化工原理课程设计最新版本ppt课件

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化工原理课程设计(ppt 23)

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一、设计条件
– 7、四级酒精(含乙醇为95％(V)其它无要求)的产出率为二级酒精的2％； – 8、塔顶温度 78℃，塔底温度100-104℃； – 9、塔板效率0.3-0.4或更低； – 10、精馏段塔板数计算值～22层，工厂 32层， – 提馏段塔板数计算值～10层，工厂 16层； – 11、二级酒精从塔第三、四、五层提取； – 12、二、四级酒精的冷却温度为25℃， – 冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃ – 13、回流比大致范围 3.5-4.5（通过最少回流比计算） – 14、其他参数(除给出外)可自选。
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具体要求
• 所有工作必须独立完成； • 时间：5月24-6月11日： • 6月2日提交设计说明书草稿、乙醇—水溶液的 y-x图、主体设备草图和流程图，老师批改后返回学生。 • 6月9日完成正式的设计说明书、乙醇—水溶液的y-x图、主体设备图和流程图。 • 说明书右边留30mm，用来标注参考文献，图纸必须规范，标注清楚。 • 6月10日—11日答辩。
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二、设计说明书的内容
– 1、目录；
– 2、设计题目及原始数据(任务书)； – 3、简述酒精精馏过程的生产方法及特点， – 4、论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择； – 5、精馏过程有关计算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等);
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四、参考书
• 1、天津大学，《化工原理》，天津，天津科学技术出版社，1990年。 • 2、华南理工大学，《化工过程及设备设计》，广州，华南理工大学出版社，1986年。 • 3、魏崇关，郑晓梅，《化工工程制图》，北京，化学工业出版社，1992年。 • 4、刁玉玮，王立业编，《化工设备机械基础》，大连，大连理工大学出版社，1989年。 • 5、章克昌，吴佩琮，《酒精工业手册》，北京，轻工业出版社，1995年。

化工原理-教学ppt课件

A
任取
1.2.1.1 受力分析
水平方向：相互抵消
垂直方向：
上端面的总压力:
P0
P1=p1A 下端面的总压力:
P2=p2A 重力： G=Vg = g (Z1-Z2)A
P1
Z1
G
Z2 P2
∵液柱静止
∴P1+G -P2 = 0
p1A+ g (Z1-Z2)A -p2A = 0
p1 + g (Z1-Z2) -p2 = 0
移项： p2 = p1 + g (Z1-Z2)
（1）
若液柱的上端面取在容器的液面，P0, 液柱高 h , 则：
p2 = p0 + gh 将式（1）移项：
p2 + g Z2 = p1 + g Z1 （2）式（2）/ ：
p1

gz1

p2

gz2 .......... ....( 3)
2

=1.013 ×105 N/m2
0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具体应用
（1）确定控制体
——即进行衡算的空间范围
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h
（3）列出衡算式
mi -mo=ma 对于连续生产：
mi -mo=0
0-6能量衡算★
机械能、热量、电能、化学能等统称为能量。依据--------能量守恒定律。重点——热量衡算
解： 1 kgf =9.81 N
1m = 100cm ∴1atm= 1.033kgf/cm2
kgf 1.033
cm2

9.81N 1kgf

100cm 1m

化工原理完整教材课件

实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理涉及药物的合成、分离和提纯，以及食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数的确定方法。
对流传热速率方程

化工原理课程设计PPT课件

（2）溢流装置采用单溢流弓形降液管平形受液盘及平形溢流堰不设进口堰
ppt精选版
42
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
ppt精选版
43
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
ppt精选版
5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
ppt精选版
41
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
ppt精选版
6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
ppt精选版
7

化工原理完整教材课件 PPT

基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径，计算流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。
流体流动将影响过程系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法：（1）按状态分为气体、液体和超临界流体等；（2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体；（3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念静力学方程及其应用机械能衡算式及柏努利方程流体流动的现象流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）；（4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而构成了流体力学原理研究的复杂内容之一

化工原理第三版(讲课用)PPT课件

七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法描述空间各点的状态及其与时间的关系例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态指全部过程参数均不随时间而变定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而与时间无关。非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充分大，宏观上充分小的分子团。微观上充分大分子团的尺度>>分子的平均自由程对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸物理量都可看成是均匀分布的常量
三、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理分析简化过程机理
数学
物理描述数学
模型
模型
求解
含模型参数的结果
实验
求得模型参数
四、联系单元操作的两条主线传递过程研究工程问题的方法论
五、化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算

