化工原理-甲醇冷却器设计

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。

目录摘要 (3)Abstract (3)引言 (1)第1章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第2章设计方案的确定 (3)2.1操作压力 (3)2.2进料方式 (3)2.3加热方式 (3)2.4热能的利用 (3)第3章精馏塔的工艺设计 (5)3.1全塔物料衡算 (5)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (5)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.1.3物料衡算进料处理量 (5)3.1.4物料衡算 (5)3.2实际回流比 (6)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (6)3.2.2操作线方程 (7)3.2.3汽、液相热负荷计算 (7)3.3理论塔板数确定 (7)3.4实际塔板数确定 (7)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (8)3.5.1操作压力计算 (8)3.5.2操作温度计算 (8)3.5.3平均摩尔质量计算 (8)3.5.4平均密度计算 (9)3.5.5液体平均表面张力计算 (10)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)3.6.1塔径计算 (11)3.6.2精馏塔有效高度计算 (13)第4章塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1精馏段塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1.1溢流装置计算 (14)4.1.2塔板设计 (15)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (15)4.2.1溢流装置计算 (15)4.2.2塔板设计 (16)4.3塔板的流体力学性能的验算 (16)4.3.1精馏段 (16)4.3.2提馏段 (18)4.4板塔的负荷性能图 (19)4.4.1精馏段 (19)4.4.2提馏段 (21)第5章板式塔的结构 (23)5.1塔体结构 (23)5.1.1塔顶空间 (23)5.1.2塔底空间 (23)5.1.3人孔 (23)5.1.4塔高 (23)5.2塔板结构 (24)第6章附属设备 (24)6.1冷凝器 (24)6.2原料预热器 (24)第7章接管尺寸的确定 (26)7.1蒸汽接管 (26)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (26)7.1.2塔釜进气管 (26)7.2液流管 (26)7.2.1进料管 (26)7.2.2回流管 (26)7.2.3塔釜出料管 (26)第8章附属高度确定 (28)8.1筒体 (28)8.2封头 (28)8.3塔顶空间 (28)8.4塔底空间 (28)8.5人孔 (28)8.6支座 (28)8.7塔总体高度 (28)第9章设计结果汇总 (30)设计小结与体会 (32)参考文献 (33)摘要课程设计不同于平时的作业，在设计中需要我们自己做出决策，即自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要求自己的选择作出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

化工原理课程设计——甲醇加热器的设计班级：过控114班姓名：辛霖学号：2011112083指导教师：佟白日期：2013.8.19～9.1目录一、简介 (1)二、设计任务书 (2)三、工艺计算 (3)3.1 确定设计方案 (3)3.2 确定物性数据 (3)3.3 计算中涉及到的符号说明 (4)3.4 估算传热面积 (4)3.5 工艺结构尺寸 (6)四、换热器计算 (8)4.1 传热能力核算 (8)4.2 壁温核算 (9)4.3 核算压强降 (10)五、设备参数计算 (12)5.1 壳体壁厚 (12)5.2 接管法兰 (13)5.3 设备法兰 (13)5.4 封头设计 (14)5.5 支座设计 (15)5.6 换热器主要结构尺寸和计算结果表 (16)六、参考文献 (18)七、设计总结 (19)一、方案简介本设计任务是利用热流体（水蒸汽）给甲醇蒸汽加热。

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。

下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。

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。

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。

所以首选列管式换热器作为设计基础。

二、设计任务书齐齐哈尔大学化工原理课程设计任务书专业：过程装备与控制工程班级：过控114班姓名：辛霖设计日期：2013.8.19～9.1设计题目：甲醇加热器设计用420K的饱和水蒸汽加热甲醇燃料气，甲醇处理量为2500kg/h,甲醇由338K上升到393K。

设计条件：1.两侧污垢热阻为1/8700 m2·℃/K2.热损失3%。

3.初设K=58.2W/m²℃设计要求：1.设计满足以上条件的换热器，并写出设计说明书2.根据所选换热器，画出设备装配图指导教师：佟白2013年8月19日三、工艺计算3.1 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420K，出口温度420K。

