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化工设计大作业-刘琪

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化工课程设计

年产180万吨PTA项目设计

-------反应工段设计

目录

目录.......................................................... - 2 - 前言.......................................................... - 4 - 1.工艺流程设计................................................. - 5 -

1.1生产工艺流程............................................ - 5 -

1.2工艺流程说明............................................ - 5 -

2. 反应工段塔设计.............................................. - 8 -

2.1物料衡算................................................ - 8 -

2.2反应主要副产物的分配.................................... - 9 -

2.3母液循环的组成......................................... - 10 -

2.4加氢精制物料衡算....................................... - 10 -

2.5热量衡算............................................... - 10 -

2.6工艺设备技术方案....................................... - 12 -

2.7关键设备选择........................................... - 13 -

2.8工段工艺流程优化....................................... - 22 -

2.9优化工艺、改进设备..................................... - 23 -

3、醋酸分离塔设计............................................. - 25 -

3.1.简介.................................................. - 25 -

3.2.工艺流程图............................................ - 25 -

3.3物料衡算............................................... - 26 -

3.4设计结果一览表......................................... - 27 -

3.5.ASPEN模拟............................................. - 28 -

4、干燥工段设计............................................... - 31 -

4.1 干燥的目的............................................ - 31 -

4.2 干燥的方法............................................ - 31 -

4.4 工艺流程图:.......................................... - 31 -

4.5气流干燥装置的设计..................................... - 32 -

4.7 干燥过程工艺图........................................ - 32 -

4.8工艺设计计算结果汇总................................... - 32 -

5.控制系统的设计.............................................. - 34 -

5.1设计依据............................................... - 34 -

5.2自动控制要求........................................... - 34 -

5.3 泵的控制.............................................. - 35 -

5.4 换热设备的控制........................................ - 35 -

5.5储罐的控制............................................. - 36 -

5.6塔的控制............................................... - 36 -

5.7仪表选型............................................... - 36 -

6 工厂平面图.................................................. - 38 -

6.1平面图................................................. - 38 -

6.2三维图................................................. - 38 -

7.经济分析.................................................... - 38 -

7.1项目总投资估算......................................... - 40 -

7.2资金筹措............................................... - 40 -

7.3经济评价............................................... - 40 -

7.4市场分析............................................... - 41 -

7.5社会效益评价........................................... - 41 -

8.项目可行性报告.............................................. - 42 -

8.1项目背景............................................... - 42 -

8.2可行性研究结论......................................... - 43 -

8.3主要经济技术指标....................................... - 44 -

8.4项目使用的专业标准规范................................. - 44 -

8.5存在的问题及建议....................................... - 45 -

8.6方案构建............................................... - 45 -

8.7项目地址选择论证....................................... - 48 -

8.8生产工厂技术方案....................................... - 51 -

8.9车间布置设计........................................... - 54 -

8.10环境保护.............................................. - 58 -

8.11经济技术分析.......................................... - 59 -

8.12不确定分析............................................ - 63 -

8.13效益分析.............................................. - 64 -

9.结束语...................................................... - 66 - 参考文献...................................................... - 67 -附图一工资流程图

附图二主体设备装配图

附图三车间布置图

前言

本文以180万吨PTA(精对苯二甲酸)生产装置氧化工段流程为对象,建立了氧化工段核心流程以及氧化工段全流程的严格机理模型。PTA是合成聚酯纤维和塑料的重要原料,主要采用PX(对二甲苯)空气氧化法和加氢精制生产。复杂工业过程的建设,模拟和优化一直是过程系统工程领域的核心研究内容。本文详细论述了工艺路线论证、工艺流程设计、全流程的物料衡算、热量衡算、主要设备的选型、车间布置设计、自动控制与优化、公用工程、劳动保护、安全生产、三废处理、工程设计概算以及在本设计过程中所遇到的问题和针对问题提出的建议等内容。

1.工艺流程设计

1.1生产工艺流程

项目采用PTA生产工艺的两步法,即以PX为原料,以醋酸钴和酸酸锰为催化剂,以溴化物为助催化剂,在醋酸溶剂中通入空气进行氧化反应使其生成TA,再将TA通过加氢反应去除其中所含杂质4-CBA,最后制得高纯度的PTA产品。(1)PX氧化反应过程

是以PX为原料,以醋酸为溶剂,以醋酸钴和醋酸锰为催化剂,以溴化物为促进剂,在设计压力和温度条件下,通入压缩空气使其发生氧化反应,把PX氧化成TA。

(2)加氢还原精制反应过程

PX氧化过程中因副反应常有一些副产物产生,但是其中最主要的是氧化过程中的中间物4-羧基苯甲醛(4-CBA)对产品质量影响大,因为这种中间物常以TA共结晶存在,带入聚酯产品影响纤维的成纤性。因此,在PTA生产中需经在精制过程中把4-CBA加氢还原为易溶于水的甲基苯甲酸(PT酸)而分离出去。

1.2工艺流程说明

(一)PX氧化单元

本单元采用对二甲苯(PX)液相空气催化氧化法,生产粗对苯二甲酸(CTA),主要包括六个子单元:空气压缩单元、进料准备单元、氧化反应单元、CTA结晶、压力过滤及溶剂置换、溶剂回收与催化剂回收单元以及R2R残渣回收单元。(1)空气压缩单元

空压机系统由“压缩机、蒸汽透平、尾气膨胀机和电机/发电机”组成。空气经离心式空气压缩机压缩至1.75MPaG后大部分进入氧化反应器进行氧化,少部分进入第一CTA结晶器进行二次氧化。

(2)进料准备单元

来自罐区的对二甲苯(PX)、醋酸(HAC)、循环醋酸和配置好的钴-锰-溴催

化剂,按照一定的流量比例经过在线混合器混合均匀后进入氧化反应器。

(3)氧化反应单元

氧化反应在设有搅拌器的氧化反应器中发生,操作压力为1.35~1.55MPaG,温度为185~200℃,氧化反应器中HAC与PX的比例为3.5左右。氧化反应所需的工艺压缩空气由空气压缩机提供,通过喷嘴送入反应器,为保证氧化反应器安全生产,反应尾气中的O2含量由在线氧分析仪连续监测记录。氧化反应中产生的热量通过醋酸溶剂和反应生成水的蒸发而移走。

(4)CTA结晶、压力过滤单元

结晶单元的主要作用是二次氧化、降压降温结晶。氧化反应器底部排出的产品浆料经过三台串联结晶器逐级降压降温,水和溶剂被蒸发、CTA 被充分结晶,分离出的CTA滤饼直接进入精制打浆罐进行打浆。

(5)溶剂回收与催化剂回收单元

氧化单元使用的醋酸溶剂大部分在系统中循环利用,只需要补充少量新鲜醋酸以抵消系统中的损耗。

母液罐主要接收压滤机的母液,90%以上进入母液回收罐,然后循环回氧化单元进料,这样可以减少新鲜催化剂补充量、减轻溶剂回收系统的负担。溶剂脱水塔采用共沸蒸馏,进料包括氧化反应器冷凝器抽出冷凝液、高压吸收塔洗涤液、常压洗涤塔洗涤液、结晶器冷凝液、溶剂汽提塔塔顶蒸汽。

(6)R2R残渣回收系统

送入R2R系统的残渣浆料,进入萃取器加热、萃取完的混合液进入过滤器,过滤掉的滤液进入第一倾析器,有机相经过溶剂蒸发器回收溶剂甲苯(循环使用),溶剂蒸发器底部物料(主要是苯甲酸和其他重组分)进入苯甲酸塔精馏,塔顶得到高纯苯甲酸(以副产物出售),苯甲酸塔底部物料在回收PT酸(返回至氧化母液罐)后,剩余废水收集在废水收集罐中,排入污水站进行生化处理;而从清晰器出来的水相,经过调节PH值、中和沉淀,首先过滤去除干扰金属(铁、镍等);然后进入金属过滤器回收钴锰催化剂(返回至氧化母液罐)后,废水收集在废水收集罐中,排入污水站进行生化处理。

