第四章工艺计算
第四章 工艺流程计算 4-5-3 脱水及煤泥水作业水量计算
中国矿业大学
第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
煤浆浓度参考指标表
名称
浮选泡沫精煤 煤泥浓缩机底流 尾煤浓缩机底流
角锥池底流 浮选入料 过滤作业入料 精煤脱水筛入料
液固比R
1.5～3.0 2.5～3.5 1.0～1.5 1.0～2.0 5.0～8.0 1.0～2.5 3.0左右
选矿厂设计
第四章 工艺流程计算 4-5-3 脱水及煤泥水作业水量计算
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
典型流程
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
精煤脱水筛水量计算:
精煤脱水筛进入水量为跳汰机溢流水W4 由精煤产品水分参考表选取块精煤水分W5 则
块精煤带走水分为 W 5 Q5Mt5 100 Mt5
粗煤泥 含量多 时取大
值
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
典型流程
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
捞坑水量计算:
斗子捞坑入料为精煤脱水筛下水W6、返回的离 心液W12和脱泥筛下水W10。先不考虑返回水。 由精煤产品水分参考表2选出捞坑提起物的水分
Mt，则 : W 7 Q7Mt7 100 Mt7
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
离心机水量计算:
离心机产品水分Mt11由精煤产品水分参考表查 出。
则，产品带走水分 W 11 Q M 11 t11 100 Mt11
离心液水量 W12 W 9 W11
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第四章 工艺计算3.
（3）发酵总耗冷量Q2
Q2＝Q´2＋Q´´2＝227672＋311927 ＝539599（kJ/h）
（4）每罐发酵耗冷量Q0
Q0＝Q´0＋Q´´0＝14.576×106＋9981664 ＝24.558×106（KJ）
• 3、酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3 主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤 活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重 复使用5－7次。设湿酵母添加量为麦汁量 的1.0％，且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤 无菌水量为酵母量的 3 倍。冷却前无菌水 温为30℃，用-8℃的酒精液作冷却介质。 无菌水用量为： m´w＝82480×6×1.0％×3 ＝14846（kg/d） 82480——糖化一次的冷麦汁量（kg） 每班无菌水用量：mw＝m´w/3＝14846/3＝ 4948.8（kg/班）
平衡系数
（2）发酵后期发酵液降温耗冷Q´´2
主发酵后期，发酵液温度从6℃缓慢降至-1℃， 每天单罐降温耗冷量为： Q´´0＝4mC1[6－（-664（kJ） 麦汁质量 工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量为 （麦汁每天装1.5个锥形罐）： Q´´2＝1.5 Q´´0/（24×2）＝311927（kJ/h）
• （二）耗冷量计算的方法和步骤P87
发酵工厂耗冷量分为 工艺耗冷量Qt:包含了发酵培养基和发酵 罐体的冷却降温耗冷Q1，生物反应放热 （发酵热）Q2的除去等、种子培养耗冷 量Q3和工艺无菌水冷却耗冷量Q4等 非工艺耗冷量Qnt:包括用电设备运转放 热耗冷量Q5、维护结构耗冷量Q6、低温设 备管道冷量散失Q7等。
（三）工艺耗冷量Qt
• • • • 1、麦汁冷却耗冷量Q1 2、发酵耗冷量Q2 3、酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3 4、酵母培养耗冷量Q4
车工工艺第四章圆锥课堂练习
圆锥计算课堂练习题
一、主要计算公式:
1、锥度C=（D-d）/L
2、圆锥半角tan α/2 =(D-d)/2L=C/2
二、练习题：
静态计算
1、磨床的主轴上有一圆锥结构，已知锥度C=1：5，最大圆锥直径D=45mm，圆锥长度L=50mm，求最小圆锥直径？
2、车削一圆锥面，已知圆锥半角α/2 =3º15’，最小圆锥直径d=12mm，圆锥长度
L=30 mm,求最大圆锥直径D？
3、车削磨床主轴轴端圆锥，已知已知锥度C=1：5，求圆锥半
角α/2 ？
动态计算
4、车削一锥度1：5的圆锥，尺寸如下图，经试车削后如图，请问还要切削多少才能保证长度方向上的尺寸5呢？
5、车削一锥度1：10的圆锥，尺寸如下图，经试车削后如图，请问还要切削多少才能保证长度方向上的尺寸5呢？
6、
6、如下图的1:5圆锥，尺寸如下图，请问我们要怎么样车削才能保证大端直径Φ32的尺寸呢?。
第四章第1、2、3、4、5节N
第四章 拉深
