课程设计成果
学院: 化工与药学院 班 级: 2014级过程装备与控制工程1班 学生姓名: 王维 学 号: 2014402020112_____ 设计地点（单位）______化工与药学院教学楼__________________ 设计题目： 年处理量20万吨汽油冷却器的设计 完成日期：2016 年1月2 日
指导教师评语_________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________ ___________________________________________
成绩(五级记分制): _______________ _
教师签名: ___________________________
JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
学院课程设计任务书
设计题目：年处理量20万吨汽油冷却器的设计
学生姓名
课程名称化工原理课程设计专业班级2014级过程装备与控制
工程1班
地点教学楼起止时间2015.12.27~2015.12.31
设计内容及要求1、设计内容：
（1）设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器的型式进行简要论述。（2）换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。
（3）换热器主要结构尺寸设计。
（4）换热器的核算。
（5）设计结果汇总。
（6）绘制换热器工艺条件图。
2、设计要求：
（1）设计步骤清晰，内容完全。
（2）选用的公式、图表、数据等注明来源，有些需说明理由。
（3）能用计算机软件来辅助设计及绘图。
（4）设计说明书应语言简练、格式规范，文字排版正确，装订成册上交。
设计参数1、年处理量：20万吨煤油；
2、设备型式：列管式换热器；
3、操作条件
（1）汽油，入口温度160℃，出口温度60℃；
（2）冷却介质：循环水，入口温度：25℃，出口温度：50℃；
（3）允许压强降：不大于105Pa；
（4）每年按330天计，每天24h连续运行；
（5）物料在定性温度下的物性数据：
物料ρ (kg/m3) μ (Pa.s) c
p
(kJ/kg.℃) λ (W/m.℃) 汽油780 0.536×10-3 2.20 0.138
进度要求2015.12.27 资料查阅与收集，确定设计方案
2015.12.27~2015.12.29 完成换热器工艺计算及主要结构尺寸设计2015.12.30~2015.12.31 绘图及编写设计说明书
2015.12.31 课程设计资料装订。
2016.1.3 上交课程设计报告。
参考资料《化工原理课程设计（第二版）》，马江权编，中国石化出版社，2011年. 《化工原理》，王志魁编，化学工业出版社，2006.
《化工设备设计》，潘国吕，郭庆丰编著，清华大学出版社，1996.
《化工物性算图手册》，刘光启等编著，化学工业出版社，2002.
《生物工程专业课程设计》，尹亮，黄儒强编.
《石油化工基础数据手册》《化学化工工具书》等.
其它
说明1.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院备案，一份由负责教师留用。2.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
教研室主任：指导师：穆学玲
2015年12月25号
《化工原理课程设计》报告
设计题目：年处理量20万吨汽油冷却器的设计
设计一个列管式冷却器，冷却器的年处理量为20万吨。将汽油液体从160℃冷却到60℃。冷却水的入口温度为25℃，出口温度为50℃。要求设计的换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa。
设计要求
（1）换热器工艺设计计算
（2）换热器工艺流程图
（3）换热器设备结构图
（4）设计说明
目录
1概述绪论 (6)
1.1换热器的概念（简介） (6)
1.2列管式换热器简介（应用） (7)
2设计方案的论证与说明 (7)
2.1换热器类型的选择 (7)
2.1.1固定管板式换热器 (8)
2.1.2浮头式换热器 (8)
2.1.3填料涵式换热器 (8)
2.1.4 U形管式换热器 (8)
2.2流动空间及流速的选择 (9)
2.2.1流动空间的选择 (9)
2.2.2流体流速的选择 (9)
3 换热器的工艺计算 (10)
3.1 确定设计方案 (10)
3.1.1选择换热器的类型 (10)
3.1.2流动空间及流速的确定 (10)
3.2确定物性数据 (10)
3.3计算总传热系数 (11)
3.3.1热流量 (11)
3.3.2平均传热温差 (11)
3.3.3 冷却水用量 (11)
3.3.4总传热系数k (12)
3.4计算传热面积 (12)
4工艺结构尺寸计算 (12)
4.1管径和管内流速及管长 (12)
4.2管程数和传热管数 (12)
4.3平均传热温差校正及壳程数 (13)
4.4传热管排列和分程方法 (13)
4.5壳体内径 (13)
4.6折流板 (14)
4.7接管 (14)
5换热器核算 (14)
5.1热量核算 (14)
5.2换热器内流体的压力降 (16)
6换热器主要工艺结构参数一览表 (18)
7设计过程评述和问题分析讨论 (19)
参考文献 (19)
主要符号说明 (20)
换热器工艺条件图 (20)
1概述
1.1换热器的概念
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。35％～40％。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器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，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。
表2-1 传热器的结构分类
类型特点
间壁式管
壳
式
列
管
式
固定管板
式
刚性结
构
用于管壳温差较小的情况（一般≤50℃），管间不
能清洗
带膨胀
节
有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合
U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式
外填料
函
管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较
高的介质
内填料
函
密封性能差，只能用于压差较小的场合
釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反
应器中
套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器
螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝
板面式
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液
体间换热
螺旋板式
可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回
收低温热能
平板式
结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体
干净
板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触
蓄热式
换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回
收热能的场合
1.2列管式换热器简介
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。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。它具有结构简单，坚固耐用，造价低廉，用材广泛，清洗方便，适应性强等优点，应用最为广泛。
2设计方案的论证与说明
2.1换热器类型的选择
本设计任务是利用冷流体（水）给汽油降温。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。下图（图1）是工业生产中用到的列管式换热器.
