甲醇冷凝器设计计算

10000kg/h 甲醇~水精馏装置设计一、概述..................................................... 错误!未定义书签。

设计依据................................................ 错误!未定义书签。

技术来源................................................ 错误!未定义书签。

设计任务及要求.......................................... 错误!未定义书签。

二、计算过程................................................. 错误!未定义书签。

1 设计方案及设计工艺的确定............................... 错误!未定义书签。

设计方案............................................ 错误!未定义书签。

.设计工艺的确定.......................................... 错误!未定义书签。

、工艺流程简介........................................... 错误!未定义书签。

2. 塔型选择.............................................. 错误!未定义书签。

3. 操作条件的确定........................................ 错误!未定义书签。

操作压力............................................ 错误!未定义书签。

进料状态............................................ 错误!未定义书签。

加热方式的确定....................................... 错误!未定义书签。

甲醇冷凝器设计计算在甲醇生产过程中，甲醇冷凝器是一个非常重要的设备。

它的主要功能是冷却甲醇蒸汽，使其凝结成液体。

在设计和计算甲醇冷凝器时，需要考虑一些关键参数，如冷却介质的温度、流量以及甲醇蒸汽的压力等。

下面将详细介绍甲醇冷凝器的设计计算过程。

首先，需要确定甲醇冷凝器的工作条件。

这包括甲醇蒸汽的进口温度和压力，以及冷却介质的出口温度和流量。

在这里，我们假设甲醇蒸汽的进口温度为110℃，压力为0.5MPa，冷却介质的出口温度为30℃，流量为5t/h。

接下来，需要根据冷却介质的温度和流量，以及甲醇蒸汽的压力，计算出甲醇冷凝器的冷却面积。

这可以通过以下公式计算：Q = U × A × ΔTlm其中，Q为传热量，U为传热系数，A为冷却面积，ΔTlm为对数平均温差。

传热系数U可以通过经验公式进行估算，如Dittus-Boelter公式：Nu=0.023×Re^0.8×Pr^0.33其中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。

雷诺数和普朗特数可通过以下公式计算：Re=ρ×v×Dh/μPr=μ×Cp/k其中，ρ为流体密度，v为流体速度，Dh为流动直径，μ为动力粘度，Cp为恒压比热容，k为热导率。

此外，对数平均温差ΔTlm可以通过以下公式计算：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1为冷却介质的进口温度与甲醇蒸汽的出口温度之差，ΔT2为冷却介质的出口温度与甲醇蒸汽的进口温度之差。

利用以上公式，可以计算出甲醇冷凝器的冷却面积A。

根据具体参数，可以得出甲醇冷凝器的冷却面积为100m²。

最后，需要根据甲醇冷凝器的冷却面积和其他设计要求，选择合适的设备型号和尺寸。

这包括选择合适的换热管和冷却塔等设备，以及确定其数量和尺寸。

需要注意的是，以上只是甲醇冷凝器设计计算的基本步骤和方法。

实际的设计过程中，还需要考虑到具体工艺要求、安全性和经济性等因素。

设计题目：甲醇冷凝冷却器的设计系别专业：学生姓名: 学号:起迄日期: 2015年06 月 03日~ 2015年06 月 13 日指导教师:化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书课程设计说明书设计名称化工原理课程设计2015 年 6 月 3 日化工原理课程设计说明书目录（一）课程设计的任务和要求：设计方案 (1)（二）对课程设计成果的要求：图表 (2)（三）主要参考文献 (2)（四）课程设计工作计划进度 (2)（五）设计计算过程……………………………………………5~11（六）计算结果列表 (12)1、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件处理能力10600kg/h甲醇。

设备形式列管式换热器操作条件①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。

②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为0.3MPa。

③允许压降：不大于105 Pa。

④每年按330天计，每天24小时连续运作。

3、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。

设计方案1．确定设计方案（1）选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口温度64℃，出口温度50℃冷流体。