特点： 1.反拉深时变形集中在rd区，与rd区包角为1800，摩擦阻力比正 拉深时大，不易起皱，常可不用压边。 2．折弯要减少一半。材料硬化程度要比正拉深时低些。 3．反拉深允许变形程度可大些。 4．拉深系数不能太大。影响凹模壁厚。
结束
第四章 拉深
三、凹模圆角区摩擦对 的影响 将板料流经、区视为皮带绕带轮旋转，便可用欧拉张力公式 进行估算。
第四章 拉深
四、材料硬化对 的影响 当考虑材料硬化对筒壁处拉应力的影响时， 应为瞬时的屈服流动应力。 便不是常数，
缩颈点处断面收缩率 材料，硬化也越强烈，
，越大的
应力的最大值一般出现在板料包满凸模和凹模 圆角时，而这时材料已高度硬化，屈服流动应 力已远远超过其初始值。
第四章 拉深
第三节 影响径向拉应力的因素
一、压边对 的影晌 凸缘区板料在流入凹模过程中将受到压边圈与凹模端面的双重 摩擦阻力作用，使筒壁处拉应力增大
为筒壁截面积的近似值。
第四章 拉深
二、凹模圆角区弯矩对 的影响 处在位置1是平直的，进入rd区被弯曲，中心面曲率半径为R。位 置3，又被反弯拉直。凸缘区板料中被反复两次弯曲。
第四章 拉深
第四章拉深
在压力机上使用模具将平板毛坯制成带底的圆筒形件或矩形件的 成形方法称为拉深。杯形件，盒形件。是冲压的基本工序之一。 以拉深件代替铸造壳体形件是发展趋势
第四章 拉深
第四章 拉深
第一节圆筒形件拉深变形分析
一、拉深变形过程及变形特点 无压边的拉深过程，有压边的拉深。
第四章 拉深工艺与拉深模设计
第四章 拉深
变形特点：变形区主要 集中在凸缘区，即D与d 之间的环形部分。变形 区任一点在径向受到了 拉伸，而切向受到了压 缩。同一圆周上的各点 的切向压缩变形是相等 的。径向变形不具有均 匀性，越靠近凸缘边缘， 径向拉伸变形与切 拉深
第四章CVD工艺
早期CVD 技术以开管系统为主， 即Atmosphere Pressure
CVD (APCVD)。
近年来，CVD技术令人注目的新发展是低压CVD技术，
即Low Pressure CVD（LPCVD）。
LPCVD原理与APCVD基本相同，主要差别是：
低压下气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的
三、CVD方法简介
☞封闭式（闭管沉积系统）CVD
闭管法的优点：污染的机会少，不必连续抽气保持
反应器内的真空，可以沉积蒸气压高的物质。
闭管法的缺点：材料生长速率慢，不适合大批量生长，
一次性反应器，生长成本高；管内压力检测困难等。
闭管法的关键环节：反应器材料选择、装料压力计算、
温度选择和控制等。
四、低压化学气相沉积（LPCVD）
学气相沉积。用来制备化合物薄膜、非晶薄膜、外
延薄膜、超导薄膜等，特别是IC技术中的表面钝化
和多层布线。
五、等离子增强化学气相沉积（PECVD）
☞等离子化学气相沉积
Plasma CVD
Plasma Associated CVD
Plasma Enhanced CVD
这里称PECVD
PECVD是指利用辉光放电的物理作用来激活化学
一、化学气相沉积的基本原理
☞化学气相沉积的基本原理
➢ CVD的（化学反应）动力学
热分解反应（吸热反应）
（2）金属有机化合物
M-C键能小于C-C键，广泛用于沉积金属和氧化物薄膜。
金属有机化合物的分解温度非常低，扩大了基片选
择范围以及避免了基片变形问题。
（3）氢化物和金属有机化合物系统
广泛用于制备化合
气相沉积反应的CVD技术。广泛应用于微电子学、
玻璃熔窑设计第四章热工计算
玻璃熔窑设计第四章热工计算IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】第4章总工艺计算耗热量的计算已求得的数据①原料组成见表4-1表4-1原料组成单位：质量分数（%）②碎玻璃用量占配合料的20%。
③配合料（不包含碎玻璃）水分：4%。
④玻璃熔化温度1465℃湿粉料中形成氧化物的数量见表3-2表4-2形成玻璃液的各氧化物的量单位：质量分数（%）湿粉料逸出气体组成见表4-3表4-3逸出气体组成配合料用量的计算碎玻璃量粉料量=2080（4-1）即：碎玻璃量=2080×粉料量即1㎏粉料中需要加入㎏碎玻璃，可以得到玻璃液：%×1＋＝因此，熔制成为1㎏玻璃液需要粉料量：Ｇ粉=1=0.9530Ｇ粉=0.251.0493=0.2383熔化成1㎏玻璃液需要的配合料量为：＋＝生成硅酸盐耗热量（以1㎏湿粉料进行计算，单位kJ/kg）由CaCO3生产CaSiO3时反应耗热量q1：q1＝＝×（＋＋）/100＝由MgCO3生成MgSiO3时反应耗热量q2：q2＝＝×＋＋/100＝由CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2时反应耗热量q3：q3＝＝×（＋）/100＝由NaCO3生成NaSiO3时耗热量q4：q4＝＝×100＝由Na2SO4生成NaSO3时耗热量q5：q5＝×100＝1㎏湿粉料生成硅酸盐耗热量：q0＝q1＋q2＋q3＋q4＋q5＝＋＋＋＋＝（kJ）玻璃形成过程的热量平衡（以生成1㎏玻璃液计，单位是kJ/kg,从0℃算起）①支出热量a.生成硅酸盐耗热量：qⅠ＝q0G粉＝×＝b.形成玻璃耗热量：qⅡ＝347G粉（1－气）kJ＝347××（1－×）＝c.加热玻璃液到1465℃耗热量：qⅢ＝C玻t玻C玻＝＋×10－4t玻＝＋×10－4×1465＝qⅢ＝C玻t玻＝×1465＝d．