选择换热器时,要遵循经济,传热效果优,方便清洗,复合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，热管式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。而列管式换热器在生产中被广泛利用。它的结构简单、坚固、制造较容易、处理能力大、适应性大、操作弹性较大。尤其在高压、高温和大型装置中使用更为普遍。所以首选列管式换热器作为设计基础。
2.1.1固定管板式换热器
固定管板式换热器两端的管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单，价格低廉，但管外清洗困难，宜处理两流体温差小于50℃且壳方流体较清洁及不易结垢的物料。
带有膨胀节的固定管板式换热器，其膨胀节的弹性变形可减小温差应力，这种补偿方法适用于两流体温差小于70℃且壳方流体压强不高于600Kpa的情况。
2.1.2浮头式换热器
浮头式换热器的管板有一个不与外壳连接，该端被称为浮头，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器的管束可以拉出，便于清洗和检修，适用于两流体温差较大的各种物料的换热，应用极为普遍，但结构复杂，造价高。
2.1.3填料涵式换热器
填料涵式换热器管束一端可以自由膨胀，与浮头式换热器相比，结构简单，造价低，但壳程流体有外漏的可能性，因此壳程不能处理易燃，易爆的流体。
2.1.4 U形管式换热器
U形管式换热器的管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。但管内清洗不便，管束中间
部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。
2.2流动空间及流速的选择
2.2.1流动空间的选择
在管壳式换热器计算中，首先需决定何种流体走管程，何种流体走壳程，这需要遵循一些一般原则。
①应尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。
②在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量损失。
③管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。
④应减少管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说，顺流式就优先于逆流式，因为顺流式进出口端的温度比较均匀，不像逆流式那样，热、冷流体的高温部分均集中于一端，低温部分集中于另一端，易于因两端胀缩不同而产生热应力。
⑤对于有毒的介质或气相介质，必使其不泄露，应特别注意其密封，密封不仅要可靠，而且还应要求方便及简便。
⑥应尽量避免采用贵金属，以降低成本。
以上这些原则有些是相互矛盾的，所以在具体设计时应综合考虑，决定哪一种流体走管程，哪一种流体走壳程。
2.2.2流体流速的选择
当流体不发生相变时，介质的流速高，换热强度大，从而可使换热器面积减少、结构紧凑。成
增加，泵功率本降低，一般也可抑止污垢的产生。但流速大也会带来一些不利的影响，诸如压降P
增大，且加剧了对流传热面的冲刷。
换热器常用流速的范围见表2-2和表2-3.