(二)CTA精制单元

在精制单元,将CTA溶解成水溶液,在一定的温度压力、钯-碳催化剂催化条件下,与氢气发生加氢还原反应,把杂质4-CBA转化成易溶于水的PT酸,同

时多种氧化副反应杂质在高温下分解,得到的PTA浆料经过结晶、过滤和干燥处理后,得到高纯度产品PTA。

本单元主要包括五个子单元:进料制备和预热单元、加氢反应单元、结晶、过滤及干燥单元、母液回收单元、氢气回收单元。

(三)辅助设施工艺流程

本项目配套建设1套2500Nm3/h制氢系统,由甲醇催化重整制氢系统、导热油加热系统和变压吸附氢气纯化系统组成。制氢系统工艺流程见图5-2。

2. 反应工段塔设计

2.1物料衡算

2.1.1. 有关物料衡算技术数据

(1) 生产能力:180w 吨/年 (2) 生产时间:全年7200小时

(3) 产品要求:精对苯二甲酸>=99.98%(mol/h) (4) 生成纯度为99.7%的PTA (mol/h ) (5) 原料规格:对二甲苯99.7%(含邻,间二甲苯0.3%)氧气21.00%(含

氮79.00%)氢气99.7%(含氮气0.3%)醋酸99.5%(含乙醛0.5%) (6) 对二甲苯的单程转化率92%

(7) 对二甲苯生成对苯二甲酸的单程吸收率90% (8) 粗对苯二甲酸加氢精制损失5.0%(mol%) (9) n (溶剂比):n (PX )=4.5:1 (10)氢气进料比为理论值的1.2倍

(11)Co/Mn=1:2(设催化剂为0.1%(质量))

2.1.2. 氧化部分物料衡算

主反应:C 8H 10+3O 2 C 6H 4(COOH)2+2H 2O

4-CBA+2H 2 CH 3C 6H 4COOH+H 2O 副反应:C 8H 10+21/2O 2 8CO 2+5H 2O CH 3COOH+2O 2 2CO 2+2H 2O (1)按生成能力需求每小时生成精对苯二甲酸是:

1800000x1000/7200/166/0.998=1509.04Kmol/h

(2)要求反应的每小时生产生产粗对苯甲酸是:

氧化

对二甲苯

结晶

分离过滤

干燥 PTA

粗TA

溶剂回收 母液循环

1509.04/(1-5.0%)/0.997=1593.24Kmol/h (3)生成粗对苯二钾酸消耗对二甲苯的量是:

C

8H

10

+3O

2

C

6

H

4

(COOH)

2

=1593.24/0.997/0.92=1736.99kmol/h

(4) 生成粗对苯二甲酸耗氧量是

1593.24x3=4779.72kmol/h

(5)加入反应器的对二甲苯总量是:

1736.99/90%=1929.99kmol/hx106=204578.82kg/h (6)生成副产物消耗对二甲苯的量:

1929.99x92%x(1-90%/92%)=38.5998kmol/h (7)对二甲苯循环量是:

1929.99-1736.99-38.5998=154.40kmol/h (8)生成副产物消耗氧的量:

C 8H

10

+21/2O

2

8CO

2

+5H

2

O=38.5998x21/2=405.30kmol/h

(9)由n(溶剂比):n(PX)=4.5:1,即加入反应器醋酸的总量是;

1929.99x4.5/0.995=8728.59kmol/hx60=523715.87kg/h (10)参加反应的醋酸的量是;(设氧化耗掉4%)

8728.59x0.04=349.14kmol/h

(11)溶剂醋酸循环量是

8728.59-349.15=8379.44kmol/h

(12)生成副产物消耗氧的量

CH

3COOH+2O

2

2CO

2

+2H

2

O=349.15x2=698.3kmol/h

(13)进入反应器的空气量为:

(4779.72+405.30+698.3)x22.4/0.21=6.27x105m3/h

(14)氧化过程生成氧的量是:

(1593.24x2+38.5998x5+698.3) x28/1000=114.18m3/h (15)氧化过程生成二氧化碳的量是;

38.60x8+698.3=1007.1kmol/h

2.2反应主要副产物的分配

表2-1 主要副产物分配表

组分H

2O CO

2

(C

6

H

4

CHO)COOH

含量0.78 0.2 0.02

2.3母液循环的组成

表2-2母液循环组成表

组分H

2O C

6

H

10

CH

3

COOH

含量0.33 1.2x10-2 0.658 2.4加氢精制物料衡算

CTA →→→→

水→

(1)生成4-CBA的生成量

1593.24x(1-0.95)=79.662kmol/h

(2)消耗去离子水的量w(TA)=30%

1593.24x166.13x10-3/30%x70%=617.59m3/h (3)加氢精制氢气的实际进料量(氢气进料比为理论值的1.2倍): 79.662x2x1.2x4/150/99.7%=5.113kg/h

2.5热量衡算

2.5.1.反应方程中的各物质的热量衡算

氧化部分的反应式为C

8H

10

(l)+3O

2

(g) C

6

H

4

(C00H)

2

(l)+2H

2

O(g)此反

应在250C、101.3KPa的反应热为1322 .27 KJ/ mol 。设250C 的1930kmol/h

C 8H

10

和27991kmol/h空气进入反应器,C

8

H

10

的转化率为92%,产物在2000C 离

开反应器。还原结晶分离过滤干燥

PTA

由物料衡算得到的各组分的摩尔流量示于图3-1 衡算基准:25℃、101.3KPa ,1h

参考态:C 8H 10(l ) ,O 2(g ),C 6H 4(COOH)2(l), H 2O (g )

C 8H 10 1930Kmol/h C 8H 10154.4kmol/h ,O 2 463.2Kmol/h H 2O3551.2kmol/h

空气27991kmol/h 25℃ C 6H 4(COOH)2 1569.04Kmol/h N 2 22113kmol/h 200℃ 计算出口物料的焓:

查的200℃ 的C 6H 4(COOH)2、O2 、H 2O 、C 8H 10 、N 2 的比热容值; Cp(C 6H 4(COOH) )=0.36KJ/(molxk), Cp(O 2)=0.0308KJ/(molxk) Cp(H 2O)=0.035KJ/(molxk), Cp (N 2)=0.0295 KJ/(molxk) Cp(C 8H 10)=0.254KJ/(molxk)

ΔH(C 6H 4(COOH)2)=nCp (C 6H 4(COOH)2 )(200-25)

=368x103x0.36x175=2.3x107 KJ/h

ΔH(O 2)=nCp(O 2)(200-25)= 463.2x103x0.0308x175=2.50x105 KJ/h ΔH(H 2O)=nCp(H 2O)(200-25)=3551.2x103x0.035x175=2.18x107KJ/h ΔH(N 2)=nCp(N 2)(200-25)=22113x103x0.0295x175=1.14x108KJ/h ΔH(C 8H 10)=nCp(C 8H 10)(200-25)=154.4x103x0.254x175=6.86x106KJ/h 已知C 8H 10 的消耗量为1737kmol/h,即

μ

H

nAR ?= ()1

7.132********-??=-2.29x109kj/h

由此酸楚过程的ΔH 为(其中设热量损失为Q =1.0x106 KJ/h 损失)

()()损失输入输出Q H H n H

n H +?∑-?∑+??=

?n μ

=-2.29x109+1.66x108-0+1.0x106 =-2.12x109(kj/h )

即为了维持产物温度为200°C ,应每小时从反应器移走的热量2.12x109

(kj/h ),则年产量为180万吨移走的热量为9.54x1013KJ 。

反应器

表2-3 进出口焓表

进料出料

物料 n(kmol/h) H(KJ/h) n(kmol/h) H(KJ/h)

C 8H

10

1930 0 154.4 6

10

86

.6?

O 2 5878 0 463.2 5

10

50

.2?

H 2O - - 3551.2 7

10

18

.2?

N 222113 0 22113 8

10

14

.1?

C

6H

4

(COOH) - - 368 7

10

3.2?

总计29921 0 26649.8 8

10

66

.1?

