化工原理课程设计 (2)
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课程设计说明书设计题目:化工原理课程设计双组分连续精馏筛板塔的设计学院:化学工程学院专业班级:学生姓名:指导教师:成绩:2014年7月7日0 序言 ........................................... 错误!未定义书签。
1 概述 ........................................... 错误!未定义书签。
1.1 设计说明 .......................................................................... 错误!未定义书签。
1.2 原始数据 .......................................................................... 错误!未定义书签。
1.3 设计任务 .......................................................................... 错误!未定义书签。
2 物料衡算 ....................................... 错误!未定义书签。
3 塔顶、塔底的温度及最小回流比 .................... 错误!未定义书签。
3.1 确定操作压力 .................................................................. 错误!未定义书签。
3.2 计算塔顶温度(露点温度) .......................................... 错误!未定义书签。
3.3 计算塔底温度(泡点温度) .......................................... 错误!未定义书签。
3.4 最小回流比R MIN ............................................................... 错误!未定义书签。
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140℃,出口温度40℃;冷流体(循环水)进口温度30℃,出口温度40℃。
该换热器用循环冷却水冷却,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。
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,油品走壳程。
选用的碳钢管,管内流速取u i =1.0m/s 。
(二)确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程油的定性温度为:(℃) 管城流体的定性温度为:(℃) 根据定性温度,分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
(三)计算中传热系数 1.热流量m 0=2750024300108.194=⨯⨯(kg/h )Q o =m 0c p 0Δt 0=27500×2.22×(140-40)=6.105×106kJ/h=1695.8 kW25 2.5mm φ⨯90240140=+=T 3524030=+=T2平均传热温差39304040140ln )3040()40140(21ln 21'=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t m t (℃) 3.冷却水用量4.149632)3040(31008.4610105.60=-⨯⨯⨯=∆=iticp Qi w (kg/h ) 4.中传热系数K管程传热系数i i iid u 0.02 1.0994Re 27420.70.000725ρμ⨯⨯===()0.80.4i pi i i i i i i i i 0.40.82c d u 0.023d 0.626 4.080.0007253600 =0.02327421=7944m c 0.02020.626W μρλαμλ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⨯⨯⎛⎫ ⎪∙⎝⎭。
壳程传热系数假设壳程的传热系2=400m cW α∙。
XXXX 大学课程设计说明书设计题目:化工原理课程设计双组分连续精馏筛板塔的设计学院、系:化学工程学院专业班级:学生姓名:指导教师:成绩:2014年7月2日目 录0 序言 ...................................................................................................................................................... 2 1 概述 ...................................................................................................................................................... 3 1.1 设计说明 ...................................................................................................................................... 3 1.2 原始数据 ...................................................................................................................................... 