填料塔化工原理课程设计
摘要
在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：
①回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；
②除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。
气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。
这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，然后再进行解吸处理得到二氧化硫。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。
目录
摘要.............................................................. I 目录............................................................. II 第一章设计方案的内容 (1)
1.1流程方案 (1)
1.2设备方案 (1)
第二章设计方案的确定 (2)
2.1吸收流程选择 (2)
2.1.1吸收工艺流程的确定 (2)
2.1.2流程装置的确定 (3)
2.2吸收剂的选择 (3)
2.3吸收剂再生方法的选择 (4)
2.4操作温度和压力的确定 (4)
2.4.1操作温度的确定 (4)
2.4.2操作压力的确定 (5)
第三章吸收塔设备及填料类型与选择 (6)
3.1吸收塔设备的选择 (6)
3.2填料类型的选择 (6)
3.3填料规格的选择 (7)
3.4填料材质的选择 (7)
第四章吸收塔工艺条件的计算 (8)
4.1基础物性数据 (8)
4.1.1液相物性数据 (8)
4.1.2气相物性数据 (8)
4.2确定气液平衡的关系 (9)
4.3吸收剂及操作线的确定 (9)
4.3.1吸收剂用量的确定 (9)
4.3.2操作线方程的确定 (10)
4.4塔径计算 (11)
4.4.1采用Eckert通用关联图法计算泛点速率 (11)
4.4.2操作气速： (13)
4.4.3塔径计算： (13)
4.4.4单位高度填料层压降的校核 (14)
4.5填料层高度计算 (14)
4.5.1传质系数的计算 (14)
4.5.2 填料层高度 (17)
4.6填料塔附属高度的计算 (18)
第五章填料吸收塔附属装置的选型 (19)
5.1液体分布器的简要设计 (19)
5.1.1液体分布器的选型 (19)
5.1.2分布点密度及布液孔数的计算 (20)
5.2.塔底液体保持管高度的计算 (21)
5.3其它附属塔内件的选择 (22)
5.3.1 填料支撑板 (22)
5.3.2 填料压紧装置与床层限制板 (22)
第六章辅助设备的选型 (23)
6.1管径的选择 (23)
6.1.1进液管管径 (23)
6.1.2出液管管径 (23)
6.1.3进气管管径 (24)
6.1.4出气管管径 (24)
6.2泵的选取： (24)
6.3风机的选型： (26)
第七章关于填料塔设计的选材 (27)
参考文献 (28)
附录 (29)
致谢 (34)
第一章设计方案的内容
1.1流程方案
指完成设计任务书所达的任务采用怎样的工艺路线，包括需要哪些装置设备，物料在个设备间的走向，哪些地方需要有观测仪表、调节装置，那些取样点以及是否需要有备用设备等，按上述内容绘制流程图。
1.2设备方案
根据设备要求，确定选用什么形式的设备。如吸收塔选用板式塔还是填料塔，为什么选用填料塔。若选用填料塔，塔内填料的形式、尺寸和材质如何选定。方案的确定需要加以论证在技术上可行的基础上考虑经济性。
第二章设计方案的确定
2.1吸收流程选择
2.1.1吸收工艺流程的确定
工业上使用的吸收流程多种多样，可以从不同的角度进行分类，从所用的吸收剂的种类看，有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两部吸收流程，从所用的塔设备数量看，可分为单塔吸收流程很多塔吸收流程，从塔内气液两相得流向可分为逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，还有用于特定条件下的部分溶剂循环流程。
（一）一步吸收流程和两部吸收流程
一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低，同时过程的分离要求不高，选用一种吸收剂即可完成任务的情况。若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高，难以用一步吸收达到规定的吸收要求，但过程的操作费用较高，从经济性的角度分析不够适宜时，可以考虑采用两步吸收流程。
（二）单塔吸收流程和多塔吸收流程
