化工原理课程设计-2018(PPT31页)

化工原理课程设计一、教学目标本节课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，包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等，培养学生分析和解决化工问题的能力。

1.掌握流体的密度、粘度、热导率等物理性质。

2.理解流体力学的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。

3.掌握流体流动和压力降的基本理论，包括层流和湍流、管道流动和开放流动等。

4.理解气液平衡的基本原理，包括相图、相律和相变换等。

5.掌握传质过程的基本方法，包括扩散、对流传质和膜传质等。

6.能够运用流体力学基本方程分析流体流动问题。

7.能够计算流体流动和压力降的基本参数，如流速、压力降等。

8.能够分析气液平衡问题，确定相态和相组成。

9.能够运用传质过程的基本方法分析和解决化工问题。

情感态度价值观目标：1.培养学生对化工原理学科的兴趣和热情。

2.培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。

3.培养学生团队协作和自主学习的意识。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等。

1.流体的物理性质：包括密度、粘度、热导率等，通过实例讲解其测量方法和应用。

2.流体力学基本方程：讲解连续方程、动量方程和能量方程，并通过实例分析其应用。

3.流动和压力降：讲解层流和湍流的特性，分析管道流动和开放流动的压力降计算方法。

4.气液平衡：讲解相图、相律和相变换的基本原理，并通过实例分析气液平衡问题。

5.传质过程：讲解扩散、对流传质和膜传质的基本方法，并通过实例分析传质问题的解决方法。

三、教学方法本节课采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：用于讲解流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等基本概念和理论。

2.讨论法：通过小组讨论，引导学生主动思考和分析化工问题，提高学生的分析和解决问题的能力。

3.案例分析法：通过分析实际化工案例，使学生更好地理解和应用化工原理，培养学生的实际操作能力。

d 内 罐 内 浓 度 改变量
整理并积分：
d
1
2

4 1.5
0.001 0.06
D H
2
0.001
0.06
dv v


4 1.5
4 10
2
0.001 dv 83.73(ln v )| 0.06 v
0.06 83.73 ln 342.8 s 0.001
第2章 流体输送机械 第3章 非均相物系的分离和固体流态化 第4章 传热
精品课程
目录
第5章 蒸馏 第6章 吸收 第7章 蒸馏和吸收塔设备 第8章 液－液萃取 第9章 干燥
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
返回
4 19:35:23
8 19:35:23
洗衣粉的工艺流程
燃硫
转化塔
气
净气放空
磺化器
静电除雾器
碱洗塔
（化学吸收）
（反应） （分离） 液体磺酸
NaOH
其它液、 固计量
反应器 配料缸
布袋除尘
喷雾干燥 塔 （干燥）
大 气
旋转混 合器 包装 返回
9 19:35:23
单元操作的研究内容与方向：
单元操作的基本原理；
单元操作典型设备的结构； 研究内容
19 19:35:23
KNO3组分物衡： 0.5S = 0.375R + 0.96P 两式联立解得： R=766.6 kg/h
例2：非稳态时的物料衡算
（P6例 0-4） 用1.5m3/s送 风量将罐内有机气体由6%
1.5m3/s v=v% H=10m 1.5m3/s v=0%

第一章 概述
1.1 课题背景 高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备 之一，它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及 传热的目的，常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸 和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼装置的产品产量、质量、生 产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。 据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。 因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的高度重视。 1.2 问题描述 作为主要用于传质过程的塔设备， 首先必须使气 （汽） 液两相充分接触， 以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑 下列各项要求： （１）生产能力大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾 沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。 （２）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动 时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期连 续操作。 （３）流体流动的阻力小。即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节 省生产中的动力消耗，以及降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的 压力降还使系统无法维持必要的真空度。 （４）结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过
2.1 操作条件的确定 2.1.1 操作方式（精馏方式） 本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物 和排出残液。与间歇蒸馏相比具有生产能力大，集成度高，可控性好，产品 质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，而间歇精馏适合于小规模、 多品种或多组分物系的初步分离。由于所涉浓度范围内苯和氯苯的挥发度相 差较大，因而无须采用特殊精馏。 2.1.2 离心泵的选择 由于化工生产中被输送液体的性质、压强和流量等差异很大，为了适应 各种不同要求，离心泵的类型也是多种多样的。按输送液体的性质可分为清 水泵、耐腐蚀泵、油泵、液下泵、屏蔽泵、杂质泵、管道泵和低温用泵等。 清水泵是 应用最 广的离心泵，在化工生产中 用来输送 各种工业用水 以及物 理、化学性质类似于水的其他液体。故我们采用水泵。 2.1.3 冷凝器的选择 精馏塔顶出来的气相，一般需要用其它冷媒冷疑（如循环水、冷冻水或 冷物料） 。塔顶冷凝装置可采用全凝器、分凝器两种不同的设置。当被冷凝 的气相温度较高及组分较单一且常温下为液态时，一般采用全凝器冷凝，用 循环水做冷媒；当被冷凝的气相温度较高但组分较多且常温下有某组分为气 态或易气化时，一般采用分凝器冷凝，先用循环水做冷媒将气相中沸点较高 的组分冷凝下来，未冷凝气体再用低温冷冻水做冷媒冷凝，即所谓分凝器冷 凝。在这里采用全凝器，因为可以准确的控制回流比。 2.1.4 加热方式的选择

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。