化工原理课程设计任务书精馏塔顶产品全凝器设计.docx

化工原理课程设计任务书一、设计名称：精馏塔顶产品全凝器二、设计条件1、处理量 7万吨/年，年工作时间为7200小时，2、塔顶产品浓度 含乙醇95%，要求全部冷凝。 3、冷却介质： 水 4、操作压力：常压三、设计任务1、选择合理的参数，进行传热计算和流体力学性能验算，设计一全凝器；2、编写设计说明书，绘制工艺流程图。四、设计主要内容1、换热设备的选型和设计方案的确定2、传热面积的计算和设备型式的确定，包括：管数、程数、壳体直径等3、流体阻力验算4、其他零部件选型，主要进出口管以及管箱、管板、支撑装置等附件。五、设计说明书的内容1、封面：包括课程设计题目、系别、班级、学生姓名、指导教师、设计时间等。2、前言3、冷凝器结构选择说明和方案论证4、本设计结果概要5、设计计算及说明6、设计有关问题的分析讨论7、参考文献目录8、冷凝器流程示意图。目录目录1I. 设计方案21-1 确定设计方案21-1-1换热器的选型21-1-2流动空间安排、管径及流速的确定21-2 确定流体的定性温度、物性数据2II. 工艺计算及主体设备设计42-1 计算热负荷Q42-2 平均传热温差先按纯逆流算42-3 冷却水用量52-4 计算总传热系数K52-5 估算传热面积5III. 换热器核算73-1 核算压强降73-1-1管程压强降73-1-2壳程压强降83-2核算总传热系数93-2-1管程对流传热系数93-2-2壳程对流传热系数9IV. 辅助设备的选型124-1 折流板124-2 接管124-3 封头和管箱134-4 管板13V. 换热器主要结构尺寸汇总155-1 换热器主要结构尺寸和计算结果15符号说明17参 考 文 献18冷凝器流程示意图及设备主体图19I.设计方案1-1确定设计方案1-1-1 换热器的选型两流体温度变化情况：塔顶热流体（乙醇蒸汽）进口温度78.2℃，出口温度78.2oC。（95％的乙醇常压下沸点为78.2℃,过程中有相变）根据湖北地区全年平均温度30℃，取冷流体（循环水）进口温度30oC，而冷却水的出口温度一般不高于50~60，以避免大量结垢且两端温差一般介于5℃-10℃,所以取出口温度40℃，该换热器用循环冷却水冷凝，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用卧式的固定管板式换热器。1-1-2 流动空间安排、管径及流速的确定虽然冷却水较易结垢，但乙醇易挥发、易爆炸走壳程不易漏，虽然流速太低将会加快污垢的增长速度使换热器的热流量下降.再者,饱和蒸汽宜走管间,以便于及时排除冷凝液,工业生产也都是先从安全稳定角度考虑的，所以总体考虑冷却水应该走管程，乙醇蒸汽走壳程冷凝，取管径为19mmmm的不锈钢管，管内流速为0.97m/s。1-2 确定流体的定性温度、物性数据壳程甲醇蒸汽的定性温度为管程冷却水的定性温度为低温流体 tm=(t1+t2)/2=35℃下的物性参数密度：ρc=992.2 kg/m3导热系数：λc=0.6338 W/（m·K）粘度：μc=0.728×10-5Pa·S，定压比热容：Cpc=4174 J/（kg·K）液化潜热： rc=2258.4kJ/kg热流体乙醇蒸气Tm=(T1+T2)/2=78.2℃下的物性参数表密度：ρh=738.59kg/m3导热系数：λh=0.1647 W/（m·K）粘度：μh=0.5566×10-5 Pa·S定压比热容：Cph=3550J/（kg·K）液化潜热： rh=925.265kJ/kgII. 工艺计算及主体设备设计2-1 计算热负荷Q按管内塔顶产品计算，即乙醇的进料量液化潜热 （注：饱和蒸气的冷凝热计算）热负荷（注：《化工原理》上册P218）2-2 平均传热温差先按纯逆流算温度校正：由P和R查对数平均温差校正系数图得：此时，大于0.8，所以选用单壳程的列管式换热器。（注：《化工原理》上册P225对数平均温差校正图）2-3 冷却水用量若忽略换热器的热损失，水的流量可由热量恒算求得2-4 计算总传热系数K根据壳内为乙醇（95%），管内为水，总传热系数范围在（注：《化工原理》上册P221表4-6 有机溶剂）初选:2-5 估算传热面积初选换热器型号，由《化工原理》上册附录二十八 换热面积取105.17选定FB600Ⅱ-1-109.3型换热器，有关参数如下:公称直径 600公称压力 1管程数 2管子根数 416中心管子数 223管子直径 φ19mm×2mm.换热管长度 4500换热面积 109.3管子排列方法中心线采用正方型排列，两侧采用正三角形排列若选择该型号的换热器，则该过程的总传热系数为III. 换热器核算3-1 核算压强降3-1-1 管程压强降其中，，管程流通面积==（湍流）设管壁粗糙度，，查