3 1.3 设计任务 ...................................................................................................................................... 3 2 物料衡算 .............................................................................................................................................. 4 3 塔顶、塔底的温度及最小回流比 ...................................................................................................... 5 3.1 确定操作压力 .............................................................................................................................. 5 3.2 计算塔顶温度(露点温度) ...................................................................................................... 5 3.3 计算塔底温度(泡点温度) ...................................................................................................... 6 3.4 最小回流比R MIN ........................................................................................................................... 6 4 确定最佳操作回流比和塔板层数 ...................................................................................................... 7 5 塔板结构计算(设计塔顶第一块板) ............................................................................................ 15 5.1 塔径计算 .................................................................................................................................... 15 5.2 确定溢流堰高度w h 和堰上液层高度ow h ............................................................................... 17 5.3 板面筛孔位置 ............................................................................................................................ 18 6 水力学性能参数的计算与校核 ........................................................................................................ 19 6.1 液沫夹带分率的检验 ................................................................................................................ 19 6.2 塔板压降 .................................................................................................................................... 19 6.3 液面落差校核 ............................................................................................................................ 20 6.4 塔板漏液状况校核 .................................................................................................................... 20 6.5 降液管下液泛情况的校核 ........................................................................................................ 20 7 筛板塔主要设计参数、工艺参数汇总 ............................................................................................ 24 8 工艺流程图 ........................................................................................................................................ 