化工原理课程设计介绍PPT课件

03
化工原理课程设计案例分析
设计案例一：分离设备的设计
分离设备设计
介绍各种分离设备的原理、特点和应用，如离心机、过滤器、萃取塔等。
设计要求
根据给定的工艺条件和要求，选择合适的分离设备，进行结构设计、参数计算和性能评估。
案例分析
以实际生产中的分离设备为例，分析其设计特点、操作原理和优缺点，提出改进方案。
计算错误或误差过大
总结词
计算错误或误差过大是化工原理课程设计中常见的问题之一，可能影响设计的可行性和准确性。
详细描述
学生在计算过程中可能因为粗心或对计算公式掌握不够熟练，导致计算错误或误差过大。为了解决这个问题，学生需要仔细核对计算过程和结果，确保计算的准确性和可靠性。同时，学生也需要加强对计算公式和方法的掌握和理解，提高计算能力和精度。
设计案例三：换热设备的设计
换热设备设计
介绍各种换热设备的原理、特点和应用，如管壳式换热器、板式
换热器、翅片式换热器等。
设计要求
根据给定的热量交换条件和要求，选择合适的换热设备，进行结构设计、参数计算和性能评估。
案例分析
以实际生产中的换热设备为例，分析其设计特点、操作原理和优缺点，提出改进方案。
培养能力
课程设计有助于培养学生的工程设计能力、创新能力和解决问题的能力。
学科交叉
化工原理课程设计涉及多个学科领域，如化学、物理、数学等，有助于提高学生的跨学科思维能力。
课程设计的任务和要求
系统分析
工艺计算
学生需要分析给定化工过程的流程、设备、操作条件等，理解各单元操作的基本原理和相互关系。
见和建议，不断完善和优化设计方案。

化工原理课程设计简介PPT(83张)

化工原理课程设计
板式精馏塔设计
第二节板式精馏塔的工艺设计
主要内容：一. 设计方案的确定二. 物料衡算和操作线方程三. 理论板数的求算方法四. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
一.设计方案的选定
1. 装置流程的确定包括：热量的利用，进料方式的选择，冷凝器的选择（全凝器或分凝器） 2. 操作压强的选择：取决于冷凝温度包括：常压、减压、加压
目录格式
举一例如下：第一章工艺计算 1.1 物料衡算 1.1.1. 全塔物料衡算 1.1.2. 精馏断物料衡算
参考文献格式
将你所参考的文献、资料、书籍的出处都在参考文献中列出。格式如下： [1] （作者）.（书籍名称）.（出版地）：（出版社），出版年月
注意：我所用的几个不同的标点符号。
2. 格式要求
标题页：到我这拷一份标准的标题页，已经给大家设计好了（可以在这页上进行个性设计，但我列出的几项必须有）。任务书：将发下去的任务书到时大家再打印一份，也可以将我给的任务书先复印一份留到最后进行装订。目录：列出三级标题。一级标题：第一章、第二章… 二级标题：1.1、 1.2、…2.1、 2.2、… 三级标题：1.1.1. 1.1.2.
（1）设计方案制定（2）主要设备的工艺设计计算
包括各种设计参数的选择、物料衡算、热量衡算、理论塔板数计算、塔高、塔径等等。
（3）典型辅助设备的选型和计算（4）工艺流程图（5）主体设备工艺条件图
化工原理课程设计
绪论
设计说明书的内容和格式 ⑴ 标题页（封面）； ⑵ 目录； ⑶ 设计任务书； ⑷ 设计方案制定（简介）； ⑸ 工艺流程图及说明； ⑹ 工艺计算及主体设备设计； ⑺ 辅助设备的计算及选型； ⑻ 设计结果概要或设计一览表； ⑼ 对本设计的评述；（10）工艺流程图、主体设备工艺条件图；（11）参考文献

