化工原理课程设计说明书
化工原理课程设计说明书
设计题目：正丁醇—水连续填料精馏塔
设计者：康俊清岳庆法张锟
专业：化工制药
指导老师：
2007年7 月13日
目录
一、设计任务书 (1)
二、设计的方案介绍 (1)
三、工艺流程图及其简单说明 (2)
四反渗透膜的
、操作条件及精馏塔工艺计算 (4)
五、精馏塔工艺条件及有关物性的计算 (14)
六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19)
七、附属设备及主要附件的选型计算 (23)
八、参考文献 (26)
九、甲醇－水精馏塔设计条件图
一、设计任务书
正丁醇填料精馏塔设计：
1、处理量：1.25 吨/2h
2、原料液状态：常温常压
3、进料浓度：80%(正丁醇的质量分数)
塔顶出料浓度：7.70%(正丁醇的质量分数)
塔釜出料浓度：98.5%(正丁醇的质量分数)
4、填料类型：CY700金属丝网波纹填料
二、设计的方案介绍
1、进料的热状况
精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。
2、精馏塔的操作压力
在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两个方面的影响，我们一般采用的是常压精馏。如果在常压下无法完成操作，可以
在一定条件下进行小幅度的减压或者增压来改变混合液的相对挥发度，实现精馏分离。因此在考虑多方面因素之后，本设计采用的常压精馏，即塔顶的操作压力控制在101.325kpa 下。
由于本设计精馏塔不是很高，故可近似忽略每层塔板的压降。在实际计算当中，将全塔近似看做是在恒压下操作。
3、精馏塔加热与冷却介质的确定
本设计是 使用0.4M a P （表压强）的饱和水蒸汽作为加热介质。
冷却介质用的是循环水)3020(C
4、回流比的确定
塔顶回流是保证精馏塔连续稳态操作的必要条件之一，并且回流比是影响精馏分离设备投资费用和操作费用的重要因素，也影响混合液的分离效果。适宜的回流比是操作费用和设备费用之和为最低时候的回流比。通常适宜回流比的数值范围为：min )0.2~1.1(R R
根据经验，考虑操作费用和设备费用两方面因素，因此选用min 2R R 。
5、填料的选择
填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相相接触传质与传热的表面，与塔内件一起决定了填料塔的性质。本设计选用CY700金属丝网波纹填料。
三、工艺流程图及其简单说明
1、工艺流程图(附图一)
2、工艺流程简介
来自贮槽的原料液经高压泵进入预热器预热到一定温度之后进入精馏塔，塔
顶冷凝器将上升蒸汽冷凝成液体，其中一部分作为塔顶产品取出，另一部分重新引回塔顶作为回流液。最终塔顶出来的甲醇产品再经过一个冷却器冷却后进入甲醇贮槽。塔釜设有再沸器。加热的液体产生蒸汽再次回到塔底，沿塔上升，同样在每层塔板上进行汽液两相的热质交换。塔釜的另一部分釜液经冷却器后排入下水道。
加热蒸汽分为两路，分别进入预热器和再沸器作为加热介质。降温后的液体水或者是部分水蒸汽随管道排进下水道。同样，冷却水分为三路，分别进入冷凝器、甲醇产品的冷却器和塔釜的冷却器，充分换热均匀之后，全部排入下水道。
在流程设计伤，釜出液为100℃左右的高温水，热值高，将其送回热水循环管路用于高炉产蒸汽，具有节能的特点。塔顶采用分段冷凝泡点回流，也是出于节能考虑。在流量控制上采用自动控制，有利于节约劳动力，并使过程控制精确，并可实现计算机控制，有利于连续生产。在检修方面充分考虑到泵的日常维护，因此运用双泵设计便于实际生产中的不停车检修。
3、精馏塔塔顶的冷凝方式
塔顶冷凝采用全凝器，用水冷凝。甲醇和水不反应，并且也容易被水冷凝，塔顶出来的汽相温度不高，故本设计选用全凝器。
4、塔顶的回流方式
对于小型塔采用重力回流，回流冷凝器一般安装在比精馏塔略高的地方，液体依靠自身的重力回流。但是必须保证冷凝器内有一定持液量，或加入液封装置防止塔顶汽相逃逸至冷凝器内。本设计采用重力回流，全凝器放置略高于塔顶的位置，并且设置流量计检测和保证冷凝器内的液面高度。
5、精馏塔塔釜的加热方式
加热方式分为直接蒸汽和间接蒸汽加热。间接蒸汽加热是通过再沸器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，重新再进入塔底。使上升蒸汽与回流下来的冷液再进行热质交换。这样减少了理论板数，从而降低了成本，但是也存在着增加加热装置的缺点。综合考虑以上两方面因素，本设计选用间接蒸汽加热。
四、操作条件及精馏塔工艺计算：
本设计任务是分离甲醇水的混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储罐。回流比设定为最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
(一)物料衡算
1、原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率
水的摩尔质量：M A＝18 kg/kmol
正丁醇的摩尔质量：M B＝74 kg/kmol
x F’＝20% ，x D’＝92.3% ，x w’＝1.5% (均为质量比)
x F＝(x F’ /M BA)/ [x F’/M A＋(1－x F’)/ M B]
＝(0.2/18)/(0.2/18＋0.8/74)
＝0.5068=50.68%
x D ＝(x D ’ /M A )/ [ x D ’ /M A ＋(1－x D ’)/M A ]
＝(0.923/18)/(0.923/18＋0.077/14) ＝0.9801=98.01%
x W ＝(x W ’ /M A )/[x W ’ /M A ＋(1－x W ’)/M B ]
＝(0.015/18)/(0.015/18＋0.985/74) ＝0.0589=5.89%
2、原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量
M F ＝50.68% ×18＋(100-50.68)% ×74＝45.62kg/kmol M D ＝98.01%×18＋(100-98.01)%×74＝19.11kg/kmol M W ＝5.89%×18＋(100-5.98)%×74＝31.47kg/kmol
3、物料衡算
原料处理量：'F ＝1.25t/2h ＝（1.25310 /45.62）/2＝13.70kmol/h 由正丁醇—水系统的温度组成图，由杠杠规则原理求解：
60
.1)65.080.0()077.065.0(1
1
11 D L L D
求最小回流比及操作回流比
由于本设计采用的是泡点进料，q ＝1， x q ＝x F ＝0.5068根据拟合得到的y －x 方程，可得到 y q ＝0.755最小回流比 Rmin ＝(x D －y q )/ (y q – x q ) 可得到 Rmin ＝0.910
所以回流比 R ＝1.8Rmin ＝1.8×0.910＝1.64
分析精馏塔操作流程可得总物料衡算：
F ＝D ＋W
W D F Wx Dx Fx
64
.1/60.1/1111111
1 D L R D L x L x D Dx L D D L D V L D D 解得
h kmol F D h
kmol D L h
kmol L V h kmol V L h kmol L h kmol W h kmol D h kmol F /80.54/02.27/23.43/09.184/36.114/30.28/73.69/03.98'1111 分离器中下层水相流量液体流量分离器中上层正丁醇的塔顶上升气体流量塔顶回流流量
表一 塔顶、塔底、进料液的物料数据
(二)理论塔板数的确定
\
(1) 由手册查出甲醇－水汽液相平衡数据，拟合出相平衡方程及作出x－y图，
在对甲醇和水二元物系汽液平衡数据做拟合之后，可得出汽相组成y和液相组成x的函数关系式：
Y ＝0.00187＋7.03393X －40.64685X2＋157.6139X3－388035736X4＋598.11499X5－554.46395X6＋282.15362X7－60.45038X8
(3)求精馏塔的汽、液相负荷
L＝RD＝1.64×69.73＝114.36kmol/h
V＝(R＋1)D＝(1.64+1)×69.73＝184.09kmol/h
L’＝L＋F＝114.36＋98.03＝212.39kmol/h
V’＝V＝184.09kmol/h
(4)精熘段和提熘段的操作线方程
精熘段操作线方程为：
y＝(R/R+1)x ＋x D/（R+1）＝(1.64/2.64)x ＋0.689/2.64
＝0.62x＋0.2610
提熘段操作线方程为：