25 9 结束语 ................................................................................................................................................ 26 10 参考资料 .......................................................................................................................................... 27 10.1参考文献 ................................................................................................................................... 27 10.2附录 . (27)《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。
化工原理课程设计题目:姓名:班级:学号:指导老师:设计时间:序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。
精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度的不同,使易挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移,实现原料混合液中各组分的分离。
根据生产上的不同要求,精馏操作可以是连续的或间歇的,有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作方式,需设计一板式塔将其分离。
目录一、化工原理课程设计任书 (3)二、设计计算 (3)1.设计方案的确定 (3)2.精馏塔的物料衡算 (3)3.塔板数的确定 (4)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11)7.筛板的流体力学验算 (13)8.塔板负荷性能图 (15)9.接管尺寸确定 (30)二、个人总结 (32)三、参考书目 (33)(一)化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目:设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔二、设计任务及操作条件1、设计任务:物料处理量: 7万吨/年进料组成: 37%苯,苯-甲苯常温混合溶液(质量分率,下同)分离要求:塔顶产品组成苯≥95%塔底产品组成苯≤6%2、操作条件平均操作压力: kPa平均操作温度:94℃回流比:自选单板压降: <= kPa工时:年开工时数7200小时化工原理课程设计三、设计方法和步骤:1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,选定适宜的流程方案和设备类型,初步确定工艺流程。
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法,了解化工生产的基本过程和设备,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)熟悉化工生产的基本过程和设备;(3)掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工过程设计和优化能力;(3)学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和沟通能力;(2)增强学生对化工行业的认识和兴趣;(3)培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.化工原理基本概念和原理:包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备:包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法:包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下:第1-2周:化工原理基本概念和原理;第3-4周:化工生产过程和设备;第5-6周:化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,引导学生理解和掌握;2.案例分析法:分析实际案例,让学生学会运用化工原理解决实际问题;3.实验法:进行实验操作,培养学生的实践能力和实验技能;4.小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括:1.教材:《化工原理》;2.参考书:相关化工原理的教材和学术著作;3.多媒体资料:教学PPT、视频、动画等;4.实验设备:反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理,了解化工过程的基本单元操作,包括流体流动、传质、传热等,培养学生分析和解决化工问题的能力。
具体来说,知识目标包括:1.掌握流体流动的基本原理和计算方法;2.了解传质和传热的基本原理和计算方法;3.掌握化工过程的基本单元操作和流程。
技能目标包括:1.能够运用流体流动、传质、传热的基本原理分析和解决实际问题;2.能够运用化工原理的基本单元操作设计和优化化工过程。
情感态度价值观目标包括:1.培养学生的科学精神和创新意识,使其能够积极面对和解决化工过程中的问题;2.培养学生的团队合作意识和责任感,使其能够有效地参与和完成化工项目。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括化工原理的基本概念、基本原理和基本单元操作。