加热逸出气体到1465℃耗热量：qⅣ＝气G粉C气t熔式中V气＝粉＝熔＝1465℃C气＝C CO2（CO2%＋SO2%）＋C H2O H2O% ＝×（＋）%＋×%＝qⅣ＝气G粉C气t熔＝××××1645＝e.蒸发水分耗热量：qⅤ＝2491G粉G水qⅤ＝2491G粉G水＝2491××4%＝共计支出热量：q支＝qⅠ＋qⅡ＋qⅢ＋qⅣ＋qⅤ＝＋＋＋＋＝②收入热量（设配合料入窑温度为36℃）a.由碎玻璃入窑带入的热量：qⅥ＝C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃C碎玻璃＝＋×10－4×36＝qⅥ＝C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃＝××36＝b.由粉料入窑带入的热量：qⅦ＝C粉G粉t粉qⅦ＝C粉G粉t粉＝××36＝共计支出热量：q收＝qⅥ＋qⅦ＝＋＝③熔化1㎏玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量：q＝q支－q收＝－＝燃烧计算烟气组成计算［5］1.重油成分见下表4-4表4-4重油成分单位：质量分数（%）2.计算基准：100g重油；条件：重油完全燃烧；窑内气体或火焰按其化学组成成分以及具有的氧化或还原能力分为氧化气氛、中性气氛、还原气氛三种。
第四章塔径泛点气速空塔气速填料高度压降等计算
第四章 填料精馏塔的工艺计算4.1 低压塔塔径、泛点气速、空塔气速、填料高度及压降计算由第一章PROII 模拟出的说明书可以得到数据表4.1塔顶蒸汽量G 2 塔中蒸汽量G 14 塔中蒸汽量G 15 塔底蒸汽量G 27 4368Kg/HR 4383Kg/HR 4445Kg/HR 4886Kg/HR 塔顶液体量L 1 塔中液体量L 13 塔中液体量L 14 塔底液体量L 26 3140Kg/HR 3155Kg/HR 7784Kg/HR 8224Kg/HR 汽相密度ρG2 汽相密度ρG14汽相密度ρG15汽相密度ρG272.874369Kg/m 33.03973Kg/m 33.06215Kg/m 33.34082Kg/m 3液相密度ρL1 液想密度ρL13液相密度ρL14液相密度ρL26816.676Kg/m 3 796.028Kg/m 3793.248Kg/m 3777.496Kg/m 3汽相粘度μG2 汽相粘度μG14汽相粘度μG15汽相粘度μG278.9907E-06Pa ·s 9.1563E-06Pa ·s9.1528E-06Pa ·s9.0660E-06Pa ·s液相粘度μL1液想粘度μL13液相粘度μL14液相粘度μL263.1054E-04Pa ·s 2.6658E-04Pa ·s 2.6165E-04Pa ·s 2.2445E-04Pa ·s根据表4.1求平均值可得下表4.2表4.2低压塔精馏段 提馏段 液体量L Kg/HR 3147.5 8004 液相密度ρ Kg/m 3 806.352 785.372 液相粘度μ Pa ·s 2.8856 E-04 2.4305 E-04 蒸汽量G Kg/HR 4375.5 4665.5 汽相密度ρ Kg/m 3 2.9570453.2014854.1.1 塔经的计算L G GL FP ρρ=式中：L ——塔内液相流率，Kg/h ； G ——塔内气相流率，Kg/h ； ρG ——塔内气相密度，Kg/m 3； ρL ——塔内液体密度，Kg/m 3。
第四章工艺计算
第一节物料平衡计算
一、物料衡算的意义、方法和步骤 物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺
计算工作中开始得最早，并且是最先完成 的项目。当生产方法确定并完成了工艺流 程示意图设计后，即可进行物料平衡计算， 设计工作即从定性分析发展到定量计算。
（一）物料衡算的意义
物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引 入某一系统或设备的物料质量m，必等于 所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和， 即：
3.写出生物反应方程式
根据工艺过程发生的生物反应，写出主反应和副 反应的方程式。对复杂的反应过程，可写出反应 过程通式和反应物组成。需要注意的是，生物反 应往往很复杂，副反应很多，这时可把次要的所 占比重很小的副反应略去。但是，对那些产生有 毒物质或明显影响产品质量的副反应，其量虽小， 但不能忽略，因为这是精制分离设备设计和三废 治理设计的重要依据。
1.生产规模（t/a） 2.生产方法 3.生产天数（d/a） 4.产品日产量（t /d）
5.产品年产量（t/a） 6.副产品年产量（t/a） 7.产品质量 8.总回收率（％）
9.原材料单耗 （1）主原料（t /t产品） （2）辅料（t /t产品） （3）水（t /t产品） （4）电（kWh/t产品） （5）蒸汽（t /t产品） （6）冷量（kJ/t产品）
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
4.收集设计基础数据和有关物化常数
需收集的数据资料一般应包括：生产规 模，年生产天数，原料、辅料和产品的规 格、组成及质量等；。
常用的物化常数如密度、比热容等，可 在相应的化工、生化设计手册中查到。
