化工原理课程设计指导

第1章绪论

1．1化工原理课程设计的目的

1．2化工原理课程设计的内容

1．3安排与要求

第2章换热器设计

2．1概述

2．2设计方案的确定

2．2．1列管式换热器型式的选择

2．2．2流程的选择

2．2．3流速的选择

2．2．4加热剂、冷却剂的选用

2．2．5适宜出口温度的确定

2．2．6流体阻力的计算

2．2．7换热管规格和排列的选定

2．2．8列管式换热器的选用和设计计算步骤

2．2．9确定设计原则

2．3工艺计算

2．3．1传热基本方程

2．3．2有效平均温度差

2．3．3传热系数K

2．3．4传热膜系数a的计算

2．3．5传热面积A的计算

2．4管子及其与管板的连接

2．4．1管子

2．4．2管子在管板上的固定

2．5管数、管程数和管子的排列

2．5．1管数

2．5．2管程数

2．5．3管子在管板上的排列形式

2．5．4管心距

2．6管程饭的分程及管板与隔板及壳体的连接

2．6．1分程

2．6．2管板与管程隔板的连接

2．6．3管板与壳体的连接结构

2．7管板尺寸的确定

2．7．1管板受力情况分析

2．7．2管板尺寸

2．8壳体直径及壳体厚度的计算

2．8．1壳体直径计算

2．8．2壳体厚度的计算

2．9折流板、支承板的作用及结构

2．9．1折流板

2．9．2支承板

2．10温差应力及其补偿方法

2．10．1换热器中的温差应力

2．10．2温差应力的补偿

2．10．3波形膨胀节

2．11管子拉脱力的计算

2．12管程与壳程接管

2．12．1管箱及封头

2．12．2壳程接管

2．13列管式换热器流体阻力的计算

2．13．1管程流体阻力

2．13．2壳程流体阻力

第3章板式精馏塔设计

3．1概述

3．1．1精馏塔的设计要求

3．1．2浮阀塔及筛板塔的特性

3．1．3设计步骤和设计说明书内容

3．2筛板塔设计

3．2．1设计内容与步骤

3．3浮阀塔设计

3．3．1浮阀塔工艺尺寸的计算

3．3．2浮阀塔板的流体力学验算

第4章填料塔设计

4．1概述

4．1．1填料塔的特性

4．1．2填料塔的适用场合

4．1．3对填料的要求及选择

4．2收集基础数据

4．3工艺流程的选择

4．4做全塔的物料平衡

4．5确定操作条件(压力、温度)

4．6确定回流比

4．7填料塔直径的计算

4．7．1填料塔的设计气速

4．7．2塔径的确定

4．7．3填料尺寸

4．8填料层的压降

4．9蒸馏过程填料层高度计算

4．9．1用等板高度(HETP)计算

4．9．2用传质单元高度法计算

4．10填料塔的附属结构及设备

4．10．1冷凝器和再沸器的热负荷Qc、Qr

4．10．2冷凝器和再沸器的传热面积初估

4．10．3填料支承结构

4．10．4液体喷淋装置

4．10．5液体再分配装置

4．10．6填料塔气体的进口管和出口管

4．11关于填料精馏塔总图的绘制

4．12关于设计说明书的编写

附录一课程设计说明书

一、设计方案与工艺流程图

1．设计方案

2．工艺流程图

二、基础数据

三、物料衡算

四、确定操作条件

1．确定操作压力声

2．确定操作温度

五、确定回流比

六、理论板数与实际板数

七、确定冷凝器和再沸器的热负荷Qc，Qr

八、传热面积

1．冷凝器

2．再沸器

九、塔径的计算及板间距的确定

1．汽、液相流率

2．将以上求得的流率换成体积流率

3．塔径的计算

4．塔截面积

十、堰及降液管的设计

1．取堰长

2．取堰宽及降液管面积

3．停留时间

4．堰高

5．降液管底端与塔板之间的距离(即降液管底隙)

