以管外面积为基准 则K计=
1
d0d0bd01?Rsi??Rs0??ididi?dm?025252.5?10?3?251?3K计=（）?1=68.8 ?0.15?10???0.58?10?4?137.46?202045?22.5122计算传热面积 A2需=46.8 m 所选换热器实际面积为 A=n?d0l=25.79 m2 裕度Δ=0.166
所选换热器合适
8.2各种管尺寸的确定 8.2.1进料管
进料体积流量VFMfsf???240?23.6968.836?5.846m3/h?0.00162m3/s
f取适宜的输送速度
uf?2.0m/s，故
dif?4Vsf?u?0.032m
经圆整选取热轧无缝钢管，规格：?38?2.5mm 实际管内流速：u?0.00162f?4??0.0322?2.02m/s 8.2.2釜残液出料管
釜残液的体积流量：
Vw.5?18.28sw?wM??192?3.79m3/hw929.15?0.0011m3/s
取适宜的输送速度uW?1.5m/s，则
d?0.0011计?4??1.5?0.0299m
经圆整选取热轧无缝钢管，规格：?38?2.5mm
31
实际管内流速：u.0011w?4?0??0.0322?1.37m/s
8.2.3回流液管
回流液体积流量
VLML49.324?34.461sL????2.18m3/h?0L779.7.00061m3/s
利用液体的重力进行回流，取适宜的回流速度uL?0.5m/s，那么d4?0.00061计???0.5?0.00154m
经圆整选取热轧无缝钢管，规格：?83?3.5mm 实际管内流速：u4?0.00061w???0.0762?0.135m/s 8.2.4再沸器蒸汽进口管
V=96.824×26.19/0.874=2993.89m3/h=0.83m3/s 设蒸汽流速为10m/s, d计?4?0.8310??0.325m 经圆整选取热轧无缝钢管，规格：?38?2.5mm 实际管内流速：u?0,.83W?4??0.0322?4.95m/s
8.2.5塔顶蒸汽进冷凝器出口管
V=96.824×42.64/1.28=3225.45m3/h=0.90m3/s 设蒸汽流速为10m/s, d?0.90计?410??0.338m3/s 经圆整选取热轧无缝钢管，规格：?480?9mm 实际管内流速：u4?0.338W?0.4622??2.02m/s 8.2.6冷凝水管
深井水温度为12，水的物性数据：
ρ=999.4kg/m3,μ=1.2363?103pa?s,Cp?4.129kJ/(kg?K)
32
深井水的质量流率G2=12.29Kg/s，取流速为2m/s 管径d计?4?12.29?0.089m
999.4?2?选取 Φ159×4.5mm热轧无缝钢管 实际流速为u?12.29?4?0.70m/s
999.4?0.152?8.3原料预热器
原料加热：采用压强为270.25kPa的饱和水蒸汽，加热至原料泡点，采用逆流加热，查表Cp乙醇=2.94 kJ/(kg?K) Cp水=4.23 kJ/(kg?K) 摩尔分数 xF=0.2
根据上式可知：Cpc=2.94×0.2+4.23×0.8=3.972kJ/(kg?K) 设加热原料温度由20℃到83.4℃
G?FMF240?[46.068?(1-0.742)?18.01?0.742]??1.683kg/s36003600
Q?GCpc?t?1.683?3.972?（83.4?20）?423.89kW
考虑到5%的热损失后Q?1.05?423.89?445.08kW 选择传热系数K=800 w/(m2?K) 计算传热面积：
?tm?(130?20)?(130?83.4)?73.82(130?20)ln(130?83.4)℃
Q445.08?103A???7.54m2800?73.82K?tm
取安全系数为0.8 A实际=7.54/0.8=9.42
8.4塔釜再沸器（列管式再沸器（蒸发器））
①乙醇－水液体走管程，水蒸汽走壳程，采用逆流
物性数据：XW=0.00394，故基本可认为是水，t?100?C 液体蒸发量：
G2?L'ML289.324?[46?0.00394?18?(1-0.00394)]??1.46kg/s 36003600气化液单位热为 r2?2258.4kJ/kg
?2?958.4kg/m3 C2?4.22kJ/(kg.K) ?2?0.6821w/(m?K)
33
?2?0.0002824Pa?s Pr2?C2?2?2?1.75 ?2?58.84?10?3N/m
大气压下的蒸汽密度 ?H2O?0.597kg/m3， 在沸腾液体上面的蒸汽密度?CH?0.60kg/m3
利用压力为0.2MP的饱和水蒸气作为载热体，单位冷凝热r1?2208kJ/kg，冷凝温度为t1?119.6?C，在冷凝温度下冷凝液的物性数据为：
?1?943kg/m3?1?0.000231Pa?s?1?0.686w/(m?K) 按照蒸发器的计算程序：
⑴设备的热负荷等于：Q?G2r2?1.46?2258.4?3287.1kW ⑵水的流量：G1?Q3287.1??1.49kg/s r12208
⑶平均温度差：?tm?119.6?100?19.6?C
⑷按照传热方式估算传热系数 Kop?1200w/(m2?K)
传热面积：Fop?3287.1?0.139m2
1200?19.62取管高H?3.0m，壳体直径D?1.2m和传热面积F?256m的换热器
精确计算：取单位负荷估定值作为第一次逼近
5420160q?qop??21172.5w/m2
256为确定f(q)必须确定计算系数A和B
??12gr1A?1.21?13?2.52?105??1H? ?1.30.50.06?2?2?CH?B?780?12.060.50.60.660.30.3??r?C?22H2O22?管壁厚度??2.0mm，材料为不锈钢，?CR?17.5w/(m?K)壁面和污垢热阻总
?2?10?31??0.000286m2?K/w 和为???17.55800于是f(q)?
14/3???1q????q?q0.4??tm?0 AB???34
利用Excel解得q?34230w/m2认为是真实的单位热负荷于是所需传热面积
4923312256?143.83?143.83m2 裕度???77.99%
34230143.83列管式再沸器参数列表 壳体直径(mm) 1200 管径(mm) 25×2 壳程 1 管子总数 1083 管程 1 管子传热面积 256 管长(mm) 3000 质量 ≤7000kg 为：F?8.5冷凝水泵
雷诺数Re?du???2.4?106
取ε=0.01，?/d?0.067,查图摩擦系数λ=0.0315 各管件及阀门阻力系数如下: 名称
ξ
水管入口 进口阀 0.5 6
90·弯头×4 半开型球阀
0.75×4 9.5
设管长为5米,
k?8λ(l??le)/π2d5g=8?0.0175(50?0.5?6?0.75?4?9.5)/3.142?0.155?9.81
=4.4 扬程
取 20m
22258V2lH?H0?kV?HO?8?(l??le)V/(?dg)?20?24(????)?60.04m
?dd流量V?35.28?3600?127.08m3/h
999.4选择IS100-65-250型离心泵,参数为
流量V=120m3/h,扬程,H=74.5m转速n?2900r/min 泵效率,?=73%轴功率Na=33.3kW
9. 设计结果汇总
筛板塔设计计算结果及符号汇总表
参数符号 T m (oC)
参数名称 平均温度 精馏段 79.145 提馏段 89.665 35