5.确定工艺指标及消耗定额等
设计所用的工艺指标、原材料消耗定额及 其他经验数据，可根据所用的生产方法、 工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的 实际水平来确定，这必须是先进而又可行 的，它是衡量企业设计水平高低的标志。
第四章 工艺计算3
二 计算的方法和步骤
• 压缩空气消耗量，通常用单位时间耗用的 常压空气体积表示，即m3/h（105Pa）。 • 计算压缩空气的体积和压强。 • 1、通气发酵罐通风量计算 • 2、通气搅拌用的压缩空气的压强计算 • 3、压送物料时无菌空气消耗量
1、通气发酵罐通风量计算
• 好氧发酵，合适供氧速率。 体积溶氧系数 • 供氧和耗氧速率相等。 h-1或s-1 溶氧速率 • molO /(m3· OTR=OUR h） 2 • OTR=KLa (c*-c） 微生物活 微生物比 细胞浓度 呼吸速率 • 3 OUR=qo2· x kg/m3 molO2/m h • OUR=Q (cin-cout）÷V
普通液体搅拌
压强为105Pa的空气消耗量 V=kFPτ F----液体容器的截面积(m2) K----搅拌强度系数,缓和24,中等48,剧烈 60 • τ----每次搅拌所需时间(h) • • • •
3 压送液体物料时无菌空气耗量
• • • • • • • • • • 种液, 灭菌的消泡剂,补料液(尿素,糖液) (1)所需压缩空气的压强P P=10[Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)＋P0] P----通风搅拌用的压缩空气压强(Pa) H----压送静压高度,即设备间液面垂直距离 (m) ρ----被输送液体的密度(kg/m3) W----管道中空气流速(m/s) Σξ----总阻力系数 P0----液面上的压强(Pa) 通常Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)=20%~50%Hρ
2）设备中液体部分压出
• • • • • • • • V=[V0（2-φ)+VL]P×10-5÷2 V’=5×10-5[V0(2-φ)+VL]P/τ V----所需空气量（m3） V’----每小时所需空气量（m3/h） τ----每次压送时间（h） V0----设备容积（m3） P----所需压缩空气的压强（Pa） VL----一次压送液体的体积（m3）
第四章 工艺流程计算 4-6-2 介质计算的变量及公式
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
δf ---悬浮液中磁性物的密度 δc ---悬浮液中非磁性物的密度 λ ---悬浮液中固体的容积浓度 ％ rf ---悬浮液所含固体中磁性物所占百分数 ％ rc ---悬浮液所含固体中非磁性物所占百分数 ％ rf＋rc=100%
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
Ｑ ---处理量 t/h p ---悬浮液中的固体浓度 ％ Mt--产品水分 ％ 上述符号中, 大写字母表示的是各种数量指标, 一般每一个作业环节的数量指标是变化的，而 质量指标不一定变化。
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第四章 工艺流程的计算
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中常用的公式：
Ｇ＝Ｇf＋ＧC ； Ｇ＝g*Ｖ ； g=gf+gc ； Ｇ＝Ｖ* (Δ-1)*δ/(δ-1); g=δ* (Δ-1) /(δ-1); Ｇc＝gc*Ｖ； Ｇf＝gf*Ｖ; Ｗ＝(Δ-g)*Ｖ; Ｗ＝ω*Ｖ; ω＝Δ－g; δ＝δf*δc/(δf*rc+δc*rf); Δ＝(Ｇ＋Ｗ)/Ｖ; Δ＝λ*(δ-1)+1＝ω+g; rc＝δc*[λ(δf-1)-(Δ-1)]/(δf-δc)/[Δ-(1-λ)]; Ｖ＝Ｗ+Ｇ/δ＝Ｗ+Ｇf/δf+Ｇc/δc; Ｐ＝Ｇ/(Ｇ+Ｗ2 介质计算的变量及公式
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
Ｇ ---悬浮液中的固体量 t/h Ｇc---悬浮液中的非磁性物数量 t/h Ｇf---悬浮液中的磁性物数量 t/h (ferromagnet) Ｖ ---悬浮液体积量 m3/h Ｗ ---悬浮液中的水量 m3/h
Aspen 设备工艺计算
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
4.3.1 釜式反应器 例4-4．用釜式反应器合成乙酸乙酯。 正反应方程式: CH3CH2OH + CH3COOH → CH3CH2COOCH3 + H2O 5.95 107 8 r1 k1 Cethanol Cacid 1.9 10 exp( )Cethanol Cacid RT 逆反应方程式 : CH3CH2COOCH3 + H2O → CH3CH2OH + CH3COOH
化工计算与软件应用
第四章 设备工艺计算
1
