化工原理课程设计指导书
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化工原理课程设计书一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法,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)了解化工原理的基本概念和基本原理。
(2)掌握化工过程的基本计算方法和基本操作技能。
(3)熟悉化工设备的设计和操作原理。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题。
(2)具备化工设备操作和维护的能力。
(3)能够进行简单的化工过程设计和优化。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对化工行业的兴趣和热情。
(2)增强学生对化工安全意识和环保意识的认知。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.化工原理基本概念和基本原理:包括化工过程的基本类型、化工过程的平衡与速率、化工热力学、化工动力学等。
2.化工过程计算:包括流体力学、传质、传热等基本计算方法。
3.化工设备设计与操作:包括反应器设计、蒸馏塔设计、膜分离装置设计等。
4.化工过程设计与优化:包括工艺流程设计、设备选型、操作条件优化等。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学,包括:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解化工原理在实际工程中的应用。
3.实验法:通过实验操作,使学生掌握化工设备的操作方法和实验技能。
4.讨论法:通过分组讨论,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
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,我们将准备以下教学资源: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:化工原理教学课件、视频资料等。
4.实验设备:流体力学、传质、传热等实验装置。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式相结合的方法。
评估方式包括:1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等环节,评估学生的学习态度和课堂表现。
《化工原理课程设计》指引书一、课程设计目与性质化工原理课程设计是化工原理课程一种实践性、总结性和综合性教学环节,是学生进一步学习、掌握化工原理课程重要构成某些,也是培养学生综和运用课堂所学知识分析、解决实际问题所必不可少教学过程。
当代工业规定有关工程技术人员不但应是一名工艺师,还应当具备按工艺规定进行生产设备和生产线选型配套及工程设计能力。
化工原理课程设计对学生进行初步工程设计能力培养和训练,为后续专业课程学习及进一步培养学生工程意识、实践意识和创新意识打下基本。
二、课程设计基本规定(1)在设计过程中进一步掌握和对的运用所学基本理论和基本知识,理解工程设计基本内容,掌握设计程序和办法,培养发现问题、分析问题和解决问题独立工作能力。
(2)在设计中要体现兼顾技术上先进性、可行性和经济上合理性,注意劳动条件和环保,树立对的设计思想,培养严谨、求实和科学工作作风。
(3)对的查阅文献资料和选用计算公式,精确而迅速地进行过程计算及重要设备工艺设计计算。
(4)用简洁文字和清晰图表表达设计思想和计算成果。
三、设计题目题目Ⅰ:在生产过程中需将3000kg/h某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水压力为0.4MPa,循环水入口温度为35℃,出口温度为45℃。
设计一列管式换热器满足上述生产需要。
题目Ⅱ:在生产过程中需将5000kg/h某种油(在90℃时,密度为825kg/m3;定压比容为2.22kJ/kg·℃;导热系数为0.140W/m·℃;粘度为0.000715Pa·s;污垢热阻为0.000172m2·℃/W)从140℃冷却至40℃,压力为0.3MPa,冷却介质采用循环水,循环冷却水压力为0.4MPa,循环水入口温度为35℃,出口温度为45℃。
化工原理课程设计指导书
课程介绍
化工原理课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合应用本门课程及有关修课程的基本知识解决实际问题的一次训练。
在整个教学计划中,它也起培养学生独立工作能力、树立正确的设计思想的重要作用。
要求学生在规定时间内,按照设计任务书的要求完成某一化工设备(如精馏塔,吸收塔,换热器,干燥器等)的工艺设计和设备装配图的绘制。
说明书内容
课程设计说明书中应包括所有原始数据、计算和图表(辅助)材料,并按规定顺序编号:
