35万吨乙醇列管式换热器设计与分析

需积分: 10 4 下载量 75 浏览量 更新于2024-07-15 收藏 2.71MB DOC 举报
"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。