乙醇冷却器课程设计

河西学院HexiUniversity化工原理课程设计题目:乙醇冷却器设计学院:化学化工专业:化工141学号:2014210021姓名:饶培豪指导教师:佟永纯2016年11月14日化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇冷却器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务处理能力：200×103t/年乙醇操作周期：7200小时/年2.操作条件操作压力：不大于5×410Pa操作条件：乙醇入口温度78℃，出口温度38℃冷却介质：循环水，入口温度25℃，出口温度39℃3.设备型式：固定板式换热器4.建厂地址：新疆三、设计要求1、选择适宜的列管式换热器并进行核算2、要进行工艺计算3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等）4、编写设计任务书5、进行设备结构图的绘制河西学院化工原理课程设计I目录1.概述1.1换热器概述..............................................................................................................11.2换热器的种类及特点..............................................................................................11.3换热器设计要求.......................................................................................................21.4设计方案..................................................................................................................22、确定物性数据.................................................................................................................33、计算总传热系数.............................................................................................................33.1热流量...................................................................................................................33.2平均传热温差.......................................................................................................43.3冷却水用量...........................................................................................................43.4总传热系数K.......................................................................................................44、计算传热面积.................................................................................................................45、工艺结构尺寸.................................................................................................................55.1管径和管内流速...................................................................................................55.2管程数和传热管数...............................................................................................55.3平均传热温差校正及壳程数...............................................................................55.4传热管排列和分程方法.......................................................................................55.5壳体内径...............................................................................................................55.6折流板...................................................................................................................55.7接管.......................................................................................................................66、换热器核算.....................................................................................................................66.1热量核算...............................................................................................................66.2重新核算...............................................................................................................76.3换热器内流体的流动阻力.................................................................................86.4换热器主要结构尺寸和计算结果(见表格一).................................................97、设计的评价...................................................................................................................10参考文献.............................................................................................................................11致谢......................................................................................................................................13河西学院化工原理课程设计1乙醇冷却器设计饶培豪摘要:本设计采用固定管板式换热器制作乙醇冷却器，通过计算得出传热面积为149.5平方米，面积裕度为19.3%，折流板数28，间距270，管程数5，总传热管数305，总传热系数519.48，通过热量核算，流体流动阻力，壳程阻力计算，各数据均符合标准。关键词：乙醇冷却水板式换热器流程图装配图1.概述1.1换热器概述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。换热器（heatexchanger），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。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：（1）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。河西学院化工原理课程设计2（2）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。1.3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。1.4设计方案1.4.1换热器类型的选择在本次设计任务中，两流体温度变化情况：热流体进口温度78℃，出口温度38℃；冷流体(循环水)进口温度25℃，出口温度39℃。该换热器用循环冷却水冷却，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，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。1.4.2流动空间及流速的确定在固定管板式式换热器中，对于流体流径的选择一般可以考虑以下几点：(1