攀枝花学院生物与化学工程学院化工原理课程设计设计题目：甲醇－水混合液筛板精馏塔设计姓名：学号：年级：2012级指导老师：设计时间：二O一四年十二月设计任务书一、设计条件年处理量：104500吨料液初温：20℃料液浓度： 34.5% （甲醇质量分率）塔顶产品浓度：98%（甲醇质量分率）塔底釜液含甲醇量不高于1%(以质量计)每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）精馏塔塔顶压强：4KPa（表压）单板压降不超过0.7KPa冷却水温度：20℃饱和水蒸汽压力：0.25MPa(表压)设备型式：筛板塔建厂地区压力：1atm二、设计任务完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，绘制精馏工艺流程图，设备结构图，编制设计说明书。

目录第一章综述1.1精馏原理及其在工业生产中的应用………………………………1.2精馏操作对塔设备的要求（生产能力、效率、流动阻力、操作弹性、结构、造价和工艺特性）………………………………1.3常用板式塔类型及本设计的选型………………………………1.4本设计所选塔的特性………………………………第二章工艺条件的确定和说明2.1确定操作压力………………………………2.2确定进料状态………………………………2.3确定加热剂和加热方式………………………………第三章流程的确定和说明（附流程简图）3.1流程的说明………………………………3.2设置各设备的原因（精馏设备、物料的储存和输送、必要的检测手段、操作中的调节和重要参数的控制、热能利用）第四章精馏塔的设计计算4.1物料衡算………………………………4.2回流比的确定………………………………4.3塔板数的确定………………………………4.4工艺条件及物性数据计算………………………………4.5汽液负荷计算（将结果进行列表）………………………………4.6精馏塔工艺尺寸计算（塔高、塔径、溢流装置、塔板布置及筛孔数目与排列）………………………………4.7塔板流动性能校核（液沫夹带量校核、塔板阻力校核、降液管液泛校核、液体在降液管中停留时间校核以及严重漏液校核）4.8塔板负荷性能图………………………………第五章精馏塔附属设备设计5.1主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、塔底蒸汽管、人孔等）………………………………5.2塔顶冷凝器/冷却器设计，热负荷、冷却剂及其进、出口温度5.3塔底再沸器设计………………………………5.4原料预热器设计（2-3选一项设计）………………………………5.5泵的设计………………………………第六章主要计算结果列表6.1塔板主要结构参数表………………………………6.2塔板主要流动性能参数表………………………………第七章设计结果的讨论和说明………………………………第八章参考文献………………………………第九章课程设计总结………………………………第一章综述1.1精馏原理及其在工业生产中的应用（1）精馏原理：液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎完全的分离。

化工原理课程设计任务书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·s设计结果主要符号说明。

目录化工原理课程设计任务书 0一、设计方案与工艺流程图 (1)1、设计方案 (1)2、工艺流程图 (1)二、基础数据 (1)1、主要物性数据 (1)2、进料流量及组成 (1)3、分离要求 (2)4、原料热力学状态 (2)5、冷却介质及其温度，加热介质及其温度 (2)三、物料衡算 (2)四、确定操作条件 (2)1、确定操作压力 (2)2、确定操作温度 (2)五、回流比 (3)六、理论板数与实际板数 (4)七、塔径、塔高的计算及板间距的确定 (5)1.汽液相流率 (5)2.将上述求得的流率转换成体积流率 (5)3.塔径的计算 (6)4.塔高的确定 (8)八.堰及降液管的设计 (8)1.塔堰长 (8)2.取堰宽及降液管面积 (8)3.停留时间 (8)4.堰高 (9)5.降液管底端与塔板之间的距离，即降液管底隙 (9)九.塔板布置极其筛板塔的主要结构参数 (9)2.筛孔直径d0，孔中心距离，板厚 (9)3.开孔率 (9)4.孔数 (10)十.水力学计算 (10)1.塔板阻力 (10)2、漏液点 (11)3.雾沫夹带 (11)4.液泛的校核 (12)十一.负荷性能图 (13)1、精馏段 (13)2、提馏段 (15)十二、冷凝器的设计 (18)1.估算传热面积，初选换热器型号 (18)2.核算压降 (19)3.核算总传热系数 (21)4、确定换热器型号 (22)设计感想与总结..........................................错误！未定义书签。