冷流体进口温度30℃，出口温度40℃。

从两流体温度来看，换热器的管壁温度和壳体壁温之差不会很大，因此初步确定选用列管式换热器。

（2）流动空间及流速的确定由于循环冷却水易结垢，为便于清洗，应使冷却水走管程，甲醇走壳程。

另外，这样的选择可以使甲醇通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。

同时，在此选择逆流。

选用φ25mm×2.5mm的碳钢管，管内流速取u i = 0.5m/s。

2、确定物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值。

壳程甲醇的定性温度为：管程循环水的定性温度为：根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。

甲醇在57℃下的有关物性数据如下：密度ρo=755.77 kg/m3定压比热容c p o=2.629kJ/(kg·℃)导热系数λo=0.1919W/(m·℃)粘度μo=0.00039 Pa·s循环水在35℃下的物性数据：密度ρi=994kg/m3定压比热容c p i=4.08 kJ/(kg·℃)导热系数λi=0.626 W/(m·℃)粘度μi=0.000725 Pa·s3．计算总传热系数（1）热流量（2）平均传热温差（3）冷却水用量（4）总传热系数K①管程传热系数（⋅=m/2.2733W2733.2W/(m2·℃)②壳程传热系数假设壳程的传热系数αo = 800 W/(m2·℃)；污垢热阻为R si = 0.000344 m2·℃/WR so = 0.000172 m2·℃/W管壁的导热系数λ=45 W/(m·℃)③总传热系数K=423W/(m2·℃)4、计算传热面积考虑15％的面积裕度，S=1.15×S'=1.15×11.69=13.44m25、工艺结构尺寸（1）管径和管内流速及管长选用ϕ25mm×2.5mm传热管(碳钢)，取管内流速u i =0.5m/s（2）管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需传热管长度为按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。

理工大学化工课程设计说明书作者:学号：学院(系):化工学院专业:化学工程与工艺题目:分离甲醇水溶液的精馏系统设计——回流系统的设计指导者：评阅者：年月化工课程设计任务书一、设计题目分离甲醇水溶液的精馏系统设计——回流系统的设计二、设计任务1、精馏系统处理能力：4500kg/h；2、精馏系统进料组成：甲醇含量28%（质量，下同），温度为25℃；3、精馏系统工艺要求：甲醇回收率为97.5%，塔底甲醇含量为1%；4、精馏塔操作条件：常压；三、设计内容1、回流系统工艺设计条件的确定；2、回流系统的工艺设计；3、冷凝器的设结构设计；4、冷凝器的强的设计；四、设计要求1、设计说明书一份；2、设计图纸：a、精馏系统工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）；b、回流系统主要设备总装配图一张（A1）；3、答辩。

五、设计完成时间2007.9.3～2007.9.28目录第一章冷凝器的工艺设计 (1)1．1设计任务和操作条件 (1)1．2设计方案的确定 (1)1．3确定物性数据 (1)1．4计算传热面积 (2)1．4．1计算冷凝器的热负荷 (2)1．4．2计算平均温差Δt m (3)1.4.3假定传热系数 (5)1．4．4计算传热面积 (5)1．5工艺结构尺寸 (5)1．6换热器核算 (8)1．7阻力计算 (10)1．8工艺设计汇总表 (13)第二章冷凝器结构及强度设计2.1壳体、管箱壳体和封头的计算 (14)2．1．1壳体管箱的设计 (14)2．1．2封头的设计 (14)2．1．3封头的强度计算 (14)2．1．4筒体的强度计算 (15)2.2进出口的设计 (16)2．2．1接管外伸长度 (16)2．2．2接管最小位置 (16)2．2．3接管与筒体、管箱壳体的连接 (17)2．1．4筒体的强度计算 (18)2．3管板 (18)2．3．1管板的结构 (18)2．3．2管板的尺寸 (18)2．3.3固定管板的强度计算 (19)2．4换热管 (21)2．5法兰的选定 (23)2．5．1管板法兰盖的选定 (23)2．5．2接管法兰的选定 (24)2．6管子与管板的连接 (25)2．7膨胀节 (25)2．8折流板 (25)2．9拉杆、定距管 (26)2．10鞍式支座的选择 (27)2．11分程隔板 (28)2．12防冲挡板 (28)2．13泵的选择 (29)2．14主要零部件汇总表 (30)心得体会 (31)参考文献 (32)第一章再沸器设计任务书一，设计题目分离甲醇水溶液的精馏系统设计——再沸器的设计二，设计任务1）精馏系统的处理能力：4500kg/h；2）精馏系统的进料的组成：甲醇含量28%（质量，下同），温度为25℃；3）精馏系统的工艺要求：甲醇的回收率为97 .5，塔底甲醇含量1%；4）精馏塔操作条件：常压三，设计内容1）再沸器工艺条件的确定2）再沸器的工艺设计3）再沸器的结构设计4）再沸器的强度设计四，设计要求1）设计说明书一份2）设计图纸：a．精馏系统工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）b．再沸器总装配图一张（AI）3）答辩五设计完成时间2007．9．3——2007.9.28第二章再沸器的设计工艺2．1.1塔釜物料基本数据精馏塔计算结果有塔釜釜液的数据：塔釜的组成与流量：Xw=0.565%(摩尔分数)气相摩尔流量= 136(kmol/h)气相体积流量= 4062.27(m3/h)塔釜的温度：=99.86℃塔底气相温度：twv=99.24℃塔底液相温度：twL塔釜的压强：精馏段每块塔板压降398.4pa 塔板数：18提馏段每块塔板压降417.37pa 塔板数：10设塔顶的表压为2000Pa.则塔釜压强（表压）：p=2000+398.4×18+417.37×10=13344.9(pa)由于塔底气相，液相的温度相差不是很大，故在设计的时候可以看成他们的温度相同，为了计算的方便以及物性常数的查找，在设计的时候我们选取的温度为100℃。