表2-2 换热器常用流速的范围
循环水新鲜水一般液体易结垢液体低粘度油高粘度油气体
管程流速/（m/s ） 壳程流速/（m/s ） 1.0-2.0 0.5-1.5
0.8-1.5 0.5-1.5
0.5-3.0 0.2-1.5
>1.0 >0.5
0.8-1.8 0.4-1.0
0.5-1.5 0.3-0.8
5-30 2-15
表2-3 列管式换热器易燃、易爆液体和气体允许的安全流速
液体名称
乙醇、二氧化碳，苯 甲醇、乙醇、汽油
丙酮 氢气
安全流速/（m/s ） <1 <2-3
<10
8
3 换热器的工艺计算
3.1 确定设计方案
3.1.1选择换热器的类型
某厂在生产过程中，需将汽油液体从160℃冷却到60℃。冷却器的年处理能力为20
万吨。冷却水入口温度25℃，出口温度50℃。要求换热器的管程和壳程的压降不大于100kPa 。试设计能完成上述任务的列管式换热器。
两流体温度变化情况：
热流体进口温度160℃，出口温度60℃冷流体。 冷流体进口温度25℃，出口温度50℃。
该换热器用循环水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和流体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。 3.1.2流动空间及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，煤油走壳程。另外，这样的选择可以使煤油通过壳体壁面向空气中散热，提高冷却效果。同时，在此选择逆流。选用ф25×2.5mm 的碳钢管，管内流速取u i =0.6m/ｓ。
3.2确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程汽油的定性温度为：℃＝＝
110260
160T + 管程流体的定性温度为： ℃＝＋＝5.372
50
25t 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 煤油在110℃下的有关物性数据如下： 密度 ρo =780 kg/m 3 定压比热容 c po =2.2kJ/(kg ·℃) 导热系数 λo =0.138 W/(m ·℃) 黏度 μo =0.000536Pa ·s
冷却水在37.5℃下的物性数据： 密度 ρi =994.2kg/m 3
定压比热容 c pi =4.174kJ/(kg ·℃) 导热系数 λi =0.63 W/(m ·℃) 黏度 μi =0.000728 Pa ·s
3.3计算总传热系数
3.3.1热流量
s
kg q mo /01.73600243301010203
4=????=
Q o =q mo c po Δt o =7.01×2.2×103×(160-60)=1542.2Kw
3.3.2平均传热温差
℃）
（）（65256050
160ln 256050160ln
'2
121=-----=???-?=
?t t t t m t 3.3.3 冷却水用量 ℃78.14)
2550(10174.41542200
3=-??=?=
i pi mi t C Q q
3.3.4总传热系数K
管程传热系数 16388
1028.72
.9946.002.0Re 4=???=
=
-i
i
i i u d μρ
)]
/([3199)()(023.04.08.0c m W c u d d i i pi i i i i i i i ??==λμμρ
λα 壳程传热系数 假设壳程传热系数 αo =350 W/m 2 . o C
污垢热阻 R si=0.000344 m 2?℃/W R so=0.000172 m 2?℃/W 管壁的导热系数 λ=45 W/（m 2 . o C ）
)]
/([2551
1
c m W R
d bd d d R d d K o o
so m o i o si i i o ?=++++=
αλα
3.4计算传热面积
S ’=
28.9265
6.2551542200
m t K Q m =?=? 若考虑10%的面积裕度 S=1.10×S ’=102.1m 2
4工艺结构尺寸
4.1管径和管内流速及管长
选用ф25×2.5mm 传热管(碳钢)，取管内流速=0.5m/s
4.2管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
n s =)(796.002.0785.02.994/78.144
2
2
根≈??=i i u d V π
按单管程计算，所需传热管长度为 L=
)(5.1479
025.014.31
.102m dn S s =??=π 按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构，现取传热管长度L=6m ，则该换热器
的管程数为 N p =)(2管程≈L
l
传热管总根数 N=79×2=158 (根)
4.3平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正及壳程数
4255060160=--=R
185.025
1602550=--=P
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表。可得 平均传热温差
℃556585.0t '
t m =?=??=??m t φ
4.4传热管排列和分程方法
采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距a=1.25 d 0，则
a=1.25×25=32(mm) 横过管束中心线的管数 （根）
1515819.1≈=C N 4.5壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η＝0.7，则壳体内径为
mm 8.5047
.0158
32
05.1a
05.1=?==η
N
D 圆整可取D ＝500mm
4.6折流板
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25％，则切去的圆缺高度为h ＝0.25×500＝125mm ，故可取h ＝125 mm 。
取折流板间距B ＝0.3D ，则B ＝0.3×500＝150mm ，可取B 为150mm 。 折流板数 N B =传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块) 折流板圆缺面水平装配。
4.7接管
壳程流体进出口接管：取接管内煤油流速为 u ＝1.2 m/s ，则接管内径为
m 098.02
.114.3780
01.74u 4d 1=?÷?=?=
πV 圆整后可取管内径为φ108×4mm
管程流体进出口接管：取接管内冷却水流速 u ＝2.0m/s ，则接管内径为
m 097.00
.214.32
.99478.144d 2=?÷?=
圆整后可取管内径为φ108×4mm
为什么间距这么大？
5换热器核算
5.1热量核算
5.1.1壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式
14
.0w
3/155
.0o
e
o r e d 36
.0）（
μμλ
αP R = 当量直径，由正三角形排列得 d=0.02m
壳程流通截面积
m 0164.0032
.0025.015.015.0a d 1o o =-??=-
=）（）（BD S 壳程流体流速及其雷诺数分别为 15949
000536
.0780548.002.0e /m 548.00164
.0780
01.7u o o =??==÷=
R s
普兰特准数
P r =8.62
粘度校正 114
.0w
≈）（
μμ ℃）（?=????