1. 标题页
2. 设计任务
3.目录(内容)
4. 绪论
5. 设备的工艺计算
6. 设备强度计算
7. 辅助设备的计算或选型
8. 控制点的选择
9. 结束语(结论和建议)
10. 引用文献一览表
题目吸收塔的设计
含氨为4%的混合空气,处理量为1000m3/h,采用清水吸收,要求尾气中氨低于0.03%,吸收剂的用量为最小吸收剂的用量的1.6倍(均为体积分数)。
操作压力为常压,操作温度20℃,每年工作300天,每天24小时运行。
试设计一个合适的填料吸收塔。
2、填料类型
可从教材224页,几种填料的性能数据里选,也可根据需要从手册或其他地方查找。
3、设计任务
(1)吸收塔的物料衡算。
(2)填料层压降的计算。
(3)吸收塔塔体工艺的计算。
(4)用CAD将吸收塔塔体画出,并标明尺寸。
(5)对本设计进行评述。
4、基础数据
操作条件下物系的平衡关系为Y =0.757X。
5、最后做成ppt,进行课程设计答辩。
2011-2012学年第一学期化工原理课程设计指导手册一、课程设计任务书现要回收废甲醇,现要回收废甲醇,拟建立一套精馏塔,拟建立一套精馏塔,拟建立一套精馏塔,已知进塔物料中含甲醇和水,已知进塔物料中含甲醇和水,已知进塔物料中含甲醇和水,其中甲其中甲醇含量为(41%+0.003x )(质量分数,下同),经过精馏后得甲醇含量为y ,塔底釜液的组成为z 。
(说明:x 为学号的后两位;x 为奇数时y 取0.97,为偶数时取0.98;轻化091班z 值取0.01,092班z 值取0.02)。
设计要求废甲醇的处理量为10吨/小时。
设计条件如下:操作压力操作压力 4 kPa(塔顶表压) 进料热状况进料热状况 自选回流比 自选单板压降单板压降 ≤0.7 kPa全塔效率全塔效率 E T =52%试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
二、课程设计报告内容课程设计报告由说明书和图纸两部分构成。
设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计算、表格等,编排顺序如下:1 标题页;2 设计任务书;3 目录;4 设计方案简介;5 工艺流程草图及说明;6 工艺计算及主体设备设计;7 辅助设备的计算及选型;8 设计结果概要或设计一览表;9 对本设计的评述;10 附图(带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图);11 参考文献;12 主要符号说明。
三、课程设计要求1 在设计方案中应给出回流比选择的依据,在设计方案中应给出回流比选择的依据,即经济最优化的相关计算;即经济最优化的相关计算;即经济最优化的相关计算;进料进料热状况的选择应考虑对各层塔板的气、热状况的选择应考虑对各层塔板的气、液相负荷的影响;液相负荷的影响;在设计方案和工艺流程中应体现节能的设计思想,应考虑余热的回收利用。
2 主体设备具体包括塔体和塔板。
其中塔体工艺尺寸包括塔体的有效高度和塔径;塔板设计包括降液管、溢流堰、受液盘的选型及计算,以及塔板布置等。
主体设备的设计需要进行流体力学验算等校核工作,工作点要处于塔板负荷性能图中的最佳区间。
化工原理课程设计说明书
一、课程背景
本课程设计选择的课程为化工原理,是一门集理论和实验于一体的课程。
化工原理课程旨在帮助学生了解基本的化学、物理、分析化学、工程
原理。
它还阐述了有关化工过程的基本概念,如反应热、反应机理、热力
学等,这些概念和知识都是实习期间不可缺少的基础。
二、课程目标
1.能够分析和撰写化工原理的相关理论;
2.能够运用化工原理解决实际工程问题;
3.熟悉化工原理中的基本概念,包括反应热、反应机理、热力学等;
4.理解和掌握基本的实验设计技能;
5.掌握和深入分析化工原理的实验技术的相关概念,为未来的实践打
下坚实的基础。
三、教学内容
1.反应热学:此部分将介绍什么是反应热学和反应热学的基本概念,
以及教学中常用的实验方法。
2.反应机理:此部分将介绍反应机理的概念,以及如何分析反应机理,使用反应机理理解反应机理的过程。
3.热力学:本部分将介绍热力学的概念,以及K值和G值的定义及计算,以及深入讨论热力学概念中的一些重要问题,如自由能函数、热力学
参数和热力学原理的应用。
4.实验技术:本部分将介绍实验技术的基本概念,以及实验技术应用于化工原理研究的重要性,以及实。
10140111/2班《化工原理》课程设计设计指导书学生:指导教师:张顺泽化工学院化工教研室2013年12月《化工原理》课程设计任务指导书一、课程设计的目的通过课程设计,旨在使学生了解工程设计基本内容,初步掌握化工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、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。
课程设计的任务是:学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能,通过独立思考和锐意创新,在规定的时间内完成指定的化工某单元操作(单体设备)的设计任务,并通过设计说明书及设计图形式正确表述。