化工原理甲醇冷凝器的设计
甲醇冷凝器的设计是为了将甲醇蒸气冷凝成液体形式，以便进一步进行分离、提纯或者回收利用。

以下是甲醇冷凝器设计的一般步骤和要点：
1. 确定甲醇蒸气的冷凝温度和压力：根据工艺要求和操作条件，确定甲醇蒸气的冷凝温度和压力，通常根据甲醇蒸气的饱和蒸气压和冷凝器的设计温度确定。

2. 选择冷凝器类型：根据工艺要求和操作条件，选择合适的冷凝器类型，常见的有管壳式冷凝器、板式冷凝器、螺旋板式冷凝器等。

根据具体情况选择合适的冷凝器结构，例如在腐蚀性环境中选择耐腐蚀材料的冷凝器。

3. 计算冷凝器传热面积：根据甲醇蒸气的质量流量和冷凝温度差，计算出冷凝器需要的传热面积。

传热面积可以根据传热系数和传热温差来计算，也可以从经验或类似设备中获取。

4. 确定冷凝介质：根据甲醇蒸气和冷凝器结构的材料特性，选择合适的冷凝介质。

常用的冷凝介质有水、空气、冷冻液等，根据经济性和操作要求选择合适的介质。

5. 确定冷凝器布置和结构：根据具体情况，确定冷凝器的布置方式和结构，并进行细节设计。

例如冷凝管的排列方式、管道的布置、冷凝器与其他设备的连接方式等。

6. 考虑安全性和可靠性：在设计过程中，要考虑冷凝器的安全性和可靠性。

例如选择合适的安全阀和压力表，考虑冷凝器的排水和清洗等问题。

7. 进行性能计算和优化：完成初步设计后，进行性能计算和优化。

根据计算结果调整设计参数，以达到最佳的冷凝效果和经济性。

以上是甲醇冷凝器设计的一般步骤和要点，具体的设计还需要根据具体的工艺要求、操作条件和设备参数等因素进行详细的计算和分析。

15万吨年低温甲醇洗设备选型计算15万吨/年低温甲醇洗设备选型计算（原料气换热及甲醇洗涤部分）一、物料平衡简图1、原料气换热及甲醇/水分离器物料点简图如下： 10 9 喷入甲醇 7 8 3变换来变换气1 4 12 7 6 5 112、甲醇洗涤塔物料简图如下：7去E3（净化气/甲醇换热器） E8（贫甲醇冷却器）来19 13 1415 12 16 1718（物料点成分、流量、压力、温度等见附表）E －01 供气闪蒸气2甲醇水分去洗涤塔甲 醇 洗 涤 塔E7（甲E5（甲醇E6（循环甲二、主要设备选型基础数据1、E－01（供气冷却器设计基础）进低温甲醇洗变换气、系统闪蒸气、甲醇蒸汽的混合气和出低温甲醇洗净化气、TO2塔塔顶气、TO2塔中段气换热其中，变换气气量85900Nm3/h，其中H244000，CO225490，N214666，CO 270，Ar+CH4 1139，饱和水215，硫化物120，混合气进换热器温度38℃，压力3MPa，流量87516Nm3/h，其中H244358，CO2 26007，N214937，CO 290，Ar+CH4 1169，饱和水215，硫化物120，甲醇420Nm3/h，出口温度-26℃，出口压力2.97MPa 净化气气量60088Nm3/h 其中H2 43956，CO2 20ppm，N2 14546，CO 260，Ar+CH41111，微量的硫化物和水，进口压力2.9MPa，进口温度-40℃，出口压力2.87MPa，出口温度30℃TO2塔顶气量16960Nm3/h，其中H2 42，CO2 16790.4，N2 127.6，进口压力0.19MPa，进口温度-55℃，出口压力0.16MPa,出口温度30℃T02塔中段气流量9530 Nm3/h，其中CO2 7720，N2 1715，其它95，进口压力0.16MPa，进口温度-60℃，出口压力0.13MPa，出口温度30℃换热面积计算：原换热器换热面积F＝1674.8m2，规格DN2100×32×8650，换热量W＝QCm△T＝108091×0.35302×4.18×64＝1.021×107kJ/h，其中进口变换气换热量1.004×107kJ/h。

