第三届“隆腾杯”大学生化工原理实验技能大赛
5.1.3. 管子根数
由公式
求得单程管数为n’=119.61。 5.1.4. 管长
由公式
求得单程管长为l=5.12m。 5.1.5. 换热器的选择
规定管程数为2，管长为3米，管数调整为240。
由文献查得最适合的管壳式换热器（固定管板式）参数如下
表11
公称直径 传热面积 管 数 管子规格 600mm 52.8m2 232 Ф25×2.5mm 公称压力 管程数 管 长 管心距 1600kPa 2 3000mm 32mm 管子呈三角形排列。 5.2. 塔釜再沸器的设计
塔釜再沸器亦采用管壳式换热器。选用Ф19×2.0mm的无缝钢管，内径为0.015m。
再沸器热源由压力为0.4MPa（表压）的饱和水蒸汽提供，其温度为T=151.7℃，冷凝潜热为γ=2113.2kJ/kg，密度为ρ=2.667kg/m3。加热蒸汽走壳程。
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青岛科技大学
5.2.1. 蒸汽消耗量
由公式
求得塔釜再沸器的负荷为1795.31kW。
由以下公式
求得W蒸汽=0.85kg/s，换算得体积流量V=0.32m3/s。 5.2.2. 换热面积
由于换热系统存在相变过程，计算传热系数K繁琐，故查阅经验数据得到乙醇液体－异丁醇液体－加压饱和蒸汽的传热系数K值为2500W/(m2·℃)。传热温差为54.75℃。
则由公式
求得估算的传热面积为13.12m2。 5.2.3. 管子根数
管内走乙醇－异丁醇溶液，流量为W混’=3.09kg/s。规定流速为1m/s。 由公式
求得单程管数为n’=24.06。
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5.2.4. 管长
由公式
求得单程管长为l=9.13m。 5.2.5. 换热器的选择
规定管程数为2，管长为4.5米，总管数调整为50。 由文献查得最合适的管壳式换热器（固定管板式）参数如下
表12
公称直径 传热面积 管 数 管子规格 273mm 14.7m2 56 Ф19×2.0mm 公称压力 管程数 管 长 管心距 2500kPa 2 4500mm 25mm 管子呈三角形排列。 5.3. 预热器的设计
预热器仍然采用管壳式换热器。选用Ф25×2.5mm的无缝钢管，内径为0.02m。
预热器热源由塔底再沸器冷凝后的高压饱和水汽提供，其温度为
T=151.7℃，平均比热容为cp水=4.263kJ/(kg·℃)，密度为ρ=938.95kg/m3。高压饱和水走壳程。 5.3.1. 蒸汽消耗量
热量衡算求得预热器的负荷为921.00kW。 由以下公式
求得W热水’=4.18kg/s，换算得体积流量V=4.45L/s。
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青岛科技大学
5.3.2. 换热面积
查得操作条件下系统加热操作的传热系数K值为1250W/(m2·℃)。传热温差为72.91℃。
则由公式
求得估算的传热面积为10.10m2。 5.3.3. 管子根数
管内走20℃的原料液，流量为W原=5.56kg/s。规定流速为1m/s。 由公式
求得单程管数为n’= 39.48。 5.3.4. 管长
由公式
求得单程管长为l=4.29m。 5.3.5. 换热器的选择
规定管程数为2，管长为2米，总管数调整为80。 由文献查得最合适的管壳式换热器（固定管板式）参数如下
表13
公称直径 传热面积 管 数 管子规格 400mm 14m2 94 Ф25×2.5mm 公称压力 管程数 管 长 管心距 2500kPa 2 2000mm 32mm - 28 -
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管子呈三角形排列。 5.4. 换热器设计图
由于塔顶冷凝器，塔底再沸器和预热器均为双管程换热器，故由一张换热器设计图表示。具体尺寸参考表11，表12，表13。
图4
6. 泵的设计
6.1. 压头与流量的确定
按板式塔的工艺数据计算泵的压头与流量。
已知从塔底到进料板位置的高度为9.19m，假设原料液整个传输过程中的压头损失为2m，并取泵的附加安全系数为10%，则泵的总压头为
Hz=1.1H=1.1×(9.19+2)=12.31m
已知原料液的体积流量为25.11m3/h，则泵的总流量为
Qz=1.1Q=1.1×25.11=27.62m3/h。
6.2. 泵的选择
由于乙醇与异丁醇腐蚀性较小，所以可选用IS型水泵。根据压头和流量，最终选用IS80-65-125型泵。该泵的参数如下
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