化工原理設(shè)計評述怎么寫（化工原理設(shè)計評述怎么寫好）

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文章目錄列表:

• 1、化工原理課程設(shè)計

• 2、暑假化工原理設(shè)計 換熱器 求詳解 給高分的喲

• 3、化工原理

• 4、化工原理課程設(shè)計實(shí)習(xí)換熱器

一、化工原理課程設(shè)計

化工原理課程設(shè)計

題 目 乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計

目 錄

設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………………3

英文摘要前言……………………………………………………………4

前言………………………………………………………………………4

精餾塔優(yōu)化設(shè)計…………………………………………………………5

精餾塔優(yōu)化設(shè)計計算……………………………………………………5

設(shè)計計算結(jié)果總表………………………………………………………22

參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………23

課程設(shè)計心得……………………………………………………………23

精餾塔優(yōu)化設(shè)計任務(wù)書

一、設(shè)計題目

乙醇—水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計

二、設(shè)計條件

1．處理量： 15000 （噸/年）

2．料液濃度： 35 （wt%）

3．產(chǎn)品濃度： 93 （wt%）

4．易揮發(fā)組分回收率： 99%

5．每年實(shí)際生產(chǎn)時間：7200小時/年

6. 操作條件：①間接蒸汽加熱；

②塔頂壓強(qiáng)：1.03 atm（絕對壓強(qiáng)）③進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料；

三、設(shè)計任務(wù)

a) 流程的確定與說明；

b) 塔板和塔徑計算；

c) 塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

i. 浮閥塔盤工藝尺寸及布置簡圖；

ii. 流體力學(xué)驗(yàn)算；

iii. 塔板負(fù)荷性能圖。 d) 其它

i. 加熱蒸汽消耗量；

ii. 冷凝器的傳熱面積及冷卻水的消耗量e) 有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計和選型，繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和精餾塔裝配 圖，編寫設(shè)計說明書。

乙醇——水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計

（南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南衡陽 421001）

摘要：設(shè)計一座連續(xù)浮閥塔，通過對原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對主要尺寸的計算，工藝設(shè)計和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計，完成對乙醇-水精餾工藝流程和主題設(shè)備設(shè)計。

關(guān)鍵詞：精餾塔，浮閥塔，精餾塔的附屬設(shè)備。

（Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001）

Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme.

Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.

前 言

乙醇在工業(yè)、醫(yī)藥、民用等方面，都有很廣泛的應(yīng)用，是很重要的一種原料。在很多方面，要求乙醇有不同的純度，有時要求純度很高，甚至是無水乙醇，這是很有困難的，因?yàn)橐掖紭O具揮發(fā)性，也極具溶解性，所以，想要得到高純度的乙醇很困難。

要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因?yàn)橐掖己退膿]發(fā)度相差不大。精餾是多數(shù)分離過程，即同時進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離。化工廠中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個操作。

浮閥塔與20世紀(jì)50年代初期在工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔型，特別是在石油、化學(xué)工業(yè)中使用最普遍。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮閥的結(jié)果簡單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB168-68）內(nèi)，F(xiàn)1型浮閥又分輕閥和重閥兩種，但一般情況下都采用重閥，只有處理量大且要求壓強(qiáng)降很低的系統(tǒng)中，才用輕閥。浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)能力大。2、操作彈性大。3、塔板效率高。4、氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。5、塔的造價低。浮閥塔不宜處理易結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng)，但對于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。

精餾塔優(yōu)化設(shè)計計算

在常壓連續(xù)浮閥精餾塔中精餾乙醇——水溶液，要求料液濃度為35%，產(chǎn)品濃度為93%，易揮發(fā)組分回收率99%。年生產(chǎn)能力15000噸/年

操作條件：①間接蒸汽加熱

②塔頂壓強(qiáng)：1.03atm（絕對壓強(qiáng)）

③進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料

一 精餾流程的確定

乙醇——水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點(diǎn)后，用泵送入精餾塔。塔頂上升蒸氣采用全冷凝后，部分回流，其余作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽。塔釜采用間接蒸汽再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。工藝流程圖見圖

二 塔的物料衡算

查閱文獻(xiàn)，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù)

⑴水和乙醇的物理性質(zhì)

名稱

分子式

相對分子質(zhì)量

密度　

20℃

沸 點(diǎn)

101.33kPa

℃

比熱容

(20℃)

Kg/(kg.℃)

黏度

(20℃)

mPa.s

導(dǎo)熱系數(shù)

(20℃)

/(m.℃) 表面

張力

(20℃)

N/m

水 18.02 998 100 4.183 1.005 0.599 72.8

乙醇 46.07 789 78.3 2.39 1.15 0.172 22.8

⑵常壓下乙醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)，見表

常壓下乙醇—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)如表1—6所示。

表1—6 乙醇—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)

沸點(diǎn)t/℃ 乙醇摩爾數(shù)/% 沸點(diǎn)t/℃ 乙醇摩爾數(shù)/%

氣相 液相 氣相 液相

99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.44

99.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.78

99.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.22

99.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.70

99.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.28

99.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.29

98.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.71

97.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.69

95.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.93

91.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.26

87.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.83

85.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.91

83.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.40

82.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.41

乙醇相對分子質(zhì)量：46；水相對分子質(zhì)量：18

25℃時的乙醇和水的混合液的表面張力與乙醇濃度之間的關(guān)系為：

式中 σ——25℃時的乙醇和水的混合液的表面張力，N／m；

x——乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。

其他溫度下的表面張力可利用下式求得

式中 σ1——溫度為T1時的表面張力；N／m；

σ2——溫度為T2時的表面張力；N／m；

TC——混合物的臨界溫度，TC＝∑xiTci ，K；

xi——組分i的摩爾分?jǐn)?shù)；

TCi——組分i的臨界溫度， K。

料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)