2.6工艺设备技术方案

2.6.1概述

PTA 装置工艺过程具有高温高压、浆料浓度高、介质腐蚀性强且易燃易爆等特点,维持和保证设备长周期正常运行是重中之重。本装置的设备具有如下特点:

1、装置中的转动设备多。

2、过程设备的类型多,除一般装置中的塔器、换热器和容器外,还有空压机、离心机、干燥机,卧式,、薄膜蒸发器、旋转真空过滤机、搅拌器等。

3、装置内大部分介质中含有醋酸、四溴乙烷和氢溴酸等腐蚀性极强的物料,另外生产过程中对 PTA 产品有较高的洁净度要求,对金属杂质特别是铁离子含量有严格的控制要求,因此对 PTA 主装置中的设备用材有很高的要求。

4、大型复杂的流体机械设备较多,如由空气压缩机及透平和膨胀机组成的工艺空气压缩机组、旋转真空过滤机、氧化反应器、加氢反应器、干燥机和离心机等。

2.7关键设备选择 2.7.1反应器的选型

(1)该氧化反应器是连续操作的。

(2)满负荷情况下,反应的时间大约为80min ,每小时反应釜需要处理的物料量Vh=204578.82kg/h,PX 的密度为0.86g/cm3,每台釜的物料体积: Vp=Vh τ /p,由此公式可算得:

VP=(204578.82x1.3)/0.86x10-3=309.2m 3

式中:VP 反应器的有效体积,m 3: τ 操作时间,h Vh 平均每小时加入物料的质量,kg/h;

p

反应物料的密度,kg/m 3

计算釜的体积: Va=Vp/ψ , 则反应釜体积Va=309.2/0.75=412.3m 3 式中:. Va 反应器体积,m 3:

ψ 装填系数。通常由经验确定。一般采用0.7~0.75.此次选

0.75。

2.7.2关键设备的选择

1、氧化反应器的设计

氧化反应器的设计温度为 220℃,设计压力2.1MPa ,反应器为一立式带搅拌设备,考虑到反应釜体积过大,维修方面不便,故设计四个同样规格的反应釜并联生产,则每个反应釜的体积为412.3/4=103.07m 3 (1)反应器内经和筒体高度

根据釜体容积和物料性质,由于该反应是气液相反应,故选定H/Dj 的高径比是1.2,,由此可估算筒体内径Dj :Va=103.07m 3,

则m V

D j 78.42.143=?=π

圆整为标准内径为5m.

按标准化要求确定合适的釜体公称直径DN=5000mm ,选取标准反应釜,具体参数如下: 釜体容积V=103.07m 3,封头容积为7.75m 3,,选取壁厚为s=20mm ,封头直边高度为50mm ,曲边高度为h1=950mm ,内表面积F=16.2m 3。

则可计算出筒体高度为:

m D V V H i

h 85.44

25

14.375

.707.10342

=?-=?-=

π, 取圆整值为5m 。所以釜的总高度为:H0=H+2(h0+h1)=5+2(0.05+0.95)=7m ,

因此H/Di=7/5=1.2,在1~1.2之间,故设计合理。 (2)筒体壁厚

根据设计任务,反应釜工作时的压力为2.1MPa ,内径为5000mm ,取设计压力为P=2.1MPa ,原材料腐蚀性不强,故从经济方面考虑,可以选用钛钢复合板,选取有效壁厚为e=8mm ,内偏差C 1=0.8mm ,腐蚀裕量C 2=2mm ,由此可计算名义厚度

=8+0.8.2=10.8mm ,外径D 0=5000+2x10.8=5021.6mm ,

临界压力()MPa D H D E P e t cr

2.126

.50217000

6.502161003.259.20

59.25

.25

5

.20=?

??=?

?? ?

?=δ

由于Pc=1.1x2.1=2.31Mpa

夹套的内径高度计算,由于Di=5000mm ,所以Dj=5000+100=5100mm ,

则夹套高度m 5.454

14.32

.167.1034)(22i h f =?-=?-==D V V H H f j π有效圆整为 4.5m

夹套为内压容器,故选择材质与内筒一样,选用钛钢复合板,查资料知许用应力设计压力为Pc=1.1x2.1=2.31Mpa ,取=0.8,所以计算壁厚

为[]mm 70.6431

.28.011325000

31.22c

t

j

c =-???=

-?=

P D P φσδ

故设计壁厚为70.66270.642=+=+=C c d δδ

名义壁厚为mm C d n 5.678.070.661=+=+=δδ,故夹套壁厚为67.5mm 。

(4)搅拌器的选择

反应釜内为气液非均相反应,考虑到加入的物料及物料粘度,选用45°斜桨式搅拌器。

① 叶轮尺寸确定:根据《化工设备机械基础》, 取d/D=0.5,即叶轮直径为d=5000x0.5=2500mm ,

取d/B=6,即叶片宽度B=d/6=2500/6=416.7mm ,取420mm 。 取C/D=0.25,即叶轮的安装高度C=0.25x5000=1250mm 取Z=2,即叶片数为2片。 ② 挡板

为了消除“圆柱状回转区”和“打旋”,以及为了避免固体堆积或者液体粘附,在反应釜采用离壁安装的竖挡板,挡板数为4,板宽为釜体内径的1/10,即B=500mm ,挡板与釜壁的缝隙为板宽的1/6,即83.3mm ,圆整为85mm 。 ③ 搅拌器的转速

搅拌器的转速n 、直径d 与叶端切线速度u 之间有如下关系式:d n u ?=π 叶端切线速度反映了搅拌作用的剧烈程度,根据搅拌目的、物料性质等来确定,桨式搅拌器的切线速度范围:1.0~5.0 m/s ,取u =3 m/s ,则转速:

225

.214.360360=??=??=d u n π r/min

④ 搅拌器功率

依据《化工厂设计》之搅拌器设计,斜式搅拌器消耗的功率按罗顿、顾斯许和爱弗兰脱等导出的一般关联式计算:

(0.35) 1.2

35

'(')()(sin )'/Re B

s D p s P g H A N E B n d D

θρ+=+ 功率函数'p N =)(Re s f ,以及系数'A 、'B 、E (与搅拌器的几何尺寸有关)及雷诺数的值按下列公式计算:

222

2

'10exp[1.34(

0.5) 1.14]'14()[670(0.6)185]

1.14()

2.5(0.5)Re s B d A D D

B d

B D D

B d

E D D nd ρμ

=---=+-+=+--=

代入各数值,得:

63

-23

222210117.210723.35

60221086.0nd Re 925

.2)5.025

.15

.2(5.225.15.041.128

.613]185)6.025

.15

.2(670)[25.15.0(14'444

.10]25

.15

.214.1)5.025.15.0(43.1exp[10'?=????===--+==+-+==---=μρs E B A )( 其中料液混合黏度μ=c γρ=3.366?1.106?10-3=3.723 ?10-3 kg/(m.s)。 由Re s 值查桨式搅拌器功率函数图(Re s —'p N 关联图),得'p N =0.53。将以上数值代入总公式,得:

2.1610117.228.613sin451.22.9255

3.044

4.10d n g 6

2.14

.112

.035.053s =?+?????=P +)()(ρ 所以搅拌器功率的消耗为:

43.27102

1

81,915)6022(

10106.12.16533=??????=P s kW 考虑温度计套管等附件后搅拌功率消耗,则:s P '=s P ?1.2=27.43?1.2=32.916kW ⑤ 搅拌轴的设计

根据轴的各方面要求较高的特点,选用经过调质处理的45#钢作为轴的材料,其许用扭转应力为: ][τ=30~40 MPa 。 轴强度计算:

轴的扭转强度条件是:][max ττ≤=

p

T

W M 式中:max τ——轴横截面上的最大剪应力,MPa ;T M ——轴所传递的扭距,

mm N ?;p W ——轴的抗扭截面系数,3mm ;][τ——降低后的材料的许用应

力,MPa 。45钢取30 MPa~ 40MPa 。

而 n

P M T 6

10

55.9?= 对于实心轴 16

3

d W p π=

p =32.916 kW ,取][τ=30 MPa ,则

[]

3

365τ?≥n p

d = 250.91 mm 轴刚度计算:

为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形,从而在运转中引起振动,影响正常工作,应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内,即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角θ不得超过许用扭转角[θ]作为扭转的刚度条件,即

⑥ ][180103

θπ

θρ≤??= GI M T 式中:θ——轴扭转变形的扭转角, /m ;G ——搅拌轴材料的剪切弹性模数,MPa ,对于碳钢及合金钢为8.1?104MPa ;ρI ——轴截面的极惯性矩,mm4,

对于实心轴ρI =324

d ?π;][θ——许用扭转角, /m 。对于一般传动搅拌轴,

][θ=0.5~1.0

/m ,取0.5 /m , 由上述可得实心轴直径:4

4

45

.022101.8916

.321537][1537???=≥θGn p d =144.42 mm

搅拌轴的直径应同时满足强度和刚度两个条件,取两者较大值,即取d =250.91 mm ,考虑到轴上键或孔对轴横截面的局部削弱,以及介质对搅拌轴

的腐蚀,将搅拌轴直径增大并圆整,以便与其他零件相配合,取250 mm 。 (5)反应釜的传热计算 ①夹套内壁对釜液的传热系数

按Chilton Drew 和 Jekens 在夹套搅拌器公式:

i D

αλ=0.670.330.140.36(Re)Pr ()is V 相关参数计算如下:

63

2210018.210723.3820

6022

5Re ?=???

