化工原理的课程设计课件
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化工原理课程设计
目录1前言21.1 固定管板式换热器22列管式换热器的工艺设计32.1试算和初选换热器的规格32.1.1计算热负荷32.1.2计算两流体的平均温度差32.1.3初选换热器规格42.2核算压强降42.2.1管程压强降42.3核算总传热系数62.3.1管程对流传热系数αi62.3.2壳程对流传热系数αo62.3.3污垢热阻72.3.4总传热系数 K O7列管式换热器设计朱 婉 琴（XX 工业高等专科学校 乌鲁木齐 830091）摘要：本次课程设计是列管式换热器的设计。
列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计，其中以热力设计最为重要。
列管式的换热器的设计内容主要包括根据换热任务和有关要求确定设计方案，试算和初选换热器的规格；核算管程、壳程压强降；核算总传热系数。
本组选择的换热器为31640400----G 型换热器，计算结果为:K 的估计值为450，o K 的计算值是555，23.1450555==估计K K o ，在1.15-1.25X 围内，所选换热器合适。
关键词：列管式换热器；设计；计算；结论1前言换热设备是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在化工、石油、轻工、食品、动力、制药、冶金等许多工业部门中广泛应用的一种工艺设备。
在炼油、化工装置中，换热器占设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。
随着环境保护要求的提高，近年来，加氢装置的要求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和润滑油加氢等，所需的高温、高压的换热设备的数量随之加大，在这些场合，换热设备通常占总投资的50%以上。
换热设备也是回收余热、废热，特别是地位热能的有效装置。
列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。
它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。
所需材质可分别采用普通碳钢、紫铜或不锈刚制作。
在进行换热时，一种流体由封头的连接管处进入，在管内流动，从封头另一端的出口管流出，这称为管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
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。
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
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
化工原理课程设计最新版本ppt课件
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
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
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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
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
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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。
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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
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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
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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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
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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。
化工原理课程整体设计.ppt
（2）实践教学模块（18学时） 实验教学
化工原理（基础）实验单独设课。实验内容 包括基本实验、综合性实验、设计型实验和研究 型实验四个层次。通过实验学生巩固和加深了对 课堂教学内容的理解，提过学生的基本实验技能。
2020-11-9
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18
实习（10学时）
地点：心连心化工有限公司、新乡市酒精厂、新乡 正华化工厂。
（1）理论教学模块 （70学时） ➢ 授课形式：课堂讲授 ➢ 主要内容：流体输送、流体输送机械、传热、吸
收、蒸馏、气液传质设备、干燥。 ➢ 通过化工原理的学习使学生熟练掌握化工生产中
常见单元操作的基本原理、单元操作过程计算、 典型设备的结构及其工艺尺寸的设计、计算等。
2020-11-9
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17
2020-11-9
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7
多年来不断加强化工原理课程建设， 注重内涵发展，形成了适合学生特点、 适应社会发展需求、教学内容紧扣学科 前 沿 的 特 色 鲜 明 的 课 程 体 系 。 2006 年 《化工原理》课程被评为校级精品课程。
2020-11-9
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8
总体 介绍
师 资 情 况
激发学生的学习积极性。
教 学
采用对比式教学法，
方 法
提高学习效果和培养学生创新意识。
理论课与实践课结合与渗透，
培养学生解决实际问题的综合能力。
2020-11-9
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23
六、教学环境
（一）理论教学：多媒体教学 （二）校内实训基地： 1.校内实训室
在原有化工原理实验设备的基础上，2006 年学院一次性投资100余万元筹建了一个新 的化工原理实验室，仿真实验室。与本课 程有关的实训室基本情况如下：
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+
• 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+
化工原理课程的设计26页PPT
2
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4