=23/155.0o m /1043162.81594902
.0138
.036.0W α 5.1.2管程对流传热系数
4.08.0i
i
i r e d 023
.0P R λα=
管程流通截面积
22i m 0248.0215802.0785.0=÷??=S 管程流体流速
16360
000728..02.994599.002.0Re s
/m 599.00248
.02
.99478.14u i i =??==÷=
普兰特准数
]
/([319482.41636002
.063.0023.082
.463.0000728.010174.4r 24.08
.0i 3℃）?=???==??=m W P α 5.1.3传热系数K
]m /[5.49610431
000172.00225.045025.00025.002.0025.0000344.002.03194025.01
1d bd d d d d 1
2o
so m o i o i i i o ℃）（＋
＋＋＋＋＋＋＋?=????=
=
W R R K αλα
5.1.4传热面积S
26
m o 5.56555.496105422.1t m K Q S =??=?=
该换热器的实际传热面积S p
2o p m 7.6606.0615158025.014.3L d =-?-??==）（）（N S π 该换热器的面积裕度为 %18%100 5
.5656.5-66.7=?=-=S S S H P
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
5.2换热器内流体的压力降
5.2.1管程流动阻力
∑ΔP=(ΔP 1+ΔP 2)FtNsNp Ns=1, Np=2, Ft=1.5
2
u 2u d l 2
22i
1?=??=?ρξρλP P ， 由Re ＝16360，传热管相对粗糙度 0.01/20=0.005，查莫狄图得λi ＝0.036W/m ·℃，
流速u i ＝0.599m/s ，ρ＝994.2kg/m 3，所以
100KPa Pa 738425.15353.1926Pa
3552
599.02.99431926.3Pa 2599.02.99402.06036..0i 2
22
1＜）（=??+=?=??=?=???
=?∑P P P
管程压力降在允许范围之内。 5.1.2壳程压力降
5
.11,1t '2
'
1
==?+?=?∑F Ns FtNs P P P o
）（
流体流经管束的阻力
Pa
213492
576.07801391555.05.0/576.00156
.0780
/01.70156.0)025.0155.0(125.0)(./)]([548
.0,39,1555
.01594955
.02
)1(2
'1
228
.02'1
=?+??=?==
=?-?=-=-=?→?====?==?+=?-）（计算的流速，按壳程流通截面积P s
m u m d n D h S s m d n D h S S u u N n f F u N n Ff P o o c o o c o o o o B c o o
B c o ρ 流体流过折流板缺口的阻力
a
K 100KPa 38.415.1111463421349a
146342
576.0780)5.015.025.3(392)B 25.3(5.0,15.0B 2
)
B 25.3(o 22
'
22
'2
P P P u D N P m D m u D N P o B o
B ＜）（总压力降=??+=?=???-?=?-=?==?-=?∑ρρ
壳程压力降也比较适宜。
6、换热器主要工艺结构参数一览表
换热器主要结构尺寸和计算结果
换热器形式：固定管板式
换热面积（m2）: 102.1
工艺参数
名称管程壳程
物料名称循环水汽油
操作温度，℃29/39 140/40
流量，kg/s 14.78 7.01
流体密度，kg/m3994.2 780
流速，m/s 0.599 0.548
传热量，kW 1542.2
总传热系数，W/m2·K255.6
传热系数，W/（m2·℃）3194 1043
污垢系数，m2·K/W 0.000344 0.000172
阻力降，kPa 7.384 41.38
程数 2 1
推荐使用材料碳钢碳钢
管子规格Ф25×2.5 管数158 管长mm:6000 管间距，mm 32 排列方式正三角形
折流板型式上下间距，mm 150 切口高度25% 壳体内径，
500 保温层厚度，mm 未知
mm
7、设计过程评述和问题分析讨论
初次接触化工原理课程设计，还荒谬地以为是像其他课程一样是实验类的，听课的时候也一头雾水，根本不知道该做什么，该怎么做，无从下手，只是觉得好难。有一段时间都在观望。
所以自己设计的时候只能是根据老师提供的模板？？，用新的数据代替旧的数据，其他的公式完全照抄，花了一天时间，终于把计算部分完成了。裕度18％，在合理范围内，但是，一看压力降却完全不合理。再细看模板和自己的设计的时候，发现了很多问题，我的设计根本是行不同，果真用这设计的话，也是谋财害命。
所以我决定重新来过，但做出来的裕度居然一直都在50％以上，重新分析计算的过程中也出现了几次错误，由于急于求成，算出来后的结果偏离太多，检查才发现部分数据出现了错误，而且老师给的模板？？里面也有一些错误，这样照搬下去的一些公式就除了问题了，只好静下来认真地理解和消化原有的一些公式，这样又一次重新算过。
因此，我又花了一天的时间在计算上。
那么接下来就是画图了，由于学过化工制图，以为画图比较简单，5个小时左右可以完成，谁知道，画图更难，这主要是因为在设计的时候，没有兼顾考虑到画图，因此设计出来的管数很难安排，冥思苦想了好久，换了好多方案，查了好多资料，换了多种排列方法，还是行不通。
最终，只好把管数安排成易于排列的数目，才解决了这个问题。
其实，在整个过程中，虽然遇到了很多问题，也犯了不少错误，但是自己真的学到了很多东西，比如word文档公式的运用，比如如何使自己的设计更加合理，这就要求自己在设计前要详细的考虑各种可能出现的问题和解决办法，才能达到事半功倍的效果。我觉得，如何查找数据也很重要，假如自己查不到数据，接下来的工作完全没办法做，假如查的数据是错误的，那设计出来的东西也是错误的，而且很可能导致严重的后果。
参考文献
《化工原理课程设计（第二版）》，马江权编，中国石化出版社，2011年.