y’＝(L’/V’)x－(W/V’)x W ＝(212.39/184.09)x－(28.30/184.09)×0.0589 ＝1.154x－0.00905
3、图解法
(三)热量衡算
1、求塔顶温度tD ，塔釜温度t W ，进料温度t F
确定液相温度。汽相温度与液相温度相差不大，可近似看作相等。 经过反渗透分离后，以正丁醇含量80%进料，则由t-xy 图查的， 正丁醇质量分数塔顶0.077；进料0.8；塔底0.985则
进料温度；C t F 2.92 塔顶温度C t C t w D 117;3.95 塔底温度：
C t C t C t F C W
D F 1173.952.929
5
32
2、热量衡算
(1)冷凝器的热负荷
冷凝器的热负荷 Q c ＝(R ＋1)D(I VD －I LD ) 其中 I VD ——塔顶上升的蒸汽的焓 I LD ——塔顶馏出液的焓
I VD －I LD ＝x D ?H V 甲＋(1－x D )?H V 乙
其中 ?H V 甲 —— 水的的蒸发潜热 ?H V 乙 ——正丁醇的蒸发潜热
蒸发潜热与温度的关系：?H V2＝?H V1[(1－T r2)/(1－T r1)]0.38
表四 沸点下蒸发潜热列表[3]
组分 沸点t /°C 蒸发潜热?Hr/(kJ/kmol)
Tc/K 正丁醇 117 44800.41 560.15 水 100
9702
647.14
塔顶温度下的潜热计算：t D ＝95.3°C 时
对正丁醇，T r1＝T 1/Tc ＝(273.15＋90.56)/560.15＝0.649
T r2＝T 2/Tc ＝(273.15＋117)/560.15＝0.697
蒸发潜热H V甲＝44800.41×[(1－0.697)/(1－0.649)]0.38＝42365.61kJ/kmol 对水，同理可得，T r2＝T2/Tc＝0.577
T r1＝T1/Tc＝0.562
蒸发潜热?H V水＝9702×[(1－0.577)/(1－0.562)]0.38＝9574.38kJ/kmol
对全凝器做热量衡算(忽略热量损失)
Q c＝(R＋1)D(I VD－I LD)
泡点回流，可得
I VD－I LD＝x D?H水＋(1－x D)?H醇
I VD－I LD＝0.9801×9574.38＋(1－0.9801)× 44800.41＝10275.38kJ/kmol
Q c＝(R＋1)D(I VD－I LD)＝16.54×6.661×10275.38＝1132068.824kJ/h (2)冷却介质消耗量
常温下t＝20°C 时，C pc＝4.183 kJ(kg?°C)－1
可得W c＝Q c/[C pc(t2－t1)]＝(1132068.824)/[4.183×(30－20)]
＝27063.56 kg/h
(3)加热器的热负荷及全塔热量衡算
表五正丁醇，水不同温度下的比热容[单位：kcal/(kg?°C) ]
组分
tD
＝95.3°C
t F
＝92.2°C
平均值
t W
＝117°C
t F
＝92.2°C
平均值
正丁醇 1.11 1.06 1.085 0.96 1.06 1.01 水 1.001 1.002 1.0015 1.002 1.003 1.0025
可得：正丁醇C p1ave×(tD－t F)＝1.085×(90.56－100.83)＝－11.143
C p1ave’ ×(t W －t F)＝1.01×(115.56－100.83)＝－14.878
水C p2ave×(tD－t F)＝1.0015×(90.56－100.83)＝－10.285
C p2ave’ ×(t W －t F)＝1.0025×(115.56－100.83)＝14.767
∫C p(D~F)dt＝[C p1ave x D’＋C p2ave(1－x D’)]×(90.56－100.83)
＝[1.0015×0.923+1.0025×0.077]×(-10.27)＝－10.286∫C p(W~F)dt＝[C p1ave’x W’＋C p2ave’(1－x W’)]×(115.56－100.83)
＝[1.0025×0.0589＋1.01×(1-0.0589)]×(14.73)＝14.871
且已知D＝69.73kmol/h W＝28.30kmol/h
D’＝1255.14kg/h W’＝509.4kg/h
Q D＝D’∫C p(D~F)dt ＝1255.14×(－10.286)＝－12910.37kcal/h＝－3084.29kJ/h Q W＝W’ ∫C p(W~F)dt＝509.4×14.871＝7575.29 kcal/h＝1809.74 kJ/h 对全塔进行热量衡算Q F＋Q S＝Q D＋Q W＋Q C
以进料温度所对应的焓值为基准做热量衡算：
Q S＝Q D＋Q W＋Q C－Q F
＝－3084.29＋1809.74＋1132068.824－0＝1130794.274 kJ/h
＝1.13×106kJ/h
塔釜热损失为10％，Q S’＝Q S/ 0.9 = 1.25×106 kJ/h
其中Q S——加热器理想热负荷
Q S’——加热器实际热负荷
Q D——塔顶馏出液带出热量
Q W——塔底带出热量
(5)加热蒸汽消耗量
当T＝K ，p=0.4Pa ，?H r水蒸气＝539 kJ/kg
W h＝Q S’/ ?H r水蒸气= 1.25×106 / 539= 2319.11kg/h
表六热量衡算数据结果列表
符
号
Q C W C Q F Q D Q W Q S’W h 数
值1132068.824kg/h 27063.56kg/h 0 -3084.29kJ/h 1809.74kJ/h 1.25×106kJ/h
2319.11
kg/h
五、精馏塔工艺条件及有关物性的计算
1、塔顶条件下的流量及物性参数
x D’＝92.3% ，x D＝0.9801，M LD＝M VD＝19.11kg/kmol ，
D＝69.73 kmol/h ，D’＝1255.14kg/h，t D＝95.3°C
(1)汽相密度：
ρVD＝(M VD/22.4)×(T O/T)×(p/p o)＝(19.11/22.4)×[273.15/(273.15＋90.56)]
＝0.6407 kg/m3
(2)液相密度：
t D＝95.3°C ，查常用溶剂相对密度表可得：ρ正丁醇＝810kg/m3
表七不同温度下水的密度
温度t/°C 密度ρ/ (kg/m3)
90 965.304
tD＝95.3°C ρ水
100 958.345
内插法求解 可得ρ水＝964.914 kg/m 3
1/ρLD ＝ x D ’/ρ水＋(1－ x D ’)/ ρ正丁醇，ρLD ＝950.910 kg/m 3 (3)液相粘度：
tD ＝95.3°C ，查有机化合物液体粘度表可得，μ丁醇＝0.576mPa?s
可得μ水＝0.27mPa?s
醇水 lg )1(lg lg x x L ，μLD ＝0.3417mPa?s
(4)液体表面张力：
tD ＝90.56°C ，查醇类水溶液表面张力图可得，σ正丁醇＝22.07mN/m 可得σ水＝30mN/m σLD ＝σ
水×
x D ＋σ
正丁醇×
(1－ x D )＝30×0.9801＋22.07×（1-0.9801）＝
29.842mN/m
表十 精馏塔顶部数据结果列表
符号 M LD M VD ρVD ρLD μLD σLD 数值
19.11 kg/kmol
19.11 kg/kmol
0.6407 kg/m 3
950.910 kg/m 3
0.3417 mPa?s
29.842 mN/m
2、塔底条件下的流量及物性参数：
x w ’＝1.5% ，x W ＝5.89% ，M VW ＝M LW ＝31.47kg/kmol ， W’＝509.4kg/h ，t W ＝117°C (1)汽相密度：
ρVW ＝(M VW /22.4)×(T O /T)×(p/p o )＝(31.47/22.4)×[273.15/(273.15＋115.56)]
＝0.987 kg/m3
(2)液相密度：t W＝117°C ，
ρ正丁醇=767.49kg/m3
ρ水=947.52kg/m3
ρLw＝778.09kg/m3
(3)液相粘度：
t W＝117°C ，查饱和水的物性参数表可得，μ水＝0.16mPa?s
μLW≈μ水＝0.16mPa?s
(4)液体表面张力：
t LW＝117°C ，查物性参数表可得，σ水＝28mN/m
σ正丁醇=19.94mN/m
σLw＝σ水× x w＋σ醇×(1－x w)＝20.41mN/m
表十一精馏塔底部数据结果列表
符号M
LW
M VWρVWρLWμLWσLW
数值31.47
kg/kmol
31.47
kg/kmol
0.987
kg/m3
778.09
kg/m3
0.16
mPa?s
20.41
mN/m
3、进料条件下的流量及物性参数：