二、设计任务及要求1、设计题目试设计一,用于分离。
原料量为、组成见下表,要求低于(大于) %,低于(大于) %。
2、设计条件运行时间:8000小时、中原地区3、设计参数:需查阅相关资料4、设计任务通过化工计算,绘制工艺流程图和主设备结构图,编制设计说明书(设计过程的评述及主要问题讨论)。
三、设计时间进程表课程设计时间原则上为2周,时间分配大致如下:四、设计指导教师、学生及设计纪律要求指导教师:张顺泽学生:纪律要求:1)按时到教室,有事请假;2)不得在设计时间内做与设计无关事情;3)到图书馆查阅资料,须在教室黑板上注明去向及时间;4)保持教室卫生。
不得妨碍他人设计。
五、课程设计所提交的文件1、设计说明书1份,内容如下:1)总论:①概述;②文献综述;③设计任务的依据。
2)生产工艺流程或生产方案确定。
3)生产工艺流程说明。
4)工艺计算书(物料和热量衡算)。
5)主要设备的工艺计算和设备选型计算。
6)设计体会与收获。
7)主要参考文献。
2、设计图纸2份1)工艺流程图;2)主要设备结构图。
六、成绩评定办法及评分标准1、成绩评定:1)、正常情况下的学生的课程成绩应按学生的设计方案、设计说明书、设计图纸、答辩四项综合评定,各项所占比列情况见下表。
2)、课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格平定,标准如下:优:综合成绩91—100分;良:综合成绩81—90分;中:综合成绩71—80分;及格:综合成绩61—70分;不及格:综合成绩60分以下。
化工原理课程设计设计书一、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,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)了解化工原理的基本概念和原理;(2)掌握化工流程图的绘制和分析方法;(3)熟悉化工单元操作的基本原理和计算方法;(4)了解化工工艺流程和设备选型。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工流程图的绘制和分析能力;(3)能独立完成化工单元操作的计算和设计;(4)具备一定的化工工艺流程设计和设备选型能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对化工行业的兴趣和热情;(2)增强学生的创新意识和团队协作精神;(3)培养学生遵守纪律、严谨治学的学术态度。
二、教学内容本课程主要内容包括化工原理的基本概念、理论和方法,以及化工单元操作和工艺流程。
具体安排如下:1.化工原理的基本概念和原理:主要包括化工过程的基本特点、化工流程图的绘制和分析方法。
2.化工单元操作:包括流体流动、压力容器、传热、传质、反应工程等基本操作原理和计算方法。
3.化工工艺流程和设备选型:主要包括工艺流程的设计原则、设备选型依据和实例分析。
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,引导学生掌握化工原理的核心内容。
2.案例分析法:通过分析实际案例,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
3.实验法:进行化工单元操作的实验,让学生亲身体验和理解化工原理。
4.讨论法:学生分组讨论,培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源1.教材:选用权威、实用的化工原理教材,为学生提供系统、全面的学习资源。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT、视频等多媒体资料,提高课堂教学效果。
4.实验设备:配备齐全的实验设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程采用多元化的评估方式,全面客观地评价学生的学习成果。
化工原理课程设计指导书一、课程设计概述本化工原理课程设计旨在培养学生运用所学化工原理知识,分析和解决实际问题的能力。
通过独立完成一个化工工艺流程的设计,学生将对化工原理的理论知识和技术实践进行有机结合。
二、课程设计目标1.深入理解化工原理的基本概念,掌握化工原理的基本理论。
2.培养学生的实践能力,提高化工工艺流程设计的能力。
3.培养学生的团队合作和沟通能力,促进学生的综合素质发展。
三、课程设计内容本课程设计内容包括以下三个主要部分:1. 项目选择学生根据自己的兴趣和能力,选择一个化工领域相关的课题或实际问题作为设计项目。
课题可以是某种化工产品的生产工艺流程设计,也可以是某种化工废水的处理工艺流程设计等。
2. 设计方案学生根据所选课题,进行必要的文献调研和理论分析,提出相应的设计方案。
设计方案应包括工艺流程图、物料平衡、能量平衡、设备选型和设备布局等内容。
3. 设计报告学生根据设计方案,撰写设计报告。