1。

1 确定物性数据热流体进口温度：337。

85K,出口温度:337。

85K 冷流体进口温度：300.15K ，出口温度：317。

15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程甲醇蒸气的定性温度为T =337.85K ，2T =337.85K ，1T = 337。

85K 管程冷却水的定性温度为1t =300。

15K ，2t =317。

15 ， t=(300.15+317。

15)/2=308.15K根据定性温度，分别查取相关文献[1］，【2】壳程和管程流体的有关物性数据甲醇蒸气在337。

15K 下的物性数据: 密度 ρ1=1.193/Kg m 定压比热容 p1c =1。

620/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ1 =0.013/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ1 =0。

011mPa s ⋅ 汽化潜热 γ =1100/KJ Kg 冷却水在308.15K 下的有关物性数据: 密度 ρ0=994.063/Kg m 定压比热容 p0c =4.165/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ0 =0.623/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ0 =0.7245mPa s ⋅ 1.2 估算传热面积 1.2.1热流量 甲醇质量流量：s1W =1.2×3600×1.19=5140。

8/h Kg =1。

428/s Kg 甲醇热负荷：1Q '=5140.8×1100=5.655×610/KJ h =1570.8KW 1.2.2平均传热温差t ∆m=t t ln t -2121∆∆∆∆t =5.1317-5.83375.1300-85.337ln 5.1317-5.8337-5.1300-85.337）（）（K 628.3 ≈ 其中t 1∆=t -11T ,t Δ2=t -22T ,T 1=T 2=337。

85K 1.2。

3冷却水用量s0W =）（t C Q p Δ000=5.655×610/[4.165×(317.15—300.15）]=79867.2/h Kg =22.2/s Kg 1.2.4传热面积初值估算查文献[1]取总传热系数K=8002/()W m K ⋅估算传热面积：A 估=）（t K Q Δm =1570.8×310/（800×28。

甲醇冷凝冷却器的设计1. 引言甲醇冷凝冷却器是一种常见的热交换设备，用于将高温甲醇气体冷却并转化为液体。

其设计的合理与否直接影响到甲醇生产过程的效率和能源利用率。

本文将对甲醇冷凝冷却器的设计进行探讨，并提出一些优化建议。

2. 设计原理甲醇冷凝冷却器的设计基于热传导和传热原理。

当高温甲醇气体进入冷凝冷却器时，通过与冷却介质（如水或空气）之间的热交换，使甲醇气体所含的热量转移到冷却介质中，从而使甲醇气体冷却并凝结成液体。

3. 设计要素甲醇冷凝冷却器的设计需要考虑以下要素：(1) 冷却介质的选择：冷却介质的选择应根据具体的工艺要求和环境条件来确定。

水是常用的冷却介质，具有良好的冷却效果和热传导性能。

但在水资源匮乏或恶劣环境下，可以考虑使用空气或其他低温液体作为冷却介质。

(2) 冷凝管道的设计：冷凝管道是甲醇冷却冷凝的关键组成部分。

其设计应考虑到甲醇气体的流量、压力和温度等参数，以及冷却介质的流量和温度。

通过合理的管道布局和尺寸选择，可以达到最佳的热传导效果。

(3) 散热面积的确定：散热面积是冷凝冷却器的重要参数，直接影响到冷却效果。

根据甲醇气体的热量和冷却介质的传热系数，可以计算出所需的散热面积。

在实际设计中，应根据经验和实际情况进行合理的取舍。

(4) 设计材料的选择：甲醇冷凝冷却器需要选择耐腐蚀、导热性能好的材料。

常用的材料有不锈钢、铜、铝等。

根据实际情况和经济性考虑，选择合适的材料可以提高设备的使用寿命和效率。

4. 设计优化为了提高甲醇冷凝冷却器的效率和能源利用率，可以考虑以下优化措施：(1) 采用多级冷凝：多级冷凝是指将冷却介质分成多个级别，依次与甲醇气体进行热交换。