X==0.174

X==0.838

X==0.0039

平均摩爾質(zhì)量

M=0.17446.07+（1-0.174）18.02=22.9 kg/kmol

M= 0.83846.07+ (1-0.838) 18.02=41.52kg/kmol

M=0.003946.07+（1-0.0039）18.02=18.12kg/kmol

物料衡算

已知：F==74.83

總物料衡算 F=D+W=74.83

易揮發(fā)組分物料衡算 0.838D+0.0039W=74.830.174

聯(lián)立以上二式得：

D=15.25kg/kmol

W=59.57kg/kmol

三 塔板數(shù)的確定

理論塔板數(shù)的求取

⑴根據(jù)乙醇——水氣液平衡表1-6，作圖

⑵求最小回流比Rmin和操作回流比

因?yàn)橐掖?水物系的曲線是不正常的平衡曲線,當(dāng)操作線與q線的交點(diǎn)尚未落到平衡線上之前,操作線已經(jīng)與平衡線相切,如圖g點(diǎn)所示. 此時恒濃區(qū)出現(xiàn)在g點(diǎn)附近, 對應(yīng)的回流比為最小的回流比. 最小回流比的求法是由點(diǎn)a(,)向平衡線作切線，再由切線的斜率或截距求

作圖可知 b=0.342 b==0.342 Rmin =1.45

由工藝條件決定 R=1.6R

故取操作回流比 R=2.32

⑶求理論板數(shù)

塔頂，進(jìn)料，塔底條件下純組分的飽和蒸氣壓

組分 飽和蒸氣壓/kpa

塔頂 進(jìn)料 塔底

水 44.2 86.1 101.33

乙醇 101.3 188.5 220.0

①求平均相對揮發(fā)度

塔頂 ===2.29

進(jìn)料 ==2.189

塔底 ==2.17

全塔平均相對揮發(fā)度為

===2.23

===2.17

②理論板數(shù)

由芬斯克方程式可知

N===7.96

且

由吉利蘭圖查的 即

解得 =14.2 （不包括再沸器）

③進(jìn)料板

前已經(jīng)查出 即

解得 N=6.42

故進(jìn)料板為從塔頂往下的第7層理論板 即=7

總理論板層數(shù) =14.2 （不包括再沸器）

進(jìn)料板位置 =7

2、全塔效率

因?yàn)?0.17-0.616lg

根據(jù)塔頂、塔釜液組成，求塔的平均溫度為，在該溫度下進(jìn)料液相平均粘計劃經(jīng)濟(jì)為

=0.1740.41+（1-0.174）0.3206=0.336

=0.17-0.616lg0.336=0.462

3、實(shí)際塔板數(shù)

精餾段塔板數(shù)：

提餾段塔板數(shù)：

四、塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算

以精餾段為例：

操作壓力為

塔頂壓力： =1.04+103.3=104.34

若取每層塔板壓強(qiáng) =0.7

則進(jìn)料板壓力： =104.34+130.7=113.4kpa

精餾段平均操作壓力 =kpa

2、溫度

根據(jù)操作壓力，通過泡點(diǎn)方程及安托因方程可得

塔頂 =78.36

進(jìn)料板=95.5

=

3、平均摩爾質(zhì)量

⑴ 塔頂==0.838 =0.825

= 0.83846.07+（1-0.838）18.02=41.52 kg/kmol

=0.82546.07+（1-0.825）18.02=41.15 kg/kmol

⑵ 進(jìn)料板： = 0.445 =0.102

= 0.44546.07+（1-0.445）18.02=30.50 kg/kmol

=0.10246.07+（1-0.102）18.02=20.88 kg/kmol

精餾段的平均摩爾質(zhì)量

= kg/kmol

= kg/kmol

4、平均密度

⑴液相密度

=

塔頂： = =796.7

進(jìn)料板上 由進(jìn)料板液相組成 =0.102

=

=

=924.2

故精餾段平均液相密度=

⑵氣相密度

=

5、液體表面張力

=

=0.83817.8+(1-0.838)0.63=15.0

=0.10216.0+(1-0.102)0.62=2.20

=

6、液體粘度

=

=0.8380.55+(1-0.838)0.37=0.521

=0.1020.34+(1-0.102)0.29=0.295

=

以提餾段為例

平均摩爾質(zhì)量

塔釜 = 0.050 =0.0039

=0.05046.07+(1-0.050)18.02=19.42 kg/kmol

=0.003946.07+(1-0.0039)18.02=18.12 kg/kmol

提餾段的平均摩爾質(zhì)量

= kg/kmol

= kg/kmol

平均密度

塔釜，由塔釜液相組成 =0.0039

=0.01

=

∴ =961.5

故提餾段平均液相密度

=

⑵氣相密度

==

五 精餾段氣液負(fù)荷計算

V=（R+1）D=(2.32+1)15.25=50.63

== m

L=RD=2.3215.25=35.38

= m

六 提餾段氣液負(fù)荷計算

V’=V=50.63

=0.382 m

L’=L+F=35.38+74.83=110.2

=0.0006 m

七 塔和塔板主要工藝尺寸計算

1塔徑

首先考慮精餾段：

參考有關(guān)資料，初選板音距=0.45m

取板上液層高度=0.07m

故 -=0.45-0.07=0.38m

==0.0239

查圖可得 =0.075

校核至物系表面張力為9.0mN/m時的C，即

C==0.075=0.064

=C=0.064=1.64 m/s

可取安全系數(shù)0.70，則

u=0.70=0.71.64=1.148 m/s

故 D==0.645 m

按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為0.7m，則空塔氣速為0.975 m/s

2 精餾塔有效高度的計算

精餾段有效高度為

=(13-1)0.45=5.4m

提餾段有效高度為

=(20-1)0.45=8.55m

在進(jìn)料孔上方在設(shè)一人孔，高為0.6m

故精餾塔有效高度為:5.4+8.55+0.6=14.55m

3 溢流裝置

采用單溢流、弓形降液管

⑴ 堰長

取堰長 =0.75D

=0.750.7=0.525m

⑵ 出口堰高

=

選用平直堰，堰上液層高度由下式計算

=

近似取E=1.03,則

=0.017

故 =0.07-0.017=0.053m

⑶ 降液管的寬度與降液管的面積

由查《化工設(shè)計手冊》

得 =0.17,=0.08

故 =0.17D=0.12 =0.08=0.031

停留時間 =39.9s (>5s符合要求)