单塔吸收流程是吸收过程中最常用的流程，如过程无特别需要，则一般采用单塔吸收流程。若过程的分离要求较高，使用单塔操作时，所需要的塔体过高，或采用两步吸收流程时，则需要采用多塔流程（通常是双塔吸收流程）
（三）逆流吸收与并流吸收
吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有传质推动力大，分离效率高（具有多个理论级的分离能力）的显着优点而广泛应用。工程上，如无特别需要，一般均采用逆流吸收流程。
（四）部分溶剂循环吸收流程
由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大，当液相喷淋量过小时，将降低填料塔的分离效率，因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时，可以采用部分溶剂循环吸收流程，以提高液相喷淋量，改善塔的操作条件。
本设计采用单塔逆流操作。
2.1.2流程装置的确定
常用的吸收装置流程主要有逆流操作、并流操作、吸收及部分再循环操作、多塔串联操作、串联—并联操作，根据设计任务、工艺特点，结合各种流程的优缺点，采用常规逆流操作的流程，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收及利用率高。流程如下图：
图2.1工艺流程图
2.2吸收剂的选择
吸收剂的选择应考虑以下几方面：
(1)溶解度: 吸收剂对溶质的溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。
(2)选择性: 吸收剂对溶质组分有良好的溶解能力，对其他组分不吸收或甚微。
(3)挥发度：操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收和再生过程的挥损失。
(4)粘度: 吸收剂在操作温度下粘度要低，流动性要好，以提高传质和传热速率。
(5)其他：所选用的吸收剂尽量要无毒性、无腐蚀性、不易爆易燃、不发泡、点低、廉价易得及化学性质稳定
一般来说，任何一种吸收剂都难以满足以上所有要求，选用是要针对具体情况和主要因素，既考虑工艺要求又兼顾到经济合理性。
本设计采用水作为吸收剂，二氧化硫作为溶质。
2.3吸收剂再生方法的选择
依据所用的吸收剂不同可以采用不同的再生方案，工业上常用的吸收剂再生方法主要有减压再生、加热再生及气提再生等。
A.减压再生（闪蒸）
吸收剂的减压再生是最简单的吸收剂再生方法之一。在吸收塔内，吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔并减压，使得融入吸收剂中的溶质得以再生。该方法最适用于加压吸收，而且吸收后的后续工艺处于常压或较低压力的条件，如吸收操作处于常压条件下进行，若采用减压再生，那么解吸操作需要在真空条件下进行，则过程可能不够经济
B.加热再生
加热再生也是吸收剂再生最常用的方法。吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔内并加热使其升温，溶入吸收剂中的溶质得以解吸。由于再生温度必须高于吸收温度，因而，该方法最适用于常温吸收或在接近于常温的吸收操作，否则，若吸收温度较高，则再生温度必然更高，从而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸气作为加热介质，加热方法可依据具体情况采用直接蒸汽加热或采用间接蒸汽加热。
2.4操作温度和压力的确定
2.4.1操作温度的确定
对于物理吸收而言,降低操作温度,对吸收有利.但低于环境温度的操作温度因其要消耗大量的制冷动力而一般是不可取的,所以一般情况下,取常温吸收较为有利.对于特殊条件的吸收操作方可采用低于或高于环境的温度操作.
对于化学吸收,操作温度应根据化学反应的性质而定,既要考虑温度对化学反应速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反应具有适宜的反应速度.
对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生.
而对本设计而言，由吸收过程的气液关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，即低温有利于吸收，但操作温度的低限应有吸收系统的具体情况决定。依据本次设计要求，操作温度定为20℃。
2.4.2操作压力的确定
操作压力的选择根据具体情况的不同分为三种：
对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力.
对于化学吸收,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反应过程控制,则操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的.
对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果一般要优于一次闪蒸效果.