化工流程设计、物料衡算、热量衡算完成之后，化工工艺 设计的另一重要工作是进行设备的工艺计算、选型与核算， 为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计项目提供依据。 设备的工艺计算、选型与核算知识与方法在多门化工专业 基础课程中都有介绍，这些基础知识将有助于人们更好地使 用ASPEN PLUS 软件进行化工设备的工艺计算。
4.3.1 釜式反应器 解：
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
23/30
4.3.2 管式反应器 管式反应器的特点是传热面积大，传热系数较高，反应可以 连续化，流体流动快，物料停留时间短，可以控制一定的温度 梯度和浓度梯度。根据不同的化学反应，可以有直径和长度千 差万别的型式。此外，由于管式反应器直径较小(相对于反应 釜)因而能耐高温、高压。由于管式反应器结构简单，产品稳 定，它的应用范围越来越广。 管式反应器可以用于连续生产，也可以用于间歇操作，反应 南 京 物不返混，管长和管径是反应器的主要指标，反应时间是管长 工 业 的函数，管径决定于物料的流量，反应物浓度在管长轴线上， 大 浓度梯度分布，不随时间变化。 学
4.3 反应器 对于存在化学反应的化工过程，反应器是整个化工工艺流程 的核心，是化工装置的关键设备，反应物在反应器内通过化学 反应转化为目标产物。由于化学反应种类繁多、机理各异，反 应器的类型和结构也差异很大。反应器操作性能的优良与否， 与设计过程息息相关。 反应工程课程对反应器的基础理论、设计方程等均进行了详 细地介绍。这些基础理论不仅是手工设计反应器的依据，也是 南 京 编制各种模拟软件的依据。由于涉及反应器的各种设计方程异 工 业 常繁复，手工计算往往令人望而却步，或是采用简化方法进行。 大 学 现在各种模拟软件的普及，为反应器的严格设计计算提供了条 包 件。
管壳式换热器设计 课程设计
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计学院：机械与动力工程学院专业：热能与动力工程专业班级：11-02班学号：姓名：指导老师：小组成员：目录第一章设计任务书 (1)第二章管壳式换热器简介 (1)第三章设计方法及设计步骤 (2)第四章工艺计算 (3)4.1 物性参数的确定 (3)4.2核算换热器传热面积 (4)................................. 错误！未定义书签。
................................. 错误！未定义书签。
第五章管壳式换热器结构计算 (6)5.1换热管计算及排布方式 (6)5.2壳体内径的估算 (9)5.3进出口连接管直径的计算 (10)5.4折流板 (10)第六章换热系数的计算 (14)6.1管程换热系数 (14)6.2 壳程换热系数 (15)第七章需用传热面积 (16)第八章流动阻力计算 (17)8.1 管程阻力计算 (18)8.2 壳程阻力计算 (19)总结 (20)第一章设计任务书煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。
设计任务及操作条件1、设备形式：管壳式换热器2、操作条件（1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃（2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃第二章管壳式换热器简介管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。
纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。
目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。
强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。
目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。
选煤厂设计-第四章工艺流程的计算
查F(t)-t 分布表(教材P365), 得到分配率;
根据分配率对各产品进行预测。
优缺点：适用范围广，可在任意情况下预测； 精确度差。
F-t 函数
可以看出，即使用式计算出t值，F（t）的计算 也是比较麻烦的。在实际计算时，可以采用近 似计算方法。
设x2 t 2 / 2 ，则 dt 2dx ，代入式
第三节 脱水作业--流程之一
单 层 筛 计 算
单 层 筛 计 算 用 的 符 号 涵 义
斗 子 捞 坑 示 意 图
斗 子 捞 坑 计 算
脱 泥 筛 计 算
离 心 机 计 算
计 算 循 环 量
脱水作业计算--流程之二
弧 形 筛 计 算
双 层 筛 计 算
双 层 筛 计 算 符 号 的 涵 义
灰分 10.71 24.09 69.28 23.69 23.69 31.67 24.05 24.05 18.39 23.69 23.58
五第 、二 选节
煤 产 品 实 际 平 衡 表
第 二 六节 、 煤 泥 在 产 品 中
分
配 的 原 则
煤 泥 分 配 原 则 （ 续 ）
第三节 产品脱水流程计算
2).重介选差值接近零 3).此关系只给出参考的取值范围, 计算时,由此开始试算几次, 找出最佳值.