⑷ 降液管底隙高度

=-0.006=0.053-0.006=0.047m

塔板布置及浮閥數(shù)目擊者及排列

取閥孔動能因子 =9

孔速 ===8.07m

浮閥數(shù) n===39(個)

取無效區(qū)寬度 =0.06m

安定區(qū)寬度 =0.07m

開孔區(qū)面積

R==0.29m

x==0.16m

故 ==0.175m

浮閥排列方式采用等腰三角形叉排

取同一磺排的孔心距 a=75mm=0.075m

估算排間距h

h===0.06m

八 塔板流體力學(xué)校核

1、氣相通過浮塔板的壓力降，由下式

⑴ 干板阻力 ==0.027

⑵ 液層阻力 取充氣系數(shù)數(shù) =0.5,有

==0.50.07=0.035

⑶ 液體表面張力所造成阻力此項(xiàng)可以忽略不計。

故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為：

=0.027+0.035=0.062m

常板壓降

=0.062860.59.81=523.4(<0.7K,符合設(shè)計要求)。

淹塔

為了防止淹塔現(xiàn)象了生，要求控制降液管中清液層高度符合，其中

由前計算知 =0.061m,按下式計算

=0.153=0.153=0.00002m

板上液層高度 =0.07m,得：

=0.062+0.07+0.00002=0.132m

取=0.5,板間距今為0.45m,=0.053m,有

=0.5(0.45+0.053)=0.252m

由此可見：<，符合要求。

霧沫夾帶

由下式可知 <0.1kg液/kg氣

===0.069

浮閥塔也可以考慮泛點(diǎn)率，參考化學(xué)工程手冊。

泛點(diǎn)率=100%

=D-2=0.7-20.12=0.46

=-2=0.3875-20.031=0.325

式中——板上液體流經(jīng)長度，m;

——板上液流面積，；

——泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，取0.126;

K——特性系數(shù)，取1.0.

泛點(diǎn)率=

=36.2% (<80%,符合要求)

九 塔板負(fù)荷性能圖

1、霧沫夾帶線

按泛點(diǎn)率=80%計

100%=80%

將上式整理得

0.039+0.626=0.0328

與分別取值獲得一條直線，數(shù)據(jù)如下表。

0.00035 0.00085

0.835 0.827

2、泛液線

通過式以及式得

=

由此確定液泛線方程。

=

簡化上式得關(guān)系如下

計算數(shù)據(jù)如下表。

0.00035 0.00055 0.00065 0.00085

0.8215 0.8139 0.8105 0.8040

3、液相負(fù)荷上限線

求出上限液體流量值（常數(shù)）

以降液管內(nèi)停留時間=5s

則

4、漏夜線

對于型重閥，由，計算得

則

5、液相負(fù)荷下限線

去堰上液層高度=0.006m

根據(jù)計算式求的下限值

取E=1.03

經(jīng)過以上流體力學(xué)性能的校核可以將精餾段塔板負(fù)荷性能圖劃出。如圖

由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：

① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)

P（0.00083，0.630）（設(shè)計點(diǎn)），處在適宜的操作區(qū)內(nèi)。

② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全有霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。

③ 按固定的液氣比，即氣相上限=0.630 ，氣相下限=0.209 ，求出操作彈性K，即

K==3.01

十 精餾塔的主要附屬設(shè)備

1 冷凝器

（1）冷凝器的選擇：強(qiáng)制循環(huán)式冷凝器

冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺架，且便于維修、安裝，造價不高。

（2）冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量

熱流體為78.36℃的93%的乙醇蒸汽，冷流體為20℃的水

Q=qm1r1 Q=qm2r2

Q—單位時間內(nèi)的傳熱量，J/s或W；

qm1, qm2—熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s;

r1 ,r2—熱，冷流體的汽化潛熱，J/kg

r1=600 kJ/㎏ r2=775 kJ/㎏ qm1=0.153kg/s

Q=qm1r1=0.153×600000=91800J/s

Q=qm2r2=775000 qm2=91800

∴ qm2=0.12 kg/s

傳熱面積：

A=

==21.2

K取700W·m-2/℃

∴ A=

2 再沸器

（1）再沸器的選擇：釜式再沸器

對直徑較大的塔，一般將再沸器置于踏外。其管束可抽出，為保證管束浸于沸騰器液中，管束末端設(shè)溢流堰，堰外空間為出料液的緩沖區(qū)。其液面以上空間為氣液分離空間。釜式再沸器的優(yōu)點(diǎn)是氣化率高，可大80%以上。

（2）加熱蒸汽消耗量

Q=qm1r1 Q=qm2r2

Q—單位時間內(nèi)的傳熱量，J/s或W；

qm1, qm2—熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s;

r1 ,r2—熱，冷流體的汽化潛熱，J/kg

∵ r1=2257 kJ/㎏ r2=1333 kJ/㎏ qm2=0.43kg/s

∴ Q=qm2r1=0.43×1333=573.2 kJ/s=2257 qm1

∴ 蒸汽消耗量qm1為0.254 kg/s

表 浮閥塔板工藝設(shè)計計算結(jié)果

序號 項(xiàng)目 數(shù)值

1 平均溫度tm，℃ 86.93

2 平均壓力Pm，kPa 108.89

3 液相流量LS，m3/s 0.00035

4 氣相流量VS，m3/s 0.375

5 實(shí)際塔板數(shù) 33

6 塔徑，m 0.70

7 板間距,m 0.45

8 溢流形式 單溢流

9 堰長，m 0.525

10 堰高，m 0.053

11 板上液層高度，m 0.07

12 堰上液層高度，m 0.047

13 安定區(qū)寬度，m 0.07

14 無效區(qū)寬度，m 0.06

15 開孔區(qū)面積，m2 0.175

16 閥孔直徑，m 0.039

17 浮閥數(shù) 39

18 孔中心距，m 0.075

19 開孔率 0.147

20 空塔氣速，m/s 0.8

21 閥孔氣速，m/s 8.07

22 每層塔板壓降，Pa 700

23 液沫夾帶，（kg液/kg氣） 0.069

24 氣相負(fù)荷上限，m3/s 0.00356

25 液相負(fù)荷上限，m3/s 0.00028

26 操作彈性 3.01

參考文獻(xiàn)