这样可以充分利用冷却介质的温度梯度，提高冷却效果。

(2) 优化冷却介质流动方式：合理的冷却介质流动方式可以增加冷却介质与甲醇气体之间的接触面积，提高传热效率。

例如，可以采用交叉流或逆流方式，增加流体之间的对流传热。

(3) 加强冷凝管道的换热效果：通过增加冷凝管道的长度和表面积，可以增加甲醇气体与冷却介质之间的接触时间和接触面积，提高换热效果。

２ ５ｋ ； ０． Ｗ
冷却 风机
开 １台
１ ． ６ ５Ａ
冷 却风机 电流
闪蒸槽
１５ｍ３ ． ，１台。
（）产品质量分析 ３
外观
色度
该高效冷凝器安装于我公司精醇工段循环水 泵房原高位凉水塔位置 （ 原凉水塔拆 除） ，其与 回流槽 的位差 与原列 管式 冷凝器基 本相 同 ，流程 上 除增加 回流 管线外 ，对原 有的 放空管 线也进行
冷 凝器 设计 时选用 的是 卧式 列管 式冷凝 器 ，存在 传 热效 果较 差 ，耗 水量 大 的问题 ；而冷 却水 水质
凝气体走壳程 ，有一定的放空空间；而蒸发式冷 凝器 冷凝气 体 走管 内 ，放 空空 间 较小 ，有 可能使
轻馏分 来不 及分 离脱 除 ，因此 ，有 必要 在 预塔 冷 凝器 出 口设 置一 闪蒸 段 ，让轻 组分 在此 闪蒸 ，从 而有 利于轻 馏分 的脱 除 。 为此 ，公 司组织 技术 人员 对 甲醇精 馏蒸 发冷 凝 进行 了周 密 的工艺 计算 ，确 定 了改造 流 程 ，并
差、硬度高使冷凝器易结垢堵塞更加剧 了这一问 题 ，夏 季或水 处理 状况 不好 时 问题 尤 为严重 。为
了解 决 甲醇精 馏冷 凝器 用水 量大 ，易结 垢堵塞 的 问题 ，公 司决 定对 其 中 １ 甲醇 精馏冷 凝 系统 进 套
行改 造 。
与石家庄天人化工设备有限公司合作 ，设计制造 了不锈钢波纹管 甲醇高效冷凝器，用以取代原列 管式冷 凝器 ，同时对 原 甲醇精馏 流 程做 了适 当的 改进。改进后不锈钢波纹管高效冷凝器主、预塔 合一 ，高效 甲醇冷 凝器 按 单 套装 置年 产 ３ ｔ ０ｋ 精
甲醇设 计 。该 冷凝 器采 用无 填料 冷却 方式 ，即管

2. 甲醇精馏工艺设计设计及计算2.1 操作条件1. 粗甲醇组成（wt%）2. 技术指标精甲醇收率≥99.6%；精甲醇浓度≥99.95%；蒸汽消耗≤1.2吨/吨精甲醇；循环水消耗≤60吨/吨精甲醇；废水中甲醇含量＜50ppm;电耗≤4度/吨精甲醇；全塔压降≤8/10/10/10kPa。

3. 粗甲醇进料量按年30万吨精甲醇计算，而粗甲醇中含甲醇量为90.5%。

年工作日按7200小时计，则精甲醇每小时产量为300000/7200=41.667 t/h =41667 kg/h每小时所需粗甲醇的量41667/0.905=46040.88 kg/h2.2预精馏塔工艺计算2.2.1 物料衡算1. DSTWU简捷计算通过DSTWU简捷计算确定完成分离要求的理论板数和回流比。

图2.1 预塔DSTWU简捷计算流程图（1）设置模拟参数①定义流股条件：②定义单元模型(Blocks)定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio) 输入-1.2定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure) Condenser 1.35 barReboiler 1.43 bar 定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)轻关键组分(Light key)：Comp CH3OCH3Recov 0.990重关键组分(Heavy key)：Comp CH3OHRecov 0.008 定义冷凝器类型(Condenser specifications)：选择Total Condenser ( Distillate vapor fraction：0 )③确定物料计算方法Base method：NRTL-RK（2）模拟结果表2.2 预塔模拟结果表2.3 预塔模拟结果2.3加压精馏塔工艺计算2.3.1 物料衡算1. DSTWU简捷计算图2.2 加压塔DSTWU简捷计算流程图（1）设置模拟参数①定义流股条件②定义单元模型(Blocks)定义回流比与最小回流比值(Reflux ratio) 输入-1.5定义再沸器和冷凝器的压力(Pressure) Condenser 800kPa barReboiler 810kPa 定义轻重关键组分的回收率(Key component recoveries)轻关键组分(Light key)：Comp CH3OHRecov 0.5重关键组分(Heavy key)：Comp H2ORecov 0.001 定义冷凝器类型(Condenser specifications)：选择Total condenser ( Distillate vapor fraction：0 )③确定物料计算方法Base method：NRTL-RK（2）模拟结果表2.4 加压塔模拟结果表2.5 加压塔塔模拟结果因此，理论板数取25块，第18块进料，回流比为1.87。