第二节、分选作业计算
二. 计算中p和I(E)的选取-1
2. I,Ep 值的选取(P83 表)
跳汰选的不完善度 I 值
入选方式
作业名称
主
矸石段
不分级跳汰
选
中煤段
再
选
主
矸石段
块煤跳汰
选
中煤段
再
选
主
矸石段
第四章 工艺优化
称水平）
第四章
化学制药工艺的优化
这里，对因素A、B、C在试验范围内分别℃、A3＝90℃ B：B1＝90min、B2＝120min、B3＝150min C：C1＝5%、C2＝6%、C3＝7%
第四章
化学制药工艺的优化
（1）全面实验法：
A 1B 1C 1 A 1B 1C 2 A 1B 1C 3 A 1B 2C 1 A 1B 2C 2 A 1B 2C 3 A 1B 3C 1 A 2B 1C 1 A 2B 1C 2 A 2B 1C 3 A 2B 2C 1 A 2B 2C 2 A 2B 2C 3 A 2B 3C 1 A 3B 1C 1 A 3B 1C 2 A 3B 1C 3 A 3B 2C 1 A 3B 2C 2 A 3B 2C 3 A 3B 3C 1 B1 C2 C1 B2 C3 B3
第四章
化学制药工艺的优化
X1＝a+0.618(b-a)
X2=a+b- X1
a
X2
X1
b
然后比较两次试验结果，用f(x1)、 f(x2)表示。若
f(x1)比 f(x2)好，则最好的试验点在(x2,b)之间，
因而划掉(a,x2)，第三次试验安排在x1的对称点上。 X3=x2+b- X1
X2
X1
X3
b
第四章
1～2.7
1.85～2.7 停止
3
第四章
化学制药工艺的优化
（二）黄金分割法
主要用于目标函数为单峰函数。 仅知道在试验范围内有一个最佳点，再大些或再小些 试验结果都不好，目标函数为单峰函数，一般用黄金
分割法，也称为0.618法。本法是在试验范围（a,b)内，
将第一个试验点x1设在0.618位臵上，而第二个试验点 x2是x1的对称点。
第四章 拉深工艺与模具设计
t D
Ky (1
m1 )
以后各次拉深中制件不起皱的条件是： 实践证明：
t di1
K
y
(
1 m1
1)
直壁圆筒形件的首次拉深中起皱最易发生的时刻：拉深的初期
（二）拉裂 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与 筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
为防止拉裂，可以从以下几方面考虑： （1）根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边力； （2）增加凸模表面粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件； （3）合理设计模具工作部分形状；选用拉深性能好的材料等。
第四章 拉深工艺与模具设计
拉深变形过程分析
直壁旋转体零件拉深 工艺计算
非直壁旋转体零件拉深 成形方法
盒形件的拉深
拉深工艺设计 拉深模具的类型与结构
其他拉深方法 拉深模工作部分的设计
返回
拉伸：
拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工 件，或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种冲压加 工方法。拉深也叫拉延。
（二）筒壁传力区的受力分析
1．压边力Q引起的摩擦力：
m
2Q dt
2．材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力
w
1 4
b
rd
t t
/
2
3．材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲w 力 仍按上式进行计
算，拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算
w
w
1 4
b
rd
t t
2）筒底圆角半径rn
筒底圆角半径rn即是本道拉深凸模的圆角半径rp,确定方法如下：
r r 一般情况下，除末道拉深工序外，可取 pi = di。 对于末道拉深工序：
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•4.选定计算基准
P76
（1）物料数量上的基准：与物料衡算所选 定的基准量相一致。
（2）温度的基准：通常取0℃为基准温度， 可简化计算。