[1]陳英男、劉玉蘭.常用華工單元設(shè)備的設(shè)計[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2005、4

[2]劉雪暖、湯景凝.化工原理課程設(shè)計[M].山東：石油大學(xué)出版社，2001、5

[3]賈紹義、柴誠敬.化工原理課程設(shè)計[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002、8

[4]路秀林、王者相.塔設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004、1

[5]王明輝.化工單元過程課程設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002、6

[6]夏清、陳常貴.化工原理（上冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005、1

[7]夏清、陳常貴.化工原理（下冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005、1

[8]《化學(xué)工程手冊》編輯委員會.化學(xué)工程手冊—?dú)庖簜髻|(zhì)設(shè)備[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989、7

[9]劉光啟、馬連湘.化學(xué)化工物性參數(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

[10]賀匡國.化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

課程設(shè)計心得

通過這次課程設(shè)計使我充分理解到化工原理課程的重要性和實(shí)用性，更特別是對精餾原理及其操作各方面的了解和設(shè)計，對實(shí)際單元操作設(shè)計中所涉及的個方面要注意問題都有所了解。通過這次對精餾塔的設(shè)計，不僅讓我將所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際中，而且對知識也是一種鞏固和提升充實(shí)。在老師和同學(xué)的幫助下，及時的按要求完成了設(shè)計任務(wù)，通過這次課程設(shè)計，使我獲得了很多重要的知識，同時也提高了自己的實(shí)際動手和知識的靈活運(yùn)用能力。

二、暑假化工原理設(shè)計 換熱器 求詳解 給高分的喲

目 錄

一、 概述 3

1. 換熱器的結(jié)構(gòu)形式 3

2.換熱器材質(zhì)的選擇 3

3. 管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn) 4

4.列管式換熱器的結(jié)構(gòu) 5

5.管板式換熱器的類型及工作原理 7

二、 設(shè)計任務(wù)與操作條件 7

1.設(shè)計題目 7

2. 設(shè)計任務(wù)與操作條件 7

3.確定設(shè)計方案 8

4. 計算傳熱面積并初選換熱器型號 8

1. 計算苯的流量： 8

2． 確定熱流體及冷流體的物理性質(zhì)： 8

3． 傳熱量計算： 8

4． 確定流體的溫度： 8

5． 計算平均溫度： 8

6． 設(shè)定管程流速、選擇K值并估算傳熱面積： 9

5. 核算壓力降： 10

1． 管程壓力降： 10

2． 殼程壓力降： 10

6. 核算總傳熱系數(shù)： 11

1、 管程對流傳熱系數(shù) 11

2、 殼程對流傳熱系數(shù) 12

三、 參考文獻(xiàn) 13

四、 主要符號說明 13

五、 課程設(shè)計感想 14

一、 概述

目前管板式換熱器產(chǎn)品達(dá)到了一個成熟階段,憑借其高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢,在各行業(yè)領(lǐng)域中被頻繁使用, 并被用以替換原有管殼式和翅片式換熱器,取得了很好的效果。

1. 換熱器的結(jié)構(gòu)形式

管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，造價低廉，用材廣泛，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下幾種：

（1） 固定管板式換熱器

固定管板式換熱器兩端的管板與殼體連在一起，這類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但管外清洗困難，宜處理兩流體溫差小于50℃且殼方流體較清潔及不易結(jié)垢的物料。

帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，其膨脹節(jié)的彈性變形可減小溫差應(yīng)力，這種補(bǔ)償方法適用于兩流體溫差小于70℃且殼方流體壓強(qiáng)不高于600Kpa的情況。

（2） 浮頭式換熱器

浮頭式換熱器的管板有一個不與外殼連接，該端被稱為浮頭，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。浮頭式換熱器的管束可以拉出，便于清洗和檢修，適用于兩流體溫差較大的各種物料的換熱，應(yīng)用極為普遍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；增加了浮頭蓋以及連接件，在該處一旦發(fā)生泄漏不易被發(fā)現(xiàn)；管束外緣與殼壁之間間隙較大，減少了排管數(shù)目，容易引起殼程流體短路。

（3） 填料涵式換熱器

填料涵式換熱器管束一端可以自由膨脹，與浮頭式換熱器相比，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但殼程流體有外漏的可能性，因此殼程不能處理易燃，易爆的流體。

（4） U型管式換熱器

結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場合。換熱管束可以抽出，熱應(yīng)力可以消除。但管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。換熱器的內(nèi)層換熱管一旦發(fā)生泄漏損壞，只能堵塞而不能更換。殼程內(nèi)有一個不能排管的條形空間，影響結(jié)構(gòu)的緊湊，而且要安裝防短路的中間擋板。

2. 換熱器材質(zhì)的選擇

在進(jìn)行換熱器設(shè)計時，換熱器各種零、部件的材料，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作壓力、操作溫度。流體的腐蝕性能以及對材料的制造工藝性能等的要求來選取。當(dāng)然，最后還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。一般為了滿足設(shè)備的操作壓力和操作溫度，即從設(shè)備的強(qiáng)度或剛度的角度來考慮，是比較容易達(dá)到的，但材料的耐腐蝕性能，有時往往成為一個復(fù)雜的問題。在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響換熱器的使用壽命，而且也大大提高設(shè)備的成本。至于材料的制造工藝性能，是與換熱器的具體結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。

一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。

（1）碳鋼

價格低，強(qiáng)度較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10號和20號碳鋼。

（2）不銹鋼

奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。

正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。

（2）管板

管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。

管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計壓力不超過4 MPa，設(shè)計溫度不超過 350℃的場合。

（3）封頭和管箱

封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。

①封頭 當(dāng)殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。

②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。

③分程隔板 當(dāng)需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。

3. 管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)