冷凝器计算程序1冷凝器计算程序1冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各种工业生产过程中的蒸汽压缩循环系统中。

冷凝器的主要功能是将蒸汽或气体的热量转移到冷却介质中，将其冷凝成液体。

在设计冷凝器时，需要进行一系列的计算和选择，包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流量以及冷却介质的温度。

冷凝器的换热面积是根据工艺需求来确定的，通常可以通过以下的计算方法来确定：1.计算冷凝器的传热负荷，传热负荷可以通过以下公式计算：Q=m*(h1-h2)其中，Q为传热负荷，m为蒸汽或气体的质量流量，h1为入口蒸汽或气体的焓值，h2为出口液体的焓值。

2.根据传热负荷和传热系数来计算换热面积，换热面积可以通过以下公式计算：A=Q/(U*ΔΤm)其中，A为换热面积，U为总传热系数，ΔΤm为对数平均温差。

冷凝器的冷却介质的流量可以通过以下的计算方法来确定：1.根据换热面积和传热系数来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=Q/(c*ΔT_c)其中，m_c为冷却介质的质量流量，c为冷却介质的定压比热容，ΔT_c为冷却介质的进出口温差。

2.根据冷却介质的流速来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=ρ_c*A_c*V_c其中，ρ_c为冷却介质的密度，A_c为冷凝器的截面积，V_c为冷却介质的流速。

冷凝器的冷却介质的温度可以通过以下的计算方法来确定：1.根据冷却介质的进口温度和换热面积来计算冷却介质的出口温度，冷却介质的出口温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+Q/(m_c*c_c)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，c_c为冷却介质的定压比热容。

2.根据冷却介质的流速、换热系数和对数平均温差来计算冷却介质的温度，冷却介质的温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+(Q/(m_c*c_c)-U*A/m_c)*(1/U*A)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，U 为总传热系数，A为换热面积，m_c为冷却介质的质量流量，c_c为冷却介质的定压比热容。

807.0849717
2.5 77.16805488 77
总根数NZ 2 154 4 308 6 462 8 616
见图
有效单管长l/m 壳内径Di/m 5.240811505 0.309745454 2.620405752 0.438046222 1.746937168 0.536494864 1.310202876 0.619490908
1507.583893 0.000086 0.0001167 481.3294097
所需传热面积 设计面积 误差 满足要求
99.05595573 112.18 0.132491218
2.8载冷剂侧阻力计算 阻力系数ε 冷却水侧阻力Δp /pa
0.028816798 105864.0904
2.9连接管管径计算
设进出水接管水流速W /m/s 1
进出水水管内径di /m
0.144451521
选取无缝钢管
Φ159mm*4.5mm
蒸发器进口R22体积流量 m3/s 0.005552
长径比l/Di 7.842918514 2.772890433 1.509370372 0.980364814
长径比l/Di 16.91973662 5.98203025 3.256204831 2.114967078
3190.12θ0^(0.25)
3190.12θ0^(0.25)
1308*(7.21-θ 0)
q0 5365.117596 5762.67012 6151.275524 6189.681087 6247.141056
q0 6814.68 6553.08 6291.48 6265.32 6226.08
取q0 所需面积Aof

甲醇冷凝冷却器设计书化工单元操作课程设计化工单元操作课程设计题目甲醇冷凝冷却器的设计学院应用技术学院专业石油化工生产技术班级2012级学号**********学生姓名舒洋完成日期2013年12月目录一、设计任务书 (2)二、方案简介 (3)三、选型与设计指导思想 (4)四、设计方案 (5)1、确定设计方案 (5)2、确定物性数据 (5)3、计算总传热系数 (6)4、计算传热面积 (7)5、工艺结构尺寸 (7)6、换热器核算 (10)五、设计结果一览表 (14)六、主要符号说明 (15)设计任务书1、设计题目甲醇冷凝冷却器的设计2、设计任务及操作条件（1）处理能力11000 kg/h甲醇。

（2）设备形式列管式换热器（3）操作条件①甲醇：入口温度64℃，出口温度50℃，压力为常压。

②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃，压力为0.3MPa。

③允许压降：不大于105 Pa。

④每年按330天计，每天24小时连续运作。

3、设计要求选择适宜的列管式换热器并进行核算。

方案简介本设计任务是利用循环水给甲醇降温。

利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。

选择换热器时，要遵循经济、传热效果优、方便清洗、符合实际需要等原则。

换热器分为几大类：夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器、热管式换热器、列管式换热器等。

如下表所示，不同的换热器适用于不同的场合。

而列管式换热器在生产中被广泛利用。

它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大，尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。

