化工原理课程设计汇本换热器的设计

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1、摘要换热器的应用贯彻化工生产过程的始终，换热器换热效果的好坏直接影响化工生产的质量和生产效益。所以换热器是非常重要的化工生产设备,在化工领域中，它扮演着主力军的身份，它是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在化工设备中占大约50%以上的比重。既然换热器在化工生产中扮演如此重要的角色，那么如何设计出换热效果好，设备健全合理，三废排放量更低，能源利用率更高，经济效益高的换热器是我们从事化工行业工作人员刻不容缓的职责。为了完成年产2.8万吨酒精的生产任务，设计换热器的总体思路：在正常的生产过程中，利用塔底的釜残液作为加

2、热介质在塔底冷却器中进行第一次预热，然后用少量的水蒸汽便可在预热器中使原料液达到预期的温度进入精馏塔中。塔顶酒精蒸汽经过全凝器，利用循环冷却水作为冷却介质使酒精蒸汽转为液体。最后，在塔顶冷却器中再次用冷却水使其降到25。C输送到储装罐中。关键词：冷却器；再沸器；全凝器；对流传热系数；压降；列管式换热器；离心泵。目录第一章换热器的设计11.1概述11.1.1流程方案的确定11.1.2加热介质、冷却介质的选择11.1.3换热器类型的选择11.1.4流体流动空间的选择21.1.5流体流速的确定21.1.6换热器材质的选择31.1.

3、7换热器壁厚的确定31.2.固定管板式换热器的结构31.2.1管程结构31.2.2壳程结构41.3列管换热器的设计计算41.3.1换热器的设计步骤41.3.2计算所涉及的主要公式5第二章设计的工艺计算92.1全塔物料恒算92.2原料预热器的设计和计算102.2.1确定设计方案102.2.2根据定性温度确定物性参数102.2.3换热器的选择112.3塔顶全凝器的设计和计算162.3.1确定设计方案162.3.2根据定性温度确定物性参数162.2.3换热器的选择172.4塔顶冷却器的设计222.4.1确定设计方案222.4.2根

4、据定性温度确定物性参数222.4.3换热器的选择232.5塔底冷却器的设计272.5.1确定设计方案272.5.2根据定性温度确定物性参数272.5.3换热器的选择282.6再沸器的设计322.6.1确定设计方案322.6.2根据定性温度确定物性参数322.6.3再沸器的工艺计算33第三章附录42符号说明42第四章设计感想43参考文献44第一章换热器的设计1.1概述工业生产过程，两种物料之间的热交换一般是通过热交换器完成的，所以换热器的设计就显的尤为重要。进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类

5、型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。1.1.1流程方案的确定换热器设计的第一步是确定换热系统的流程。为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝

6、完的液体进入液体再分派器，其中的1/2回流到精馏塔内，另1/2进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品。1.1.2选择加热介质、冷却介质在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。我们本次课程设计所用的加热介质是120℃的水蒸气，冷却介质是选择水。1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。所以本次设计过程中的换热

7、器都选用列管式换热器。由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。(2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检

8、修。(3)压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。　　(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且