==-μnp d 4.1150812

.081

.910539.375.036003600Pr 4=????==

μg

Cp

3.47 1.163.0

js w V μμ=

== (其中:p C =0.75 kcal/kg.℃;2EH λ-=0.0812 kcal/m.h.℃;μ=3.539?10-4 kg.s/m 2

μ——液体在主体温度下粘度,器壁温度t =200 ℃时,μ=3.47 p C ; w μ——液体在器壁温度下粘度,器壁温度w t =210 ℃时,w μ=3.0 p C 。) 故内壁总传热系数:

14.033.067.0616.14.115)10018.2(36.04

.10812

.0?????=

i α=362.89kcal/m.h.℃ ②夹套内联苯对釜壁给热系数: 给热系数可由lehrer 公式计算:

0e

h D K

=0.7518

0.03Re Pr 1 1.74(Re)(Pr 1)

-+-

相关数据:夹套内定性温度取为 t w = 210℃,查得:λ=0.094 kcal/m.h.℃;

p C =0.58 kcal/m.h.℃;ρ=904 kg/m3;μ=1.368 kcal/m.h ;材料热膨胀系数

β=3103.0-?;常数81027.1?=g m/h 2;

对二甲苯质量流量W :W =204578.82kg/h

对二甲苯接管内径0d ,0d =25 mm ; 夹套总高度:j H =4.5 m 相关参数计算:

0.50.5188 1.500 1.400

()()()()0.081653232

i e D D D --=== m

0V =82025.014.382

.2045784d 42

20???=ρ

πW =5085.07m/h A V =

22214()W D D πρ-=820

)4.15.1(14.382

.204578422?-??=1095.92 m/h

0.50.5()B j V g t H β=???5.05

.0386.1)

30103.01027.1(?????=-=1352.33 m/h 则0.50Re [()]A B De V V V ρ

μ

?=+[]

33

.1352)42.521.2516(368

.1904

08165.05.0+???=

79267.14

44.8094

.0368

.158.0Pr =?=

=

λ

μ

p C

o α=

)

1(Pr Re 74.11Pr Re 03.08

175.0-+??

-e

D λ

=)

144.8(79267.1474.1144

.879267.1403.008165

.0094.08

1

75

.0-??+???-

=287.51 kcal/m2.h.℃

③夹套总传热系数:

++

=

λ

δααo

i

i K 1

1

1=

.3801

.08.10003.051.287175.35711

+

++=149.18 kcal/m 2.h.℃

④夹套传热面积

釜内流体升温和维持平衡综合为 175 ℃ m t ?=

501752

210

240=-+ ℃

q =14.41012.29÷?=506690kcal/h

故所需夹套传热面积为:

m

i t K q

A ??=

=5018.149506690?=67.90 m 2 6.1.8.7夹套实际传热面积

夹套面积高度为4.5 m ,下封头高度为0.95 m ,则:

Dh A π=1=3.14?5?(4.5-0.95)=55.735 m 2 下封头表面积:

2.162=A m 2 故夹套实际面积为:

210A A A +==55.735+16.2=71.935 m 2 由于0A > A ,所以不需要加盘管。

设计结果一览表

反应器类型

CSTR

实际体积m 3

103.07 内筒直径mm

5000 内筒高度mm

7000 内壁材料 钛钢复合板

夹套直径mm

5100 夹套高度mm

4500 内筒壁厚mm

10.8 夹套壁厚mm

67.5 搅拌器类型 45°斜桨式

叶轮直径mm

2500 叶片宽度mm

420 叶片数

2 搅拌轴直径mm

250 搅拌器功率kw

32.916 搅拌器转速r/min

22 夹套传热面积㎡

67.90 实际传热面积㎡ 71.935 夹套传热系数

kcal/㎡.h.℃

149s.18

化工导论69道简答题作业答案,可能有一两题的答案不怎么对

课程考核分成两部分,一是完成问答题,二是完成一份文献和网络检索总结小论文。 问答题部分: 1. 解释中文“化工”的含义,它包括哪些内容在现代汉语中,化学工业、化学工程 和化学工艺的总称或其单一部分都可称为化工,这是中国人创造的词。 化工在汉语中常常是多义的,化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺,也可指其综合。 2. 解释中文“化工”的含义。说明“工程”与“工艺”的关系,并举例说明。 (1)化工在汉语中常常是多义的,化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺,也可指其综合。 (2)应该说明的是化学工程为化学工艺、生物化工、应用化学、工业催化等学科提供了解决工程问题的基础。 3. 化学工业按原料、产品吨位、和化学特性各如何分类 (1)按原料分:石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业、农林化学工业 (2)按产品吨位分:大吨位产品和精细化学品 (3)按化学特性分:无机化学工业、有机化学工业 4. 简述化工的特点是什么 (1)品种多(2)原料、生产方法和产品的多样性和复杂性 (3)化学工业是耗能大户 (4)化工生产过程条件变化大 (5)知识密集、技术密集和资金密集 (6)实验与计算并重 (7)使用外语多 5. 指出按现行学科的分类,一级学科《化学工程与技术》下分哪些二级学科它们的 关系如何在我国当前的学科划分中,以一级学科“化学工程与技术” 概括化工学科,并又分为以下五个二级学科:化学工程、化学工艺、应用化学、生物化工、工业催化。 化学工程为化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化等学科提供了解决工程问题的基础。 6. 简述化学工程与化学工艺的各自的学科定义与研究内容 化学工程研究以化学工业为代表的过程工业中有关化学过程和物理过程的一般原理和共性规律,解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和方法问题。

化工原理课程设计任务书 zong (修复的)共32页

2012年 06月 工业背景及工艺流程 乙醛是无色、有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点20.8℃,易挥

发、易燃烧且能和水、乙醇、乙醚、氯仿等互溶,因其分子中具有羰基,反应能力很强,容易发生氧化,缩合,环化,聚合及许多类型加成反应。乙醛也是一种重要的烃类衍生物在合成工业有机化工产品上也是一种重要的中间体。其本身几乎没有直接的用途,完全取决于市场对它的下游产品的需求及下游产品对生产路线的选择,主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有机化工产品,也用于制备丁醇、异丁醇、季戊四醇等产品。这些产品广泛应用于纺织、医药、塑料、化纤、染料、香料和食品等工业。 国内乙醛生产方法有乙烯氧化法、乙醇氧化法和乙炔氧化法三种技术路线。工业上生产乙醛的原料最初采用乙炔,以后又先后发展了乙醇和乙烯路线。乙炔水化法成本高,因其催化剂——汞盐的污染难以处理等致命缺点,现以基本被淘汰。乙醇氧化或脱氢法制乙醛虽有技术成熟,不需要特殊设备,投资省,上马快等优点,但成本高于乙烯直接氧化法。乙烯直接氧化法制乙醛。由于其原料乙烯来源丰富而价廉,加之反应条件温和,选择性好,收率高,工艺流程简单及“三废”处理容易等突出优点,深受世界各国重视,发展非常迅速,现以成为许多国家生产乙醛的主要方法。 精馏方案的确定: 精馏塔流程的确定; 塔型的选择; 操作压力的选定; 进料状态选定; 加热方式等