本设计中由吸收过程的气液平衡可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加，综合考虑，采用常压101.325kPa。
第三章吸收塔设备及填料类型与选择
3.1吸收塔设备的选择
对于吸收过程，能够完成其分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适的类型是进行工艺设计得首要工作。而进行这一项工作则需对吸收过程进行充分的研究后，并经多方案对比方能得到较满意的结果。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，即用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，易于制造、安装、操作和维修等。
在液体流率很低难以充分润湿填料，或塔径过大，使用填料塔不很经济的情况下，以采用板式塔为宜。但作为吸收过程，一般具有操作液气比大的特点，因而更适用于填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能，所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。
本次吸收塔设计选择填料吸收塔。
3.2填料类型的选择
工业上填料按形状和结构可分为散装填料和规整填料两类
】2
【
（65-67页）：
(1) 散装填料以随机的方式堆积在塔内，以下是几种典型的散装填料：
拉西环填料最早的工业填料，但因性能较差，目前工业上已经很少使用
鲍尔环填料是在拉西环基础上的改进，利用率有了很大提高
阶梯环填料对鲍尔环的改进，为目前所使用的环形填料最为优良的一种
弧鞍填料一般采用瓷质材料，易碎，工业中不常用
环矩鞍填料集环型与鞍型优点，是工业应用最广的一种金属散装填料
(2) 规整填料以一定的几何形状，整齐堆砌，工业用多为波纹填料，其优点是结构紧
凑、传质效率高、处理量大，但不易处理粘度大或有悬浮物的物料，且造价高。根据分离工艺的要求，考虑以下因素：
(1)传质效率在满足工艺条件的前提下，选用传质效率高，即HETP(或HTU)低的填料。
(2)通量保证较高的传质效率前提下，选用有较高泛点或气相动能因子的填料。
(3)填料层压降压降越小，动力耗费越少，操作费用越小。
(4)操作性能填料具有较大操作弹性，且具有一定的抗污堵、抗热敏能力等。
3.3填料规格的选择
(1)散装填料常用主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。
一般推荐：D≤300时，选25mm的填料；300900
mm D mm
≤≤时，选25—38mm的填料; 900
D mm
≥时，选用5070mm
-的填料，但一般大塔中常用50mm的填料。(2)规整填料从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方
面综合考虑，既考虑工艺要求又兼顾到经济合理性
】2
【
（67-68页）。
3.4填料材质的选择
(1)陶瓷具有耐腐性及耐热性，但质脆、易碎，不宜高冲击强度下使用。
(2)金属碳钢对低腐蚀无腐蚀物系优先考虑，不锈钢耐Cl-以外物系腐蚀，特种合金钢价格高，只在特殊条件下使用
(3)塑料主要包括PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、 PVC(聚氯乙烯)等，一般采用PP(聚丙烯)材质。塑料耐腐蚀性、耐低热性好，但具有冷脆性，表面润湿性较差。
一般讲，操作温度较高但无显著腐蚀性时，选用金属填料；温度较低选用塑料填料；物系具有腐蚀性、操作温度高，宜采用陶瓷填料
综上所述考虑到本设计是利用清水吸收SO
2
，吸收液显弱酸性，有一定的腐蚀性，同时考虑到经济的合理性及吸收的效率，故先选用50
DN mm
=聚乙烯阶梯环，是否合理
在下面的计算中进行核算校验
】2
【
（68页）。
第四章 吸收塔工艺条件的计算
4.1基础物性数据
4.1.1液相物性数据
对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据 20℃时水的有关物性数据如下】
1【（上册附录332页）：
密度()3L 998.2kg /m ρ=
粘度()()L 0.001004Pa.S 3.6kg /m.h μ== 表面张力()()2L 72.6dyn /cm 940896kg /h δ==
SO 2在水中的扩散系数()5262L D 1.4710(/s) 5.2910m /h --=?=?㎝ 4.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为
vm M 0.0564.060.952930.75=?+?=混合气体的平均密度为
()
3G 101.330.75
1.257(/)8.314273.1520kg m ρ?=
=?+
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册】
1【（上册附录330页）的20℃空气的
粘度为
5G 1.8110()0.065/()Pa s kg m h μ-=??=?
2SO 在空气中的扩散系数为
4220.10810(/)0.039(/)G D m s m h -=?=
4.2确定气液平衡的关系
有表4.1若干气体水溶液的亨利系数查的20℃下SO 2亨利系数为】
1【（下册80页表2-1）：
表4.12SO 气体水溶液的亨利系数
气体 10℃ 20℃ 30℃
2SO 0.245 0.355 0.485
33.5510E kPa =?
