乙醇冷却器的设计-化工原理课设课件.doc

目录 任务书 2 第一章 概述与设计方案的选择 3 1.1概述 3 1.1.1换热器概述 3 1.1.2换热器的种类及特点 3 1.1.3换热器设计要求 4 1.2设计方案的选择 4 1.2.1换热器型式的选择 4 1.2.2流体流动空间的选择 5 1.2.3流体流速的选择 5 第二章、确定物性数据 6 2.1确定物性数据 7 第三章 、主要工艺参数计算 7 3.1估算传热面积 7 3.2初选换热器类型 9 3.3壳体内径 10 3.4校正平均传热温差 10 3.5折流挡板 11 第四章 、换热器的热流量核算 12 4.1壳程表面传热系数 任务书 设计题目 乙醇冷却器的设计 设计的目的： 通过对乙醇产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。 三、设计任务及操作条件 １、处理量12×104t/a乙醇 ２、设备型式：列管式换热器 ３、操作条件 　(1)乙醇：入口温度：78℃，出口温度44℃ 　(2)冷却介质：循环水，入口温度24℃，出口温度38℃ (3)允许压降：不大于105Pa (4)每天按330天计，每天24小时连续运行。 4、建厂地址　　江西地区 第一章 概述与设计方案的选择 1.1概述 1.1.1换热器概述 换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。 1.1.2换热器的种类及特点 管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备，它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。管壳式换热器根据结构特点分为以下几种： 固定管板式换热器 固定管板式换热器 它由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。其结构特点是，两端的管板与壳体连在一起，管束两端固定在管板上，这类换热器结构简单，紧凑，价格低廉，每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。 带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。 浮头式换热器 浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。 1.1.3换热器设计要求 完善的换热器在设计和选型时应满足以下各项基本要求： （1）合理地实现所规定的工艺条件：可以从：①增大传热系数②提高平均温差③妥善布置传热面等三个方面具体着手。 （2）安全可靠 换热器是压力容器，在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算时，应遵循我国《钢制石油化工压力容器设计规定》和《钢制管壳式换热器设计规定》等有关规定与标准。 （3）有利于安装操作与维修 直立设备的安装费往往低于水平或倾斜的设备。设备与部件应便于运输与拆卸，在厂房移动时不会受到楼梯、梁、柱的妨碍，根据需要可添置气、液排放口，检查孔与敷设保温层。 （4）经济合理 评价换热器的最终指标是：在一定时间内（通常1年内的）固定费用（设备的购置费、安装费等）与操作费（动力费、清洗费、维修费）等的总和为最小。 1.2设计方案的选择 1.2.1换热器型式的选择 在乙醇精馏过程中塔顶一般采用的换热器为列管式换热器，故初步选定在此次设计中的换热器为列管式换热器。 列管式换热器的型式主要依据换热器管程与壳程流体的温度差来确定。被冷却为乙醇，入口温度为78℃，出口温度为44℃；冷却介质为水，入口温度为24℃，出口温度为38℃，根据概述中各种类型的换热器的叙述，综合以上可以选用浮头式换热器。 1.2.2流体流动空间的选择 在列管式换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流体流经壳程，取决于多种因素。 不洁净和易