十一、塔饭布置及筛板塔的主要结构参数

1．筛板布置

2．筛孔直径da，孔中心距t，板厚δ

3．开孔率

4．孔数

十二、水力学计算

1．塔板阻力hp

2．漏液点

3．雾沫夹带

4．液泛的校核

十三、负荷性能图

十四、主要接管尺寸的选取

1．进料管

2．回流管

3．釜液出口管

4．塔顶蒸汽管

5．加热蒸汽管

十五、塔盘结构

参考文献(略)

附录二常用数据

一、单位量纲及其换算

1．一些物理量在三种单位制中的单位和量纲

2．单位换算

二、水与蒸汽的物理性质

1．水的物理性质

2．水在不同温度下的黏度

3．水的饱和蒸气压(-20～100℃)

4．饱和水蒸气表(以温度为准)

5．饱和水蒸气表(以压强为准)(I)

6．饱和水蒸气表(以压强为准)(Ⅱ)

三、干空气的物理性质(p=101325Pa)

1．国际单位制

2．工程单位制

四、液体及水溶液的物理性质

1．某些液体的重要物理性质

2．油类的相对密度

3．氢氧化钠水溶液相对密度

4．浓硫酸水溶液相对密度

5．稀硫酸及硝酸、盐酸水溶液相对密度

6．有机液体相对密度共线图

7．有机液体的表面张力共线图

8．某些无机物水溶液的表面张力／(dyn／cm)

9．液体在20℃的体积膨胀系数

10．液体黏度共线图

11．液体比热容共线图

12．某些液体的热导率A×102／[kcal／(m.h.℃)]

13．液体汽化潜热共线图

14．无机溶液在大气压(101．3kPa)下的沸点

15．液体的普朗特数(算图)

五、气体的重要物理性质

1．某些气体的重要物理性质

2．气体黏度共线图(常压下用)

3．气体比热容共线图(常压下用)

4．常用气体的热导率

5．某些气体的Pr数值

六、固体性质

1．常用固体材料的重要物理性质．

2．某些固体材料的黑度(E)

七、管子规格

1．水煤气输送钢管(摘自GB3091-93，GB3092-93)

2．无缝钢管规格简表

3．热交换器用HSn62-1，HSn70-1，H68拉制黄铜管(摘自YB448-64)

4．承插式铸铁管规格

八、泵与风机

1．B型水泵性能表(摘录)

2．8-18、9-27离心通风机综合特性曲线图

九、换热器

1．热交换器系列标准(摘录)

2．冷凝器规格

十、转子流量计、旋风分离器、标准筛目

1．LZB型玻璃转子流量计系列规格及技术数据

2．CLT／A型旋风分离器(单简)尺寸及重量

3．标准筛目

十一、流体常用流速范围

十二、通用常数

1．气体常数R

2．重力加速度g

参考文献

　　《化工原理课程设计指导》一书重点介绍典型化工单元操作的设计目的及原理，设计内容及方法，全书分4章编写，第1章绪论；第2章换热器设计；第3章板式精馏塔设计，第4章填料塔设计。本书可作为高等学校化工原理课程设计的参考教材，亦可供化工行业从事科研设计与生产管理的工程技术人员参考。　　本书重点介绍典型化工单元操作的设计目的及原理，设计内容及方法，全书分4章编写，第1章绪论；第2章换热器设计；第3章板式精馏塔设计，第4章填料塔设计。本书在编写过程中，遵循认知规律，由浅人深、循序渐进、层次清晰、难点分散、理论联系实际，力求概念准确、论述严谨，可读性强。每章除了强调课程设计的目的与要求、设计原理及方法外，还插入了具有工程背景的板式塔及换热器的设计实例、学生设计说明书样本等，以便于教与学，其目的在于启迪思维，增强工程观念和创新意识。　　本书可作为高等学校化工原理课程设计的参考教材，亦可供化工行业从事科研设计与生产管理的工程技术人员参考。