(1) 換熱效率高,熱損失小

在最好的工況條件下, 換熱系數(shù)可以達(dá)到6000W/ m2K, 在一般的工況條件下, 換熱系數(shù)也可以在3000～4000 W/ m2K左右,是管殼式換熱器的3～5倍。設(shè)備本身不存在旁路,所有通過設(shè)備的流體都能在板片波紋的作用下形成湍流,進(jìn)行充分的換熱。完成同一項(xiàng)換熱過程, 板式換熱器的換熱面積僅為管殼式的1/ 3～1/ 4。

(2) 占地面積小重量輕

除設(shè)備本身體積外, 不需要預(yù)留額外的檢修和安裝空間。換熱所用板片的厚度僅為0. 6～0. 8mm。同樣的換熱效果, 板式換熱器比管殼式換熱器的占地面積和重量要少五分之四。

(3) 污垢系數(shù)低

流體在板片間劇烈翻騰形成湍流, 優(yōu)秀的板片設(shè)計避免了死區(qū)的存在, 使得雜質(zhì)不易在通道中沉積堵塞,保證了良好的換熱效果。

(4) 檢修、清洗方便

換熱板片通過夾緊螺柱的夾緊力組裝在一起,當(dāng)檢修、清洗時, 僅需松開夾緊螺柱即可卸下板片進(jìn)行沖刷清洗。

(5) 產(chǎn)品適用面廣

設(shè)備最高耐溫可達(dá)180 ℃, 耐壓2. 0MPa , 特別適應(yīng)各種工藝過程中的加熱、冷卻、熱回收、冷凝以及單元設(shè)備食品消毒等方面, 在低品位熱能回收方面, 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。各類材料的換熱板片也可適應(yīng)工況對腐蝕性的要求。

當(dāng)然板式換熱器也存在一定的缺點(diǎn), 比如工作壓力和工作溫度不是很高, 限制了其在較為復(fù)雜工況中的使用。同時由于板片通道較小,也不適宜用于雜質(zhì)較多,顆粒較大的介質(zhì)。

4. 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)

介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。

（1）換熱管布置和排列間距

常用換熱管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較?。煌瑫r，對于相同的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列。

（A） （B） （C）

（D） （E）

圖 1-4 換熱管在管板上的排列方式

(A) 正方形直列 （B）正方形錯列 (C) 三角形直列

（D）三角形錯列 （E）同心圓排列

正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。

（2）管板

管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。

管板與管子的連接可脹接或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計壓力不超過4 MPa，設(shè)計溫度不超過350℃的場合。

（3）封頭和管箱

封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。

①封頭 當(dāng)殼體直徑較小時常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。

②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。

③分程隔板 當(dāng)需要的換熱面很大時，可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。

5. 管板式換熱器的類型及工作原理

板式換熱器按照組裝方式可以分為可拆式、焊接式、釬焊式等形式;按照換熱板片的波紋可以分為人字波、平直波、球形波等形式; 按照密封墊可以分為粘結(jié)式和搭扣式。各種形式進(jìn)行組合可以滿足不同的工況需求,在使用中更有針對性。比如同樣是人字形波紋的板片還因采用粘結(jié)式還是搭扣式密封墊而有所不同, 采用搭扣式密封墊可以有效的避免膠水中可能含有的氯離子對板片的腐蝕, 并且設(shè)備拆裝更加方便。又如焊接式板式換熱器的耐溫耐壓明顯好于可拆式板式換熱器, 可以達(dá)到250 ℃、2. 5MPa 。因此同樣是板式換熱器, 因其形式的多樣性,可以應(yīng)用于較為廣泛的領(lǐng)域,在大多數(shù)熱交換工藝過程都可以使用。

雖然板式換熱器有多種形式, 但其工作原理大致相同。板式換熱器主要是通過外力將換熱板片夾緊組裝在一起, 介質(zhì)通過換熱板片上的通孔在板片表面進(jìn)行流動, 在板片波紋的作用下形成激烈的湍流, 猶如用筷子攪動杯中的熱水, 加大了換熱的面積。冷熱介質(zhì)分別在換熱板片的兩側(cè)流動,湍流形成的大量換熱面與板片接觸, 通過板片來進(jìn)行充分的熱傳遞,達(dá)到最終的換熱效果。冷熱介質(zhì)的隔離主要通過密封墊的分割, 或者通過大量的焊縫來保證, 在換熱板片不開裂穿孔的情況下, 冷熱介質(zhì)不會發(fā)生混淆。

二、 設(shè)計任務(wù)與操作條件

1. 設(shè)計題目

1.5萬噸/年石腦油冷卻器的設(shè)計

2. 設(shè)計任務(wù)與操作條件

1) 石腦油：入口溫度140℃，出口溫度40℃

2) 冷卻介質(zhì)：自來水，入口溫度25℃，出口溫度45℃

3) 允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa

4) 每年按300天24小時連續(xù)運(yùn)行。

兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)

物性

流體 密度 ㎏/m3 比熱KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 導(dǎo)熱系W/(m•oC)

石腦油 825 2.22 0.715 0.140

水 994．0 4.17 0.727 0.626

3. 確定設(shè)計方案

1) 選擇換熱器的類型

兩流體溫的變化情況：熱流體進(jìn)口溫度140℃出口溫度40℃；冷體進(jìn)口溫度25℃出口溫度為45℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時，其進(jìn)口溫度會降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，因此初步確定選用列管式換熱器。

2) 管程安排

循環(huán)冷卻水易結(jié)垢，若其流速太低，將會加快污垢增長速度，使換熱器的熱流量下降。但是由于石腦油是一種有毒且易燃易爆具有一定危險性的輕質(zhì)油品，考慮到安全性和兩物流的操作壓力方面，應(yīng)該讓石腦油走管程，所以從總體考慮，應(yīng)使石腦油走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。

4. 計算傳熱面積并初選換熱器型號

1．計算石腦油的流量：

根據(jù)《化工原理課程設(shè)計任務(wù)書》中的數(shù)據(jù)可以計算出石腦油的流量

2．確定熱流體及冷流體的物理性質(zhì)：

物性

流體 密度 ㎏/m3 比熱KJ/(㎏•oC) 粘度 mPa•s 導(dǎo)熱系W/(m•oC)