x F’＝20% ，x F ＝50.68% ，M LF ＝45.62kg/kmol ，F＝98.03kmol/h ，F’＝1764.54kJ/h ，t F＝92.2°C (1)汽相平均相对分子量：
根据汽液相平衡方程，x F ＝0.5068，可得y F ＝0.755 M VF ＝0.755×18＋(1-0.755)×74＝31.72kg/kmol (2)汽相密度：
ρVF ＝(M VF /22.4)×(T O /T)×(p/p o )＝(31.72/22.4)×[273.15/(273.15＋100.83)] ＝1.034kg/m 3 (3)液相密度：
t F ＝92.2°C ， 查常用溶剂相对密度表可得：ρ醇＝ 781.43 kg/m 3 同以上塔顶温度下水的密度求解，利用内插法可得：ρ水＝964.73 kg/m 3 1/ρLF ＝x F ’/ρ水＋(1－ x F ’)/ ρ醇，可得ρLF ＝812.30 kg/m 3 (4)液相粘度：
t F ＝92.2°C ，查有机化合物液体粘度表可得，μ醇＝0.6136mPa?s 同理用内插法可得：μ水＝0.28mPa?s
醇水 lg )1(lg lg x x L ，μLF ＝0.4123mPa?s
(5)液体表面张力：
t F ＝92.2°C ，查醇类水溶液表面张力图可得，σ正丁醇＝21.33 mN/m 同理用内插法可得：σ水＝29 mN/m
σLF ＝σ水×x F ＋σ醇×(1－x F )＝29×0.5068＋21.33×（1-0.5068）＝25.22 mN/m
表十二 精馏塔进料数据结果列表
符号 M LF M VF ρVF ρLF μLF σLF 数值
45.62 kg/kmol
31.72kg/kmol
1.034 kg/m 3
812.30 kg/m 3
0.4123 mPa?s
25.22mN/m
4、精熘段的流量及物性参数：
(1)汽相平均相对分子质量
M V1＝(M VD＋M VF)/2 ＝(19.11 ＋31.72)/2＝25.415kg/kmol
(2)液相平均相对分子质量
M L1＝(M LD＋M LF)/2 ＝(19.11 ＋45.62)/2＝32.365kg/kmol
(3) 汽相密度ρV1＝(ρVD＋ρVF) /2＝(0.6407＋1.034)/2＝0.8374 kg/m3
(4) 液相密度ρL1＝(ρLD＋ρLF) /2＝(950.910＋812.30)/2＝1763.21 kg/m3
(5) 液相粘度μL1＝(μLD＋μLF)/2＝(0.3417＋0.4123)/2＝0.377mPa?s
(6) 汽相流量V1＝(R＋1)D＝69.73×2.64＝184.09 kmol/h
V1’＝184.09×25.415＝4678.65kg/h
(7) 液相流量L1＝RD＝1.64×69.73＝114.36 kmol/h
L1’＝114.36×32.365＝3701.26 kg/h
(8)体积流量：Vs=184.09×25.415/0.8374/3600
=1.552 m3/s
5.提馏段的流量及物性参数：
(1)汽相平均相对分子质量
M V2＝(M VW＋M VF)/2 ＝(31.47＋24.303)/2＝27.89kg/kmol
(2) 液相平均相对分子质量
M L2＝(M LW＋M LF)/2 ＝(31.47＋31.72)/2＝31.595kg/kmol
(3)汽相密度ρV2＝(ρVW＋ρVF) /2＝(0.588 ＋1.034)/2＝0.811 kg/m3
化工原理课程设计——换热器的设计
中南大学《化工原理》课程设计说明书 题目：煤油冷却器的设计 学院：化学化工学院 班级：化工0802 学号： 1505080802 姓名： ****** 指导教师：邱运仁 时间：2010年9月
目录 §一.任务书 (2) 1.1.题目 1.2.任务及操作条件 1.3.列管式换热器的选择与核算 §二.概述 (3) 2.1.换热器概述 2.2.固定管板式换热器 2.3.设计背景及设计要求 §三.热量设计 (5) 3.1.初选换热器的类型 3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定 3.3.确定物性数据 3.4.计算总传热系数 3.5.计算传热面积 §四. 机械结构设计 (9) 4.1.管径和管内流速 4.2.管程数和传热管数 4.3.平均传热温差校正及壳程数 4.4.壳程内径及换热管选型汇总 4.4.折流板 4.6.接管 4.7.壁厚的确定、封头 4.8.管板 4.9.换热管 4.10.分程隔板 4.11拉杆 4.12.换热管与管板的连接 4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型) 4.14.膨胀节的设定讨论 §五.换热器核算 (21) 5.1.热量核算 5.2.压力降核算 §六.管束振动 (25) 6.1.换热器的振动 6.2.流体诱发换热器管束振动机理 6.3.换热器管束振动的计算 6.4.振动的防止与有效利用 §七. 设计结果表汇 (28) §八.参考文献 (29) §附：化工原理课程设计之心得体会 (30)
§一.化工原理课程设计任务书 1.1.题目 煤油冷却器的设计 1.2.任务及操作条件 1.2.1处理能力：40t/h 煤油 1.2.2.设备形式：列管式换热器 1.2.3.操作条件 (1).煤油：入口温度160℃，出口温度60℃ (2).冷却介质：循环水，入口温度17℃，出口温度30℃ (3).允许压强降：管程不大于0.1MPa,壳程不大于40KPa (4).煤油定性温度下的物性数据ρ=825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.2kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃) 1.3.列管式换热器的选择与核算 1.3.1.传热计算 1.3. 2.管、壳程流体阻力计算 1.3.3.管板厚度计算 1.3.4.膨胀节计算 1.3.5.管束振动 1.3.6.管壳式换热器零部件结构 §二.概述 2.1.换热器概述 换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。 换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示。 表2-1 传热器的结构分类
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化工原理课程设计 1前言1 1.1 固定管板式换热器 2 2列管式换热器的工艺设计2 2.1试算和初选换热器的规格3 2.1.1运算热负荷3 2.1.2运算两流体的平均温度差3 2.1.3初选换热器规格3 2.2核算压强降4 2.2.1管程压强降4 2.3核算总传热系数5 2.3.1管程对流传热系数αi 5 2.3.2壳程对流传热系数αo 5 2.3.3污垢热阻5 2.3.4总传热系数KO 5 列管式换热器设计 朱婉琴 （新疆工业高等专科学校乌鲁木齐830091） 摘要：此次课程设计是列管式换热器的设计。列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流淌设计、结构设计以及强度设计，其中以热力设计最为重要。列管式的换热器的设计内容要紧包括按照换热任务和有关要求
确定设计方案，试算和初选换热器的规格；核算管程、壳程压强降；核算总传热系数。本组选择的换热器为 31640400----G 型换热器，运算结果为:K 的估量值为450，o K 的运算值是555，23.1450 555 ==估计K K o ，在1.15-1.25范畴内，所选换热器合适。 关键词：列管式换热器；设计；运算；结论 1前言 换热设备是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在化工、石油、轻工、食品、动力、制药、冶金等许多工业部门中广泛应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中，换热器占设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。随着环境爱护要求的提升，近年来，加氢装置的要求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和润滑油加氢等，所需的高温、高压的换热设备的数量随之加大，在这些场合，换热设备通常占总投资的50%以上。换热设备也是回收余热、废热，专门是地位热能的有效装置。 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它要紧由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质可分别采纳一般碳钢、紫铜或不锈刚制作。在进行换热时，一种流体由封头的连接管