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8
号
N精NETT 4.25
y 0.91 0.795 0.660 0.543 0.373 0.202 0.085 0.023 4
x 0.70 0.466 0.304 0.211 0.118 0.054 0.020 0.005
5
≤xF
≤xW
N提
N'T ET'
14.615
工艺条件及有关物性数据的计算
塔板主要工艺尺寸
• 溢流装置计算： • 因塔径D=1.0m，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹
形受液盘。( 此种溢流方式液体流径较长，塔板效率较高 ，塔板结构简单，加工方便，在直径小于2.2m的塔中被广 泛使用。)各项计算如下： • 1) 堰长lw • 可取lw=0.60D=0.60×1.0=0.60m • 2) 溢流堰高度hw • 由hw=hL－how • 选用平直堰，( 溢流堰板的形状有平直形与齿形两种，设 计中一般采用平直形溢流堰板。) 堰上层液高度how由下 列公式计算，即有： how2.84E(Lh)32
4）降液管底隙高度ho
ho= Lh/（3600×lw×uo'）取uo'=0.07m/s 则ho=0.00055×3600/(3600×0.60×0.07) =0.0406 m﹥ 0.006m 故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度 hW'' 50mm
塔板布置：
1) 塔板的分块
因为D≥ 800mm，所以选择采用分块式，查可得，塔板可分为3块。
故 A a 2 0 .31 0 .45 2 6 0 .3 52 1 5 1 0 .48 2 6 s0 i1 5 0 0 n . .4 3 6 1 0 .5 5 5m 3 2
化工原理设计方案PPT(31张)
• 5。技术特性表
•化 工 原 理 设 计方案 PPT(31 张)培训 课件培 训讲义 培训教 材工作 汇报课 件PPT
•化 工 原 理 设 计方案 PPT(31 张)培训 课件培 训讲义 培训教 材工作 汇报课 件PPT
• 6 件号的编写
• 件号应尽量编排在主视图上，由主视图的左下方开始， 按顺时针方向连续编号，在垂直和水平方向应排列整齐， 尽量保持间隔均匀，并尽可能编排在图形的左侧和上方 以及外形尺寸线的内侧。
2 化工原理课程设计的内容
• 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 (装配图)
•
图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表
和接管表；
• 6. 撰写设计说明书
2 化工原理课程设计的内容
• （二）课程设计报告
• 件号若有遗漏或需增添时，则应编排在外围。
•化 工 原 理 设 计方案 PPT(31 张)培训 课件培 训讲义 培训教 材工作 汇报课 件PPT
•化 工 原 理 设 计方案 PPT(31 张)培训 课件培 训讲义 培训教 材工作 汇报课 件PPT
• （6）工艺计算及主体设备设计； • （7）辅助设备的计算及选型； • （8）设计结果汇总表； • （9）设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； • （10）（附图）工艺流程图（简）及主体设备工艺条
件图（装配图）； • （11）致谢 • （12）参考文献。
3 绘图
（一.）绘图项目
1.图解求理论板数 直角坐标纸，包括局部放大 2.塔板负荷性能图 直角坐标纸 •3.塔板结构图 3# •4.带控制点的工艺流程简图2#或加长3# • 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控点。 •5.主体设备工艺条件图（装配图） 1# 或2# • 包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接管表
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• 6 件号的编写
• 件号应尽量编排在主视图上，由主视图的左下方开始， 按顺时针方向连续编号，在垂直和水平方向应排列整齐， 尽量保持间隔均匀，并尽可能编排在图形的左侧和上方 以及外形尺寸线的内侧。
2 化工原理课程设计的内容
• 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 (装配图)
•
图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表
和接管表；
• 6. 撰写设计说明书
2 化工原理课程设计的内容
• （二）课程设计报告
• 件号若有遗漏或需增添时，则应编排在外围。
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• （6）工艺计算及主体设备设计； • （7）辅助设备的计算及选型； • （8）设计结果汇总表； • （9）设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； • （10）（附图）工艺流程图（简）及主体设备工艺条
件图（装配图）； • （11）致谢 • （12）参考文献。
3 绘图
（一.）绘图项目
1.图解求理论板数 直角坐标纸，包括局部放大 2.塔板负荷性能图 直角坐标纸 •3.塔板结构图 3# •4.带控制点的工艺流程简图2#或加长3# • 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控点。 •5.主体设备工艺条件图（装配图） 1# 或2# • 包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和接管表
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《化工原理》
酒精冷却器的设计
酒精精馏操作
冷 凝 器 原 料 精 馏 蒸 汽 塔 冷 却 器 废 液
立式
冷 水 热 水 槽
《化工原理》
卧式
《化工原理》
2、换热器类型、型式的选择(化原P185~)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
类型:本设计建议采用间壁式列管式换热器。
《化工原理》
列管式换热器
《化工原理》
列管式换热器
《化工原理》
本校编 本校编 汤金石编 华南工学院编 轻工业出版社 黑龙江建筑工程学校编 北京化工学校等编 化工出版社
《化工原理》
六、参考资料
10、制图课本（化工制图补充教材） 11、泵类产品样本 12、课本：制浆造纸工业过程及设备 13、换热器设计 14、化工容器及设备 15、换热器原理及计算 16、换热器 17、换热器及其计算基础知识 18、化工制图
9 9.5 10
得
分
有创建：加
分
迟交：扣
分
纪律：扣
分
总得分：
分
《化工原理》
七、课程设计评分标准
几点说明：
设计中有创见的，加5-10分。 在课程设计中无故迟到、早退、旷课和马虎 了事的学生，其总分应适当扣分。 课程设计应按时完成交卷，无特殊原因迟交 的学生，其总分应适当扣分。 在设计过程中不经过自己努力，采取投机取 巧，找人“代算、代写、代画“的学生，经 发现、设计成绩作零分计。
二、化工原理课程设计任务
(二) 设计项目 1.确定冷却器的类型、结构、型式; 2.计算冷却水的耗量; 3.计算冷却器的传热面积,确定管子的规格、管 数、程数等; 4.冷却器结构设计计算及选择; 5.校核液体流经冷却器的阻力; 6.泵的计算及选择等.