石腦油 825 2.22 0.715 0.140

水 994．0 4.17 0.727 0.626

3．傳熱量計算：

忽略熱損失，冷卻水耗量為

4．確定流體的溫度：

本設(shè)計中熱流體為石腦油，冷流體為水，故為使石腦油可以盡可能快的通過管壁面向冷卻水中散熱，可以增加傳熱面積提高冷卻效果，令石腦油走管程而水走殼程。

5．計算平均溫度：

按換熱器中苯與水逆流來計算平均溫度，以單殼程來考慮其溫度校正系數(shù) 。

石腦油：140℃→40℃

水： 45℃←25℃

: 95℃ 15℃

計算R和P：

由R、P值，查《化工原理（上冊）》（天津大學(xué)化工學(xué)院夏清主編，修訂版）（以下所提《化工原理》均指本書）P232頁，圖5-11（b）

得 =0.85>0.8 , 故可以選用。

6．設(shè)定管程流速、選擇K值并估算傳熱面積：

參照P280頁表4-14管殼式換熱器中易燃,易爆液體的安全允許速度

可取管程的流速為

由此可以確定所需單管程數(shù) ，故取雙管程管數(shù)為4

根據(jù)兩流體的情況，取K值為200W/(m2 •℃),則可以計算出單程換熱器的管長為

取單管管長為6.0m，則管程 =10,由此可得總管數(shù) =4n=40

且

查找《化工原理（上冊）》書后附錄十九固定管板式換熱器（TB/T 4715—92），

并考慮到兩流體溫度差 ,為減少溫差所引起的熱應(yīng)力，可選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，初選換熱器型號為：G325Ⅳ-1.6-19，主要參數(shù)如下：

外殼直徑：325mm

公稱壓力：1.6MPa

公稱面積：19m2

管子尺寸：

管子數(shù)：40

管長：6m

管中心距：32mm

管程數(shù) ：4

管子排列方式：正三角形

管程流通面積：0.0031

實(shí)際傳熱面積

通過計算可知， ，即采用此換熱面積的換熱器要求過程的總傳熱系數(shù)為 。

5. 核算壓力降：

1．管程壓力降：

，其中 =1.4， =1， =2。

管程流速：

雷諾系數(shù)為：

對于碳鋼管，取管壁粗糙度 ，則相對粗糙度為 。

在《化工原理（上冊）》P54頁查圖1—27知，摩擦系數(shù)

，將其帶入前式，計算得

管程的壓力降滿足設(shè)計條件。

2．殼程壓力降：

管子為正三角形排列，F(xiàn)=0.5

取折流擋板間距z=0.15m，D=0.7m，

折流擋板數(shù)為

殼程流通面積

殼程流速

故

計算結(jié)果表明，管程和殼程的壓力降都能滿足設(shè)計條件。

6. 核算總傳熱系數(shù)：

1、管程對流傳熱系數(shù)

（湍流）

普朗特數(shù)

對流傳熱系數(shù)

2、殼程對流傳熱系數(shù)

管子為正三角形排列，則

殼程中水被加熱 （液體被加熱時 ）

3、總傳熱系數(shù)K：

管壁熱阻和污垢熱阻可忽略時，總傳熱系數(shù)K為：

與 ，故所選換熱器是合適的，安全系數(shù)是

設(shè)計結(jié)果為：選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，型號為G325Ⅳ-1.6-19。

三、 參考文獻(xiàn)

[1]《化工原理》天津大學(xué)化工原理教研室編 天津：天津大學(xué)出版社. （1999）

[2]《換熱器》秦叔經(jīng)、葉文邦等 ，化學(xué)工業(yè)出版社（2003）

[3]《化工原理（第三版）上、下冊》譚天恩、竇梅、周明華等，化學(xué)工業(yè)出版社（2006）

[4]《化工過程及設(shè)備設(shè)計》華南工學(xué)院化工原理教研室（1987）

[5]《 化工原理課程設(shè)計》賈紹義等，天津大學(xué)出版社（2003）

四、 主要符號說明

硝基苯的定性溫度 T 冷卻水定性溫度 t

硝基苯密度 ρo 冷卻水密度 ρi

硝基苯定壓比熱容 cpo 冷卻水定壓比熱容 cpi

硝基苯導(dǎo)熱系數(shù) λo 冷卻水導(dǎo)熱系數(shù) λi

硝基苯粘度 μo 冷卻水粘度 μi

熱流量 Wo 冷卻水流量

熱負(fù)荷 Qo 平均傳熱溫差

總傳熱系數(shù)

管程雷諾數(shù)

溫差校正系數(shù)

管程、殼程傳熱系數(shù)

初算初始傳熱面積

傳熱管數(shù)

初算實(shí)際傳熱面積 S 管程數(shù)

殼體內(nèi)徑 D 橫過中心線管數(shù)

折流板間距 B 管心距 t

折流板數(shù)

NB 接管內(nèi)徑

管程壓力降

當(dāng)量直徑

殼程壓力降

面積裕度 H

五、 課程設(shè)計感想

經(jīng)過一個星期的奮戰(zhàn)，終于完成了一個還算可以的換熱器設(shè)計，這幾天我過的很充實(shí)，是我大學(xué)生活里繼兩次實(shí)習(xí)后又一次最充實(shí)的生活，看著我們小組的勞動成果，心里有種說不出的感覺。畢竟我們的努力還算有所回報，我為自己的努力感到自豪，當(dāng)然我也認(rèn)識到了自己學(xué)習(xí)中的不足。

我想說：功夫不負(fù)有心人，為完成這次課程設(shè)計我們確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂。我們一邊忙著復(fù)習(xí)備考，一邊還要做課程設(shè)計，時間對我們來說一下子變得很寶貴，真是恨不得睡覺的時間也拿來用了。當(dāng)自己越過一個又一個難題時，笑容在臉上綻放。當(dāng)我看到設(shè)計終于完成的時候，我樂了。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。從這次的課程設(shè)計中，我不僅鞏固了課本的知識，還學(xué)到了許許多多其他的知識。我知道了每一個課程之間是融會貫通的。在化工原理的課程設(shè)計中也用到了機(jī)械制圖基礎(chǔ)的知識，可是自己的機(jī)械制圖基礎(chǔ)沒有學(xué)好，于是就要重新翻書來確定自己的一些設(shè)計是否正確。