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绪论 1.1换热器在工业中的应用 换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成就，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T型翅片管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张情况。 换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。 随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和乳化油加氢装置等建设量增加，所需的高温、高压换热器数量随之加大。螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器、蜜蜂盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然等场合，可满足承压高达35MPa，承温达700℃的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。 1.2换热器的研究现状 20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。因而节能设备的研究与开发备受瞩目。能源的日趋紧张、全球环境气温的不断升高、环境保护要求的提高和换热器及空冷式换热器及高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各国政府都加大了投入资金力度。 国内各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工
化工原理课程设计报告
课程设计任务书 设计题目：水冷却环己酮换热器的设计 一、设计条件 1、处理能力53万吨/年 2、设备型式列管式换热器 3、操作条件 a．环己酮：入口温度120℃，出口温度为43℃ b．冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度40℃ c．允许压强降：不大于1×105Pa d．每年按330天计，每天24小时连续运行 4、设计项目 a．设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 b．换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。 c．换热器的主要结构尺寸设计。 d．主要辅助设备选型。 e．绘制换热器总装配图。 二、设计说明书的内容 1、目录； 2、设计题目及原始数据(任务书)； 3、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择； 4、换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直 径等)； 5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)； 6、主体设备设计计算及说明；
目录 1. 前言 (1) 1.换热器简介 (1) 2. 列管式换热器分类： (2) 2. 设计方案简介 (2) 2.1换热器的选择 (2) 2.2流程的选择 (2) 2.3物性数据 (2) 3. 工艺计算 (3) 3.1试算 (3) 3.1.1计算传热量 (3) 3.1.2计算冷却水流量 (3) 3.1.3计算两流体的平均传热温度 (3) 3.1.4计算P、R值 (3) 3.1.5假设K值 (4) 3.1.6估算面积 (5) 3.1.7拟选管的规格、估算管内流速 (5) 3.1.8计算单程管数 (5) 3.1.9计算总管数 (5) 3.1.10管子的排列 (6) 3.1.11折流板 (6) 3.2核算传热系数 (6) 3.2.1计算管程传热系数 (6) 3.2.2计算壳程传热系数 (7) 3.2.3污垢热阻 (7) 3.2.4计算总传热系数 (7) 3.3核算传热面积 (7) 3.3.1计算估计传热面积 (7) 3.3.2计算实际传热面积 (8) 3.4压降计算 (8) 3.4.1计算管程压降 (8) 3.4.2计算壳程压降 (8) 3.5附件 (9) 3.5.1接管 (9) 3.5.2拉杆 (9) 4. 换热器结果一览总表 (10) 5. 设计结果概要 (11) 1.结果 (11) 6. 致谢 (12)
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化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计 指导教师 专业班级 学生姓名 学 号 2009 年 1 月 5 日 目录 1．设计任务书及操作条件 2．前言 2.1 设计方案简介 2.2工艺流程草图及说明 3 工艺设计及计算 3.1、铺助设备计算及选型 3.2、设计结果一览表 4.设计的评述 5、主要符号说明
6、参考文献 7.主体设备条件图及生产工艺流程图（附后） 1．设计任务书及操作条件 （1）处理能力：1×104吨/年正己烷。 （2）设备型式：列管式换热器 （3）操作条件 1 正己烷（含水蒸汽20%）：入口温度1000C， 出口温度350C。 2 冷却介质：循环水，入口温度250C，出口温 度350C。
3 允许压降：不大于105Pa。 4 每年按330天计。 5 建厂地址广西 （三）设计要求 1.选择适宜的列管式换热器并进行核算。 2.要进行工艺计算 3.要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、衡算结果等） 4.编写任务设计书 5.进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张） 2．前言
2.1 设计方案简介 固定管板式换热器 换热管束固定在两块管板上，管板又分别焊在外壳的两端，管子、管板和壳体都是刚性连接。当管壁与壳壁的壁温相差大于50℃时，为减小或消除温差产生的热效应力，必须设有温差补偿装置，如膨胀节。 固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。因壳侧不易清洗，故不适宜较脏或有腐蚀性的物流的换热，适用于壳壁与管壁温差小于70℃、壳程压力不高、壳程结垢不严重、并可用化学方法清洗的场合。 本设计任务为正己烷冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，且冷、热流体间的温差不是太大或温差较大但壳程压力不高的场合。当换热器传热面积较大，所需管子数目较多时，为提高管流速，常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，即为多管程，从而增大了管内对流传热系数。固定管板式换热器的优点是结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。 2.2工艺流程草图及说明 工艺流程草图附后 流程图说明： 正己烷和循环冷却水经泵以一定的流速（由泵来调控）输入换热器中经换热器进行顺流换热。正己烷由100℃降到35℃，循环冷水由25℃升到35℃，且35℃的冷水回到水槽后，由于冷水的量多，回槽的水少，且流经管路时也有被冷凝，因此不会引起槽中水温太大的变化从而使水温保持25℃左右。 3 工艺设计及计算 (1) 确定设计方案 1. 选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度100℃，出口温度35℃；冷
化工原理课程设计说明书的内容及文本格式标准