具体来说,教学大纲如下:1.流体流动:流体的性质、流动的类型和计算方法;2.传质:传质的类型和计算方法、传质的设备;3.传热:传热的基本原理和计算方法、传热的设备;4.化工过程的基本单元操作:反应器、分离器、输送设备等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体来说:1.讲授法:通过教师的讲解,让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理;2.讨论法:通过小组讨论,让学生深入理解和掌握化工原理的知识;3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生了解化工过程的基本单元操作和流程;4.实验法:通过实验操作,让学生亲自体验和验证化工原理的知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:化工原理教材,用于提供基础知识和理论框架;2.参考书:化工原理相关参考书,用于提供更多的知识和案例;3.多媒体资料:化工原理相关的视频、图片等资料,用于辅助讲解和展示;4.实验设备:化工原理实验设备,用于进行实验操作和验证。
课程设计(论文)题目名称苯-甲苯冷凝器工艺设计课程名称化工原理学生姓名学号1040902015系、专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2013年1 月4 日目录一、课程设计任务书 (3)二、概述 (5)三、设计依据 (8)四、工艺设计计算 (8)五、物料衡算 (8)2.1 精馏塔物料衡算 (8)2.2 冷凝器物料衡算 (9)六、热量衡算 (11)3.1 冷凝器热量衡算 (11)七、设备设计与选型 (14)八、设备设计 (14)1、流体流径选择 (14)2、冷凝器热负荷 (14)3、流体两端温度的确定 (14)4、总传热系数 (14)5、换热面积 (14)6、初选管程及单管长度 (14)7、筒体直径计算 (15)8、数据核算 (15)九、设备选型 (19)十、总结 (25)十一、参考文献 (26)十二、致谢 (27)十三、附工程图纸 (28)10级化学工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题:苯-甲苯精馏装置进料冷凝器设计一、设计条件1、年产苯:70000吨2、产品苯组成:C6H699.5% (质量分数,下同) 、C6H5-CH30.5%3、原料液为常温液体;原料组成:C6H670%,C6H5-CH330%4、分离要求:塔釜苯含量≤0.5%二、设计内容1、物料衡算(精馏塔、冷凝器)2、热量衡算(冷凝器)3、冷凝器热负荷计算4、冷凝器换热面积计算5、冷凝器结构、材质选择6、冷凝器结构尺寸、工艺尺寸的设计计算等7、冷凝器总传热系数的校核8、冷凝器装配图的绘制三、设计要求1、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、工艺设计选定工艺参数,对单个设备作出衡算示意图,进行物料衡算、热量衡算,以表格形式表达衡算结果,其中的数据(非给定数据)及计算公式(经验公式)必须交待来源(即何种参考书目,并在参考文献中列出)。
3、设备计算选择设备的结构形式,并说明理由。
进行设备的结构尺寸和工艺尺寸的设计计算。
《化工原理》课程设计标题学院医药化工学院专业化学工程与工艺(精细)班级 09精细化工(1)班姓名陈举标学号 ********** 指导教师蒋赣、严明芳2011年 12 月 30 日1.设计题目:筛板式连续精馏塔设计2.设计任务在抗生素类药物生产过程中,需要用丙酮溶媒洗涤晶体,洗涤过滤后产生废丙酮溶媒,其组成为含丙酮50%(质量分数,下同)。
为得到含水量为0.5%的丙酮溶液,使废丙酮溶媒重复使用,拟建立一套板式精馏塔,以对废丙酮溶媒进行精馏。
设计要求废丙酮溶媒的处理量为6500吨/年,塔底废水中丙酮含量0.05%。
3.工艺条件生产能力:6500吨/年(料液)年工作日:300天原料组成:50%丙酮,50%水(质量分率,下同)产品组成:馏出液 99.5%丙酮,釜液0.05%丙酮操作压力:塔顶压强为常压进料温度:泡点温度进料状况:泡点加热方式:直接蒸汽加热回流比:自选单板压降≤0.7kPa加热蒸气压力0.5MPa(表压)4.设计内容1) 精馏塔的物料衡算;2) 塔板数的确定;3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5) 塔板主要工艺尺寸的计算;6) 塔板的流体力学验算;7) 塔板负荷性能图;8) 精馏塔接管尺寸计算;9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论5.设计流程丙酮—水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入,物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
1.精馏塔的工艺计算 (1)1.1整理有关数据 (1)1.2精馏塔的物料衡算 (3)1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)1.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)1.5塔板主要工艺尺寸的计算 (12)1.6筛板的流体力学验算 (16)1.7塔板负荷性能图 (19)1.8精馏塔接管尺寸计算 (23)2. 设计一览表 (25)3.符号说明 (26)4. 后记 (28)5. 参考文献 (28)6. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图)1 精馏塔的工艺计算1.1整理有关物性数据表5. 