《化工原理》
二、化工原理课程设计任务
《化工原理》
课程设计评语及成绩评定表
评语 内容 设计说理性 25% 1 论点正确,说理﹑分析充分 ﹑条理清楚﹑层次分明， 语言精练。 得 分 23 24 25 参数筛选正 确性 10% 参数经详细的﹑周密的分 析论证，正确索取有关资 料，筛选无误。 计算步骤清楚﹑完整，结 果完全正确。 2 论点正确﹑说理﹑分析 欠充分。条理﹑层次尚 可，语言通顺。 得 分 20 21 22 参数来源尚清楚，选用 基本正确。 3 论点基本正确﹑说理﹑分 析不充分﹑条理﹑层次一 般。语言有些欠通。 得 分 17 18 19 参数来源欠清楚﹑且有错 漏。 4 论点有错误﹑说理分析 不充分，条理性差﹑层 次不明，语言欠通。 得 分 13 14 15 参数来源不清楚，错漏 较多。
（ 2） U型管式换热器
《化工原理》
3.列管式换热器型式的选择
★（3）浮头式换热器 结构特点：管束的一端管板和壳体固定连接，另 一端管板与壳体不连，受热或受冷时，可以沿管 长方向自由伸缩，称为浮头。
《化工原理》
列管式换热器型式的选择
★（4）填料函式换热器 结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形自 由，不产生热应力。 管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便。
《化工原理》
一、设计的目的及要求
3.掌握化工设备的工艺设计程序、方法和有关的 设计原则。包括查阅技术资料、正确选择工艺参 数、搜集有关公式和使用图表手册的能力，以及 正确进行工程计算的能力； 4.树立正确的设计思想，用工程观念来考虑设计 内容。使理论正确、技术可行、操作安全、经济 合理。 5.熟悉有关的国家标准和部颁标准及技术规范。 6.具有用简洁的文字和正确的图表来表达自己设 计思想与设计成果的能力。
《化工原理》
5.流体流速的选择(参化原P189)
生产经验，酒精冷却器 管程内水的流速可取0.4~.08m/s， 壳程内酒精可取0.1~0.5m/s。
《化工原理》
6.流体进、出口温度的确定
换热器中冷、热流体的温度通常都由工艺条件规 定，但在某些情况下则需在设计时加以确定。例 如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可根据 当地气温条件作出估计(已给)，而冷却水的出口 温度由设计者确定。 一般来说，可采用冷却水的进、出口温差为 5~15℃。
《化工原理》
三、课程设计中应注意的问题
4.在设备结构尺寸上，要从加工制造方便、操作安 全可靠的角度考虑，适当的把尺寸调整为整数； 5.设备装置图应按机械制图的规定绘制； 6.在完成规定的基本设计任务后，可进行多方案的 比较；查阅参考资料，充实设计方案和结果的评 述等。
《化工原理》
四、课程设计的步骤 1.下达课程设计任务书； 2.根据任务书的要求，确定定设计步骤、设计方案、 设计进度； 3.查阅文献参考资料，收集有关数据和公式，必要 时且有条件的应到生产现场收集； 4.设计方案的确定及论述、设备的工艺计算或选型、 绘图、对设计结果的评述和编写设计说明书。 上述2~4项，在课程设计中既相互联系，又相互 制约。在逐步深入的基础上不断地补充和完善。
安装方式有立式、卧式两种。 安置方式应根据厂房条件、工艺要求、传热效果 、检修清洗方便等多方面考虑确定。
《化工原理》
★立式安装特点：占地面积小，不用支承板，结构简 单，清洗方便。但用于冷凝时传热效果较差。
《化工原理》
★卧式安装特点：重心稳，维修方便，用于冷凝时传热效果 较好。但占地面积大，换热器内须装支承板。
《化工原理》
二、 工艺设计计算