其次了解到團(tuán)隊合作很重要，每個人都有分工，但是又不能完全分開來，還要合作，所以設(shè)計的成敗因素中還有團(tuán)隊的合作好壞。

這次設(shè)計讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！

當(dāng)然我的設(shè)計肯定有不足之處，希望老師批評指正，下次一定會做得更好。

三、化工原理

化工原理：以物料衡算、能量衡算、物系平衡關(guān)系、傳遞速率及經(jīng)濟(jì)核算觀點(diǎn)5個基本概念為基礎(chǔ)，介紹了主要化工單元操作的基本原理、計算方法及典型設(shè)備。

化學(xué)工程學(xué)及其進(jìn)展化學(xué)工程學(xué)，以化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)，研究物料在工業(yè)規(guī)模條件下，它所發(fā)生物理或化學(xué)狀態(tài)變化的工業(yè)過程及這類工業(yè)過程所用裝置的設(shè)計和操作的一門技術(shù)學(xué)科?；瘜W(xué)工程學(xué)的進(jìn)展：三階段：單元操作。

20世紀(jì)初期，單元操作的物理化學(xué)原理及定量計算方法，奠定了化學(xué)工程作為一門獨(dú)立工程學(xué)科的基礎(chǔ)?！叭齻饕环础备拍睿?0世紀(jì)60年代多分支：20世紀(jì)60年代末。形成了單元操作、傳遞過程、反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工系統(tǒng)工程、過程動態(tài)學(xué)及控制等完整體系。

內(nèi)容包括流體流動原理及應(yīng)用（流體流動及輸送機(jī)械）、傳熱原理及應(yīng)用（傳熱理論及設(shè)備）、傳質(zhì)原理及應(yīng)用（蒸餾、吸收、萃取及相應(yīng)設(shè)備）、固體顆粒流體力學(xué)基礎(chǔ)與機(jī)械分離、固體干燥、其他單元（蒸發(fā)、結(jié)晶、吸附、混合、膜分離），每章均配有工程案例分析及習(xí)題、思考題。