第四章工艺计算
•5.列出热量衡算方程式，进行具体的热量衡算
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
n各项热量的计算：
P76
①物料带入的热量Q1和带出的热量Q4
Q = ∑mct
m——物料质量(kg) c——物料比热容[kJ/(kg·K)] t——物料进入或离开设备的温度(℃ )
第四章工艺计算
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
②由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量Q2
——待求量 Q = m △H
m =（h-i）Q η
△H—焓变 h—蒸汽的焓，KJ/kg i—相应冷凝水的焓，KJ/kg η—蒸汽的热效率
包装
140℃ 闪蒸
65℃
成品
第四章工艺计算
喷雾干燥
n热量计算（以1吨蛋白粉为基准）
1、热水 项目
1吨
1批（0.7吨）
6000吨
水温取平质均量（值t）25℃，浸2提.37温度30～710.℃66 。计算时14取22040℃，
比原料热原豆容料粕豆量取粕24加5.℃水2k体量J积（/k（t）gm3·）℃。
第四章工艺计算
aT 的计算：
①空气作自然对流， aT =8+0.05tW ②强制对流时(空气流速w=5m/s):
aT =5.3+3.6w 或aT =6.7w0.78
(w>5m/s)
第四章工艺计算
对于单元设备的热量衡算，热平衡方程可写成如下形式：
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
式中 Ql——各股物料带入设备的热量(kJ) Q2——由加热剂(或冷却剂)传给设备和物料的 热量(kJ) Q3——过程的热效应，包括生物反应热、搅 拌热、状态热等(kJ) Q4——各股物料带出设备的热量(kJ) Q5——加热或冷却设备需要的热量(kJ) Q7——气体或蒸汽带出的热量(kJ) Q8——损失的热量，如设备向环境散失的热量(kJ)
P76
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
n注意： ①对具体的单元设备，上述的Q1至Q8各项热量不一定都存
在，故进行热量衡算时，必须根据具体情况进行具体分析。
②计算时，对于一些量小，比率小的热量可以略去不计， 以简化计算。
式中 Q1——各股物料带入设备的热量(kJ) Q2——由加热剂(或冷却剂)传给设备和物料的 热量(kJ) Q3——过程的热效应，包括生物反应热、搅 拌热、状态热等(kJ) Q4——各股物料带出设备的热量(kJ) Q5——加热或冷却设备需要的热量(kJ) Q7——气体或蒸汽带出的热量(kJ) Q8——损失的热量，如设备向环境散失的热量(k第J四) 章工艺计算
第四章工艺计算
二、热量衡算的依据
热能可以从一个物体传
n1.依据：热力学第一定律。递给另一个物体，也可以与
机械能或其他能量相互转换，
在传递和转换过程中，能量
n2.热量衡算方程
的总值不变。
∑Q入=∑Q出+∑Q损
即：输入=输出+损失
式中 ∑Q入——输入的热量总和(kJ) ∑Q出——输出的热量总和(kJ) ∑Q损——损失的热量总和(kJ)
c——液态物料由0℃升温至蒸发温 度的平均比热容， kJ/(kg·K)
t——气态物料温度(℃) r——蒸发潜热(kJ/kg)
第四章工艺计算
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
⑥设备向环境散热的热量Q8
Q8 = AaT(tw-ta)τ
式中 A——设备总表面积(m2) aT——壁面对空气的联合给热系数 W/(m2·℃) tw——壁面温度(℃) ta——环境空气温度(℃) τ——操作过程时间(s)
169680
16755℃980
盐酸消耗量（L） 消泡剂耗量（kg）
44.5 0.34
包装 31.1成第5 四品章工艺计算 2670喷00雾干燥
0.24
2040
2、灭菌过程
原料豆 粕粉
25℃
水、碱液
40℃
萃取灌
碱性蛋 白溶液
离心机
酸沉灌 离心机
碱液 中和灌
140℃ 灭菌
包装
140℃ 闪蒸
65℃
成品
第四章工艺计算
=1.38（t）
第四章工艺计算
3、闪蒸
原料豆 粕粉
25℃
水、碱液
40℃
萃取灌
碱性蛋 白溶液
离心机
酸沉灌 离心机
碱液 中和灌
140℃ 灭菌
包装
140℃ 闪蒸