化工原理课程设计说明书的内容及文本格式标准 1、课程设计说明书要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，其内容包括： （1）封面（按学校统一排版标准），姓名部分手签； （2）设计任务书（整体采用宋体小四号字体）； （3）目录（单独编写，不与正文编号连在一起，一般采用罗马数字表示页码）； （4）中文摘要（另起一页）； （5）正文；（绪论、设计方案的选择和论证，工艺设计的计算，工艺流程示意图，电算程序结果及及章节的符号说明等内容） （6）结论（设计结果总汇一般以表格的形式）； （7）结束语或致谢； （8）参考文献 （9）主要符号说明（以表格的形式给出）； （10）附录（计算机程序、附图等）。 2、课程设计说明书正文参考字数：不得小于2000×周数。 3、设计任务书格式（参看化工原理课程设计指导书）。 4、目录格式： （1）标题“目录”（三号、黑体、居中）； （2）章标题（四号、黑体、居左）； （3）节标题（小四、宋体、居左） （4）页码（小四号、宋体、居右）整个页眉居中印有吉林化工学院化工原理课程设计的字样（楷体五号字）上边距2.3cm。 5、正文格式 （1）页边距：上2.54cm，下2.54cm，左2.09cm，右1.59cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，装订线位置左； （2）字体：正文全部用宋体、小四号字； （3）行距：固定值18； （4）页码：底部居中，五号字，宋体；页眉：上部居中，小五号字，楷体； （5）数据表格全部采用五号字，宋体； （6）公式全部用公式编辑器来编辑（12磅字宋体）。 6、参考文献格式： （1）标题：“参考文献”小四，黑体，居中 （2）示例：（五号，宋体） 图书类：（序号）作者1，作者2……作者n，书名，出版地点，出版社，出版年，页次。 期刊类：（序号）作者1，作者2……作者n，文章名，期刊名（版本），出版年，卷次
化工原理课程设计最终版
青岛科技大学 化工课程设计 设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师： 学生姓名： 化工学院—化学工程与工艺专业135班 日期:
目录一设计任务书 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 （二）精馏塔设计模拟 （三）塔板工艺尺寸计算 1）塔径 2）溢流装置 3)塔板分布、浮阀数目与排列 （四）塔板的流体力学计算 1）气相通过浮阀塔板的压强降2）淹塔 3)雾沫夹带 （五）塔板负荷性能图 1）雾沫夹带线 2）液泛线 3）液相负荷上限 4）漏液线 5）液相负荷上限 （六）塔工艺数据汇总表格 三塔的附属设备的设计 （一）换热器的选择 1)预热器 2)再沸器的换热器 3)冷凝器的换热器 （二）泵的选择 四塔的内部工艺结构 （一）塔顶 （二）进口 ①塔顶回流进口 ②中段回流进口 （三）人孔 （四）塔底 ①塔底空间 ②塔底出口 五带控制点工艺流程图 六主体设备图 七附件 （一）带控制点工艺流程图 （二）主体设备图 八符号表 九讨论 十主要参考资料
一设计任务书 【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务 【设计依据】如表一 表一 【设计内容】 1）塔板的选择； 2）流程的选择与叙述； 3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计； 4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择； 5）带控制点工艺流程图及主体设备图。 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：
图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图 由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C （二）精馏塔设计模拟 1.初步模拟过程 运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：
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《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一．设计题目 (3) 二．操作条件 (3) 三．塔设备型式 (3) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计内容 (3) 设计方案 (4) 一．工艺流程 (4) 二．操作压力 (4) 三．进料热状态 (4) 四．加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一．全塔的物料衡算 (5) 二．理论塔板数的确定 (5) 三．实际塔板数的确定 (7) 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五．塔体工艺尺寸设计 (10) 六．塔板工艺尺寸设计 (12) 七．塔板流体力学检验 (14) 八．塔板负荷性能图 (17) 九．接管尺寸计算 (19) 十．附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选； 4.塔底加热蒸汽压强自选； 5.单板压降不大于0.9kPa； 三．塔板类型 板式塔或填料塔。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；
化工原理课程设计(浮阀塔)
板式连续精馏塔设计任务书 一、设计题目：分离苯一甲苯系统的板式精馏塔设计 试设计一座分离苯一甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 %，分离后苯的纯度达到 98 %, 塔底馏出液中苯含量不得高于1% （以上均为质量百分数） 二、操作条件 厂址拟定于天津地区。 设计内容 1. 设计方案的确定及流程说明 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3. 精馏塔的物料衡算 4. 塔板数的确定 5. 塔体工艺尺寸的计算 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算 7. 塔板流体力学验算 8. 绘制塔板负荷性能图 9. 塔顶冷凝器的初算与选型 10. 设备主要连接管直径的确定 11. 全塔工艺设计计算结果总表 12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图 13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论 1. 塔顶压强： 2. 进料热状态： 3. 回流比： 加热蒸气压强: 单板压降： 4 kPa （表压）； 101.3 kPa （表压）; 塔板类型 浮阀塔板 四、 生产工作日 每年300天，每天 24小时运行。 五、 厂址
一、绪 论 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2.1 设计流程 2.2 设计要求 2.3 设计思路 2.4 设计方案的确定 三、全塔物料衡算 3.2 物料衡算 四、塔板数的确定 4.1 理论板数的求取 4.2 全塔效率实际板层数的求取 五、精馏与 提馏段物性数据及气液负荷的计算 5.1 进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 5.4 液相液体表面张力的计算 目录 5.5 塔内各段操作条件和物性数据表 11 六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 14 6.1塔径的计算 14 6.2塔板主要工艺尺寸计算 15 6.3 塔板布置及浮阀数目与排列 17 5.2 气相平均密度和气相负荷计算 10 5.3 液相平均密度和液相负荷计算 10 11
化工原理课程设计报告样本
化工原理课程设计报告样本
《化工原理课程设计》报告 48000吨/年乙醇~水精馏装置设计 年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期年月日 7
目录 一、概述 (4) 1.1 设计依据 (4) 1.2 技术来源 (4) 1.3 设计任务及要求 (5) 二：计算过程 (6) 1. 塔型选择 (6) 2. 操作条件的确定 (6) 2.1 操作压力 (6) 2.2 进料状态 (6) 2.3 加热方式 (7) 2.4 热能利用 (7) 3. 有关的工艺计算 (7) 3.1 最小回流比及操作回流比 的确定 (8) 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及 7
