化工原理课程设计任务书列管换热器设计年产3万吨酒精精馏系统换热器学士学位论文.doc

内蒙古工业大学课程设计任务书
学院（系）： 化工学院 课程名称： 化工原理 指导教师（签名）：
专业班级： 学生姓名： 学号：
一、课程设计题目
列管换热器设计
——年产3万吨酒精精馏系统换热器
二、课程设计的目的
课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强锻炼：
1. 查阅资料选用公式和搜集数据的能力；
2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想指导下去分析和解决实际问题的能力；
3. 迅速准确地进行工程计算（包括电算）的能力；
4. 用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

三、课程设计的主要内容和要求
设计任务及内容：
1 确定换热系统的流程方案，绘制流程图；
2 为所制定的流程方案配置换热器并选型；
3 确定塔顶冷却器和原料预热器的结构尺寸：设计计算换热器的热负荷、传热面积、换热器接管、壳体、管板、封头、隔板及接管等；
4 核算总传热系数和流动阻力；
5 绘制塔顶产品冷却器的装配图；
6 编写课程设计说明书。

设计原始数据
1 工艺物流
(1) 精馏原料: 粗酒精含乙醇50%,水50%(质量分率),由20℃预热至泡点81.9℃；
(2) 塔顶产品: 含乙醇不低于92 %, 78.3℃蒸汽冷凝为饱和液体回流，产品冷却为35℃液体储存；
(3) 塔底残液: 含乙醇不高于0.5%, 99.3℃冷却为35℃液体。
2 其他参数
精馏过程回流比R=2
呼和浩特地区水温15℃

四、工作进度安排
7月2日：设计动员，下达设计任务，讲解设计方案的确定，设计过程的步骤及注意事项，查阅收集相关图书资料，1 天
7月3日-7月10日：确定方案并进行设计计算：9天
7月11日-7月13日：绘图：2天
7月14日-7月15日：整理设计数据，编写设计说明书：2天
五、主要参考文献
1.上海医药设计院.化工工艺设计手册.化学工业出版社,1986
2.化学工程手册编委会.化学工程手册(第1，12，13篇).化学工业出版社,1979
3.上海化学工业设计院石油化工设备设计建设组.化工设备图册.1974
4.上海化学学院等.化学工程(下册).化学工业出版社,1981
5.天津大学化工原理教研室.化工原理课程设计.天津科学技术出版社.1994
6.化工原理.
审核批准意见

系（教研室）主任（签字）

设计步骤
一、设计方案的确定
（一）流程方案的确定
最终落在流程图上
(二)换热器类型的选择
1．固定管板式换热器
2．浮头式换热器
二、设计计算步骤
(一)系统物料衡算
根据产量要求，计算原料量、产品量，进一步确定所需计算的换热器。再逐个进行换热器的选用。
（二）选用换热器
1 热负荷的计算，冷却介质用量的计算或加热介质用量的计算。
2 平均温度差的计算，当两侧流体均为变温传热时，应进行温度差的校正。
3流动空间的选择
首先需决定何种流体走管程，何种流体走壳程，遵循的一般原则：
（1）尽量提高传热系数较小一侧流体的流速，使传热面两侧的传热系数接近。
（2）在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装置．尽量减少及冷量损失。
（3）管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。
（4）应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力，使进出口端的温度比较平均。

4 初估总传热系数，计算换热面积，初选换热器。
5 核算总传热系数
根据所选换热器的具体情况，分别计算管程和壳程对流传热系数,并计算K核
K核/K计=1.1-1.25
流体适宜的流速

设计说明书的编写
1 设计说明书的内容
(1)目录  将课程设计的主要项目写于说明书的第一页。
(2)设计题目  附上或抄写设计任务书。
(3)设计说明 
①根据设计任务简述所设计的设备在生产中的作用。
②画出工艺流程示意图。
③说明选用该设备的理由、依据和优缺点。
④设计中遇到的特殊问题及解决方法。
(4)传热过程工艺计算  根据所选定的设备形式和设计任务书所给定的条件．查阅参考资料进行工艺计算。其主要内容包括物料衡算、列管式换热器的热负荷、冷却水的用量、传热面积、管子的尺寸与排列方式的确定，以及总传热系数和传热面积的校核等。
(5)设备结构的设计  根据工艺计算的结果进行设备结构的没计，其主要内容包括列管式换热器壳体直径、长度、厚度；管板尺寸、厚度和结构；封头尺寸和法兰以及它们之间的连接和材料的选用等。
(6)主要附属件的选定  包括列管式换热器各物流进、出口连接管尺寸、材料及法兰等。
(7)设计结果的汇集  将工艺计算及结构设计的主要结果和主要尺寸列成表格表示出来。
(8)对设计的评论  设计完毕应对本设计作出综合评论，指出本设计的特点，特别是有创造性的见解，另一方面也要指出存在的问题，有待改进。
(9)参考文献  设计所引用的文献、书籍、科技杂志，均应列出名称、年份等，以便阅审者查对。
2 计算中注意之点：
完成设计后，应按照以上内容与顺序编写课程设计说明书，编写时即要以有力的论证(包括理论、图表及计算数据)阐述本设计的正确性和可靠性，又要实事求是地指出存在的问题。设计说明书的格式要求：

工艺计算
备注

其中：
①凡设计计算所用公式、物性数据均须注明来源并写在备注栏内，重要的计算结果数据也写在备注栏内；
②设备各结构件形状与尺寸的确定及材料的选择应尽量标准化；
③主要部件的结构应在说明书中用图示出；
④说明书中应详细书写设计计算的步骤。
设计说明书要做到语言简练、字迹清晰、书写整齐(20页左右)。
绘图的要求
本课程设计要求设计绘制一张列管式换热器的装配图和一张流程图，其中装配图要求如下：
(1)对于标准零部件(螺栓、螺母等)采用简化画法表示，但在零件明细表中应详细列出其名称、规格、数量、材料和标准号。
(2)换热器中的管束，通常只画出一根或几根管子，其余的管子用点划线表示。
(3)设备的壁厚尺寸与设备的直径、高度相差太大，在画图时可将壁厚适当夸大画出。
(4)设备壳体上各接管，在主视图上，可假设将这些管分别旋转到与正面投影面平行的位置再进行投影画图，但在管板布置图中要表达出各接管的实际位置。
设计时间：2周
任务分配：
——年产2.8万吨酒精精馏系统换热器
——年产2.9万吨酒精精馏系统换热器
——年产3万吨酒精精馏系统换热器
——年产3.1万吨酒精精馏系统换热器
——年产3.2万吨酒精精馏系统换热器