选型与设计指导思想目前，我国已制定了管壳式换热器系列标准，设计过程中应尽可能选用系列化的标准产品，这样可以简化设计的加工。

但是实际生产条件千变万化，当系列化产品不能满足需要时，仍应根据生产的具体要求而自行设计非系列标准的换热器。

确定设计方案应遵循的主要原则为：满足工艺和操作的要求，经济效益好，确保生产安全。

1.1 确定物性数据热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程甲醇蒸气的定性温度为T =337.85K ，2T =337.85K ，1T = 337.85K管程冷却水的定性温度为1t =300.15K ，2t =317.15 ， t=(300.15+317.15)/2=308.15K根据定性温度，分别查取相关文献[1]，【2】壳程和管程流体的有关物性数据甲醇蒸气在337.15K 下的物性数据: 密度 ρ1=1.193/Kg m 定压比热容 p1c =1.620/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ1 =0.013/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ1 =0.011mPa s ⋅ 汽化潜热 γ =1100/KJ Kg 冷却水在308.15K 下的有关物性数据: 密度 ρ0=994.063/Kg m 定压比热容 p0c =4.165/()KJ Kg K ⋅ 热导率 λ0 =0.623/()KJ Kg K ⋅ 粘度 μ0 =0.7245mPa s ⋅ 1.2 估算传热面积 1.2.1热流量 甲醇质量流量：s1W =1.2×3600×1.19=5140.8/h Kg =1.428/s Kg甲醇热负荷：1Q '=5140.8×1100=5.655×610/KJ h =1570.8KW1.2.2平均传热温差t ∆m=t t ln t -2121∆∆∆∆t =5.1317-5.83375.1300-85.337ln 5.1317-5.8337-5.1300-85.337）（）（K 628.3 ≈ 其中t 1∆=t -11T ，t Δ2=t -22T ，T 1=T 2=337.85K 1.2.3冷却水用量s0W =）（t C Q p Δ000=5.655×610/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2/h Kg=22.2/s Kg 1.2.4传热面积初值估算查文献[1]取总传热系数K=8002/()W m K ⋅估算传热面积:A 估=）（t K Q Δm =1570.8×310/（800×28.36）=69.2352m 1.3 核算总传热系数K 1.3.1管径和管内流速选用Φ19mm ×2mm 的碳钢管，取管内u i =0.57m /s ,其内径m i 015.0d =，外径m d o 019.0=1.3.2计算管程数和传热管数根据传热管内径和流速确定单程传热管数u d V n i 2i e 4π==.57015.0085.706.099422.22⨯⨯=221.83≈221（根）按单管程计算，所需传热管长度为L =n d A e o π估=22119.004.1369.235××=5.25m 根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数N T =221（根）1.3.3平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数R=5.1300-5.13175.8337-5.8337=0P=5.1300-5.83375.1300-5.1317=0.45查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。