《化工原理》，王志魁编，化学工业出版社，2006.
《化工设备设计》，潘国吕，郭庆丰编著，清华大学出版社，1996.
《化工物性算图手册》，刘光启等编著，化学工业出版社，2002.
《生物工程专业课程设计》，尹亮，黄儒强编.
《石油化工基础数据手册》《化学化工工具书》等.
主要符号说明
煤油的定性温度 T 冷却水定性温度 t
煤油密度 ρo 冷却水密度 ρi 煤油定压比热容 c po 冷却水定压比热容 c pi 煤油导热系数 λo 冷却水导热系数 λi 煤油粘度 μo 冷却水粘度 μi
热流量 W o 冷却水流量 i W
热负荷 Q o
平均传热温差 m 't ? 总传热系数 K
管程雷诺数
e R
温差校正系数 t ?φ
管程、壳程传热系数 i α o α 初算初始传热面积 ''S
传热管数 s N 初算实际传热面积 S 管程数
p N
壳体内径 D 横过中心线管数 C N 折流板间距 B 管心距 a
折流板数
N B
接管内径 1d 2d
管程压力降 ∑?i P 当量直径 e d 壳程压力降
∑?o P
面积裕度
H
表格 1 ？？？
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
《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；
化工原理课程设计小结 随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我们的指导老师罗老师、朱老师和李老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。 课程设计报告主要包括以下几个方面． 1．封面（根据自己的个性设计）2．目录3．主界面（介绍这次设计的课题、人员、目标、任务、人员分工）4．主要过程（要告诉别人你的这个作品该怎么用）5．程序流程图（用图来表示主要过程）6．核心源程序（你觉得这个作品它具备的主要功能是什么，就将实现这个功能的代码给COPY下来）7．主要函数（你程序代码里用的函数中你觉得重要的或是难的）8．心得9．附录（你完成这次课程设计参考的书，这个可以多写一点，以示用心认真） 我第一次做课程设计时写报告就是这么写的．你参考参考．希望能对你有些帮助
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
2017化工课程设计心得体会范文 2017化工课程设计心得体会范文一 化工原理课程设计是综合运用化工原理及相关基础知识的实践性教学环节。设计过程中指导教师指引学生在设计过程中既要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济合理性。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。 本次化工原理课程设计历时两周，是上大学以来第一次独立的工业化设计。从老师以及学长那里了解到化工原理课程设计是培养我们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和经济合理性。由于第一次接触课程设计，起初心里充满了新鲜感和期待，因为自我认为在大学里学到的东西终于可以加以实践了。可是当老师把任务书发到手里是却是一头雾水，完全不知所措。可是在这短短的三周里，从开始的一无所知，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。我的课程设计题目是苯――氯苯筛板式精馏塔设计图。在开始时，我们不知道如何下手，虽然有课程设计书作为参
考，但其书上的计算步骤与我们自己的计算步骤有少许差异，在这些差异面前，我们显得有些不知所措，通过查阅《化工原理》，《化工工艺设计手册》，《物理化学》，《化工原理课程设计》等书籍，以及在网上搜索到的理论和经验数据。我们慢慢地找到了符合自己的实验数据。并逐渐建立了自己的模版和计算过程。在这三周中给我印象最深的是我们这些“非泡点一族”在计算进料热状况参数q时，没有任何参考模板，完全靠自己捉摸思考。起初大家都是不知所措，待冷静下来，我们仔细结合上课老师讲的内容，一步一步的讨论演算，经大家一下午的不懈努力，终于把q算出来了。还有就是我们在设计换热器部分，在试差的过程中，我们大部分人都是经历了几乎一天多的时间才选出了合适的换热器型号，现在还清楚的记得我试差成功后那激动的心情，因为我尝到了自己在付出很多后那种成功的喜悦，因为这些都是我们的“血泪史”的见证哈。 在此感谢我们的杜治平老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次课程设计的细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢同组的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。 2017化工课程设计心得体会范文二
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
安阳工学院课程设计说明书 课程名称：化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器 院系：化学与环境工程学院 学生姓名：赵安顺 学号：201005020025 专业班级：应用化学一班 指导教师：路有昌
列 设计一台列管式换热器 一、设计任务及操作条件 (1)处理能力 2.5×105 t/a热水 (2)设备型式列管式换热器 (3)操作条件 ①热水:入口温度80℃,出口温度60℃. ②冷却介质:循环水,入口温度32℃,出口温度40℃. ③允许压降:不大于105Pa. ④每年按300天计算,每天24小时连续运行. 二、设计要求及内容 (1)根据换热任务和有关要求确认设计方案; (2)初步确认换热器的结构和尺寸; (3)核算换热器的传热面积和流体阻力; (4)确认换热器的工艺结构. 摘要：通过对列管式换热器的设计，首先要确定设计的方案，选择合适的计算步骤。查得计算中用到的各种数据，对该换热器的传热系数传热面积工艺结构尺寸等等要进行核算，与要设计的目标进行对照是否能满足要求，最终确定换热器的结构尺寸为设计图纸做好准备和参考，来完成本次课程设计。 关键词：标准方案核算结构尺寸