参考文献 (24)化工原理课程设计任务书一、设计题目：筛板塔的设计二、设计任务：甲醇—丙醇精馏塔的设计三、设计条件四、设计内容与要求一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本次课程设计的任务是甲醇—丙醇精馏塔，塔型为筛板塔，二组分进料（甲醇、丙醇）。

二组分在常压下均为液相，为节约材料，采用常压精馏，无需预热器，塔顶设置冷凝器，塔底设置再沸器。

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 煤制甲醇概述2.2操作条件（1）年产甲醇量：36万t/a（2）年操作时间：7200小时（本次请你330天计算）2.3设计依据（1）.西安建筑科技大学化工教研室下发的“毕业论文设计任务书”；（2）.中华人民共和国煤、甲醇行业标准；（3）.中华人民共和国化工行业标准；（4）.中华人民共和国国家钢制压力容器标准。

2.4设计原则（1）采用先进成熟的Lurgi低压法甲醇合成工艺；（2）依国内现有的技术、设备及条件的基础上，对工艺流程及合成反应器进行改进（3）采用一乙醇胺法脱硫工艺，加氢串氧化锌工艺脱硫提高脱硫效果，保证合成气总硫≤0.1×10-6；（4）甲醇精馏采用三塔流程，提高精馏效率，保证了精甲醇的质量，降低蒸汽消耗；（5）回收甲醇合成弛放气并返送至合成氨系统，降低原料消耗，减少污染。

2.5工艺原理及流程2.5.1流程图图2.1 甲醇合成工艺流程2.5.2流程介绍首先制气，将原料煤和水及蒸汽通入气化炉进行加热反应，其中的煤尘要降尘，灰通入循环水槽回收以防止污染环境。

从气化炉出来的气体经洗涤器通入废热锅炉进行预热，其后的气体要净化。

先进行煤气脱硫，因为出来的气体含有大量的灰尘及硫化物，通入入口水封的水箱后进入煤气脱硫塔进行脱硫，由于出来的气体含有大量的油雾，所以要先通入旋流板除雾器后进入气柜。

其中的气体先进行CO变换，从气柜出来的气体通入活性炭过滤器，然后再进入第一、二煤气换热器换热后通入变换炉变换后将变换气冷却至45℃进行分离，通入变换气脱硫塔进行脱硫后，通入CO2吸收塔将CO2吸收，后通入净化气冷却器将气体冷却，然后通入净化器分离器进行分离后，净化气再进行干法脱硫.由于甲醇合成催化剂要求气体总含硫量≤0.1×10-6,所以还要进行干法脱硫以达到要求。

先后分别通入预脱塔、预热器、水解塔、精脱塔后才能进行甲醇合成。

新鲜气先压缩通入甲醇合成塔进行合成，后经中间换热器换热，再经过甲醇分离器进行分离后通入粗甲醇储罐，其中甲醇分离器分离的部分气体有驰放气去氨系统，一部分经循环气压缩机再通入甲醇合成塔进行循环。

- -- 郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (3)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (4)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (6)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (8)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (12)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (13)4.1气液相体积流率 (13)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (13)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (14)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置的计算 (15)5.1.1 堰长 (15)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (16)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (17)第六章板式塔得结构与附属设备 (25)6.1附件的计算 (25)6.1.1接管 (25)6.1.2 冷凝器 (30)6.1.3再沸器 (30)第七章参考书录 (31)第八章设计心得体会 (31)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。

沈阳化工大学化工原理课程设计说明书专业：制药工程班级：制药1102学生姓名：黄奎兴学号：11220223指导老师：王国胜设计时间：2014.5.20----2014620成绩：____________化工原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合液的填料精馏塔二原始数据及条件生产能力：年生产量甲醇1万吨(年开工300天)原料：甲醇含量为30% (质量百分数，下同)的常温液体分离要求：塔顶甲醇含量不低于95%，塔底甲醇含量不高于0.3%。