丙酮—水系统t—x—y数据沸点t/℃丙酮摩尔数x y10000920.01 0.27984.20.0250.4775.60.050.6366.90.10.75462.40.20.81361.10.30.83260.30.40.84259.80.50.85159.20.60.86358.80.70.87558.20.80.89757.40.90.93556.90.950.96256.7 0.975 0.97956.5 1 1由以上数据可作出丙酮和水的温度组成图,t-y(x)图如下图1-1温度组成图由温度组成图导出相平衡图,如图1-2所示图1-2相平衡图1.2精馏塔的物料衡算1.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 丙酮的摩尔质量 A M =58.08kmol kg / 水的摩尔质量 B M =18.02kmol kg /000155.002.18/9995.008.58/0005.008.58/0005.0=+=W x 2368.002.18/5.008.58/5.008.58/5.0=+=F x 08.58/995.01.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量5062.2702.18)2368.01(08.582368.0=⨯-+⨯=F M kmol kg / 4430.5702.18)9841.01(08.589841.0=⨯-+⨯=D M kmol kg / 0262.1802.18)000155.01(08.58000155.0=⨯-+⨯=W M kmol kg / 1.2.3 物料衡算原处理量 8209.325062.27243001065003=÷÷÷⨯=F h kmol / 总物料衡算 32.8209D =W +联立W D 000155.09841.02368.08209.32+=⨯,解得 8712.7=D h kmol / 9297.24=W h kmol /1.2.4塔板数的确定1.2.4.1理论板层数T N 的求取最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。
《化工原理》课程设计标题学院专业班级姓名学号指导教师目录(一)设计题目二、产品与设计方案简介 (2)(一)产品性质、质量指标 (3)(二)设计方案简介 (3)(三)工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)(一)精馏塔的物料衡算 (4)1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 (5)(二)塔板数的确定 (5)1)理论塔板数的确定 (5)2)实际塔板数 (7)(三)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1)操作压力的计算 (8)2)操作温度的计算 (8)3)平均摩尔质量计算 (8)4)平均密度计算 (10)5)液相平均表面张力 (10)6)液相平均粘度计算 (11)四、精馏段的塔体工艺尺寸的计算 (11)(一)塔径的计算 (11)(二)精馏塔有效高度的计算 (11)五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)(一)溢流装置 (12)(二)塔板布置 (13)(三)开孔率n和开孔率 (13)六、塔板上的流体力学验算 (14)(一)气体通过筛板压降h和p pΔ的验算 (14)p(二)雾沫夹带量e的验算 (15)v(三)漏液的验算 (15)(四)液泛的验算 (15)七、塔板负荷性能图 (16)(一).漏液线(气相负荷下限线) (16)(二).液沫夹带线 (16)(三).液相负荷下限线 (17)(四).液相负荷上限线 (17)(五). 液泛线 (17)八、筛板式精馏塔设计计算结果 (19)九、主要符号说明 (20)十、结果与结论2(一) 设计题目试设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为____96%__的氯苯___20000___吨/年,塔顶馏出液中含氯苯不得高于___2.5%___,原料液中含苯___56%___(以上均为质量分数)。
(二) 操作条件1) 塔顶压力4kPa(表压)2) 进料热状态泡点进料3) 回流比R=1.6Rmin4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa(表压)5) 单板压降≤0.7kPa。
化工原理课程设计任务书(一)一设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计二设计任务(1)原料液中苯含量:60%(质量分数),剩余甲苯(2)塔顶产品中苯含量为99%。
(3)残液中苯含量不高于5%。
(4)生产能力:5万吨/y,产品产量,年开工300天。
三操作条件(1)精馏塔顶压强104kpa (2)进料热状态:饱和(3)原料温度:30度(4)回流比R=1.8R MIN(5)单板压降小于0.7kpa四设计内容及要求(1)设计方案的确定即要求(2)塔的工艺计算(包括全塔物料衡算、塔顶、塔低温度、精馏段和提馏段气液负荷,塔顶冷凝器热负荷,冷却水用量,塔底再飞器热负荷,加热蒸汽用量,塔的理论板数,实际板数)(3)塔和塔版主要工艺尺寸的设计(包括塔高、塔径以及降液管,溢流堰,开孔数及开孔率)(4)塔板流体力学验算(5)塔板布局图、塔板负荷性能图(6)编制设计一览表(7)附属设备的设计与选型:(冷凝器,再沸器,回流泵,进料管,塔顶产品接管,塔底产品接管、塔顶蒸汽接管)(8)编写设备结果一览表(9)绘制精馏塔设备图,工艺流程图。
(10)设计感想(11)参考文献四设计时间安排待定化工原理课程设计任务书(二)一设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计二设计任务(5)原料液中苯含量:70%(质量分数),剩余甲苯(6)塔顶产品中苯含量为98%。
(7)残液中苯含量不高于9%。
(8)生产能力:6万吨/y,产品产量,年开工300天。