设计为常压：P 101.3kPa =
相平衡常数：04.3533.1011055.33
＝?=
=P E m 查《化工原理（上）》附录】
1【（附录332页）得20℃时水的有关物理数据如下：
密度：3998.2/l kg m ρ=
摩尔质量：18.02/S M mol kg =
溶解度系数为： 3
3
998.20.0156/()3.551018.02
l
s
H kmol kpa m EM ρ=
=
=??? 该系统的相平衡关系可以表示为y*＝mX=35.04X
4.3吸收剂及操作线的确定
4.3.1吸收剂用量的确定
进塔气相摩尔比为：0526.005
.0105
.01111=-=-=
y y Y ； 出塔气相摩尔比为：()2110.0526(10.95)0.00263Y Y ?=-=-= 进塔惰性气体流量为：
()()10102200273.15
110.0585.4822.422.4298.15
S V T P V y kmol h TP -=
??-=??-=? 该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下使计算，
21212
*121min X m
Y Y Y X X Y Y V L --=--=??? ?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为： 20X =
121
min 0.05260.0026333.280.052635.04Y Y L Y V m
--??=== ??? 一般情况下取吸收剂用量为最小用量的（1.1-2.0）倍时较为适宜。 取操作液气比为：
??
?
??V L =1.5m in ??? ??V L
1.533.2849.92L
V
=?= 吸收剂用量：49.9285.484267.16L kmol h =?=
1212()()V Y Y L X X -=-
1212()85.48(0.05260.00263)
00.00104267.16
V Y Y X X L -?-=
+=+= 4.3.2操作线方程的确定
如图3-1 对逆流操作吸收塔在任一截面m-n 与塔底间列物料衡算：
22L L Y X Y X V V
??
=
?+-? ???
220.00263L
Y X V
-
?= 吸收塔操作线方程式为：79.920.00263Y X =+
4.4塔径计算
4.4.1采用Eckert 通用关联图法计算泛点速率f
u
图4.1填料塔泛点和压降的通用关联图
（查自：《化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）》）
对于水吸收二氧化硫的过程，操作温度及压力较低，工业用塑料散装填料，其中阶梯环填料综合性能较好，故选用50N D 聚乙烯阶梯环填料。 相关数据：由《化工原理（上）》附录查20C 0下水的有关数据如下】
1【（上册附录332
页）：
黏度:)(6.3105.1005h m kg s Pa ?=??-＝水μ； 密度:32.998-?m kg ＝水ρ
塔底混合气体的平均摩尔质量 ：
75.302995.006.6405.0=?+?=∑=i i vm M y M
故塔内气体平均密度为：
3257.115
.298314.875
.303.101-?=??=?m kg RT M P vm vm ＝
ρ 气相质量流量为：
12200 1.2572765.40V S vm W V kg h ρ-==?=?
液相质量流量可近似按纯水的流量计算即 : 14267.1618.0276894.22L W L M kg h -=?=?=?水 Eckert 通用关联图的横坐标为：
1
12
2
76894.22 1.257 0.986722765.40998.2V L V
L W
W ρρ?????=?= ? ?????
查图4.1填料塔泛点和压降的通用关联图纵坐标为
20.2
0.023f V
L L
u u g ?ψρρ??????= ???
式中：F u ：泛点气速 m/s g ：重力加速度 9.81m/s 2 G ρ，L ρ：气相，液相密度 kg/m 3 L μ：液体粘度 mPa ·s 1F -m ：试验填料因子，φ
；水密度与液体密度之比:?（此处为1） 根据以上选择知选取 mm d 50=的塑料阶梯环。
查 《化工原理（下）》表3-6 ，知1143-=m φ ，322.114-?=?m m t
()20.21431 1.257 1.0050.0239.81998.2f u ????
??= ?
??
11.119f u m s -=
==?