列管换热器设计步骤: 这部分内容是设计的重点，其任务是要计算出设 备的主要工艺尺寸（管径、管数、管长、管距、 壳径、管程数、壳程挡板型式及数目、传热面积 等）。工艺设计计算的基本步骤一般可按如下顺 序进行：
《化工原理》
二、 工艺设计计算
列管换热器设计步骤: 1.这部分内容是设计的重点，其任务是要计算出 设备的主要工艺尺寸（管径、管数、管长、管距、 壳径、管程数、壳程挡板型式及数目、传热面积 等）。工艺设计计算的基本步骤一般可按如下顺 序进行：
《化工原理》
二、课程设计任务
题目:设计一台______t/d的酒精冷却器 (一) 设计任务与工艺条件 1.生产能力_______㎏/h 2.酒精由____℃冷却到____℃ 3.酒精浓度______质量% 4.冷却水进口温度_____℃ 5.冷却水出口温度_____℃
《化工原理》
图与说明书有些不一致， 结构欠合理有些错误， 不大符合生产实际要求， 可行性差。 绘图基本能力较差，错 误较多，图面不整洁， 表达不清楚。 说明书中的字﹑图﹑表 不清晰和整洁，有错误 ﹑书写不认真﹑条理性 差。
10 11 12 4.5 5 5.5 4.5 5 5.5
绘图质量 10%
9 9.5 10
缮写质量 10%
20 21 22 15 16 17 7.5 8 8.5 7.5 8 8.5
计算步骤基本清楚﹑欠完 整，结果有些不合理。
17 18 19
计算步骤不清楚﹑不完 整﹑计算错误较多。
13 14 15
设备图结构 合理性 20%
设备图与设计说明书一致， 结构合理﹑符合实际生产 要求，考虑问题全面，可 行性强。 符合绘图标准规范，视图 选择布局合理，图面整洁， 表过清楚。 说明书中的字﹑图﹑表清 晰﹑整洁﹑字体端正。书 写有条理﹑工整美观。
《化工原理》
（2）具有补偿圈的固定管板式换热器
《化工原理》
★具有补偿圈的固定管板式换热器
膨胀节结构
《化工原理》
列管式换热器型式的选择
★（ 2） U型管式换热器 结构特点：换热器中的每根管子都弯制成U形， 进口、出口分别安装在同一管板的两侧，由于仅 一块管板，管子在受热或冷却时可以自由伸缩。
《化工原理》
9
9.5 10
7.5
8 8.5
6
6.5 7
3
4 5
设计计算准 确性 25%
23 24 25
计算步骤清楚，欠完整， 结果基本正确，答案合 理。 设备图与设计说明书一 致，结构基本合理﹑基 本符合实际生产要求， 可行性尚可。 符合绘图标准规范，视 图选择布局尚可，图面 较整洁，表达尚清楚。 说明书中的字﹑图表较 清晰﹑整洁﹑字体尚可， 书写认真，有条理。
《化工原理》
五、时间安排
时间：2周 时间安排：(仅供参考) 1~2天：确定设计方案及工艺计算 2~3天：进行结构设计及附件选型等 3~4天：绘图 1天：撰写说明书
《化工原理》
六、参考资料
1.列管式换热器 2.容器零部件标准 3.课本及其它版本的化工原理教材 4.化工原理课程设计 5.化工基础过程及设备 6.造纸工业的碱回收 7.工业管道工程（上册） 8.化工机械基础（下册第二版） 9机械设计手册（上册二卷）
《化工原理》
列管式换热器型式的选择
★（4）填料函式换热器
《化工原理》
3.流体流动通道的选择(参化原P189)
在列管换热器中，安排哪种流体走管程？哪种流 体走壳程？ 参考建议: 对酒精冷却器可安排 酒精走壳程; 冷却水走管程 其原因可根据上述各点加以说明。
《化工原理》
4.安装方式的选择
列管式换热器
1
《化工原理》
列管式换热器
《化工原理》
列管式换热器型式的选择
按其温差补偿结构来分，主要有以下几种： （1）固定管板式换热器 由于管板是与外壳焊接固定在一起的，所以称为 固定管板式换热器。
《化工原理》
《化工原理》
（1）固定管板式换热器
固定管板式换热器适用于管壁与壳壁温差≤50℃ 的场合。 当温差在50℃以上时，为安全起见，换热器应有 温差补偿装置（如膨胀节）或考虑其他结构。