所选方案必须: (1)满足工艺要求; (2)操作平稳、易于调节; (3)经济合理; (4)生产安全。 包括:流程的确定;塔型的选择;操作压力的选定;进料状态选定;加热方式等 操作压力选择 ●精馏可在常压、加压或减压下进行。 ●沸点低、常压下为气态的物料必须选用加压精馏;热敏性、高沸点 物料常用减压精馏。 进料状态的选择 ●一般将料液预热到泡点或接近泡点后送入塔内。这样可使: ● (1)塔的操作比较容易控制; ● (2)精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近,塔径相似,设计制造比 较方便。 加热方式: ●(1)间接蒸汽加热 ●(2)直接蒸汽加热 ●适用场合:待分离物系为某轻组分和水的混合物。 ●优点:可省去再沸器;并可利用压力较低的蒸汽进行加热。操作 费用和设备费用均可降低。

化工设计大作业(新)

化工设计大作业 设计目的和要求 化工设计是把一项化工过程从设想变成现实的一个建设环节,涉及政治、经济、技术;资源、产品、市场、用户、环境;国策、标准、法规;化学、化工、机械、电气、土建、自控、安全卫生、给排水等专业和方方面面,是一门综合性很强的技术科学。要求综合应用本门课程和有关先修课程所学知识,完成以化工生产装置设计为主的一次设计实践。使学生掌握化工设计的基本程序和方法,并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练,在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。帮助学生学会综合运用各种已学过的知识系统地分析问题和解决问题,帮助学生从高等学校走向社会时能适应新的工作岗位的需要,迅速实现从大学生向工程师的转化。 2.设计的内容 围绕某一典型生产单元的设计为中心,其基本内容为: 设计方案简介:对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。 (2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算):物料衡算,能量衡量,工艺参数的选定,设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。 (3)工艺流程图:以单线图的形式绘制,标出主体设备与辅助设备的物料方向,物流量、能流量,主要测量点。 (4).主要设备图:图面应包括设备的主要工艺尺寸,技术特性表和接管表。 (5).设计说明书的编写。设计说明书的内容应包括:设计任务书,目录,设计方案简介,工艺计算及主要设备设计,工艺流程图,主要设备图,设计结果汇总,设计评述,参考文献。整个设计由论述,计算和图表三个部分组成,论述应该条理清晰,观点明确;计算要求方法正确,计算公式和所有数据必需注明出处;图表应能简要表达计算的结果。 3.设计的进度安排 日期 内容 第三周 布置设计题目,安排学生查阅相关文献,了解设计项目的背景、意义及主要生产方法等。第四、五周 对文献中查阅的产品不同生产方法进行分析,确定产品生产方案及绘制工艺框图。 第六周、第七周 以给定的原料进料量、产品指标及能量利用指标等为条件进行物料衡算、能量衡算及主要设

化工原理课程设计

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

化工环境保护概论大作业

淮阴工学院 化工环境保护概论大作业 作者: 崔子杰学号:1081601205 学院: 生命科学与化学工程学院 专业: 环境工程 题目: 重金属工业废水处理 任课教师:石莹莹

重金属工业废水处理 重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。 摘要 重金属是人体健康不可或缺的微量元素,但如果超量就会造成严重的后果。近年来,随着经济的快速发展,废水的大量排放,水源和土壤中重金属积累加剧,重金属污染越来越严重。重金属离子对水体的污染,由于其不易降解性和毒害性,被定为第一类污染物。常见的有毒重金属如:铅、汞、铬、镍、镉、铜、砷(类金属)等。 重金属的来源: 重金属废水主要来自矿山坑内排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水。以及电解、农药、医药、烟草、油漆、颜料等工业。废水中重金属种类、含量以及存在形态随不同生产种类而异,变化很大。 重金属的危害: 铜:是饮用水里通常发现的金属,会导致黄疸胰腺炎、红血球中毒、食道问题和贫血症。 铅:过量会导致肾病、神经痛、麻风病等。 砷:过量会导致神经炎、急性中毒甚至死亡等。 镉:过量会导致骨骼变形,腰背痛、中毒、红血球病变等。 钙:过量会导致结石症、痛风等。 汞:过量会导致神经中毒症、精神紊乱、疯狂、痉挛乃至死亡。 铬:过量会导致肾脏慢性中毒,造成肾功能紊乱、癌等。 这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神精错乱、关节疼痛、结石、癌症(如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及乌脚病和畸形儿)等;尤其对消化系统、泌尿系统的细胞、脏器、皮肤、骨骼、神精破坏及为严重。 废水中的重金属一般不能分解破坏,只能转移其存在位置和转变其物化形态。人饮用后毒性放大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。 重金属废水及其化合物能在水生生物体内以及植物体组织内累积富集,通过饮水和食物链的生物积累、生物浓缩、生物放大等作用,最终对人体健康造成严重危害。重金属无论采用何种处理方法都不能被降解,只能改变其状态。或与阴离子配体形成配合物或螫合物。使水中重金属浓度增大,从受污染水体中分离出来。 处理标准: 1、改革生产工艺,不用或少用毒性大的重金属。 2、采用合理的工艺流程、科学的管理和操作,减少重金属用量和随废水流失量,尽量减少外排废水量。重金属废水应当在产生地点就地处理,不同其他废水混合,以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道,以免扩大重金属污染。 3、废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素,经沉淀和上浮从废水中去除。可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀(或上浮)法、隔膜电解法等。 4、将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离,可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。这些方法应根据废水水质、水量等情况单独或组合使用。 处理方法: 目前,处理重金属废水常用的方法主要分为三类:化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。 1、化学法 主要有化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法等。

理想气体状态方程和范氏气体方程的关系

理工大学 化工热力学论文(大作业) 题目:理想气体状态方程和氏气体方程关系姓名: 专业:化学工程 学号:31307022 指导教师:乃文

理想气体状态方程和氏气体方程的关系 摘要:一般认为氏气体方程在大体积极限下和理想气体状态方程一样.不过理想气体还要求满足焦耳定律等,也就是能对体积的偏导数为零.由于能对体积的偏导数可以化为物态方程的一阶导数,是否能在状态方程一阶导数这一层次上也要求氏方程的大体积极限和理想气体一致就值得探讨.结果表明:如果在一阶导数层次上比较,氏气体方程在大体积极限下不能再回复到理想气体.推广氏方程让氏系数依赖于温度,可以得到实际气体在大体积极限下的一个渐近形式.关键词:理想气体方程;实际气体状态参数;氏气体

一、理想气体状态方程 在工程应用的围之,空气或一般气体,在压强不太大(与大气压 相比),温度不太低(与室温相比)的条件下,遵守5个基本实验定律, 可以称为理想气体。理想气体模型的微观特征:①分子间不存在相互 作用力。②分子的大小如同几何点一样,本身不占有体积。 气体热力学的5个基本实验定律是建立理想气体概念的实验依 据。气态方程是在基本实验规律的基础上直接得出的实验公式,克拉 珀龙方程则是在气态方程的基础上利用“摩尔体积”、“摩尔质量”等 概念进一步推导而成。气态方程的研究对象是一定质量的理想气体, 且与气体的状态变化过程相联系,克拉珀龙方程的研究对象是任意质 量的理想气体,它只与气体的某一状态相联系,因此,克拉珀龙方程 比气态方程具有更广泛的用途。从气态方程到克拉珀龙方程是人们的 认识从感性到理性,从特殊到一般的深化过程。 理想气体状态方程是最简单的状态方程。在工程设计中,可以用 理想气体状态方程进行近似的估算。它还可以作为衡量真实气体状态 方程是否正确的标准之一,当压力趋近干零或体积趋于无穷大时,任 何真实气体状态方程都应还原为理想气体状态方程。 根据克拉珀龙方程推导理想气体状态参数之间的函数关系。 g m PV nRT RT m T M R === (1) m m V V ρρ= ?= (2) V V v m m v =?= (3)

化工设计大作业(课程设计)剖析

化工工艺课程设计任务书 设计题目:常压甲醇-水筛板精馏塔的设计 设计条件: 常压P=1atm(绝压) 处理量:20kmol/h 进料组成0.2 馏出液组成0.995 釜液组成0.005 (以上均为摩尔分率) 加料热状况q=1.0 塔顶全凝器泡点回流 回流比R=(1.1—2.0)R min 单板压降≤0.7kPa 设计要求: 1.撰写一份设计说明书,包括: (1)概述 (2)物料衡算 (3)热量衡算 (4)工艺设计要求 (5)工艺条件表 2.绘制图纸 (1)设备尺寸图 (2)管道方位图 (3)部分零件结构图