4.4.2操作气速：
填料塔塔径的大小是根据生产能力与空塔气速来计算。空塔气速有下面经验公式来确定。对于散装填料，泛点率的经验值为8.0~5.0=f
u u
取10.70.7 1.1190.783f u u m s -==?=? 4.4.3塔径计算：
0.997D m =
=
圆整后 取： 1000D mm = 泛点率校核：
12
2
2200
0.77850.78536001
4
S V u m s D π
-=
=
=???? 0.7785100%69.57%(0.5-0.8)1.119
F u u =?=在允许的范围内 填料规格的校核：
D 1000208d 50
==>（合适） 液体喷淋密度U 校核： 取最小喷淋密度：
h m m L w ?=3min 08.0)(
查 《化工原理（下）》（181页）表3-6 知，23114.2/m m σ=
h m m a L U t w ?=?==23min min 136.92.11408.0)(
单位时间内每立方米塔截面上的吸收剂用量：
32min 222
4267.16
98.020.7850.7850.7851
n L L M L U m m h U D D ρ?=
===?>?水
经以上的校核可知，填料塔直径选用D =1000mm 合理。
4.4.4单位高度填料层压降（Z P
?）的校核
由在t c E ker -关联图计算填料层压强降 横坐标为
1
2
0.98672V
L V
L P W W P ??= ???
,由表 3.2查的189-=m P φ 220.20.21.119891 1.257
1.0050.14329.81998.2f P V
L L
u g ?ψρ
μρ?????=
??= ???
纵坐标为 ker 439.81421.83P
pa E c t m Z
?-=?=由关联图查得
因为 m pa Z P
m pa 491145
所以符合条件d
4.5填料层高度计算
4.5.1传质系数的计算
（1）有效面积（润湿面积）w α
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
0.10.2
0.75
0.05
2
2
21exp 1.45w
C L t L L t L t L L L L t U U g ασασασαμρρσα-????????????=-- ? ? ? ?????
??
??????
由表4.2知聚乙烯的2
4276801296033h kg C =?=σ
表4.2填料材质的临界表面张力C σ值
材料
钢
陶瓷
聚乙烯
聚氯乙烯
碳
玻璃
涂石蜡的
表面
C σ
dyn/cm
75 61 33 40 56 73 20
查《化工原理（上）》附录（331页）得，20C 0时水的表面张力为：
2
394089612960106.72h kg m N L =??=-σ
液体质量通量为：
22
2
76894.2297954.42
()0.78514
L L W kg U m h D π
=
=
=?? ()2
5618.33600105.100h m kg
L ?=??=-μ
23
114.2/t m m α=3
998.2/l kg m ρ=82
1.0710/g m h =?0.05
0.2
0.75
0.1
2
22842768097954.2297954.22114.297954.221exp 1.450.6592940896114.2 3.6998.2 1.0710998.2940896114.2w t αα-??
???????
??=--=?? ? ? ? ??????????????
??
?
?
0.659275.28w t m αα=?=
（2）液相吸收系数k L 由下式计算：
L k =0.0095?3
/12
/13
/2???
? ?????
? ?????
? ??-L L L L L L
w l
g D a U ρμρμμ
20℃下SO 2在水中的扩散系数D L =1.47h cm /1025-?
13
23
12
8L 697954.42 3.6 3.6 1.07100.0095 1.313275.28 3.6998.2 5.2910998.2k --????????
=?= ?
? ?
???????
??
（3）气膜吸收系数10.730.237()()()
V V t V G t V V V U a D
k a D RT μμρ=
由表4.3知0℃时SO 2在空气中的扩散系数：24200.103/0.10310/D cm s m s -==?
表4.3一些物质在空气中的扩散系数（0℃，101.3kPa ）
扩散物质 扩散系数2/(/)AB D cm s 扩散物质 扩散系数2/(/)AB D cm s
H 2 N 2 O 2 CO 2 HCl SO 2 SO 3 NH 3
0.611 0.132 0.178 0.138 0.130 0.103 0.095 0.170
H 2O C 6H 6 C 7H 8 CH 3OH C 2H 5OH CS 2 C 2H 5OC 2H 5
0.220 0.077 0.076 0.132 0.102 0.089 0.078
根据公式：m T T
P P D D v 22
32
30
00039.015.27315.2933.1013.101103.0=?
?
?
????? ???=???
?