加热蒸汽量的计算 (9) 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量9 3.4 热能利用 (10) 3.5 理论塔板层数的确定 (10) 3.6 全塔效率的估算 (11) 3.7 实际塔板数P N (12) 4. 精馏塔主题尺寸的计算 (12) 4.1 精馏段与提馏段的体积流 量 (12) 4.1.1 精馏段 (12) 4.1.2 提馏段 (14) 4.2 塔径的计算 (15) 4.3 塔高的计算 (17) 5. 塔板结构尺寸的确定 (17) 5.1 塔板尺寸 (18) 5.2 弓形降液管 (18) 5.2.1 堰高 (18) 5.2.2 降液管底隙高度h019 7
5.2.3 进口堰高和受液盘 19 5.3 浮阀数目及排列 (19) 5.3.1 浮阀数目 (19) 5.3.2 排列 (20) 5.3.3 校核 (20) 6. 流体力学验算 (21) 6.1 气体通过浮阀塔板的压力 降(单板压降) h (21) p 6.1.1 干板阻力 h (21) c 6.1.2 板上充气液层阻力1h (21) 6.1.3 由表面张力引起的阻 (22) 力h 6.2 漏液验算 (22) 6.3 液泛验算 (22) 6.4 雾沫夹带验算 (23) 7. 操作性能负荷图 (23) 7.1 雾沫夹带上限线 (23) 7
最新17-18化工原理课程设计任务题目40+40+40-doc
化工原理课程设计任务书示例一 1 设计题目分离苯―甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 2 设计参数 （1）设计规模：苯――甲苯混合液处理量________t/a （2）生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产 （3）原料组成：苯含量为40％（质量百分率，下同） （4）进料状况：热状况参数q为_________ （5）分离要求：塔顶苯含量不低于_____%，塔底苯含量不大于_____％ （6）建厂地区：大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的某地 3 设计要求和工作量 （1）完成设计说明书一份 （2）完成主体精馏塔工艺条件图一张（A1） （3）完成带控制点的工艺流程简图（A2） 4 设计说明书主要内容（参考） 中文摘要，关键词 第一章综述 1．精馏原理及其在工业生产中的应用 2．精馏操作对塔设备的要求（生产能力、效率、流动阻力、操作弹性、结构、造价和工艺特性等） 3．常用板式塔类型及本设计的选型
4．本设计所选塔的特性 第二章工艺条件的确定和说明 1．确定操作压力 2．确定进料状态 3．确定加热剂和加热方式 4．确定冷却剂及其进出、口温度 第三章流程的确定和说明（附以流程简图） 1．流程的说明 2．设置各设备的原因（精馏设备、物料的储存和输送、必要的检测手段、操作中的调节和重要参数的控制、热能利用） 第四章精馏塔的设计计算 1．物料衡算 2．回流比的确定 3．板块数的确定 4．汽液负荷计算（将结果进行列表） 5．精馏塔工艺尺寸计算（塔高塔径溢流装置塔板布置及浮阀数目与排列） 6．塔板流动性能校核（液沫夹带量校核、塔板阻力校核、降液管液泛校核、液体在降液管中停留时间校核以及严重漏液校核） 7．塔板负荷性能图 8．主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、塔底蒸汽管、人孔等） 9．塔顶冷凝器/冷却器的热负荷
华东理工化工原理课程设计
华东理工化工原理课程设 计 Newly compiled on November 23, 2020
华东理工大学2010级化工原理课程设计 一．前言 1.换热器的相关说明 换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。是进行热交换操作的通用工艺设备。被广泛应用于化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。 换热器种类很多，根据使用目的可分为冷却器、加热器、冷凝器和汽化器；根据结构材料可分为金属材料换热器和非金属材料换热器；尤其是根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。据统计,这类换热器占总用量的99 %。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全,在许多国家都有了系列化标准。 近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。如何确定最佳的换热器,是换热器优化的问题。 2．泵的评价与选用
泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速和必需汽蚀余量。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量；扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。 3.设计任务书的作用 本设计书对指定有机物进行冷却，如何选择合适的换热器，如何合理安排操作管路以及如何选择合适的离心泵作出详细的计算说明。 二．设计任务 一．工艺要求 要求将温度为78℃的某液态有机物冷却至60℃，此有机物的流量为s。现拟用温度为t1=20℃的冷水进行冷却。要求换热器管壳两侧的压降皆不应超过。已知有机物在69℃时的物性数据如下： 二．流程： 管路布置如图（右方参考图）， 已知泵进口段管长L进=5米，泵出 口段管长L出=15米，（均不考虑 局部阻力损失） 三．要求 1.选用一个合适的换热器
最新《化工原理课程设计-年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计》
湖南师范大学 《化工原理》课程设计说明书 设计题目年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计学生姓名周鹏 指导老师罗大志 学院树达学院 学号 200721180135 专业班级 07制药工程1班 完成时间2009年10月
《化工原理》课程设计成绩评定栏 评定基元评审要素评审内涵 满 分指导教师 实评分 评阅教师 实评分 设计说明书，40% 格式规范 设计说明书是否符 合规定的格式要求 5 内容完整 设计说明书是否包 含所有规定的内容 5 设计方案 方案是否合理及符 合选定题目的要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否 正确、完整和规范 20 设计图纸， 40% 图纸规范图纸是否符合规范 5 标注清晰标注是否清晰明了 5 与设计吻合 图纸是否与设计计 算的结果完全一致 10 图纸质量 设计图纸的整体质 量的全面评价 20 平时成绩， 10% 上课出勤上课出勤考核 5 制图出勤制图出勤考核 5 答辩成绩， 10% 内容表述答辩表述是否清楚 5 回答问题回答问题是否正确 5 100 综合成绩成绩等级
指导教师评阅教师答辩小组负责人 (签名) (签名) (签名) 年月日年月日年月日 说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60) 目录 1前言 (1) 2设计任务 (2) 2.1设计任务 (2) 2.2操作条件 (2) 3设计条件及设计方案说明 (3) 4物性数据及相关计算 (3) 4.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (3) 4.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (4) 4.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7) 4.4蒸发器传热面积的估算 (8) 4.5有效温度的再分配 (8) 4.6重复上述计算步骤 (9) 4.7计算结果列表 (12) 5主体设备计算和说明 (12) 5.1加热管的选择和管数的初步估计 (13) 5.2循环管的选择 (13) 5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (13)
化工原理课程设计报告(换热器)