65℃
成品
第四章工艺计算
喷雾干燥
3、闪蒸
① 闪蒸罐内二次蒸汽产生量
进入闪蒸罐的液体质量：m=6.25+1.38=7.63（t）
真空冷却前后，蛋白质溶液温度分别为140℃和65℃，蛋白 溶液比热如前，取4.0kJ/kg·℃ 。
加热蒸汽表压取0.9MPa，对应饱和蒸汽温度为179℃，饱和 蒸汽热焓为=2776.57kJ/kg， 140℃冷凝水焓为589.81kJ/kg (以上 数据查自《化工原理》上册和《乳品工业手册》)。
故蒸汽消耗量为：
m=2.875×106/[(2776.57-589.81) ×95%]
=1383.93（kg）
年产100 000t/a啤酒厂糖化车间热量衡算
第四章工艺计算
本章小结：第四章 工艺计算（定性→定量）
物料衡算
热量衡算
目的和意义 物料消耗定额
热量消耗定额
理论依据 质量守恒定律
热力学第一定律
衡算方程 计算基准
衡算过程
m=mp+mt
∑Q入=∑Q出+∑Q损
3类基准
物料基准、温度基准
（1）工艺流程示意图（物料流程图）
l2.某中试车间经常为其他企业提供500L发酵罐的中试服务， 为了保证蒸汽的正常供应，打算为其专门配套电加热蒸汽锅炉 一台，满足培养基实罐灭菌需要，请计算当发酵罐填装系数为 70%时，电蒸汽锅炉应具备多大的蒸发量？（培养基从10℃ 升温到121℃，培养基密度为1040kg/m3，比热容为 4.02kJ/(kg℃)，蒸汽压力为0.4MPa（表压），升温过程中的 热损失占蒸汽供热的20%）
三、热量衡算的一般步骤
•1.绘制出物料流程图
第四章工艺计算
•2.确定热量平衡范围
进入热量之和
体系
离开热量之和
Ø一种是对单元设备做热量衡算； Ø另一种是对整个过程的热量衡算。
第四章工艺计算
•3.搜集数据
（1）设计条件规定的有关工艺操作数据，如 温度、压力等。 （2）涉及热量衡算的各股物料的量及组成。 （3）有关的物化数据，如比热容、焓变、汽 化热、冷凝热等。
④加热设备耗热量Q5
P76
Q5 = mc（t2-t1）
式中 m——设备总质量(kg) c——设备材料比热容，kJ／(kg·K) t1 、t2——设备加热前后的平均温 (℃)
第四章工艺计算
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
⑤ 气体或蒸汽带出的热量Q7
Q7 =∑(mct + mr)
式中 m——离开设备的气态物料量 (如空气、CO2等) (kg)
3.16 23.7
2.21 16.60
18960 碱液
142200
所需鲜豆热水渣、量质碱量由液（质tQ量）（=tm）碱 白c性 溶△蛋 液t得223：..9161 酸沉灌
2.离08 心机
16.18
1776中0 和灌
138660
原粕料粉故碱豆Q乳性消清蛋=水白2耗4量溶30萃℃液.蒸7取×汽灌1体 体质量0积 积量3（ （为（×mmt离33）） ）：4心.2使机×用（222表1124...447099压-2为5）0.=211111.M5555...900×P044 a1的06饱（14k和0111322℃J688蒸299）044灭000 汽菌
调浆中和加水量（t）
4.58
3.21
27480
中性蛋m白=溶1液.5×质10量6（/（t） 63.44）×4.3895%
=770.9体（积k（gm3））
5.87
4.11
烧总=碱0耗消.水耗7量7量（（（tk）gt））
28.28 29.33
19.81 20.53
37500
1403℃519闪6 蒸
（2）搜集数据
（3）确定衡算范围
（4）选定计算基准
（5）计算
（6）列出平衡表、校对
第四章工艺计算
作业：
l1、某工厂计划利用废气的废热。进入锅炉的废气温度为 450℃，出口废气的温度为260℃，进入锅炉的水温为25℃ ， 产生的饱和水蒸气温度为233℃ ，废气的平均摩尔热容为 32.5kJ/（kmol·℃ ），试计算每100kmol的废气可产生的水蒸 汽量？（233 ℃水蒸汽焓为2798.9kJ/kg，25 ℃水的焓为 104.6kJ/kg，废气热损失为5%）
第四章工艺计算
Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q7+Q8
③过程热效应Q3
Q3 = Q生物热 + Q搅拌热 + Q状态热
Q生物热：可测 Q状态热：可查阅手册 Q搅拌热 = 3600 Pη（KJ）
P——搅拌功率(kW)， η——搅拌过程功热转化第率四章，工艺通计算常η=92％