建厂地区：沈阳三设计要求(一)•一份精馏塔设计说明书，主要内容要求:(1)•前言(2).流程确定和说明(3)•生产条件确定和说明(4)•精馏塔设计计算(5)•主要附属设备及附件选型计算(6)•设计结果列表专业•专注(7).设计结果的自我总结与评价(8).注明参考和试用的设计资料(9).结束语(二)•绘制一份带控制点工艺流程图。

(三)•制一份精馏塔设备条件图四.设计日期：2013年5月20日至6月20日、八、,刖言精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。

填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。

板式塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。

但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。

实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液（气相冷却而成）是沸点低的B 物质，而残液是沸点高的A 物质，精馏是多次简单蒸馏的组合o精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。

精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。

精馏塔的优点：归纳起来，规整填料塔与板式塔相比，有以下优点：1）压降非常小。

气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。

在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5 〜1/6 ; 2）热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；3）操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。

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。

甲醇冷却器的工艺设计甲醇冷却器的工艺设计一、概述甲醇冷却器是一种用于降低甲醇温度的设备，通常用于化工、石化等行业。

本文将介绍甲醇冷却器的工艺设计，包括设计原则、选材、结构设计、制造工艺等方面。

二、设计原则1. 安全性：甲醇为易燃易爆物质，因此冷却器的设计必须符合安全要求。

2. 效率性：冷却器的主要作用是降低甲醇温度，因此需要保证其散热效率。

3. 经济性：在保证安全和效率的前提下，应尽量减少成本。

三、选材1. 管道材料：建议使用不锈钢或碳钢等耐腐蚀材料。

2. 冷却介质：可选用水或空气作为冷却介质。

四、结构设计1. 管道布局：应根据实际情况确定管道布局方式，一般采用多级串联或并联方式。

2. 管子直径：管子直径应根据流量和压力损失计算确定。

3. 管子长度：管子长度应根据实际情况确定，一般建议在5-10米之间。

4. 换热面积：应根据甲醇流量和温度差计算确定，一般建议在10-50平方米之间。

5. 冷却介质流量：应根据甲醇流量和温度差计算确定，一般建议在1-3倍之间。

五、制造工艺1. 切管：将不锈钢或碳钢管材按照设计要求切割成相应长度。

2. 弯管：将切好的管子按照设计要求进行弯曲处理。

3. 焊接：将弯好的管子进行焊接处理，确保其密封性和安全性。

4. 安装：将焊接好的管道安装到冷却器设备中，并连接相应的冷却介质进出口。

六、总结甲醇冷却器是一种重要的化工设备，其设计必须符合安全、效率和经济等原则。

在选材、结构设计和制造工艺等方面都需要严格把控，以确保其质量和可靠性。

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=337.85K1.2.3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 Kg1.2.4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）=69.2352m1.3 核算总传热系数K1.3.1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 Vn 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=0 P=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。

化工原理课程设计---热水冷却器的设计化工原理课程设计题目热水冷却器的设计学院名称化学化工学院指导教师刘慧君职称教授班级精工101学号20104540125学生姓名宋娟2013年1月10日化工原理课程设计题目热水冷却器的设计学院名称化学化工学院指导教师刘慧君职称教授班级精工101学号20104540125学生姓名宋娟2013年1月10日《化工原理》课程设计任务书专业：化学工程与工艺班级：精工101 设计人：宋娟计题目：热水冷却器的设计一、设计任务及操作条件1．处理能力 3000kg/h(热水)2．设备型式：锯齿型换热器3．操作条件⑴热水：入口温度80℃,出口温度60℃⑵冷却介质：自来水，入口温度32℃，出口温度40℃⑶允许压强降：不大于105Pa二、设计要求(一)、编制一份设计说明书（打印稿），主要内容包括：1.前言；2.流程的确定和说明书（附流程简图）；3.生产条件的确定；4.换热器的设计计算，由热平衡计算传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量并决定流体通入的空间。