设计报告应包括项目背景介绍、设计原理和方法、设计结果和分析等内容。
四、课程设计流程本课程设计将按照以下流程进行:1. 确定项目学生根据自身兴趣和能力,选择一个化工相关课题或实际问题作为设计项目。
2. 文献调研学生进行必要的文献调研,了解相关领域的最新研究进展,并分析现有设计方案。
3. 设计方案学生根据文献调研结果,提出自己的设计方案。
设计方案应包括详细的工艺流程图、物料平衡、能量平衡、设备选型和设备布局等内容。
4. 设计实施学生按照设计方案,进行设计实施。
实施过程中应加强沟通与合作,发挥团队的智慧和创造力。
5. 报告撰写学生根据设计实施的结果,撰写设计报告。
报告应包括项目背景介绍、设计原理和方法、设计结果和分析等内容。
6. 成果展示学生根据课程要求举行成果展示活动,展示设计成果和分享设计经验。
五、课程设计评分标准本课程设计将根据以下几个方面进行评分:1.设计方案的创新性和可行性。
2.设计实施的完整性和实际操作能力。
化工原理课程设计说明书模板化工原理课程设计说明书模板一、设计目的与意义本次化工原理课程设计旨在通过实践操作,加深学生对于化工原理的理解与应用,培养学生的动手能力以及解决实际问题的能力。
通过本次设计,学生将能够熟悉常见的化工流程图、能够进行物质平衡计算,并能够运用化工原理解决实际问题。
二、设计内容与要求1.设计名称:某化工厂生产甲醇的流程设计。
2.设计要求:根据给定的原料、产物及反应条件,确定该化工厂甲醇生产的最佳流程,并进行流程图绘制、物质平衡计算及能量平衡计算。
三、设计步骤1.确定反应方程式:根据给定的原料及产物,确定甲醇的生产反应方程式。
2.绘制流程图:根据甲醇生产的反应方程式,绘制甲醇生产过程的流程图,并标注每个单元操作的名称、输入输出物流等。
3.进行物质平衡计算:根据给定的原料及产物的摩尔数或质量数,以及反应方程式,进行物质平衡计算,并验证总摩尔数或质量数是否平衡。
4.进行能量平衡计算:根据每个单元操作的能量输入输出情况,以及反应热等热力学参数,进行能量平衡计算,并验证能量是否平衡。
5.进行流程改进:根据物质平衡和能量平衡的结果,对流程进行改进,并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响。
四、设计要点1.反应方程式的确定:需要根据甲醇的生产原料及产物,确定合适的反应方程式,并考虑到反应的热力学条件,如反应热、反应速度等。
2.流程图的绘制:应该清晰明了,标注每个单元操作的名称、输入输出物流及流程中存在的能量交换。
3.物质平衡计算:在计算过程中,需要准确、细致地考虑每个单元操作中输入物流和输出物流的变化情况,确保物质平衡的准确性。
4.能量平衡计算:要考虑到每个单元操作中的能量输入输出情况,以及反应热等热力学参数的影响,确保能量平衡的准确性。
5.流程改进分析:需要根据物质平衡和能量平衡的结果,对流程进行改进,并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响,提出相应的优化建议。
五、设计结果与总结通过本次化工原理课程设计,可以得到甲醇生产的最佳流程,并得到相应的物质平衡计算和能量平衡计算结果。
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.........................................................................................................。
化工原理课程设计指导西北农林科技大学生命科学学院生物工程教研室编2010年6月目录第1章概论 (1)1.1化工原理课程设计的目的和要求 (1)1.2化工原理课程设计的内容和步骤 (1)第2章列管式换热器设计 (5)2.1设计和选用时应考虑的问题 (5)2.2管壳式换热器的给热系数 (6)2.3流体通过换热器的阻力损失 (8)2.4对数平均温差的修正 (8)2.5管壳式换热器的设计和选用步骤 (10)第3章筛板精馏塔设计 (12)3.1收集基础数据3.2 工艺流程的选择3.3 做全塔的物料平衡3.4 确定操作条件3.5 确定回流比3.6 理论板数与实际板数3.7 确定冷凝器与再沸器的热负荷3.8 初估冷凝器与再沸器的传热面积3.9 塔径计算及板间距确定3.10 堰及降液管的设计3.11 塔板布置及筛板塔的主要结构参数3.12筛板塔的水力学计算3.13塔盘结构3.14 塔高主要参考文献附录1. 设计任务书格式2. 设计说明书格式第一章绪论1.1化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