三操作条件(1)精馏塔顶压强104kpa (2)进料热状态:饱和(3)原料温度:20度(4)回流比R=1.7R MIN(5)单板压降小于0.7kpa四设计内容及要求(12)设计方案的确定即要求(13)塔的工艺计算(包括全塔物料衡算、塔顶、塔低温度、精馏段和提馏段气液负荷,塔顶冷凝器热负荷,冷却水用量,塔底再飞器热负荷,加热蒸汽用量,塔的理论板数,实际板数)(14)塔和塔版主要工艺尺寸的设计(包括塔高、塔径以及降液管,溢流堰,开孔数及开孔率)(15)塔板流体力学验算(16)塔板布局图、塔板负荷性能图(17)编制设计一览表(18)附属设备的设计与选型:(冷凝器,再沸器,回流泵,进料管,塔顶产品接管,塔底产品接管、塔顶蒸汽接管)(19)编写设备结果一览表(20)绘制精馏塔设备图,工艺流程图。
可编辑修改精选全文完整版设计任务书(一)设计题目试设计一座填料吸收塔,采用清水吸收混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为2200m3/h,其中含氨为8%(体积分数),混合气体的进料温度为25℃。
要求:氨气的回收率达到97% 。
(二)操作条件(1)操作压力:常压(2)操作温度:20℃(3)采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
(20C°氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/m3.kPa)(三)填料类型采用散装聚丙烯DN阶梯环填料。
50(四)设计内容(1)设计方案的确定和说明(2)吸收塔的物料衡算;(3)吸收塔的工艺尺寸计算;(4)填料层压降的计算;(5)液体分布器简要设计;(6)绘制液体分布器施工图(7)吸收塔接管尺寸计算;(8)设计参数一览表;(9)绘制生产工艺流程图(A3号图纸);(10)绘制吸收塔设计条件图(A3号图纸);(11)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2填料的选择 (1)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (2)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (4)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (8)2.2.4 液体分布器简要设计 (8)3. 辅助设备的计算及选型 (9)3.1 填料支承设备 (9)3.2填料压紧装置 (10)3.3液体再分布装置 (10)4. 设计一览表 (10)5. 后记 (11)6. 参考文献 (11)7. 主要符号说明 (12)8. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图) (13)1.设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为吸收空气中的氨气。
用水吸收氨气属易溶解的吸收过程,所以本次设计的吸收剂为清水。
目录1.序言 (2)2.原始数据 (2)3.精馏塔的工艺设计 (3)一、物料衡算 (3)二、塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算 (3)三、确定最佳操作回流比与塔板层数 (5)四、塔板结构计算 (11)五、溢流堰高度h及堰上液层高度ow h的确定 (12)w六、板面筛孔布置的设计 (13)七、力学性能参数计算及校核 (13)八、塔板负荷性能图 (15)4.筛板设计计算的主要结果 (18)5.主要符号说明 (18)6.参考文献 (18)7.双组分筛板塔流程图 (19)8.结束语 (20)序言化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏是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达到轻重组分分离的方法。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。
为此,掌握气液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计苯—甲苯物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等,是较完整的精馏设计过程,该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
精馏设计包括设计方案的选取,主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。
通过对精馏塔的运算,可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的,换热器和泵及各种尺寸是合理的,以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
Ⅰ.原始数据1.设计题目:双组分连续精馏筛板塔的设计2.原料处理量:1.25×104kg/h3.原料组成:4.分离要求:(1):馏出液中低沸点组分的含量不低于0.970(质量分率)。
(2):馏出液中低沸点组分的收率不低于0.985(质量分率)5.操作条件:(1):操作压力:常压。
(2):进料及回流状态:泡点液体。
化工原理教学课程设计一、引言化工原理是化工专业的基础课程之一,对学生的基础知识和技能的培养起着重要作用。
本文旨在设计一门全面且高效的化工原理教学课程,通过理论教学、实验教学、案例分析等方法,帮助学生掌握化工原理的理论知识和实际应用能力,提高学生的学习兴趣和学习效果。
二、教学目标1. 理论学习目标:通过本课程的学习,学生应具备扎实的化工原理基础知识,包括化学反应动力学、质量传递、能量传递、流体力学等方面的知识。
2. 实践学习目标:学生应能够熟练操作化工实验仪器设备,掌握常用实验操作技能,并能够分析和解决实践中的问题。