5.算流体的定性温度，以确定流体的物性数据。

初算有效平均温差。

一般先按逆流计算，然后再校核。

6.计算传热系数K值，然后再作校核。

7.估传热面积。

常取实际传热面积是计算值的1.5-1.25倍。

8.计算流体流动阻力。

如阻力超过允许范围，需调整设计，直至满意为止。

选择适宜的锯齿型换热器并进行核算。

9.附属设备的选型和计算；10.设计结果列表；11.设计结果的讨论和说明；12.注明参考和使用的设计资料；13.结束语。

（二）绘制换热器装配图1张 (手绘1#号图纸)三、设计日期：2011年12月26日至2012年1月6日目录1概述1.1换热器1.2设计方案简介1.3设计方案的确定1.3.1设计流程图1.3.2工艺流程简图1.3.3换热器的选型1.4符号说明2锯齿形板式热水冷却器设计的参数计算2.1确定设计条件2.1.1定性温度的计算2.1.2热负荷的计算2.1.3平均温差的计算2.1.4初估换热面积及初选板型2.1.5核算总传热系数K2.1.6传热面积S的计算2.1.7压降的计算2.2锯齿形板式热水冷却器的主要参数及计算结果3 课程设计过程中的感想及收获3参考文献1概述1.1换热器换热器，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。

目录一．概述 (3)1.设计原始条件 (3)2.板式塔类型 (3)3.工艺流程选定 (4)二．精馏塔物料衡算 (4)三、经济费用估算 (5)1.最小回流比Rmin计算（图解法） (5)2.精馏塔气、液相负荷 (7)3.精馏、提镏段操作方程 (7)4.理论塔板数N (8)5.总板效率ET和实际板数NT (8)6.塔径估算 (9)7.年总费用估算 (11)四．精馏塔塔体工艺尺寸计算 (14)1.最适回流比Ropt的求取 (14)2.精馏塔气、液相实际负荷 (15)3.精馏、提镏段操作方程 (15)4.理论塔板数N (15)五、塔板主要工艺尺寸及流体力学性能计算 (16)1.塔径初选 (16)2．塔径初步核算 (17)3.堰及降液管设计（选用齿形堰） (18)4.孔布置 (19)5.干板压降h和塔板压降P h (19)c6.漏液计算并验其稳定性 (20)7.校核液泛情况 (20)8.雾沫夹带 (21)9.计算结果整理 (21)六．描绘负荷性能图（第一块塔板） (22)1.漏液线 (22)2.过量雾沫夹带线 (22)3.液泛线 (22)4.液相上限线 (23)5.液相下限线 (23)6.操作线 (23)七描绘负荷性能图 (24)第一块板(精馏段第一块板) (24)八附属设备的设计 (29)1.塔高计算 (29)2.泵的设计和选型 (29)4.冷却器选用 (32)5.塔底再沸器的选用 (33)6.全凝器选用 (33)(图一) 由图一查得，x F =0.3152时，泡点进料t b =77.1℃ 此时进料状况 参数q=1， 所以q 线方程为：f x x用图解法，在图二上做q 线，与相平衡线交与e 点（0.3152， 0.6758），所以，最小回流比为： 8889.03152.06758.06758.09964.0min =--=--=e e e D x y y x R取操作回流比为：33.18889.05.15.1min =⨯=⨯=R R2.精馏塔气、液相负荷精馏段：)/(26.4269.3133.1h kmol D R L =⨯=⨯= ())/(95.7369.3133.21h kmol D R D L V =⨯=+=+= 提镏段：)/(65.14239.10026.42h kmol qF L L =+=+=')/(95.7370.6865.142h kmol W L V =-=-'='3.精馏、提镏段操作方程换热器费用)/(1645002000年元==A C F 7.3冷却水费用30℃时，)/(174.4,K kg kJ C pc ⋅=水 5=∆t ℃ s kg t C Q Q m pc /296.375174.413.1724.76132=⨯+=∆⋅+=冷)/(44.3222371000/3.080003600296.37年元=⨯⨯⨯=Cw 7.4蒸气费用150.9℃时，水的潜热kg kj r /4.21159.150=s kg r Q Q m /4647.0)(9.15041=+=蒸年）（元/22.29442421000/220800036004647.0s =⨯⨯⨯=C7.5 年总费用年）（元/368065805.1)(33.0=+++⨯=w s F D C C C C C 四．精馏塔塔体工艺尺寸计算1.最适回流比Ropt 的求取通过对R/Rmin 与费用关系的优化计算，选取Ropt=1.1Rmin总费用与R/Rmin 的关系如图所示。