在整个教学计划中,它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计不同于平时的作业,在设计中需要学生自己做出决策,即自己确定方案,选择流程,查取资料,进行过程和设备计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的分析比较,择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以,课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养:(1)查阅资料,选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力;(2)树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力;(3)迅速准确的进行工程计算的能力;(4)用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
1.2化工原理课程设计的内容和步骤(1)课程设计的基本内容①设计方案简介对给定或选定的工艺流程,主要的设备型式进行简要的论述;②主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计;③典型辅助设备的选型和计算包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定;④带控制点的工艺流程简图以单线图的形式绘制,标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点;⑤主体设备工艺条件图图面上应包括设备的主要工艺尺寸,技术特性表和接管表;完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。
说明书是设计的书面总结,也是后续设计工作的主要依据,应包括以下主要内容:①封面(课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间);②目录;③设计任务书;④设计方案简介;⑤工艺设计计算;⑥辅助设备的计算及选型;⑦设计结果汇总表;⑧设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论;⑨工艺流程图及设备工艺条件图;⑩参考资料。
(2)课程设计的步骤①动员和布置任务;②阅读指导书和查阅资料;③设计计算,绘图和编写说明书;④考核和答辩。
整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。
论述应该条理清晰,观点明确;计算要求方法正确,误差小于设计要求,计算公式和所用数据必须注明出处;图表应能简要表达计算的结果。
(3) 带控制点的工艺流程图的绘制带控制点的工艺流程图是一种示意性的图样,它以形象的图形、符号、代号表示出化工设备、管路、附件和仪表自控等,借以表达出一个生产中物料及能量的变化始末。
工艺流程图绘制范围如下:必须反映出全部工艺物料和产品所经过的设备;①应全部反映出主要物料管路,并表达出进出装置界区的流向;②冷却水、冷冻盐水、工艺用的压缩空气、蒸汽(不包括副产品蒸汽)及蒸汽冷凝液系统等的整套设备和管线不在图内表示,仅示意工艺设备使用点的进出位置;③标出有助于用户确认及上级或有关领导审批用的一些工艺数据(例如:温度、压力、物流的质量流量或体积流量、密度、换热量等);④包括绘制图例,图画上必要的说明和标注,并按图签规定签署;⑤必须标注工艺设备,工艺物流线上的主要控制点符及调节阀等。
这里指的控制点符包括被测变量的仪表功能(如调节、纪录、指示、积算、连锁、报警、分析、检测及集中,就地仪表等)。
流程图的绘制步骤如下:①用细实线(0.3mm)画出设备简单外形,设备一般按1:100或1:50的比例绘制,如某种设备过高(如精馏塔),过大或过小,则可适当放大或缩小;②常用设备外形可参照图1-1所示,对于无示例的设备可绘出其象征性的简单外形,表明设备的特征即可;③用粗实线(0.9mm)画出连接设备的主要物料管线,并注出流向箭头;④物料平衡数据可直接在物料管道上用细实线引出并列成表;⑤辅助物料管道(如冷却水、加热蒸汽等),用中粗实线(0.6mm)表示;⑥设备的布置原则上按流程图由左至右,图上一律不标示设备的支脚、支架和平台等,一般情况下也不标注尺寸。
工艺物料的介质代码自行编制,一般以分子式及其编写字母表示。
辅助物料如公用系统介质代号规定如表1-1。
表1-1 辅助物料和共用系数介质代号图上应标注单元设备的代号,单元设备分类代号见表1-2。
表1-2 单元设备分类代号(4)主体设备工艺条件图(此部分内容教师可根据具体题目有选择的要求)主体设备是指在每个单元操作中处于核心地位的关键设备,如传热中的换热器,蒸发中的蒸发器,蒸馏和吸收中的塔设备(板式塔和填料塔),干燥中的干燥器等。
一般,主体设备在不同单元操作中是不同的,即使同一设备在不同单元操作中其作用也不相同,如某一设备在某个单元操作中为主体设备,而在另一单元操作中就可变为辅助设备。
例如,换热器在传热中为主体设备,而在精馏或干燥操作中就变为辅助设备。
泵、压缩机等也有类似情况。
主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。