3. 应用目标:学生应能够将所学的化工原理知识应用于实际工程中,理解化工过程中的原理和规律,具备一定的工程设计和问题解决能力。
三、教学内容和教学方法1. 理论教学内容:(1) 化学反应动力学:化学反应速率和化学平衡,反应动力学和反应速率常数,反应速率和温度的关系等。
(2) 质量传递:质量传递的基本概念,质量传递过程的速度控制因素,质量传递的传递机制等。
(3) 能量传递:热力学基本概念和热力学定律,热传导的基本理论,传热方式与传热设备等。
(4) 流体力学:流体的基本性质,流体流动的基本方程和物理规律,流体传动设备等。
2. 实验教学内容:(1) 基础实验:采用常规实验装置,进行化工原理相关的实验,如酸碱中和反应速率的测定,质量传递过程的实验,热传导实验等。
(2) 设计和创新实验:通过设计实验方案,解决实际问题,培养学生的创新能力和实践能力。
3. 教学方法:(1) 理论部分:采用讲授和互动式教学相结合的方式,引导学生主动学习,理解化工原理的基本概念和原理。
(2) 实验部分:注重实践操作,引导学生进行实验操作和数据处理,培养学生的动手能力和实验思维能力。
(3) 案例分析:通过真实的案例分析,帮助学生将理论知识应用于实际工程问题的解决,并培养学生的问题分析和解决能力。
四、教学评估和成绩评定1. 理论部分评估:通过平时作业、课堂互动和小测验等形式进行评估,占总评成绩的30%。
化工原理》课程设计计题目:热水冷却器的设计一.设计任务及操作条件1.处理能力 2500kg/h(热水)2.设备型式:锯齿型换热器3.操作条件⑴热水:入口温度80℃,出口温度55℃⑵冷却介质:自来水,入口温度25℃,出口温度38℃⑶允许压强降:不大于105Pa二.设计要求(一)、编制一份设计说明书(打印稿),主要内容包括:1.前言;2.流程的确定和说明书(附流程简图);3.生产条件的确定;4.换热器的设计计算,由热平衡计算传热量的大小,并确定第二种换热流体的用量并决定流体通入的空间。
5.算流体的定性温度,以确定流体的物性数据。
初算有效平均温差。
一般先按逆流计算,然后再校核。
6.计算传热系数K值,然后再作校核。
7.估传热面积。
常取实际传热面积是计算值的1.5-1.25倍。
8.计算流体流动阻力。
如阻力超过允许范围,需调整设计,直至满意为止。
选择适宜的锯齿型换热器并进行核算。
9.附属设备的选型和计算;10.设计结果列表;11.设计结果的讨论和说明;12.注明参考和使用的设计资料;13.结束语。
(二)绘制换热器装配图1张 (手绘1#号图纸)三、设计日期:2012年12月31日至2013年1月11日1 概述 (1)1. 1 换热器简介 (1)1. 2 设计方案简介 (2)1. 3 确定设计方案 (2)1. 3. 1 设计流程图 (3)1. 3. 2 工艺流程简图 (4)1. 3. 3 换热器选型 (4)1. 4 符号说明 (4)2 锯齿形板式热水冷却器的工艺计算 (5)2.1 确定物性数据 (5)2.1.1 计算定性温度 (5)2.1.2 计算热负荷 (6)2. 1. 3 计算平均温差 (6)2. 1. 4 初估换热面积及初选板型 (6)2. 1. 5 核算总传热系数K (7)2. 1. 6 计算传热面积S (9)2. 1. 7 压降计算 (10)2.2 锯齿形板式热水冷却器主要技术参数和计算结果 (10)3 课程设计评述 (11)参考文献 (12)附录 (13)1 概述1.1 换热器简介换热器,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。
换热器是化工、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,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等,都是换热器。
它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器种类很多,若按换热器传热面积形状和结构可分为管式换热器和特殊形式换热器。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各一相同,故换热器的类型很多,特点不一、可根据生产工艺要求进行选择。
本次设计为锯齿形板式热水冷却器。
板式换热器是由许多波纹形的传热板片,按一定的间隔,通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。
板片组装时,两组交替排列,板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好,其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道,换热板片压成各种波纹形,以增加换热板片面积和刚性,并能使流体在低流速成下形成湍流,以达到强化传热的效果。
板上的四个角孔,形成了流体的分配管和泄集管,两种换热介质分别流入各自流道,形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。
板式换热器的特点包括:(1)体积小,占地面积少;(2)传热效率高;(3)组装灵活;(4)金属消耗量低;(5)热损失小;(6)拆卸、清洗、检修方便;(7)缺点是密封周边较长,容易泄漏,使用温度只能低于150℃,承受压差较小,处理量较小,一旦发现板片结垢必须拆开清洗。
1.2 设计方案简介根据设计要求:用入口温度25℃,出口温度38℃的循环水冷却热水(热水的入口温度80℃,出口温度55℃),通过传热量、阻力损失传热系数、传热面积的计算,并结合经验值确定换热器的工艺尺寸、设备型号、规模选定,然后通过计算来确定各工艺尺寸是否符合要求,符合要求后完成工艺流程图和设备主体条件图,进而完成设计体系。
设计要求:选择一台适宜的锯齿形换热器并进行核算。
下图中左面的为板式换热器外形,右边的是板式换热器工作原理图。