目录 一.概述 (4) 二.方案的设计与拟定 (4) 三.设计计算 (8) 3.1确定设计方案 (9) 3.1.1选择换热器的类型 (9) 3.1.2流动空间及管子的确定 (9) 3.2确定物性数据 (9) 3.3初选换热器规格 (10) 3.3.1热流量 (10) 3.3.2冷却水用量 (10) 3.3.3平均温度差 (10) 3.3.4换热器规格 (11) 3.4核算总传热系数 (11) 3.4.1计算管程传热系数 (11) 3.4.2 计算壳程传热系数 (12) 3.4.3 确定污垢热阻 (13) 3.3.4 总传热系数 (13) 3.5计算压强降 (14) 3.5.1计算管程压强降 (14) 3.5.2计算壳程压强降 (14)
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 ──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：
化工设计课程学习总结范文三篇 化工设计课程学习总结范文三篇 本学期顺利完成了化学工程与工艺专业共100名同学的化工原 理课程设计，总体来看学生的工艺计算、过程设计及绘图等专业能力得到了真正有效的提高，可以较好地把理论学习中的分散知识点和实际生产操作有机结合起来，得到较为合理的设计成果，达到了课程综合训练的目的，提高了学生分析和解决化工实际问题的能力。同时，在设计过程中也存在者一些共性的问题，主要表现在： 一、设计中存在的问题 1．设计过程缺乏工程意识。 学生在做课程设计时所设计的结果没有与生产实际需要作参考，只是为了纯粹计算为设计，缺乏对问题的工程概念的解决方法。 2.学生对单元设备概念不强。 对化工制图、设备元件、材料与标准不熟悉，依葫芦画瓢的不 在少数，没有达到课程设计与实际结合、强化“工程”概念的目的。
绘图能力欠缺，如：带控制点工艺流程图图幅设置、比例及线型选取、文字、尺寸标注以及设备、仪表、管件表示等绘制不规范。 3.物性参数选择以及计算。 在化工原理课程设计工程中首要的问题就是物性参数选择以及 计算，然而学生该开始并不清楚需要计算哪些物性参数以及如何计算。这对这些问题，指导老师应在开课之初给学生讲一下每个单元操作所需的物性参数，每个物性参数查取方法以及混合物系物性参数的计算方法，还有如何确定体系的定性温度。 二、解决措施 1.加强工程意识。 设计过程中鼓励学生多做深层次思考，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，强化学生综合和创新能力的培养；引导学生积极查阅资料和复习有关教科书，学会正确使用标准和规范，强化学生的工程实践能力。为了增强学生的工程意识提出以下措施：一是在化工原理课程讲述过程中应加强对学生工程意识的培养，让同学明确什么是工程概念，比如：理论上的正确性，技术上的可行性，操作上的安全性，经济上的合理性，了解工程问题的计算方法。比如试差
专业：化学工程与工艺 班级：黔化升061 姓名：唐尚奎 指导教师：王瑾老师 设计时间: 2007年1月 前言 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。 筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次设计就是针对水乙醇体系，而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。 目录 一、设计任务 二、方案选定 三、总体设计计算-------------------------------05 3.1气液平衡数据------------------------------ 05 3.2物料衡算------------------------------------- 05 3.3操作线及塔板计算------------------------- 06 3.4全塔Et%和Np的计算----------------------06 四、混合参数计算--------------------------------07 4.1混合参数计算--------------------------------07 4.2塔径计算--------------------------------------08 4.3塔板详细计算-------------------------------10 4.4校核-------------------------------------------12 4.5负荷性能图----------------------------------14 五、筛板塔数据汇总-----------------------------16 5.1全塔数据-------------------------------------16 5.2精馏段和提馏段的数据-------------------17 六、讨论与优化-----------------------------------18 6.1讨论-------------------------------------------18 6.2优化--------------------------------------------18