冷凝器设计计算步骤设计冷凝器是在热传导和传热方面进行的工程设计。

其设计计算步骤如下：1. 确定冷凝器类型：冷凝器有多种类型，包括空气冷凝器、水冷冷凝器和蒸汽冷凝器。

根据具体应用场景和工艺要求，选择合适的冷凝器类型。

2. 确定冷凝器制冷剂：根据冷凝器应用场景和制冷剂的性质，确定所使用的制冷剂种类。

制冷剂的性质会影响到后续设计计算。

3. 计算制冷负荷：根据冷凝器所处的环境条件，计算冷凝器需要处理的制冷负荷。

这涉及到室内和室外的温度、湿度等因素，可以使用热负荷计算软件进行估算。

4. 选择传热方式：根据冷凝器的工作原理和制冷剂的性质，选择合适的传热方式。

常见的传热方式有对流传热和辐射传热，选择合适的传热方式可以提高冷凝器的效果。

5. 计算冷凝面积：根据制冷负荷和选择的传热方式，计算所需的冷凝面积。

冷凝面积可以通过冷凝器换热系数和传热过程中的温差来计算。

6. 计算冷凝器传热系数：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，计算冷凝器的传热系数。

传热系数是冷凝器换热效率的重要指标，需要根据具体情况进行计算。

7. 选择冷凝水边界条件：根据冷凝器的设计要求，选择合适的冷凝水边界条件。

这包括冷凝水的进口温度、流量和压力等参数，需要保证冷凝水的供给能够满足冷凝器的实际工作需求。

8. 进行热力学计算：根据所选的制冷剂和制冷负荷，进行热力学计算。

这包括冷凝过程中的温度、压力和比焓等参数的计算，可以使用热力学软件进行准确的计算。

9. 进行传热计算：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，进行传热计算。

这包括冷凝器的传热面积、传热系数和传热量等参数的计算。

10. 进行流体力学计算：根据冷凝器的设计参数和制冷水的性质，进行流体力学计算。

这包括冷凝器内部的流体流动情况、压力损失和水力不平衡等参数的计算。

以上是设计冷凝器的一般步骤，具体的计算方法和参数选择需要根据具体的应用情况和设计要求进行调整。

对于特定的冷凝器设计，可能还需要考虑其他因素，如材料选择、结构设计和安装要求等。

化工设计课程设计甲醇精馏车间设计——甲醇原料预热换热器的设计班级：高材121姓名：***学号：********指导教师：***《化工设计》课程设计任务书学号姓名班级12416001 刘旭高材12112416002 王志鹏高材12112416003 孙智成高材12112416004 周智杰高材12112416005 王振祥高材12112416006 周敏高材12112416007 张雨昕高材121一、设计内容1.布置设计任务，本次课程设计内容为化工生产车间的设计；2.按照设计任务书要求做好预习，搜集设计资料；3.撰写项目建议书，并进行可行性论证；4.设计方案确定；5.工艺流程图设计；6.主要设备的工艺设计计算(要有电算)；7.设备的设计计算及选型；8.生产装置的自动控制设计；9.车间布置设计；10.生产装置的经济评价；11.绘制工艺流程图、设备装配图、设备车间布置图；12.撰写设计说明书。

二．编写设计说明书作为整个设计工作的书面总结。

内容包括：封面、目录、设计任务书、前言(课程设计意义、作用，要进行的工作内容)、项目建议书、可行性分析、确定设计方案(多方案比较)、工艺流程设计及说明、工艺计算(要有电算内容)、设备设计及选型、自动控制设计、设计结果汇总表、车间布置设计、经济技术分析、结束语、附图：1.工艺流程图、2.主体设备装配图、3.车间设备布置图目录1.项目建议书、方案设计 (3)2.1甲醇原料预热换热器的设计条件及主要物性参数 (13)2.1.1设计条件 (13)2.1.2.主要物性参数 (14)2.2工艺设计计算 (14)2.2.1.估算传热面积 (14)2.2.2.换热器工艺结构 (15)2.2.3.壳体内径 (18)2.2.4折流板 (18)2.2.5.其它主要附件 (19)2.2.6接管 (19)2.3换热器核算 (20)2.3.1.热流量核算 (20)2.3.2 换热器内流体阻力计算 (22)2.4设备设计计算 (24)2.4.1筒体及封头壁厚计算 (24)2.4.2主要附件选型 (26)2.4.3接管选型及补强 (27)2.4.4管板的选型 (30)2.4.5管箱的选型 (31)2.4.6鞍座的选型 (32)2.5主要结构尺寸及计算结果汇总 (33)3.甲醇预精馏塔的设计 (35)4.甲醇加压精馏塔的设计 (37)5.甲醇常压精馏塔的设计 (38)6.常压塔塔顶冷凝器的设计 (40)7.个人总结 (42)8.参考文献 439.附录（装配图）1.项目建议书、方案设计1.1设计条件甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛、丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。

冷凝器换热计算第一部分：设计计算一、 设计计算流程图二、 设计计算（以HLR45S 为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Q k =61000W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1=35℃ 冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排 翅片型式：开窗片，亲水膜 铜管型式：光管铜管水平间距：S 1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排2、计算过程1）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm当量直径：)()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U Ad δδ-+---==＝3.04 mm 单位长度翅片面积：322110/)4(2－⨯-=f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m单位长度翅片间管外表面积：310/)(－⨯-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：it i t d ff f πβ==＝20.46 2）空气侧换热系数迎面风速假定：f w ＝2.6 m/s最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：t a1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：t a2＝43℃确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性：v f =17.5×10－6m 2/s ，λf =0.0264W/mK ，ρf =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =783.7由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-=＝0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eqd n γ0066.045.0+=＝0.59311000Re 08.028.0f m +-=＝-0.217铜管差排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.2，则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'o o αα=×1.1×1.2＝66.41 W/m 2K对于叉排翅片管簇：fd s 1=ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率：')'(mh mh tgh f =η ＝0.802 表面效率：)1(1f tf s f f ηη--=＝0.8123） 冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为： 对R22在管内冷凝C=0.683，25.0s m r B ，如下表：取管内壁温度为：t w =46.5℃， 冷凝温度：t k =50℃冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得：25.0s r ＝19.877，m B ＝67.68 因而：4/125.0)(1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w ) －0.25如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：2998×(50-t w ) －0.25×3.14d i （50-t w ）=0.812×66.4×0.56666×（t w -35） 解方程可得：t w =46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。