1.3 确定设计方案1.3.1 设计流程图裕度过大或过小1.3.21.3.3 换热器选型两流体温度变化情况:热流体进口温度80℃,出口温度55℃;冷流体人口温度25℃,出口温度38℃。
该换热器用循环冷却水冷却,初选BJ0.2锯齿形波纹板片的板式热水冷却器。
1.4 符号说明Pr —— 普兰特准数,无因次; R e ——雷诺准数,无因次;a ——对流给热系数,W/(m 2·℃); S ——换热面积,m 2; W h ——热流体的质量流量,kg ·s -1;`mt ∆——平均传热温差;K ——总传热系数,W/(m 2·℃); N ——管子总数; H ——传热面积裕度;`mt ∆——平均传热温差,℃;Q ——换热器的热负荷,kw ;μ——粘度, Pa ·s ;R i ——垢阻热阻,m 2·℃/W ; R i ——导热热阻,m 2·℃/W ;λw ——导热系数,W/(m 2·℃); b ——管壁厚度,mm;d ——换热器直径,m ; 0ρ——密度,kg/m 3 N p ——管程数; T m ——定性温度,℃;L ——管子总长,m ; D e ——当量直径,mm;u i ——循环水的流速,m/s ; W i ——冷却水用量,Kg/h ;裕度合适⑨C ph ——热流体的平均定压比热,kJ/(kg ·℃)2 锯齿形板式热水冷却器的工艺计算将2500kg/h 的热水从80℃冷却至55℃,冷却介质采用循环水,循环水入口温度25℃,出口温度为38℃,设计一台锯齿形板式热水冷却器,完成该生产任务。
2.1 确定物性数据2.1.1首先计算定性温度,并查取定性温度下的物性数据 热水:T m = (80+55) /2 = 67.5℃ 冷却水:t m = (25+38)/2 = 31.5℃查化工原理附录,两流体在定性温度下的物性数据如下表:表2.1 水的物理性质2.1.2计算热负荷Q = W h C ph (T 1-T 2)式中W h = 2500/3600=0.694kg/s Q =0.694×4.181×(80-55)=72.54 kw 2.1.3计算平均温差(按逆流计算)()()()()C 66.532555/3808ln 25553808︒=-----='∆mt2.1.4初估换热面积及初选板型对于粘度小于1×10-3Pa ·s 的热水与循环冷却水的换热,列管式换热器的K 值大约为850~1700W/m 2•C ︒,而板式热水冷却器的K 值大约为为列管式换热器的2~4倍,则可初估K 为2500 W/m 2•C ︒。
初估换热面积23862m.066.3325001054.27=⨯⨯='∆=mt K Q S初步选定BJ0.2锯齿形波纹板片的板式热水冷却器,其单通道流通截面积为0.00045m 2,有效单片传热面积0.10m 2。
试选组装形式1011010.2⨯⨯。
该组装形式中2.0表示其公称换热面积为2.0m 2;分子的101⨯表示,热水的程数为1,每程的流道均为10;分母的101⨯冷却水的程数也为1,其流道为10。
因所选板型为混流,故可采用列管式换热器的温差校正系数:923.125385508151.02508253812211112=--=--==--=--=t t T T R t T t t P图2.1 温差校正系数图查单壳程的温差校正系数图,得79.0=φ259m .4366.5379.0=⨯='∆=∆mm t t φ初估板式换热面积2384m.059.4325001054.27=⨯⨯=∆=mt K Q S2.1.5计算总传热系数K(1)计算热水侧的对流给热系数 热水在流道内的流速160m/s.01000045.07.997/946.01=⨯=u当量直径mm0.100.522=⨯==δe D (δ为板片波纹高度,即板间距)8613000406.07.997601.001.0Re 1111=⨯⨯==μρu D e (在2850~14600之间)615.2266.0414000.01418Pr 1111=⨯==λμp c如果选用0.2m 2锯齿形波纹板片,则其传热热系数的计算公式如下:301610111310..ePr Re D λ.α=(此公式适用于Re 在2850~14600之间)C3W/m.4220615.2861301.0266.031.023.061.01︒⋅=⨯⨯⨯=α(2)计算冷却水侧的对流给热系数冷却水的质量流量()()()()34kg/s12538417455081418946.01221⋅=-⨯-⨯⨯=--=t t c T T c W W pc ph h c冷却水在流道内的流速30m/s.01000045.02.599/34.12=⨯=u2.4193000712.02.59930.001.0Re2222=⨯⨯==μρu D e (适用Re 在2850~14600间)801.4196.0000712.04174Pr 2222=⨯==λμp c402610222310..ePr Re D λ.α=(此公式适用于Re 在2850~14600之间)CW/m6.5359801.424193.01.0196.031.024.061.02︒⋅=⨯⨯⨯=α(3)金属板的热阻R=w bλ拟选用板材为不锈钢(1Cr18Ni9Ti ),其导热系数λw =16.8W/m C ︒⋅,板的厚度估计为b=0.8mm (估计值),则R=C/Wm 000048.08.16108.023︒⋅=⨯=-wbλ(4)污垢热阻附录24 壁面污垢热阻表2.2 冷却水的壁面污垢热阻-1C/W m 107197.1C/W m 107197.1242241︒⋅⨯=︒⋅⨯=--R R(5)总传热系数KCW/m3.12266.5359100017197.0000048.000017197.03.42201111122211︒⋅=++++=++++=αλαR bR K w2.1.6计算传热面积S 设备实际传热面积()()2m9.11.01201.01=⨯-=⨯-=N S所需传热面积23,m71.159.343.12261054.72=⨯⨯=∆='逆m t K Q S带入由实际传热面积和理论传热面积计算的:安全系数(裕度)H =%1.11%10071.171.19.1=⨯-传热面积的裕度可满足工艺和安全的需要,故该换热器能够完成生产任务。