《化工原理》课程设计实践教学总结 摘要：化工原理课程设计是综合运用化工原理及相关基础知识的实践性教学环节。设计过程中指导教师指引学生在设计过程中既要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济合理性。通过课程设计使学生初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法。 关键词：化工原理；课程设计；实践；可行性 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）22-0205-02 《化工原理》是化学工程与工艺专业的必修专业课程之一，理论课之后国内大部分高校的本科人才培养计划中安排了实践教学环节――《化工原理》课程设计。我们学校的化学工程与工艺专业培养计划也如此。《化工原理》课程设计是培养化工专业学生综合运用所学的理论知识，树立正确的设计思想，解决常规化工设计中一些实际问题的一项重要的实践教学。其出发点是通过课程设计提高学生搜集资料、查阅文献、计算机辅助绘图、分析与思考解决实际生产问题等能力。笔者从事了3届的课程设计教学，从中总结了许多宝贵的经验和教学方法，以期提高教学效果。现将笔者的教学体会作一介绍。 一、课程设计题目应具有普遍性、代表性
我校化学工程与工艺专业的《化工原理》课程设计一般为二周时间。课程设计基本要求是通过这一设计过程使每个学生都受到一定程度的训练，使将来在不同岗位就业的学生都能受益，都能解决这类工程的实际问题，并可以举一反三。所以课程设计的选题需要我们指导老师慎重，尽量选择化工行业中最普遍且最具代表性的单元操作进行设计。根据以往的教学的经验，题目的选取应从以下几个方面考虑： 1.课程设计题目尽可能接近实际生产，截取现有的某化工项目中的某一操作单元为设计模型，比如某合成氨厂的传热单元的设计，流体输送过程中离心泵的设计，管壳式换热器等等。这样学生在课程设计过程中有参照体系，不至于出现不合理的偏差。 2.课程设计题目应该围绕着常见的化工操作单元进行展开，比如我们都知道在讲授《化工原理》理论知识时其中的单元操作有流体输送、传热、精馏、吸收、萃取等等。一个课程设计题目应该包括2～3个常见的单元操作，从而实现某一简单的化工任务。 3.课程设计题目中涉及的物质尽可能常见易得。因为完成虚拟的生产任务过程中需要这些物质的物性参数进行核算，常见易得的物质能够降低学生在查阅参数方面的工作量。比如，如果我们设计分离任务尽量选择苯-甲苯，或甲醇-水等这样的体系，因为这些混合体系的参数大部分工具
《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
化工课程设计心得体会 篇一：化工原理课程设计心得 小结；本次化工原理课程设计历时两周，是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。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；理解计算机辅助设计过程，利用编程使计算效率提高。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和经济合理性。 在短短的两周里，从开始的一头雾水，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过
程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。 我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所查找到的很多参考书中，很多的知识是我们从来没有接触到的，我们对事物的了解还仅限于皮毛，所学的知识结构还很不完善，我们对设计对象的理解还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包括经济成本方面上考虑的还很不够。 在实际计算过程中，我还发现由于没有及时将所得结果总结，以致在后面的计算中不停地来回翻查数据，这会浪费了大量时间。由此，我在每章节后及时地列出数据表，方便自己计算也方便读者查找。在一些应用问 题上，我直接套用了书上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符
合现实应用。因此，一些计算数据有时并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细地追究下去，因而可能存在一定的误差，影响后面具体设备的选型。如果有更充分的时间，我想可以进一步再完善一下的。 通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工程设计的基本内容，掌握了化工设计的主要程序和方法，增强了分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。 我还要感谢我的指导老师***老师对我们的教导与帮助，感谢同学们的相互支持。限于我们的水平，设计中难免有不足和谬误之处，恳请老师批评指正。
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)
化工原理壳程设计计算示例 一浮阀塔工艺设计计算示例 拟设计一生产酒精的板式精馏塔。来自原料工段的乙醇-水溶液的处理量为48000吨/年，乙醇含量为35%（质量分率）原料温度为45℃。 设计要求：塔顶产品的乙醇含量不小于90%（质量分率），塔底料液的乙醇含量不大于0.5%。 一、塔形选择及操作条件的确定 1．塔形：选用浮阀塔 2．操作条件： 操作压力：常压；其中塔顶：1.013×105Pa 塔底：[1.013×105+N（265~530）Pa] 进料状态：饱和液体进料 加热方式：用直接水蒸气加热 热能利用：拟采用釜残液加热原料液 二、工艺流程
