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1、 级化学工程与工艺专业化工原理课程设计阐明书题 目:8104吨年乙醇水精馏塔顶产品全凝器的设计姓 名:班级学号：指引教师：同组学生姓名：完毕时间:5月8日化工原理课程设计评分细则评审单元评审要素评审内涵评审级别检查措施指引教师评分检阅教师评分设计阐明书3%格式规范与否符合规定的格式规定5-4-33-22-1格式原则内容完整设计任务书、评分原则、重要设备计算、作图、后记、参照文献、小构成员及承当任务10-88-66-4-1设计任务书设计方案方案与否合理及与否有创新188-6-44-1计算记录工艺计算过 程计算过程与否对的、完整和规范10-8-664计算记录设计图纸30图面布置 图纸幅面、比例、标
2、题栏、明细栏与否规范10-6-441图面布置原则标注文字、符号、代号标注与否清晰、对的08-664-1标注原则与设计吻合图纸设备规格与计算成果与否吻合10-8-6-44-1比较图纸与阐明书平时成绩20%出勤计算、上机、手工制图108-6441现场考察卫生与纪律设计室与否整洁、卫生、文明1-8-66-44-1答辩成绩1%内容表述答辩表述与否清晰-4-33-1现场考察内容与否全面5-44-33-22-1回答问题回答问题与否对的5-44-33-22-1总 分综合成绩 成绩级别 指引教师 评阅教师 （签名) （签名) 年 月 日 年 月 日 阐明：评估成绩分为优秀(9000),良好(80-9),中档（
3、70-79）,及格(6069）和不及格（60)目 录、设计任务书 、重要设备设计计算和阐明53、工艺设计计算成果汇总表134、参照文献14 后记15第一部分设计任务书1. 设计题目:乙醇-水精馏塔顶产品全凝器的设计设计课题工程背景:采用薯类与谷类原料进行发酵制乙醇。发酵在密封的发酵罐进行,产生的CO2纯度达到99-9.5%以上，其他组分为乙醇0.4-08,脂类03-.%，酸类08-009%(以CO2质量为基准）。成熟发酵罐中的乙醇必须通过初馏.精馏.除杂等才干得到合格乙醇,初馏塔顶出来的乙醇-水溶液需要进行精馏,精馏塔顶出来的乙醇需要进行冷凝。2. 设计任务及操作条件（1） 解决量：804吨年
4、（2） 设备形式:卧式列管式换热器（3） 冷却介质：水，压力为0.，入口温度30,出口温度40（4） 冷凝器操作压力：常压（5） 容许压力降:不不小于105P（6） 每年按330天计,每天24小时持续运营3.设计阐明书的内容 (1）封面、评分原则及目录;（2)设计题目及原始数据(任务书);（3)论述换热器总体构造(换热器模型、重要构造）的选择; ()换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等); (5)设计成果概要(重要设备尺度、衡算成果等）； （)主题设备设计计算及阐明； （7）附属设备的选择(选做)； (8)参照文献; (9）后记及其他。.设计图规定 A2
5、图纸绘制换热器总装配图,两个局部放大图。CAD图自由做2个部件。第二部分重要设备的计算和阐明一、初选换热器规格计算1、拟定流体在换热器中的流动途径:5%乙醇宜于走壳程，水走管程,因考虑泠凝效果，乙醇与水之间存在相变化，乙醇的温度较高，水的热容大，易于散热和冷凝。、拟定流体的定性温度,物性数据,并选择列管式换热器的形式。冷却水介质为自来水,取入口温度为0,出口温度为0 塔顶产品:入口温度为78.2,出口温度为82。 水的定性温度：t= 塔顶乙醇（95)的定性温度:T=7.2两流体的温度差:Tm -tm =72-5=43.2两流体的温差不不小于50，故选用固定板管式换热器。表1 两流体在定性温度下
6、的物性数据物性流体温度T（)密度g/m3粘度MPa比热容CpJ/(K）热导系数W/(m）液化潜热r/(kJ/kg)95%乙醇78.2.590.55663.550.16492.65井水99.207284170.632258.4 、计算热负荷,按管内塔顶产品计算,即 M1（乙醇的进料量） s1=80410/（302）=10101104k/h=2.8058kg/s =纯乙醇5%+r水5%=8.19%2584%=9.26kJ/g Ms1r=2.80588k92.65Jg=2596.18kw 计算混合气的密度（常压下） 纯乙醇=5.7kg/m 水=.2788kgm3 混合气=%27+95%5.735.4
7、6g/m 若忽视换热器的热损失，水的流量可由热量恒算求得 2p(tt2)=Q M= 256.108/(4.17410(40-30）)=6.19kg/4、计算平均温度,并拟定壳程数。 逆流: 热流体: T178.2 T2=78.2 冷流体: t1=40 t2=0 t: 38.2 48.因此m;（3.2.2）=432 温度校正:=有P和R核对数平均温差校正系数图得：此时，不小于0.8,因此选用单壳程的列管式换热器。 、初选换热器规格根据壳内为乙醇（95%），管内为水,总传热系数范畴在0070 初选：k=40w/(m) 估算换热面积：A=Q/Ktm 596.8103/(50 4.2)=14.16m2
8、 6、工艺构造 .1管径与管内流速 管径5m2.5m,管内流速 1.0m壳程流速u=08/s 62管程数和传热管数 根据传热管内径和流速拟定单程传热管数ns =V75di2=(62.992.2）/(0.8500221.)=201(根） 按单管程计算所需换热管的长度L L=s/(nsd)=1316(01.10.5)=8.50m 按单管程设计,传热管过长,根据实际状况，取传热管长L=.5m,则该换热器的管程数为 Np=L/.5=8.5/4 传热管总根数T=2012=42(根）63 传热管排列和分程措施 组合排列，即每层内按正三角形排列,隔板中心侧按正方形排列,取管心距t2525=32mm.4 壳体
9、内径 采用两管程构造,取管板运用率=0.7,则壳体内径 圆整取D=90mm（查汪镇安化工工艺设计手册 壁厚为14mm)6.5 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的2%,则切去的圆缺高度为h.25900=225mm,取=225mm。取折流板间距为=0.3D,则B=0.3900=270m，取B=70m。则折流板数 （块) 折流板圆缺水平面安装。6.其她附件拉杆直径12m,其数量取45根，壳程入口应设立防冲挡板。6. 接管壳程流体（混合气体)进口接管取接管内气体流速为m/(饱和蒸汽的速度范畴2040ms)，则接管内径 取原则管径为19m5mm出口接管取管内液体流速为.8m/s(乙
10、醇管内安全流速为0.815m/s),则接管内径取原则管径为89mm5mm 管程流体（循环水）进出口接管 取接管内循环水的流速为2/s，则接管内径 取原则管径为219mm8mm其他接管略。.8 则初选固定管板式换热器规格如下:公称直径00公称压力 1管程数 管子根数402中心管子数 2管子直径 2mm25m换热管长度 500换热面积 134.16管子排列措施中心线采用正方型排列,两侧采用正三角形排列冷凝器的实际传热面积: 该换热器所规定的总传热系数至少为: /(.)6.9 核算总传热系数 计算管程对流传热系数 故管程对流传热系数W/(m2.) 计算壳程对流传热系数 由于卧式管壳式换热器,壳程为9%乙醇饱和蒸气冷凝为饱和液体后离开换热器,故可按蒸气在水平管外冷凝的计算公式计算
