化工流体流动课程设计----真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计化工流体传热课程设计任务书（一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计（二）设计任务及条件1、蒸发系统流程及有关条件见附图。2、系统生产能力：90万吨/年。3、有效生产时间：300天/年。4、设计内容：第三套效预热器（组）第三台预热器的设计。5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。7、换热管直径选为Φ38×3mm。8、卤水物性参数随温度的变化，当手册查不到时

2、，可按水的变化规律推算。（三）设计项目1、由物料衡算确定卤水流量；2、假设K计算传热面积；3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸；4、核算总传热系数；5、核算压降；6、初步经济衡算；7、确定预热器附件；8、设计评述。（四）设计要求1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。16目录第一章设计简介4第二章热力学计算52.1由物料衡算确定卤水流量52.2假设K计算传热面积62.2.1热力学数据的获取62.2.2估算传热面积72.2.3.工艺尺寸计算72.2.4.核算总

3、传热系数92.2.5核算压降102.3确定预热器附件122.4初步经济衡算。142.5换热器主要结构尺寸和计算结果15第三章设计评述16第四章主要符号说明16第五章参考文献1716第一章设计简介换热器，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

4、多。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。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：　　（1）合理地实现所规定的工艺条件；　　（2）结构安全可靠；　（3）便于制造、安装、操作和维修；（4）经济上合理。此换热器设计要求用单管程固定管板式列管换热器以二次蒸汽为加热流体预热卤水，将卤水由59度加热到61度。通过对卤水预热列管式换热器设计，达到

5、让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积及计算流体阻力压降等。16第二章热力学计算2.1由物料衡算确定卤水流量从已知表格2-1中得知卤水组成如下：表2-1卤水离子组成表离子种类Ca2+Mg2+SO42-Cl-NaCl质量，g/L1.620.153.31178.20293.76因为卤水的物理性质随温度变化而变化，因此为方便通过热力学方程估算卤水在不同温度下的性质，因此通过质量横算，假设卤水由NaCl、CaSO4、MgCl2、H2O以积极少量的CaCl2（

6、因质量过小对估算影响不大，因此忽略）组成，组成结果如下表所示。表2-2卤水质量组成表物质种类NaClCaSO4MgCl2H2O质量，g/L293.764.690.59880.96质量分数，%24.890.400.0574.66根据设计任务书的要求，即设计年产量为90万吨/年的盐，因此根据第二章的卤水组成表进行质量衡算，得出总卤水量L为：从图中可以得出进入第二效的卤水流量F为：162.2假设K计算传热面积2.2.1热力学数据的获取（1）冷流体卤水的定性温度：入口温度为，出口温度为循环水的定性温度为表2-3卤水物理性质表温度，℃密度，kg/m3恒

7、压热容，kJ/（kg·K）粘度，mPa·s导热系数，W/（m·K）6011103.102.020.394（2）蒸汽及饱和水物理性质及热力学性质根据已知流程中第三效的加热蒸汽为30.0kPa下的饱和蒸汽，因此查饱和蒸汽物性表，得出蒸汽物理性质及热力学性质如下：表3-4饱和蒸汽及饱和水性质表饱和蒸汽饱和水温度，℃66.566.5压力，kPa30.030.0密度，kg/m30.1610980.9粘度，mPa·s0.0110.413导热系数，W/（m·K）0.0220.662恒压热容，kJ/（kg·K）1.9254.180蒸发焓，kJ/kg23451

8、62.2.2估算传热面积（1）计算热负荷（2）水蒸气耗量（3）计算有效平均温度差(4）流体流经选择冷流体卤水不洁净且易结垢宜走管程，便于清洗；热流体为饱和水蒸汽，宜