《化工原理课程设计任务书》（1） 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1.苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2.冷却介质：循环水，入口温度35℃。 3.允许压强降：不大于50kPa。 4.每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 1. 99000吨/年苯 五、设计要求： 1.选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2.管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计。 3.设计结果概要或设计结果一览表。 4.设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5.对本设计的评述及有关问题的讨论。 一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程 1.选定管壳式换热器的种类 管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。与其他种类的换热器相比，其主要优点是：单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。因此在高压高温和大型装置上多采用管壳式换热器。 管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（1）固定管板式换热器 这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一些列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70℃和壳程流体压强不高的情况下。一般壳程压强超过0.6MPa时，补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就要考虑其他结构。其结果如下图所示： （2）浮头式换热器 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器称为浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体约束，因此当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高。其结构如下： （3） U型管换热器 这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。其结构如下图所示： （4）填料函式换热器 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低廉。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理一易挥发、易燃易爆和有毒的介质。其结构如下： 由设计书的要求进行分析: 一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃~10℃。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。青海是“中华水塔”，水资源 相对丰富，故选择冷却水较小的温度差6℃，即冷却水的出口温度为31℃。T m -t m =80+4025+31 -=32 22 ℃<50℃，且允许压强降不大于50kPa，可选择固定管板式换 热器。 2.工艺流程图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，所以选定循环水走管程，苯走壳程。如图所示，苯经泵抽上来，经加水器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，苯从80℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为31℃，由接管B流出。 二、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计 1.估算传热面积，初选换热器型号 （1）基本物理性质数据的查取
化工原理课程设计
化工原理课程设计 ──板式塔的工艺设计 学院 专业班级 姓名 学号 指导老师 成绩 学年第二学期
目录 1.任务书 ····························································· - 3 - 2.任务要求 ····································错误！未定义书签。 3.设计过程 ·························································· - 3 - 3.1塔板工艺尺寸计算········································ - 4 - 3.2塔板流体力学验算········································ - 8 - 3.3塔板负荷性能图··········································- 10 - 3.4数据汇总···················································- 14 - 3.5心得体会与总结··········································- 15 -
1.任务书 拟建一浮阀塔用以分离甲醇——水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。 已知条件： 2.任务要求： 1．进行塔的工艺计算和验算 2．绘制负荷性能图 3．绘制塔板的结构图 4．将结果列成汇总表 5．分析并讨论
3.设计过程 3.1塔板工艺尺寸计算 （1）塔径：欲求塔径，先求出空塔气速u,而 u =安全系数?m ax u ； 最大允许速度m ax u 计算公式为：m ax u =V V L C ρρρ- 式中C 可由史密斯关联图查出，横坐标的数值为： h h V L 5.0??? ? ??V L ρρ=0.09681.018191.8820.00640.5 =???? ??; 取板间距;45.0m H T =取板上液层高度m h L 06.0=； 那么，图中的参数值为：m h H L T 39.006.045.0=-=-； 根据以上的数值，查史密斯关联图可得0.078m/s C 20=; 因为物系的表面张力为m mN /38因此需要按照下式进行校正： 2 .02020??? ??=σC C 所以校正后得到C 为： 0.0887m/s 20380.0780.2 =? ?? ? ???=? ?? ? ??=2 .02020σC C ； 取安全系数为0.6，则空塔气速为： m ax u = 2.524m/s 1.01 1.01 8190.0887=-?=-V V L C ρρρ； 1.51m/s 2.5240.6u 0.6u max =?=?=； 塔径D 为： 1.26m 1.51 3.141.881 4πu 4V D S =??== ； 按照标准塔径圆整为m D 4.1=；则 塔截面积为：
天津大学化工原理课程设计
《化工原理》课程设计报告 真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 学院天津大学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学号 姓名 指导教师
化工流体传热课程设计任务书 专业化学工程与工艺班级姓名学号（编号） （一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 （二）设计任务及条件 1、蒸发系统流程及有关条件见附图。 2、系统生产能力：40 万吨/年。 3、有效生产时间：300天/年。 4、设计内容：Ⅱ效预热器（组）第 3 台预热器的设计。 5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。 6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。 7、换热管直径选为Φ38×3mm。 （三）设计项目 1、由物料衡算确定卤水流量。 2、假设K计算传热面积。 3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 4、核算总传热系数。 5、核算压降。 6、确定预热器附件。 7、设计评述。 （四）设计要求 1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。 2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。
