年产36万吨酒精精馏系统换热器

（食品工程原理课程设计说明书题目：年产3.6万吨酒精精馏系统换热器学生姓名：学院：系别：食品与生物工程系专业：食品科学与工程班级：指导教师：设计日期：内蒙古工业大学课程设计说明书内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：食品工程原理学院：班级：学生姓名：学号：指导教师：一、题目年产3.6万吨酒精精馏系统换热器设计二、目的与意义课程设计是“食品工程原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计，从以下几个方面对学生进行训练：1.查阅资料、选用公式和搜集数据的能力；2.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想指导下去分析和解决实际问题的能力；3.迅速准确地进行工程计算（包括电算）的能力；4.用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）1设计原始数据精馏原料:粗酒精含乙醇50%,水50%(质量分率),由20℃预热至泡点81.9℃；塔顶产品:含乙醇不低于93%,78.3℃饱和蒸汽冷凝为饱和液体回流，产品冷却为35℃液体储存；塔底残液:含乙醇不高于0.5%,99.3℃冷却为35℃液体。精馏过程回流比R=2呼和浩特地区水温15℃内蒙古工业大学课程设计说明书2设计要求（1）确定换热系统的流程方案，并将流程方案绘制成带控制点的流程图；（2）为所制定的流程方案配置换热器并选型；（3）选择并确定塔顶冷凝器、塔顶产品冷却器和原料预热器的结构尺寸：包括设计计算换热器的热负荷、传热面积、换热器接管、壳体、管板、隔板等；（4）核算总传热系数和换热器流动阻力,选择原料泵；（5）绘制塔顶产品冷却器的总装图；（6）编写课程设计说明书。四、工作内容、进度安排第1日：设计动员，下达设计任务，讲解设计方案的确定方法、设计过程的步骤及注意事项，查阅收集相关图书资料，1天第2-8日：确定方案并进行设计计算：7天第9-10日：绘图：2天第11-12日：整理设计数据，编写设计说明书：2天五、主要参考资料[1].柴诚敬，张国亮.化工流体流动与传热[M].北京：化学工业出版社，2003[2].姚玉英等.化工原理[M].天津：天津科学技术出版社，2001[3].贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计[M].天津：天津大学出版社，2006[4].化学工程手册编委会.化学工程手册第1篇，化工基础数据[M].北京：化学工业出版社，1989[5].贺运初．换热器的传热强化与优化设计[J]．化工装备技术．1997，18（2）25-28[6].钱颂文，朱冬生，李庆领，等．管式换热器强化传热技术[M]．北京：化学工业出版社，2003．审核意见系（教研室）主任（签字）年月日内蒙古工业大学课程设计说明书摘要本次课程设计是对同学们自己动手查阅资料，设计流程，应用公式等等综合能力的考查。在此次设计过程中我设计了年产3.6万吨酒精精馏换热器，其中包括：原料预热器、塔顶全凝器，塔顶冷却器，塔底再沸器，塔底冷却器的设计。自6月27日开始查阅相关资料，经过两天的查阅，基本对工艺流程与接下来要做的事有了基本的了解。在设计过程中大家一起集思广益，遇到难点时一起讨论，对原料预热器、塔顶全凝器、塔顶产品冷却器、塔底残液冷却器、塔底再沸器进行计算。其中只对原料预热器、塔顶全凝器和塔顶产品冷却器进行精算；其余只进行粗算。关键词：换热器、冷却器、全凝器、预热器。内蒙古工业大学课程设计说明书目录前言.................................................................1第一章换热系统的流程方案的确定........................................21.1换热系统的流程方案的设计........................................21.2换热器设计方案的确定...........................................21.2.1换热器类型的选择..........................................21.2.2固定管板式换热器结构的确定................................21.2.3流体流动空间的选择........................................41.2.4流体流速的选择...........................................41.2.5流体进出口温度的确定......................................41.2.6接管的确定................................................51.2.7管程和壳程数的确定........................................51.3固定管板式换热器的设计计算......................................51.3.1设计计算步骤..............................................52.1全塔物料恒算...................................................62.2原料预热器的设计和计算.........................................62.2.1确定设计方案.............................................62.2.2根据定性温度确定物理参数..................................62.2.3换热器的衡算..............................................72.3塔顶冷凝器的设计和计算.........................................122.3.1确定设计方案.............................................122.3.2根据定性温度确定物性参数................................132.3.3换热器的衡算............................................132.4塔顶冷却器的设计..............................................192.4.1确定设计方案............................................192.4.2根据定性温度确定物性参数................................192.4.3换热器的衡算............................................202.5塔底冷却器的设计..............................................252.5.1确定设计方案............................................252.5.2根据定性温度确定物性参数................................252.5.3换热器的衡算............................................26内蒙古工业大学课程设计说明书2.6塔底再沸器工艺粗算.............................................27第三章汇总表..........................................................313.1原料预热器结果汇总表...........................................312.2塔顶全凝器结果汇总表...........................................322.3塔顶冷却器结果汇总表...........................................33第四章课程设计评论....................................................34心得体会..............................................................35参考文献..............................................................36附录................................................................37致谢.................................................错误!未定义书签。内蒙古工业大学课程设计说明书1前言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.在不同温度的流体间传递热能的装置成为热交换器，简称为换热器。在化工、石油动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不用类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸在工业生产中，要实现热量的交换，需采用一定的设备，此种交换热量的设备统称为换热器。内蒙古工业大学课程设计说明书2第一章换热系统的流程方案的确定1.1换热系统的流程方案的设计进行换热器的设计，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。流程方案的初步设计中，考虑使用塔底残液的废热来预热原料液，达到废热再利用的效果，实现节能减排。本次换热系统为精馏系统的换热设备，包括原料预热器，塔顶全凝器，塔顶产品冷却器，塔底再沸器，塔底残液冷却器。对原料预热器和塔顶产品冷凝器进行精算，塔顶冷却器和塔底残叶冷却器只作初算，而塔底再沸器不作要求。1.2换热器设计方案的确定1.2.1换热器类型的选择对于所选择的换热器，应尽量满足以下要求：具有较高的传热效率、较低的压力降；重量轻且能承受操作压力；有可靠的使用寿命；产品质量高，操作安全可靠；所使用的材料与过程流体相容；设计计算方便，制造简单，安装容易，易于维护与维修。在实际选型中，这些选择原则往往是相互矛盾、相互制约的。在具体选型时，我们需要抓住实际工况下最重要的影响因素或者说是所需换热器要满足的最主要目的，解决主要矛盾。本文中两流体温差介于50℃和70℃之间的选择带补偿圈的固定管板式换热器，小于50℃的选择固定管板式换热器。根据制定的流程方案，可选择带补偿圈的和不带补偿圈的固定管板式换热器，此类换热器的结构简单，价格低廉，宜处理两流体温差50℃到70℃且壳方流体较清洁及不宜结垢的物料，流体压强不高于600Kpa的情况。1.2.2固定管板式换热器结构的确定固定管板式换热器由管板、壳体、封头等组成。固定管板式换热器最容易出现的故障就是