一概述 1.精馏操作对塔设备的要求和类型 ㈠对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求: ⑴气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 ⑵操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 ⑶流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。 ⑷结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。 ⑸耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。 ⑹塔内的滞留量要小。 实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点,设计时应根据物系性质和具体要求,抓住主要矛盾,进行选型。 ㈡板式塔类型 气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年),其后,特别是在本世纪五十年代以后,随着石油、化学工业生产的迅速发展,相继出现了大批新型塔板,如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看,主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔,而前两者使用尤为广泛。 筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有: ⑴结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。 ⑵处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。 ⑶塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。 ⑷压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。 筛板塔的缺点是: ⑴塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。 ⑵操作弹性较小(约2~3)。 ⑶小孔筛板容易堵塞。 2.精馏塔的设计步骤

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

化工原理课程设计简易步骤

《化工原理》课程设计说明书 设计题目 学生姓名 指导老师 学院 专业班级 完成时间

目录 1.设计任务书……………………………………………() 2.设计方案的确定与工艺流程的说明…………………() 3.精馏塔的物料衡算……………………………………() 4.塔板数的确定………………………………………() 5.精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算………() 6.精馏段的汽液负荷计算………………………………() 7.精馏段塔体主要工艺尺寸的计算…………………() 8.精馏段塔板主要工艺尺寸的计算…………………………() 9.精馏段塔高的计算…………………………………() 10.精馏段塔板的流体力学验算…………………………() 11.精馏段塔板的汽液负荷性能图………………………() 12.精馏段计算结果汇总………………………………() 13.设计评述……………………………………………() 14.参考文献………………………………………………() 15.附件……………………………………………………() 附件1:附图1精馏工艺流程图………………………() 附件2:附图2降液管参数图……………………………()附件3:附图3塔板布孔图………………………………()

板式塔设计简易步骤 一、 设计方案的确定及工艺流程的说明 对塔型板型、工艺流程、加料状态、塔顶蒸汽冷凝方式、塔釜加热方式等进行说明,并 绘制工艺流程图。(图可附在后面) 二、 精馏塔物料衡算:见教材P270 计算出F 、D 、W ,单位:kmol/h 三、 塔板数的确定 1. 汽液相平衡数据: 查资料或计算确定相平衡数据,并绘制t-x-y 图。 2. 确定回流比: 先求出最小回流比:P 266。再确定适宜回流比:P 268。 3. 确定理论板数 逐板法或梯级图解法(塔顶采用全凝器)计算理论板层数,并确定加料板位置:P 257-258。(逐板法需先计算相对挥发度) 确定精馏段理论板数N 1、提馏段理论板数N 2 4. 确定实际板数: 估算塔板效率:P 285。(①需知全塔平均温度,可由 t-x-y 图确定塔顶、塔底温度,或通过试差确定塔顶、塔底温度,再取算术平均值。②需知相对挥发度,可由安托因方程求平均温度下的饱和蒸汽压,再按理想溶液计算。) 由塔板效率计算精馏段、提馏段的实际板层数N 1’,N 2’:P 284式6-67。 四、 精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 1. 操作压力m p :取2 F D m p p p += 2. 精馏段平均温度m t :查t-x-y 图确定塔顶、进料板温度,再取平均值。或由泡点方程试差法确定塔顶、进料板温度。 3. 平均摩尔质量M Vm 、M Lm :由P 8式0-27分别计算塔顶、进料板处的摩尔质量,再分别 取两处的算术平均值。汽相的摩尔分率查t-x-y 图。 4. 平均密度Vm ρ、Lm ρ: Lm ρ:用P 13式1-7分别计算塔顶、进料板处液相密度,再 取算术平均值。m Vm m Vm T R M p ??= ρ 5. 液体表面张力m σ:由B B A A m x x σσσ+=分别计算塔顶mD σ与进料板mF σ,再取 平均值。 6. 液体粘度m μ:与表面张力的计算类似。 五、 精馏段汽液负荷(Vs 、Ls )计算 V=(R+1)D L=RD

化工原理大作业

膜蒸馏过程的研究进展 精细132--1301070229--穆志超 中文摘要 摘要:膜蒸馏是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程,可用于水的蒸馏淡化,对水溶液去除挥发性物质。例如当有不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时,由于膜的疏水性两侧的水溶液均不能透过末空进入另一侧,但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧,水蒸气就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝,这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似,所以称之为膜蒸馏过程。本文介绍了膜蒸馏技术的发展历程以及膜蒸馏过程的基本概念、最主流的传质和传热机理研究、在各领域的应用概况、优点和缺点,并对膜蒸馏过程中存在的问题给出了相应的对策,最后对膜蒸馏技术的发展和研究趋势作了简要的评述。 关键词:膜蒸馏传质机理传热机理应用 膜蒸馏技术早在20世纪60年代中期就由M E Findley提出,并在国际上开始了较系统的研究,但由于受到当时技术条件的限制,膜蒸馏的效率不高。在随后的一段时间里出现一些专利对该技术进行改进,但在20世纪60、70年代膜分离研究者致力于采用反渗透、超滤、微滤等膜技术来解决水处理问题,膜蒸馏一直没有引起人们的足够重视,直到20世纪80年代初由于高分子材料和制膜丁艺技术的迅速发展,膜蒸馏才显示出其实用潜力。20多年来对这一新型膜分离过程的研究不断深入,虽然至今还未见大规模工业生产应用的报道,但无论在传质、传热机理方面还是在应用方面的研究都取得了巨大的进步,一些与膜蒸馏相关的膜过程相继出现并同样引起人们的重视。 1 膜蒸馏原理 膜蒸馏(membrane distillation ,简称MD)是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程,可用于水的蒸馏淡化,对水溶液去除挥发性物质。例如当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时,由于膜的疏水性,两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧,但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧,水蒸汽就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝,这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似,所以称其为膜蒸馏过程。 2 膜蒸馏传质和传热机理研究

化学作业设计

第一单元走进化学世界 课题1 物质的变化和性质 1、节日的下列景象伴随着化学变化的是() A.五光十色的烟火礼花 B.不断闪烁的霓虹灯 C.变幻无穷的音乐喷泉 D.满屋飘香的茅台酒香 2、下列变化属于物理变化的是() A.大米发生霉变 B.冰融化成水 C.牛奶变酸 D.葡萄酿成美酒 3、下列有关物质性质的描述中,属于物理性质的是() A.碳酸分解生成二氧化碳和水 B.甲烷(天然气、沼气的主要成分)极难溶于水 C.乙醇(俗称酒精)可以燃烧 D.水分解生成氢气和氧气 4、下列物质的用途中,主要应用其化学性质的是() A.用铁、铝制作炊具 B.用汞(俗称水银)作体温计的指示液 C.用酒精作燃料 D.用铜制作导线 5、物质的性质和变化的区别: 描述物质的性质与变化,语句很相似,它们的区别在于变化描述的是过程,性质描述对象的属性,常含有“能、会、可以、是、易”等肯定语气判断词或否定判断词。例如:“铁在潮湿的空气中易生锈”描述的是________________,“铁生锈”描述的是________________________。 课题2 化学是一门以实验为基础的科学 1、化学学习的主要特点是() ①关注物质的性质②关注物质的变化③关注物质的变化过程及现象 ④得出可靠的结论 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④ 2、我们观察到蜡烛有以下性质,其中属于化学性质的是() A.蜡烛是白色的圆柱体 B.切一块石蜡放入水中,能浮在水面上 C.点燃烛芯,蜡烛可以燃烧 D.蜡烛质地较柔软 3、在蜡烛燃烧的一些现象中,最能说明蜡烛燃烧是化学变化的本质的现象是() A.蜡烛燃烧时会发光、发热 B.蜡烛燃烧时有液体(烛泪)流下来 C.用一干燥烧杯罩在火焰上,烧杯壁有水雾,迅速加入少量澄清石灰水,振荡,石灰水变浑浊 D.蜡烛越烧越短 4、把一根燃着的木条,分别伸入装有呼出气体和普通空气的集气瓶内,观察到木条在空气瓶中能继续燃烧,由此说明() A.空气由氮气和氧气组成