三、有关工艺计算 首先，根据题目要求，将各组成要求由质量分率转换为摩尔分率，其后由 2 3971.1/H O kg m ρ=，3735/kg m ρ=乙醇 参考资料（一），查出相应泡点温度及计算平均分子量。 同理求得0.779D x = 0.0002 W x = (1)0.17646(10.176)1822.3/f f f M x M x M kg kmol =+-=?+-?=乙醇水 同理求得：39.81/D M kg kmol =，18.1/D M kg kmol = 1. 最小回流比及操作回流比的确定 由于是泡点进料，x q =x f =0.174过点e(0.174，0.174)作x=0.174直线与平衡线交与点d ，由点d 可以读得y q =0.516，因此， min(1)0.7790.516 0.7690.5160.174 D q q q x y R y x --= = =-- 又过点a （0.779,0.779）作平衡线的切线，可得切点g 由切点g 可读得' 0.55q x =，' 0.678q y =，
单片机课程设计心得体会范文 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能 力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 学生只有对自己、对英语及其文化、对英语学习有积极的情感，才能保持英语学习的 动力并取得成绩。消极的情感不仅会影响英语学习的效果，而且会影响学生的长远发展。 因此，在英语教学中我应该自始至终关注学生的情感，努力营造宽松、民主、和谐的教学 氛围。为此英语教师要做到: 其次，精心选择自然环境，引导学生抽象食物链、生产者、消费者概念。草原环境只 是个引子，要想抽象概念，必须要从个体到一般。于是，我选择了菜园里、森林里两个环境，让学生巩固用图例表达食物联系的方法，并学习如何在图片中表达食物联系，为后续 活动打下基础。 回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同 时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通 过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从 而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困 难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了 自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管PNP管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不好……通 过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 这次单片机课程设计我们历时两个星期，在我们班里算是倒数几组完成的吧，但经过 这两个星期的实践和体验下来，我们又怎么会去在乎那个先后问题呢，因为对我来说学到 的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更 深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了 一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能! 为了让我们能更好的理解什么是高效课堂，教研部还多次带领着我们听一些高效课堂 的讲座，听后真是受益匪浅。要想培养好学生的学习习惯并非一朝一夕的事，要循序渐进。这些话语说起来容易做起来难，所以作为新一代的人民教师一定要认真对待这项艰巨的任务，让学生在我们的课堂上不断的养成良好的学习习惯，培养出一个个优秀的人才。
目录 一、化工原理课程设计的目的与要求 二、化工原理课程设计的内容 三、安排与要求 四、设计步骤 1．收集基础数据 2．工艺流程的选择 3．做全塔的物料平衡 4．确定操作条件 5．确定回流比 6．理论板数与实际板数 7．确定冷凝器与再沸器的热负荷 8．初估冷凝器与再沸器的传热面积 9．塔径计算与板间距确定 10．堰及降液管的设计 11．塔板布置及筛板塔的主要结构参数12．筛板塔的水力学计算 13．塔板结构 14．塔高 参考文献 设计任务书
一、化工原理课程设计的目的与要求 经过理论课的学习和生产实习, 学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。对于一个未来的工程技术人员来说, 如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。本课程设计的目的也正是如此。 化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计, 要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑, 最终以简洁的文字, 表格及图纸正确地把设计表示出来．本次设计是在教师指导下, 由学生独立进行的没计, 因此, 对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会, 是培养化工技术人员的一个重要坏节。经过设计, 学生应培养和掌握: 1, 正确的设计思想和认真负责的设计态度 设计应结合实际进行, 力求经济、实用、可靠和先进。 2, 独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力 设计由学生独立完成, 教师只起指导作用。学生在设计中碰到问题可和教师进行讨论, 教师只做提示和启发, 由学生自已去解决问题, 指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性, 学生应自己负责计算结果的准确性, 可靠性．’ 学生在设计中能够相互讨论, 但不能照抄。为了更好地了解