化工原理课程设计共41页PPT资料

• 4 塔板设计： • 板布置、开孔率 • 单溢流、弓形降液管、 • 平行受液盘、不设进口堰
• 5 流体力学验算
• • P＜单板压降 • 液沫夹带是量ev＜0.1kg液/kg干
气 • 漏液线：稳定系数K=u0/uow＞
1.5-2.0 • 液泛Hd≤φ(HT+hw)
6 筛板塔操作负荷性能图
①液相下限线； ②液相上限线； ③漏液线；
• 4．冷、热流体输送设备及管道选择
二换热器的设计型计算
• 1.设计任务：将一定流量的热流体自给定温度冷却至指定温度。
• 2.设计条件：可供使用的冷却介质温度，即冷流体的进口温度。
• 3.计算目的：确定经济上合理的传热面积 A(S)及换热器其它有关尺寸。
• 4.设计型计算中参数的选择
5.换热器计算
二筛板塔的设计程序
• 1)理论塔板数，实际塔板数。 • 2)选定塔板液流型式（以下只按单流型考
虑）、板间距HT、溢流堰长与塔径之比、降液管型式及泛点百分数。
• 3)塔径计算。 • 4) 塔板板面布置设计及降液管设计。 • 5)塔板操作情况的效核计算——作负荷性能
图及确定操作点。
• 若校核计算后对设计方案不满意，应修改设计方案，再作校核计算，直到满意为止。
三筛板塔的设计步骤
• 1 确定 XF、XD、Xw ；平均分子量 MF、MD、MW ；物料衡算 F′、D′、W′， F、D、W
• 2 确定N • NT 理论板数。作图法。 • 求Rmin R • ET；实际塔板数
3 工艺条件及物性数据计算
– 塔顶、进料板：Tm、Pm – Tm、Pm=1/2(PD+PF) – Tm 设tD 查PA0、PB0 计算PD – PD = PA0XA+ PB0 XB – 效正1/2（PD+ PF ）= Pm – 设tF 查 PA0、PB0 计算PF 效正1/2（PD+