2016年 安全工程概论 考试大作业

江南大学现代远程教育2016年上半年考试大作业 考试科目:《安全工程概论》 一、大作业题目(内容): 一、简要回答下列问题:(共20分) 1、什么是职业病?造成职业病的危害因素有哪些?(10分) 答:职业病是指企业、事业单位和个体经济组织的劳动者在职业活动中,因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害物质等因素而引起的疾病。各国法律都有对于职业病预防方面的规定,一般来说,凡是符合法律规定的疾病才能称为职业病。 危害因素有:1.粉尘类2.放射性物质类3.化学物质类4.物理因素5.生物因素6.导致职业性皮肤病的危害因素7.导致职业性眼病的危害因素8.导致职业性耳鼻喉口腔疾病的危害因素9.导致职业性肿瘤的职业病危害因素10.其他职业病危害因素。 2、试述电梯安全运行时的注意事项和发生事故时的应急措施。(15分) 答:注意事项: 不要让儿童单独乘扶梯,要有家长看护;不要将鞋及衣物触及扶梯挡板;不要在扶梯进出口处逗留;不能将头部、四肢伸出扶手装置以外,以免受到障碍物、天花板、相邻的自动扶梯的撞击;不要将手放入梯级与围裙板的间隙内。 应急措施: 一、“四看” 看是否挂有“停梯检修”标志。来到电梯前,乘客应看电梯前是否挂有“停梯检修”标志,如果挂有该标志,说明电梯正在维修,乘客不要乘坐。看有无安全标志。乘坐电梯时,首先要查看电梯内是否有质量技术监督部门核发的安全检验合格标志,检查是否在有效期内,两者同时具备才能保障安全。看是否超载。电梯超载容易引发安全事故,当电梯因超载报警时,应该主动退出,等待下一趟再乘座。看运行是否正常。电梯停稳后,乘客进出电梯时应注意观察电梯轿箱地板与楼层是否平齐,如果不平,说明电梯存在故障,应及时通知电梯使用单位。 二、“四不” 不顶阻电梯门。当电梯门快关上时,不要强行冲进电梯,阻止电梯关门,切忌一只脚在内一只脚在外停留,以免造成不必要的伤害。 不随便按应急按钮。应急按钮是为了应付意外情况而设置的,电梯正常运行时,不要按应急按钮,以免带来不必要的麻烦。 不开门运行。乘坐电梯时,如果电梯门没有关上就运行,说明电梯有故障,在电梯外的乘客不要进入乘坐;已在电梯里的乘客不可在运行时跳出电梯,以免造成不必要的伤害,应停留在电梯内,按下述应急“四步曲”实施救助。 被困人员应急“四步曲”:如乘坐电梯过程中遇电梯故障,应采取如下措施:第一步:保持镇定,稳定情绪,不要自行向电梯外翻爬; 第二步:找到电梯内的紧急报警装置,通过报警装置向外界求救; 第三步:查看电梯内部是否提供求救电话,拨打该求救电话向外求救;

化工热力学大作业

化工热力学大作业

1、计算下,乙醇(1)-水(2)体系汽液平衡数据 (1)泡点温度和组成的计算 计算气液平衡数据方法(步骤): 1、由C2H5OH 以及H2O ,查得两物质临界参数Tc1、Tc 2、Pc1、Pc2、ω查得antonio 方程中C2H5OH 和H2O 参数A1,B1,C1,A2,B2,C2,进入2 2、利用总压强P 总=,带入antonio 方程i i i s i C T B A p +-=ln 得T1,T2,进入3 3、假设x1,x2数据,从小到大假设,并取为间隔,逐次递增,由T=T1*x1+T2*x2, 并另各V i ??初值均为1,进入4 4、将T 值带入antonio 方程i i i s i C T B A p +-=ln 可得Ps1和Ps2,进入5 5、选择NRTL 方程,计算γi ,进入6 6、利用两物质临界参数以及T 、P 值计算Tr1,Tr2,Prs1,Prs2,再利用对比态法(计算逸度系数的对比态法)计算气态混合物各组元i 的逸度系数,进入7 7、利用平衡方程,V i s i S i i i i P P x y ??γ?=计算y1、y2,进入8 8、计算y1+y2的值,并判断是否进行迭代 9、将yi 归一化,利用混合物维里方程(计算混合物逸度系数的维里方程)结合 混合规则计算各V i ??,返回7 10、判断y1+y2是否与8的值不同,“是”返回6,“否”进入11 11、计算y1+y2,判断是否为1,“否”进入12,“是”进入13 12、调整T 值,如果y1+y2大于1,则把T 值变小,如果y1+y2小于1,则把T 值变大,并返回4 13、得出T 、所有yi 值,并列出表格,进入14 14、将所有按从小到大顺序假设的Xi 值所对应的Yi 值求出,并作出T-X-Y 图,进入15 15、结束

化工原理课程设计任务书

(封面) XXXXXXX学院 化工原理课程设计任务书 题目: 院(系): 专业班级: 学生姓名: 指导老师: 时间:年月日

目录 1、工艺生产流程线 (4) 2、流程及方案的说明和论证 (4) 3、换热器的设计计算及说明 (5) 4、计算校核 (6) 5、设计结果概要表 (9) 6、设计评价及讨论 (11) 参考文献 (11) 附图:主体设备结构图和花版设计图

化工原理课程设计任务书 一、设计题目:列管式换热器设计。 二、设计任务:将自选物料用河水冷却至生产工艺所要求的温度。 /d; 三、设计条件:1.处理能力:G=29*300 t 物料 2. 冷却器用河水为冷却介质,考虑广州地区可取进口水温度为 20~30℃; 3.允许压降:不大于105 Pa; 4.传热面积安全系数5~15%; 5.每年按330天计,每天24小时连续运行。 四、设计要求:1.对确定的工艺流程进行简要论述; 2.物料衡算、热量衡算; 3.确定列管式换热器的主要结构尺寸; 4.计算阻力; 5.选择适宜的列管式换热器并进行核算; 6.用Autocad绘制列管式冷却器的结构图(3号图纸)、花板布 置图(4号图纸)。 7.编写设计说明书(包括:①封面;②目录;③设计题目(任务 书);④流程示意图;⑤流程及方案的说明和论证;⑥设计计 算及说明(包括校核);⑦主体设备结构图;⑧设计结果概要 表;⑨对设计的评价及问题讨论;⑩参考文献。) 备注:参考文献格式: 期刊格式为:作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号(期号):起止页码 专著格式为:作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码 例:潘继红等.管壳式换热器的分析和计算.北京:科学出版社,1996,70~90 陈之瑞,张志耘.桦木科植物叶表皮的研究.植物分类学报,1991,29(2):127~135 1.工艺生产流程: 物料通过奶泵被送入冷却器后,经管盖进行多次往返方向的流动。冷却后由出料管流出,不合格的物料由回流阀送回冷却器重新冷却,直至符合要求。经过处理的河水由冷却器的进口管流入,由出口管流出,其与牛奶进行逆流交换热量。 牛奶灭菌后温度高达110~115℃,然后进行第一阶段的冷却,冷却到均质温度55~75℃,而后进行均质。无菌均质后,牛奶经过第二阶段的冷却,最终由冷却水冷却至所需的出口温度。本实验所设计的就是第一阶段冷却的列管式换热器。

化工原理课程设计

《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%的氯苯140000t,塔顶馏出液中含氯苯不高于%。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; 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;

人机工程学大作业

目录 前言 (1) 《人机工程学》大作业任务书 (2) 一、设计题目 (2) 二、主要内容 (2) 三、设计任务及要求 (2) 四、设计方法及骤 (2) 五、编写大作业说明书 (2) 第一章大作业内容简介 (3) 1大作业的意义 (3) 2大作业设计内容 (3) 3大作业设计思路 (4) 第二章大作业设计过程 (5) 1公交车车门附近扶手及车门设计改进 (5) 1.1公交车车门附近扶手现状分析 (5) 1.2改进分析 (6) 2人机评析 (7) 2.1长杆的高度: (8) 2.2弯曲扶手距离汽车内地板的高度: (8) 2.3向上翘起的扶杆与主长杆之间的距离: (8) 第三章改进设计 (9) 1 改进设计图 (9) 2改进设计说明 (9) 第四章小结 (10) 4.1 课题内容小结 (10) 4.2 大作业小结 (10) 参考文献 (11)