????? ??=
2
2
2
2200 1.2573522.80/(.)0.7851
4
v v W U kg m h D π
?=
=
=? 0.7
13
3522.800.065114.20.0390.2370.0355114.20.065 1.2570.0398.314293.15G k ???????
== ? ? ??????????
表4.4常见填料的形状系数
填料类型 球形 棒形 拉西环 弧鞍 开孔环 ψ值
0.72
0.75
1
1.19
1.45
由 1.1G G w k a k a =Ψ 查表4.4得ψ=1.45
则 1.1 1.130.035575.28 1.45 4.027G G w k k kmol m h kPa ααψ==??=??
0.40.411.313275.28 1.45114.698L L w k k h ααψ-==??=
0.7785100%69.57%50%,1.119
F u u =?=>需要校正 由a k a k
G F G ???
????????? ??-+=4
.1'
5.05.91μμ
1.43
19.5(0.69570.5) 4.0277.926kmol m h kPa ??=+-?=????
a k a k L F L ???
????????? ??-+=2
.2'
5.06.21μμ
()2.2
11 2.60.69570.5114.698126.12h -??=+-?=??
则3''11
1.576()11
11
7.9260.0156126.120
G G L K a kmol m h kPa k a Hk a
=
=
=??++
?
气相传质单元高度
2
85.48
0.6821.576101.30.7851
OG Y G V V H m K a K aP =
===ΩΩ??? 传质单元数Z:
03504.00010.004.351*1=?==mX Y
02*2==mX Y
脱吸因数为：
35.0485.48
0.70194267.16
mV S L ?=
==； 气相总传质单元数为：
()??
????+----=S Y Y Y Y S S N OG
*22*211ln 11 ()10.05260ln 10.70190.7019 6.363810.70190.0010520-??
=
-+=??--??
4.5.2 填料层高度
由0.682 6.3638 4.340OG OG Z H N m =?=?=，
根据设计经验，填料层的设计高度一般为Z Z )5.12.1('-=所以取
' 1.2 1.2 4.3405200Z Z mm ==?≈
查附5表，对于阶梯环填料，8~15h
D
=,max 6h ≤m 取
9h
D
=则910009000h mm =?=，计算得填料层高度为5200mm ，故不需要分段。
化工原理课程设计
《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一．设计题目 (3) 二．操作条件 (3) 三．塔设备型式 (3) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计内容 (3) 设计方案 (4) 一．工艺流程 (4) 二．操作压力 (4) 三．进料热状态 (4) 四．加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一．全塔的物料衡算 (5) 二．理论塔板数的确定 (5) 三．实际塔板数的确定 (7) 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五．塔体工艺尺寸设计 (10) 六．塔板工艺尺寸设计 (12) 七．塔板流体力学检验 (14) 八．塔板负荷性能图 (17) 九．接管尺寸计算 (19) 十．附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选； 4.塔底加热蒸汽压强自选； 5.单板压降不大于0.9kPa； 三．塔板类型 板式塔或填料塔。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；
课程设计换热器-煤油汇总
《化工过程设备设计Ⅰ（一）》 说明书 设计题目：换热器的设计 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期： 设计单位：青海大学化工学院化学工程系
目录 前言 (4) 任务书 (5) 目的与要求 (6) 一、工艺设计方案 (8) 二、确定物性数据 (9) 三、估算传热面积 (9) 四、工艺结构尺寸 (10) 五、换热器核算 (12) 六、设计结果概要一览表 (17) 七、参考文献 (19)
前言 化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。 化工原理课程设计是化工原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。围绕以某一典型单元设备(如板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等)的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。设计时数为3周，其基本内容为： (1)设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。 (2)主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算)：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。 (3)辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。 (4)工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。 (5)主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。 (6)设计说明书的编写。设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参
化工原理课程设计