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表2 物料衡算表
项目
数据
进料流量F,kmol/h 塔顶产品流量D, kmol/h 塔釜残液流量W, kmol/h 进料组成，xF(摩尔分数）塔顶产品组成，xD(摩尔分数）塔釜残液组成，xW(摩尔分数）
3.4 实际板数及进料位置的确定
1. 确定最小回流比Rmin q=1, xe=xF ye=f(xe) 由y~x图得出
4.实际板数及加料板位置的确定
由t-x(y)图查tD、tW 、 tF （其中tD查露点线, 因为xD= y1 ; tW查泡点线; tF查泡点线）
t tD tW 2
由此平均温度查表得液体粘度μi和α
由此平均温度查t-x(y)图得进料的xi
全塔效率由奥康奈尔O’connell关联式计算：（化原p212图5-38或化原下P118 图10-20）
表1 苯-甲苯常压相平衡数据
t/0C PA°/kPa PB°/kPa xA yA α
80.1
81
…
110.6
i
yi xi
1 xi 1 yi
1 n
i
对于环己醇-苯酚体系：
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x(y)图及y-x图在坐标纸上绘图，大小要求t-x(y)图为10*10cm，
1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔径、实际板数及加料板位置。
2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、负荷性能图、工艺尺寸装配图。
3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式以及换热器结构，进行换热器的热负荷计算，根据换热面积初选换热器；
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图用A3图纸画 ❖塔工艺条件图（带管口）用A3纸画 ❖其余工艺设计图用坐标纸
Rmi n xyD e xyee0 0..6 9 8 8 0.07 6.380 7 0.76
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
lg
xD
1xw
Nmin
1xD xw
lgm
4.9
利用吉利兰关联图(化原P200) ，计算NT ~ R如下表3：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
ua
AT
VS 2Af
Fa ua V
查图得充气系数β=0.58 《化工原理课程设计》P112，图3-15
于是： h lh W h OW 0 .04 m 液 06 柱
（c）克服液体表面张力阻力（一般可不计）
h
4103 Lg d0
t
4.4 塔板流体力学校核《化工原理课程设计》P111-115, P151-153
（1）塔板阻力
可用清液柱高度表示：hf
pf
Lg
m液柱
塔板阻力 hf包括以下几部分: （a）干板阻力 hd—气体通过板上孔的阻力（无液体时）；（b）液层阻力 hl —气体通过液层阻力；（c）克服液体表面张力阻力 hσ—孔口处表面张力。
（化原下册P129图10-42）
0.2
0.1 0.09
0.07 0.06
C20 uf
V L V
0.05 0.04
0.03
HT=0.6 0.45 0.3
0.15
0.02
0.01 0.01
0.02 0.03 0.04 0.07 0.1
FLV
qVLs qVVs
l v
筛板塔泛点关联图
0.2 0.3 0.4
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
ET
NT (不包括再沸器） N实
NF,实
N精 ET
1
.
表4 塔板数求取小结
回流比R 理论板数板效率实际板数理论加料位置实际加料位置
4. 塔板结构设计
包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计算，塔板布置和筛板的筛孔和开孔率，最后是水力学校核和负荷性能图。
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3
9.0
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
(一般R取1.2~2Rmin，曲线不太陡的位置)
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
3. 图解法求理论板数及加料板位置
在y-x图上，利用图解法求得NT，加料板位置nT
0.7 1.0
取操作气速u =（0.6-0.8）uf=0.75uf =0.893 m/s 则气体流通面积 An= VS / u =0.457 m2
选取单溢流塔盘（化原设计p105图3-4），取lw / D =0.7，查《化工原理（下册）》P127图10-40或化原设计p108图3-10）得
A f /AT = 0.088 则塔截面积：
0
采用弓形降液管，平直堰及平型受液盘，l w =0.7D=0.56 m
2
堰上液层高度
how
2.84ELh3 1000 lw
0.00762m
堰高 h w =h L - h o w =0.06238 m 液管底隙高度 h o =h w -0.006=0.05638 m
要求：hOW6mm
注：将算出的结果标在溢流装置图上
塔板间距和塔径的经验关系（化原下册P129）
塔径 D，m 0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
塔板间距 HT，m 0.2-0.3
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8≥0.6来自说明：工业塔中，板间距范围200~900 mm
塔径 m 1.0 1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
液流型式选取参考表
液体流量 m3/h U 型流型单流型双流型阶梯流型
<7
<45
<9
<70
<11
<90 90-160
<11
<110 110-200 200-300
<11
<110 110-230 230-350
<11
<110 110-250 250-400
（a）干板阻力hd
hd L pgf,d 21gV LC u002
《化工原理课程设计》P112，图3-14
C0
塔板孔流系数
d0/δ
取板厚 = 3 mm，查得孔流系数C0=0.75，则
hdL pgf,d 21g V LC u0 020.1m 1液柱
（b）液层阻力 hl hl hWhOW
通过有效传质区的气速:
面积、实际气速及泛点率。
2）校核HT与D的范围。
由此重新计算： A T =0.785D2 =0.5024 m2 A f = 0.088AT =0.0442 m2 A n= AT - Af =0.4582 m2 u = VS /An =0.89 m/s
实际泛点百分率： u /u f ×100%=75%
）
气相流量VS = (R+1) DM /3600 V=0.408 m3/s 液相流量LS = RDM / 3600 L =0.000684 m3/s
4.2 初估塔径
取板间距HT = 350 mm（化原设计p103)，板上液层厚度hL= 0.07 m （化原设计p104) ，则HT -hL= 0.28m。
塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：760 mmHg（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
总体要求：绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以
及有关附属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。
化工原理课程设计
-板式精馏塔设计-
塔顶气相
进料
回流液
塔底液相
-常州大学石油化工学院-基础化工部-
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据： 1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%
AT
Af指A 弓n形降液管0.截50面1m 积2 1Af AT
塔径 D = 4AT /0.79m，圆整为0.8m。
说明：计算塔径需圆整。系列化标准： 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0m 等
注意：
1）必须用圆整后的D重新计算确定实际的气体流通截
4.3 塔板结构设计《化工原理课程设计》P104-111，P150
4.3.1 溢流装置
① 溢流型式的选择依据：塔径、流量；型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。
D:塔径
hw:堰高
how:堰上液层高度
HT:板间距
ho:降液管底隙高度
Hd:降液管内液面高度
Hd
溢流装置（10*20cm）
筛板塔板塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
4.1 设计参数的计算（以塔顶第一块板为依据）：
（参见《化工原理课程设计》P147-149）
液相密度 L = 950 kg / m3（化原p319有机液体相对密度图）气相密度 V = PM/ RT = 2.92 kg / m3 液相表面张力 = 32 dyn /cm（化原p321有机液体表面张力