图面上应包括如下内容:①设备图形指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等;②技术特性指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性;③设备组成一览表注明组成设备的各部件的名称等。
应予以指出,以上设计全过程统称为设备的工艺设计。
完整的设备设计,应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计,最后提供可供加工制造的施工图。
这一环节在高等院校的教学中,属于化工机械专业中的专业课程,在设计部门则属于机械设计组的职责。
图1-1 流程图设备外形图例第二章 管壳式换热器的设计和选用化工生产中所用的换热器类型很多,按其用途分,有加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
按其结构分,有列管式、板式等。
不同类型换热器,其性能各异,因此要了解各种换热器的特点,以便根据工艺要求选用适当类型,同时还要根据传热的基本原理,选择流程,确定换热器的基本尺寸,计算传热面积以及计算流体阻力等。
本章着重对列管式换热器的设计进行详细介绍。
2.1 概述列管式换热器是目前应用最广泛的一种换热设备, 2.1设计和选用时应考虑的问题 (1) 冷热流体流动通道的选择a 、不洁净或易结垢的液体宜在管程,因管内清洗方便,但U 形管式的不宜走管程;b 、腐蚀性流体宜在管程,以免管束和壳体同时受到腐蚀;c 、压力高的流体宜在管内,以免壳体承受压力;d 、饱和蒸汽宜走壳程,饱和蒸汽比较清洁,而且冷凝液容易排出;e 、被冷却的流体宜走壳程,便于散热;f 、若两流体温差大,对于刚性结构的换热器,宜将给热系数大的流体通入壳程,以减小热应力;g 、流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜,因在壳程100>Re 即可达到湍流。
但这不是绝对的,如果流动阻力损失允许,将这种流体通入管内并采用多管程结构,反而会得到更高的给热系数。
以上各点常常不可能同时满足,而且有时还会相互矛盾,故应根据具体情况,抓住主要方面,作出适宜的决定。
(2) 流动方式的选择除逆流和并流之外,在列管式换热器中冷、热流体还可以作各种多管程多壳程的复杂流动。
当流量一定时,管程或壳程越多,对流传热系数越大,对传热过程越有利。
但是,采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失,即输送流体的动力费用增加。
因此,在决定换热器的程数时,需权衡传热和流体输送两方面的损失。
当采用多管程或多壳程时,列管式换热器内的流动形式复杂,对数平均值的温差要加以修正。
(3) 换热管规格和排列选择换热管直径越小,换热器单位容积的传热面积越大。
因此对于洁净的流体可完管径可取得小些。
但对于不洁净或易结垢的流体,管径应取的大些,以免堵塞。
为了制造和维修的方便,我国目前试行的系列标准规定采用φ19×2mm 和φ25×2.5mm 两种规格,管长有1.5、2.0、3.0、6.0m ,排列方式:正三角形、正方形直列和错列排列,见图2-1。
图2-1 换热管排列方式各种排列方式的优点:⎪⎩⎪⎨⎧,给热系数大,管外流体湍流程度高等边三角形:排列紧凑热系数正方形错列:可提高给但给热效果较差正方形排列:易清洗,(4)折流挡板安装折流挡板的目的是为提高壳程对流传热系数,为取得良好的效果,挡板的形状和间距必须适当。
对圆缺形挡板而言,弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。
由图2-2可以看出,弓形缺口太大或太小都会产生"死区",既不利于传热,又往往增加流体阻力。
挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。
间距太大,不能保证流体垂直流过管束,使管外表面传热系数下降;间距太小,不便于制造和检修,阻力损失亦大。
一般取挡板间距为壳体内径的0.2~1.0倍。
a.切除过少b.切除适当c.切除过多图2-2挡板切除对流动的影响2.2管壳式换热器的给热系数给热系数包括管内流动的给热系数和壳程给热系数,管内流体的给热系数前面已经学过,而壳程的给热系数与折流挡板的形状、板间距,管子的排列方式、管径及管中心距等因素有关。
壳程中由于设有折流挡板,流体在壳程中横向穿过管束,流向不断变化,湍动增强,当100>Re 即可达到湍流状态。
2.2.1流体在圆形直管内的强制湍流k Nu Pr Re 023.08.0=kp c du d )()(023.08.0λμμρλα=使用范围:Re>10000,0.7<Pr<160,μ<2×10-5Pa.s ,l/d>50注意事项:(1)定性温度取流体进出温度的算术平均值t m ; (2)特征尺寸为管内径d i ;(3)流体被加热时,k =0.4,流体被冷却时,k =0.3;上述n 取不同值的原因主要是温度对近壁层流底层中流体粘度的影响。
当管内流体被加热时,靠近管壁处层流底层的温度高于流体主体温度;而流体被冷却时,情况正好相反。