年产3.4万吨酒精精馏换热器设计.doc

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1、内蒙工业大学本科课程设计年产3.4万吨酒精精馏换热器设计目录第一章换热器的设计11.1概述11.2设计方案的确定及选型11.3列管式换热器的设计计算3第二章列管式换热器的工艺计算102.1原料预热器的工艺计算102.2塔顶冷凝器的工艺计算.........................................152.3塔顶冷却器的工艺计算.........................................20第三章汇总表253.1原料预热器的主要结构尺寸和计算结果26第四章设计评论27参考文

2、献29致谢·································································3026内蒙工业大学本科课程设计第一章换热器的设计1.1换热器的简介　换热器（英语翻译：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

3、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。　因此适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一、换热器按传热原理分类1、表面式换热器表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质

4、再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。3、流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。4、直接接触式换热器直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。二、换热器按用途分类26内蒙工业大学本科课程设计　　1、加热器：加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。　　2、预热

5、器：预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。　　3、过热器：过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。　　4、蒸发器：蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发。三、按换热器的结构分类可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。1.2设计方案的确定及选型在进行换热器的设计时，首先应根据年产3.3万吨酒精的生产任务的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

6、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。1.2.1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。在正常的生产过程中，利用低压蒸汽作为加热介质在预热器中对原料液进行预热，达到泡点81.9℃后利用离心泵输送到精馏塔中进行蒸馏，塔顶蒸馏出的酒精蒸汽输送到塔顶冷凝器，利用循环冷却水作为冷却介质使酒精蒸汽转为液体，输送到分配器中，调节分配器使回流比为2，使部分酒精液体回流。未回流部分作为产品输送到塔顶冷却器中，在塔顶冷却器中再次用冷却水使其降到35℃输送到储装罐中。综合考虑地

7、理位置等因素，我认为使用水蒸汽作为加热介质和循环冷却水做为冷却介质是比较经济的。1.2.2换热器类型的选择26内蒙工业大学本科课程设计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。不同形式的列管式换热器主要针对换热器管程与壳程流体的温度差不同设计。由于列管式换热器管束与壳体内通过流体的温度不同，会引起管束与壳体热膨胀程度的差异，若两侧流体的温度差较大时，需加入膨胀节。根据热补偿方法不同，列管式换热器有以下几种形式。（1）

8、固定管板式换热器固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起。这类换热器结构简单、价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50。C且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。补偿圈的弹性变形可减少温差应力，这种补偿方法使用于两流体温差小于70。C，且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。（2）浮头式换热器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