35万吨乙醇列管式换热器设计与分析

"化工原理课程设计说明书详细介绍了列管式换热器的设计过程，涉及换热器的选型、结构设计、强度校核以及传热计算。设计内容包括处理年量为35万吨乙醇的列管式换热器，热流体为乙醇，冷流体为水，具体参数如乙醇进口温度70℃，出口温度30℃，水进口温度20℃，出口温度25℃。采用固定管板式换热器，乙醇走管程，水走壳程，壳体内径900mm，管长3m，管子正三角形排列，数量510根，管程10，管程流速1.1m/s，壳程流速1.27m/s，材质选用碳钢。" 在化工行业中，换热器是一种至关重要的设备，用于实现两种或多种流体之间的热量交换。列管式换热器是其中最常见且广泛应用的形式，特别是在化工和酒精生产领域。其基本构造包括壳体、管板、换热管、封头和折流挡板等组件。换热管通常由碳钢、紫铜或不锈钢制成，可根据实际工况需求选择合适的材料。 在这个课程设计中，所设计的列管式换热器需要处理年处理量为35万吨的乙醇。热流体即乙醇，其进口温度设定为70℃，出口温度降低到30℃，表明需要从乙醇中提取热量。冷流体是水，进口温度20℃，出口温度提高到25℃，意味着水将吸收乙醇的热量。这种热量传递过程基于化工原理中的传热理论进行计算。 设计选用固定管板式换热器，这种类型的优势在于结构简单，便于制造和维护。固定管板式换热器中，乙醇在管程内流动，水则在壳程内流动。这样的安排有助于优化传热效率，并避免因流体压力差异可能导致的管板变形。设计确定了壳体内径900mm，换热管长度3m，采用正三角形排列，以增加流体的扰动，提高传热效果。管子总数为510根，分成10个管程，每个管程内的流速约为1.1m/s，壳程流速则设定为1.27m/s，这样的流速设计可以确保流体在换热器内有良好的流动状态，既防止过快导致的局部冲蚀，又确保足够的传热速率。 此外，强度校核是设计过程中必不可少的环节，确保换热器在运行中能够承受预期的内部压力和温度变化，避免发生泄漏或结构损坏。选用碳钢作为材质，是因为其良好的耐腐蚀性和经济性，同时满足设计所需的机械强度。 这个课程设计充分展示了化工原理在实际工程问题中的应用，涵盖了从换热器选型、结构设计到强度校核的全过程，为理解和掌握化工设备设计提供了实践案例。