设计说明书的编制 按下列条目编制并装订：（统一采用A4纸，左装订） （1）标题页，参阅文献1附录一。 （2）设计任务书。 （3）目录。 （4）说明书正文 设计简介：设计背景，目的，意义。 由物料衡算确定卤水流量。 假设K计算传热面积。 确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 核算总传热系数。 核算压降。 确定预热器附件。 设计结果概要或设计一览表。 设计评述。 （5）主要符号说明。 （6）参考文献。 （7）预热器设计条件图。 主要参考文献 1. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津: 天津大学出版社, 2002 2. 柴诚敬，张国亮. 化工流体流动和传热. 北京: 化学工业出版社, 2007 3. 黄璐，王保国. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 2001 4. 机械制图 自学内容： 参考文献1，第一章、第三章及附录一、三； 参考文献2，第五~七章； 参考文献3，第1、3、4、5、11部分。
化工原理课程设计
化工原理课程设计设计题目：空气中丙酮的回收工艺操作 学院：化学化工学院 班级：化工 0902 姓名（学号）：侯祥祥 3091303039 朱晓燕 3091303036 熊甜甜 3091303035 周利芬 3091303033 指导教师：吴才玉 2012年01月
化工原理课程设计 目录 一、前言 (3) 二、设计内容 (5) （一）设计对象 (5) （二）工艺路线设计 (5) 1.路线选择 (5) 2.流程示意图 (8) 3.流程说明 (9) （三）工艺的设计计算 (10) 1.物料衡算 (10) 2.热量衡算 (12) （四）设备的设计计算 (21) 1.主要参数 (21) 2.直径 (21) 3.附加条件 (21) （五）设备示意图 (23) 三、总结体会 (24) 四、参考文献 (29) 五、附录 (31)
江苏大学化学化工学院
化工原理课程设计 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设 计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使 用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画 出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还 要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在化工生产中，常常需要进行混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的 目的，吸收和精馏两个单元操作为此提供了重要措施。气体吸收过程是化工生 产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在 特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。精馏是常用 的液体混合物的分离操作，它利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于 多次部分汽化和部分冷凝，从而达到轻重组分分离的目的。 塔设备是一种重要的单元操作设备，其作用实现气—液相或液—液相之间 的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于吸收、精馏、萃取等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来 越受到关注和重视。塔设备一般分为连续接触式和阶跃接触式两大类。前者的 代表是填料塔，后者的代表则为板式塔。在本次课程设计中，吸收操作采用的 是填料塔，而精馏操作采用的则为板式塔。 填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀 材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔 多推荐用于0.6～0.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能 塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究， 使填料塔技术得到了迅速发展。 筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造 维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高 于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍
化工原理课程设计说明书(换热器的设计)
中南大学 化工原理课程设计 2010年01月22日 <
目录 一、设计题目及原始数据（任务书） (3) 二、设计要求 (3) 三、列环式换热器形式及特点的简述 (3) 四、论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择 (8) 五、换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热 面积、压强降等等） (10) ①@ 14 ②物性数据的确定……………………………………………… ③总传热系数的计算 (14) ④传热面积的计算 (16) ⑤工艺结构尺寸的计算 (16) ⑥换热器的核算 (18) 六、设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等） (22) 七、主体设备计算及其说明 (22) 八、主体设备装置图的绘制 (33) 九、? 33十、课程设计的收获及感想………………………………………… 十一、附表及设计过程中主要符号说明 (37) 十二、参考文献 (40)
一、设计题目及原始数据（任务书） 1、生产能力：17×104吨/年煤油 # 2、设备形式：列管式换热器 3、设计条件： 煤油：入口温度140o C，出口温度40 o C 冷却介质：自来水，入口温度30o C，出口温度40 o C 允许压强降：不大于105Pa 每年按330天计，每天24小时连续运行 二、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 【 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图。一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。） 三、列环式换热器形式及特点的简述 换热器概述
化工原理课程设计模板施
化工原理课程设计 乙醇-水填料式精馏塔设计学生姓名徐程 学院名称化学化工学院 学号 班级13级2班 专业名称应用化学 指导教师王菊 2016年5月20日
摘要 填料式精馏塔是化工生产的重要化工设备。精馏塔不仅对产品本身，而且还对产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。因此，掌握精馏塔的基本设计对化工专业学生十分重要的。本课程设计是关于乙醇-水的填料式精馏塔的设计，通过对填料式精馏塔的设计，熟练掌握以及运用所学知识并投入到实际生产当中去。 关键词乙醇；水；填料式精馏塔；化工生产；
摘要........................................................................ I 第一部分概述 (3) 概述 (3) 文献综述 (3) 填料类型 (3) 填料塔 (4) 填料选择 (4) 设计任务书 (4) 设计题目 (4) 设计条件 (4) 设计任务 (5) 设计思路 (5) 第二部分工艺计算 (6) 平均相对挥发度的计算 (6) 绘制t-x-y图及x-y图 (6) 全塔物料衡算 (7) 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7) 平均摩尔质量 (8) 全塔物料衡算： (8) 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (8) 最小回流比 (8) 确定最适操作回流比R (9) 热量衡算 (9) 求理论板数及加料 (10) 精馏段和提馏段操作线方程的确定 (10) 理论板数及加料板位置 (11) 填料高度计算 (11) 精馏塔主要尺寸的设计计算 (12) 流量和物性参数的计算 (12) 塔板效率 (14) 第三部分塔板结构设计 (14) 气液体积流量 (15) 精馏段的气液体积流量 (15) 提馏段的气液体积流量 (16) 塔径计算 (16)