前言 公交车是现代人类出行的重要交通工具,如何提高公交车的安全性与舒适性成了现代公交车车内环境改善的重要目标。这就需要我们通过人机工程学的研究来实现。人机工程学是研究人与工作场所、人与生活及工作环境、人与使用器为其间接口之互动关系,且包含相关之设备、工作场所、工做方法、生活环境和器具的一门实用性科学。人机工程学(Human Factors Engineering)是一门应用人性绩效(如生理、心理和工业工程),改善工作系统(包括人、工作、工具、设备、工作场所、工作责任和周边环境)使得人员能在安全、卫生和舒适的情况下,发挥其最大工作效率、及提高生活品质的科学。人性因素(Human Factors)是美加地区对人机工程学的称呼。在欧洲则广范地使用具有“工作研究”含义的Ergonomics来称呼它。人性因素、人机工程学、生物力学(Bio-mechanics)、生物工程学(bio-engineering)、人体工程学(Human Engineering)和工程心理学(Engineering Psychology)在文献上常常被互相交换使用。在美国空军系统管制中心(AFSC)的教本中,人性因素并不与人体工程学同义,人性因素的内容包罗万象,它涵盖了全部有关运用到系统中人员的生理学和心理学上的所有考查。它不只包含人体工程学,而且也包含了生命的支持(life support)、人员的选择、训练设备、工作绩效辅助选员(job performance aids),绩效的测量和评估。 人机工程学的原则是设计出适合于人的特性的系统。为了设计和改善人-机-环境系统,必须知道系统中进行作业的人体各部分的大小、形状、移动范围等形态特性、并根据这些特性来设计显示装置和操作器具。人体测量的资料在现代工业化生产中是一切产品的基础,它不仅与工作人员的健康、安全和效率等方面有关,并且不像在手工业生产时代的生产者和使用者个人之间直接接触一般是可能的,但是在今天,制造者与使用者是互不相识的。因此更有必要收集各种不同代表性的身体尺寸,按年龄、性别以及其他特征进行分类和整理。有了完善的人体尺寸数据,还只是达到了第一步,而学会正确的使用这些数据才能说真正达到了人体工程学的目的,才能将人机工程学应用到社会实践当中去。

化工热力学

热力学第三定律的数学表达式为S*(完美晶体,0 K)=0 关于偏摩尔性质,下面说法中不正确的是(T,P一定,偏摩尔性质就一定) 吉布斯函数的定义式为G =H -TS 溶液中挥发性溶质在气相中分压力与液相组成的关系符合亨利定律 纯物质临界点时,其对比温度Tr(=1 ) 真实气体在如下哪个条件下,可以近似作为理想气体处理(高温、低压) 下列不属于高压下影响气体混合物中组分逸度的因素的是:液相组成 总性质用符号表示为Mt 偏摩尔性质的物理意义为在给定的温度、压力和组成下,向含有组分i的无限多的溶液中加入1mol 的组分i所引起系统的某一热力学性质的增加量 吉布斯相律的表达式是f=C-φ+2 等温等压下,在A和B组成的均相体系中,若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小,则B的偏摩尔体积将随A浓度的减小而( 增加) 理想气体模型的基本特征是(分子间无作用力,分子本身无体积) 下列状态方程精度比较正确的是多参数状态方程>立方型状态方程>理想气体状态方程 在373.15K和2atm下水的化学位与水蒸气化学位的关系为(μ(汽)>μ(水) ) 焓的定义式为H =U +PV 隔离系统是指与环境既没有能量交换,又没有物质交换的系统 在温度为T、体积恒定为V?的容器中,内含A、B两组分的理想气体混合物,它们的分压力与分体积分别为pA、pB、VA、VB。若又往容器中再加入物质的量为?nC?的理想气体C,则组分A的分压力pA(不变)? 关于理想溶液,以下说法不正确的是( 符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液) alton分压定律的适用条件是什么实际气体混合物(压力不太高)和理想气体混合物 把200mL的水与100mL的乙醇混合,混合后的溶液中,下列关系成立的是(m-液体的质量、V-液体的体积、ρ-液体的密度):混合后溶液的质量:m混=m水+m乙醇 对于一均匀的物质,其H和U的关系为(H>U)

化工原理课程设计换热器设计

化工原理 课 程 设 计 设计任务:换热器 班级:13级化学工程与工艺(3)班 姓名:魏苗苗 学号:90 目录 化工原理课程设计任务书 (2) 设计概述 (3) 试算并初选换热器规格 (6) 1. 流体流动途径的确定 (6)

2. 物性参数及其选型 (6) 3. 计算热负荷及冷却水流量 (7) 4. 计算两流体的平均温度差 (7) 5. 初选换热器的规格 (7) 工艺计算 (10) 1. 核算总传热系数 (10) 2. 核算压强降 (13) 设计结果一览表 (16) 经验公式 (16) 设备及工艺流程图 (17) 设计评述 (17)

参考文献 (18) 化工原理课程设计任务书 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℃。 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:109000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的工艺尺寸的设计。 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。 六、附表: 1.设计概述 热量传递的概念与意义 热量传递的概念 热量传Array递是指由于 温度差引起 的能量转移, 简称传热。由 热力学第二 定律可知,在 自然界中凡 是有温差存 在时,热就必 然从高温处 传递到低温 处,因此传热

是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作,多需要进行加热和冷却,例如:化学反应通常要在一定的温度进行,为了达到并保持一定温度,就需要向反应器输入或输出热量;又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中,都要向这些设备输入或输出热量。此外,化工设备的保温,生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题,由此可见;传热过程普遍的存在于化工生产中,且具有极其重要的作用。总之,无论是在能源,宇航,化工,动力,冶金,机械,建筑等工业部门,还是在农业,环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。 应予指出,热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢,它仅研究物质的平衡状态,确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量;而传热学研究能量的传递速率,因此可以认为传热学是热力学的扩展。 传热的基本方式 根据载热介质的不同,热传递有三种基本方式: 热传导(又称导热)物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差。

化工容器设计第二次作业

4、如图所示的一带后盖的钢制圆筒,承受 p=2.0MPa 的均匀气体压力。已知 300,10i D mm t mm ==,试计算平盖与筒体连接处的边缘力矩和边缘力及最大最 力。 解:圆筒在内压p 及Q 0、M 0作用下的平行圆径向位移与经线转角分别为 00 002 1110102 1111 1010 3211 11 (2),0 211,211,22p P M M Q Q pR Et M M D D Q Q D D μθθββθββ?=--=?=-=?=-= 又因为圆筒是刚性的于是有2?=0 ,2θ=0 则根据变形协调方程 : p 1?+0 1M ?+01Q ?=2? p 2θ+02M θ+02Q θ=2θ 带入得: Et pR 22(2-μ)-D 321β M 0-D 3 21β Q 0=0 (a) D β1 M 0+D 2 21 β Q 0=0 (b)

则: 00 112M Q β=- 带入(b)式得: ()200331111 11 20242pR Q Q Et D D μββ--+= 解得:Q 0=Et D pR 322β(2-μ),M 0=Et D pR 22β(2-μ) 又因为:D=)1(122 3 μ-Et ,β=Rt 4 2)1(3μ- 带入:Q 0 ,M 0 )()()()1 1224 2 00 0.379912,0.189912Q M pRt μ μμ μ--=--=-- 又因为:p=2.0MPa ,R=150mm ,t=10mm ,则 ()()()()113 224 2 00 29.4261012,569.712Q M μ μμ μ--=?--=-- 因为圆筒中的应力表达式如下 x σ=p x σ+0 M x σ= t pR 2+26t M x 则: θσ=p θσ+0 M θσ= t pR +t N θ 26t M x 又因为圆筒中各应力的计算公式: ()() ()() ()() 342222223cos sin 23sin cos 23sin cos x x x x pR e D N x x Et pR e D M x x Et pR e D M x x Et βθββθβμβββμβββμμββ---=--=-+=-+ x σ=t pR 2+) 1(222 2μβ-pR (2-μ)e x β-(sin x β-cos x β) (1)

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