一、设计题目： 乙醇——水溶液冷却器设计。
二、设计任务及操作条件。
1、设计任务。
处理能力： 450000吨/年即62500kg/h
设备型式： 卧式列管式冷却器。
2、操作条件。
1）90%乙醇：入口温度 75℃ 出口温度 30℃
2）冷却介质：软化循环水入口温度 20℃ 出口温度 30℃
3）允许压降：0.4 mpa
三、设计内容。
一）、设计参数。
确定物性参数。
三）、计算总传热系数。
1、热流量。
w平均传热温差。
tm1=(△t1-△t2)/㏑t1/△t2)=/23.27℃
2、冷却水用量。
kg/h)3、计算平均温差、校正系数。
平均传热温差校正系数。
r=按单壳程，偶数管程结构，温差校正系数查有关图表，可得。
平均传热温差。
tm=ψ△tm1=0.9x23.27=20.943℃
4、计算传热面积。
求传热面积需要先知道k值，根据资料查得乙醇和水之间的传热系数在280—720w/(㎡左右，先取k值为500w/(㎡计算。
由q=ka△tm 得。
5、工艺结构尺寸。
在决定管数和管长时，首先要选定管内流速ui，冷却水走管程的流速为1—3.5 m/s，取流速为ui=1.5m/s，设所需单管程数为n，选用 25mmx2.
5传热管（碳钢），从管内体积流量。
vi=计算求得n=122根。
按单程计算，所需传热管长度为。
l=选用6m长的管，4管程，则一台换热器的总管数根。查附。
初选固定管板式换热器的主要参数。
可对数据做如下核算：
3）中心排管数nc=1.19 =1.19。
5、阻力损失计算。
1）管程。管程流体流速。
= (m/s)
re=摩擦系数传热管相对粗糙度，查莫狄图得w/(m.℃)
管程流动阻力。
上式中：，,1.4，，
由re=33608传热管相对粗糙度，查莫狄图得w/(m.℃)流速(m/s)， kg/m，所以。
pa）pa）
（pa）＜0.6mpa
（2）壳程。
取折流板间距h=0.2m
计算截面积
m/sreo=
reo＞500
摩擦系数 折流挡板数
壳程阻力损失。
流经管束的阻力，m/s f=0.5
故（pa）
流体流经折流板口的阻力。
上式中：h=0.2m,d=0.5 m
故 （pa）
总阻力。（pa）
总的阻力损失大于10kpa小于设计压力30kpa，压力降合适。
6、传热计算。
1）管程给热系数。以上已算出re=33608
计算pr=2）壳程=0.36rpr ()
reo=6185
普兰特准数。
pr=粘度校正 ()1
故=0.36xx6185x8.545 =494w/(㎡
传热系数kk=
=317.5w/(㎡
传热面积aa=（m）
与换热器列出的面积a=49.7㎡比较，有17.9%的裕度。从阻力损失和传热面积的核算看，原选的换热器经过改动后，可以适用。
四）换热器主要结构尺寸和计算结果。
结束语。化工原理课程设计是培养个人综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
在换热器的设计过程中，我感觉我的理论运用于实际的能力得到了提升，主要有以下几点：
(1)掌握了查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；
(2)树立了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，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；
(3)培养了迅速准确的进行工程计算的能力；
(4)学会了用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
从设计结果可看出，若要保持总传热系数，温度越大、换热管数越多，折流板数越多、壳径越大，这主要是因为煤油的出口温度增高，总的传热温差下降，所以换热面积要增大，才能保证q和k.因此，换热器尺寸增大，金属材料消耗量相应增大。通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要。
主要参考文献。
1] 《化工原理》天津大学化工原理教研室编天津：天津大学出版社。 （1999）
2] 《换热器》秦叔经、叶文邦等 ，化学工业出版社（2003）
3] 《化工原理（第三版）上、下册》谭天恩、窦梅、周明华等，化学工业出版社（2006）
4] 《化工过程及设备设计》华南工学院化工原理教研室（1987）
5] 《化工原理课程设计》贾绍义等，天津大学出版社（2003）
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