四、化工原理課程設(shè)計實(shí)習(xí)換熱器

《化工原理課程設(shè)計》教學(xué)大綱(2005)0 一、 課程的性質(zhì)、目的與任務(wù) 性質(zhì)：課程設(shè)計是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試；是對學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工單元操作設(shè)計任務(wù)的初步訓(xùn)練。 目的、任務(wù)： （1）通過化工原理課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基礎(chǔ)知識，進(jìn)行融會貫的獨(dú)立思考能力，鞏固和強(qiáng)化化工原理有關(guān)課程的基本理論和基本知識； （2）培養(yǎng)學(xué)生化工工程設(shè)計的技能以及獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的主要程序和方法，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計的初步訓(xùn)練； （3）培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，為學(xué)生后續(xù)課程及畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。 （4）使學(xué)生熟悉查閱并能綜合運(yùn)用各種有關(guān)的設(shè)計手冊、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等設(shè)計技術(shù)資料；進(jìn)一步掌握識圖、制圖、運(yùn)算、編寫設(shè)計說明書等基本技能；完成作為工程技術(shù)人員在工藝設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力的基本訓(xùn)練。 二、 課程設(shè)計的內(nèi)容與安排 1. 課程設(shè)計課題目的選擇 本課程的設(shè)計包括列管式換熱器、板式精餾塔、板式吸收塔、填料精餾塔、填料吸收塔或其它典型化工設(shè)備的設(shè)計，學(xué)生可從中選擇一種化工設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。 2．課程設(shè)計的內(nèi)容及要求 2．1內(nèi)容 A.列管式換熱器（或其它換熱器）的設(shè)計 ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 選擇列管式換熱器的結(jié)構(gòu) b. 計算傳熱平均溫差 c. 計算總傳熱系數(shù) d. 計算總傳熱面積 ②方案選擇及原理 e. 列管式換熱器型式的選擇：主要依據(jù)換熱系數(shù)及流過管殼程流體的溫差來確定。 f. 流體流動空間的選擇：主要從傳熱系數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、清洗方便來確定。 g. 流體流速的選擇：由設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)的總和決定，即由經(jīng)濟(jì)衡算確定，同時流速的選擇還應(yīng)使管長和管程適當(dāng)。 h. 流體流動管程的選擇：主要從操作費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用綜合考慮。 i. 流體的出口溫度:主要依據(jù)操作費(fèi)用及設(shè)備參數(shù)來確定。 j. 管程數(shù)與殼程數(shù)的確定:管內(nèi)流體流量較小時,管內(nèi)流速較低,對流傳熱系數(shù)較小,為提高管內(nèi)流速可采用多管程數(shù)，但程數(shù)過多，流體流動阻力增大且平均溫差下降，故設(shè)計時應(yīng)綜合考慮各因素來確定程數(shù)。 B. 板式塔的設(shè)計:篩板塔、浮閥塔或其它塔（精餾或吸收） ①主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 塔徑 b.理論塔板數(shù) c.實(shí)際塔板數(shù) d.塔高、塔板的設(shè)計，溢流裝置與流體流型、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ②方案選擇及原理 a． 裝置流程的確定：要較全面、合理地兼顧設(shè)備費(fèi)用、操作費(fèi)用、操作控制方便及安全因素。 b． 操作壓強(qiáng)的選擇：根據(jù)冷凝溫度決定。 c． 進(jìn)料狀態(tài)的選擇：原則上，在供熱量一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底進(jìn)入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷進(jìn)料。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料，但需增設(shè)原料預(yù)熱器。若工藝要求減少塔釜加熱量避免釜溫過高，料液產(chǎn)生結(jié)焦或聚合，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。 d． 加熱方式的選擇：大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器；當(dāng)塔釜?dú)埩粢旱闹饕煞譃樗謺r，可以用直接水蒸氣加熱，此時可省掉加熱設(shè)備，但需要增加提餾段的塔扳數(shù)。 e． 回流比的選擇：力求使總費(fèi)用最低，一般經(jīng)驗(yàn)值為R=(1.1～1.2)Rmin，對特殊物系與場合應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇回流比。 C. 填料塔的設(shè)計（精餾或吸收） 主要技術(shù)要求和指標(biāo) a. 合理選擇填料種類、規(guī)格、材質(zhì)； b. 塔徑、填料層高度； c. 填料層壓降計算； d. 填料塔內(nèi)件選擇，液體分布器設(shè)計，液體分布器布液能力的計算 2.2設(shè)計成果 (1)完成主要設(shè)備的工藝設(shè)計，設(shè)計說明書1份，按要求完成課程設(shè)計說明書。 (2)完成主要設(shè)備設(shè)計（包括外形圖和剖面圖各1張，零部件圖1-2張）。 2.3設(shè)計成果要求 a. 按要求認(rèn)真、仔細(xì)、完成課程設(shè)計說明書。說明書書面整潔，結(jié)構(gòu)力求合理、完整； b. 設(shè)計合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、工藝性好,能理論聯(lián)系實(shí)際，綜合考慮問題， c. 查閱、計算、處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確； d. 所繪圖紙要求表達(dá)清晰、圖面整潔，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)； 3.教學(xué)安排 本課程設(shè)計時間一周。 向?qū)W生布置課程設(shè)計有關(guān)任務(wù)， 學(xué)生也可以自己立題（相同題目少于5人），提出有關(guān)要求，講解與設(shè)計有關(guān)的主要內(nèi)容(2學(xué)時)；熟悉設(shè)計內(nèi)容并查詢有關(guān)資料（1天）；從事課程設(shè)計具體工作（2天）；繪制課程設(shè)計圖紙（1天）；整理課程設(shè)計說明書（1天）。 課程設(shè)計的步驟和進(jìn)度： 3.1準(zhǔn)備階段 1）設(shè)計前應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備好設(shè)計資料、手冊、圖冊、計算和繪圖工具、圖紙及報告紙等； 2）認(rèn)真研究設(shè)計任務(wù)書，分析設(shè)計題目的原始數(shù)據(jù)和工藝條件，明確設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容； 3）設(shè)計前應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)教科書、熟悉有關(guān)資料和設(shè)計步驟； 4）應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場參觀，熟悉典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 3.2設(shè)計階段 化工原理課程設(shè)計主要是對單元操作中主要設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計。根據(jù)單元操作中的工藝條件（壓力、溫度、介質(zhì)特性、物料量等）及原始數(shù)據(jù)，查取有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料衡算；圍繞著設(shè)備內(nèi)、外附件的工藝尺寸進(jìn)行選型、設(shè)計；并對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行校核。這一步往往通過“邊算、邊選、邊改”的做法來進(jìn)行。 3.3設(shè)計說明書 設(shè)計計算說明書是圖紙設(shè)計的理論依據(jù)，是設(shè)計計算的整理和總結(jié)，是審核設(shè)計的技術(shù)文件之一。其內(nèi)容大致包括： 1） 封面： 包括課程設(shè)計題目、系別、班級、學(xué)生姓名、設(shè)計時間等。 2） 目錄 3） 設(shè)計任務(wù) 4） 概述與設(shè)計方案的分析和和擬定, 工藝流程簡圖與主體設(shè)備工藝條件圖 5） 設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表 6） 按設(shè)計任務(wù)順序說明(有關(guān)參數(shù)計算、物料衡算，主要設(shè)備各部分工藝尺寸的確定和設(shè)計計算、設(shè)計結(jié)果校核) 7） 設(shè)計結(jié)果匯總表 8） 對本設(shè)計的評述 本部分主要介紹設(shè)計者對本設(shè)計的評價及設(shè)計者的學(xué)習(xí)體會。 9 ）參考文獻(xiàn) 10） 附錄 3.4制圖 根據(jù)計算結(jié)果，選取一定比例，按要求進(jìn)行制圖。 3.5課程設(shè)計答辯 課程設(shè)計的圖樣及說明書全部完成后，須經(jīng)指導(dǎo)教師審閱，得到認(rèn)可后，方能參加答辯。 4.課程設(shè)計的成績評定 課程設(shè)計的成績要根據(jù)圖樣、說明書和答辯所反映的設(shè)計質(zhì)量和能力，以及設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度綜合加以評定。 總體表現(xiàn)：態(tài)度認(rèn)真，積極思考，獨(dú)力分析問題、解決問題能力強(qiáng) 20% 設(shè)計說明書: 40% 其中 書寫工整，結(jié)構(gòu)合理、完整 10% 設(shè)計方案正確，思路清晰 10% 設(shè)計計算正確，條理清楚 20% 設(shè)計圖圖紙正確、清晰、整潔 25% 答辯 15% 教學(xué)建議： 希望能將課程設(shè)計與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)相結(jié)合，使該課程更好地發(fā)揮其作用。 四．教材及教學(xué)參考資料 教材：柴誠敬，劉國維，李阿娜主編.化工原理課程設(shè)計,天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2002 (4) 參考資料： [1] 鄭幟等.化工工藝設(shè)計手冊,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994(8) [2] 時鈞等.化學(xué)工程手冊 ,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996(2) [3] 姚玉英主編.化工原理,天津:天津大學(xué)出版社,1999(1) 責(zé) 任 表 執(zhí)筆人 鄒麗霞 專業(yè)負(fù)責(zé)人 熊國宣 院長 羅明標(biāo) 參加 討論 人員 黃國林、熊國宣、劉峙嶸、許文苑、黃海清、陳中勝、孟利娜、梁喜珍，楊婥 日期 2005年1月10日

以上就是小編對于化工原理設(shè)計評述怎么寫問題和相關(guān)問題的解答了，如有疑問，可撥打網(wǎng)站上的電話，或添加微信。

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