绪论 1.1换热器在工业中的应用 换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成就，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T型翅片管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张情况。 换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。 随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，如加氢裂化，煤油加氢，汽油、柴油加氢和乳化油加氢装置等建设量增加，所需的高温、高压换热器数量随之加大。螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器、蜜蜂盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然等场合，可满足承压高达35MPa，承温达700℃的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。 1.2换热器的研究现状 20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。因而节能设备的研究与开发备受瞩目。能源的日趋紧张、全球环境气温的不断升高、环境保护要求的提高和换热器及空冷式换热器及高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各国政府都加大了投入资金力度。 国内各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工
化工原理课程设计报告
课程设计任务书 设计题目：水冷却环己酮换热器的设计 一、设计条件 1、处理能力53万吨/年 2、设备型式列管式换热器 3、操作条件 a．环己酮：入口温度120℃，出口温度为43℃ b．冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度40℃ c．允许压强降：不大于1×105Pa d．每年按330天计，每天24小时连续运行 4、设计项目 a．设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。 b．换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。 c．换热器的主要结构尺寸设计。 d．主要辅助设备选型。 e．绘制换热器总装配图。 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、论述换热器总体结构(换热器型式、主要结构)的选择； 4、换热器加热过程有关计算(物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直 径等)； 5、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)； 6、主体设备设计计算及说明；
目录 1. 前言 (1) 1.换热器简介 (1) 2. 列管式换热器分类： (2) 2. 设计方案简介 (2) 2.1换热器的选择 (2) 2.2流程的选择 (2) 2.3物性数据 (2) 3. 工艺计算 (3) 3.1试算 (3) 3.1.1计算传热量 (3) 3.1.2计算冷却水流量 (3) 3.1.3计算两流体的平均传热温度 (3) 3.1.4计算P、R值 (3) 3.1.5假设K值 (4) 3.1.6估算面积 (5) 3.1.7拟选管的规格、估算管内流速 (5) 3.1.8计算单程管数 (5) 3.1.9计算总管数 (5) 3.1.10管子的排列 (6) 3.1.11折流板 (6) 3.2核算传热系数 (6) 3.2.1计算管程传热系数 (6) 3.2.2计算壳程传热系数 (7) 3.2.3污垢热阻 (7) 3.2.4计算总传热系数 (7) 3.3核算传热面积 (7) 3.3.1计算估计传热面积 (7) 3.3.2计算实际传热面积 (8) 3.4压降计算 (8) 3.4.1计算管程压降 (8) 3.4.2计算壳程压降 (8) 3.5附件 (9) 3.5.1接管 (9) 3.5.2拉杆 (9) 4. 换热器结果一览总表 (10) 5. 设计结果概要 (11) 1.结果 (11) 6. 致谢 (12)
化工原理课程设计-煤油冷却器地设计
中南大学 化工原理课程设计 说明书 设计题目列管式换热器的设计 指导老师:孔江榕 学院:化学化工学院 专业班级:化工1202 :亮 学号:1505120711 设计日期:2014-9-17
目录 一、概述 (2) 二、设计题目及原始数据 (13) 三、换热器的类型和特点 (14) 四、论述本换热流程结构的选择和材料选择 (15) 五、有关换热器计算 (15) 六、设计结果一览表 (21) 七、后记 (23) 八、参考资料 (24) 九、主要符号说明 (25)
一、概述 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。35％～40％。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。 换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。 换热器按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，按照传热面的形状和结构特点又可分为管壳式换热器、板面式换热器和扩展表面式换热器（板翅式、管翅式等），如表2-1所示。表2-1 传热器的结构分类
完善的换热器在设计或选型时应满足以下各项基本要求。 （1）合理地实现所规定的工艺条件 传热量、流体的热力学参数（温度、压力、流量、相态等）与物理化学性质（密度、粘度、腐蚀性等）是工艺过程所规定的条件。设计者应根据这些条件进行热力学和流体力学的计算，经过反复比较，使所设计的换热器具有尽可能小的传热面积，在单位时间传递尽可能多的热量。其具体做法如下。 ①增大传热系数? 在综合考虑流体阻力及不发生流体诱发振动的前提下，尽量选择高的流速。 ②提高平均温差? 对于无相变的流体，尽量采用接近逆流的传热方式。因为这样不仅可提高平均温差，还有助于减少结构中的温差应力。在允许的条件时，可提高热流体的进口温度或降低冷流体的进口温度。 ③妥善布置传热面? 例如在管壳式换热器中，采用合适的管间距或排列方式，不仅可以加大单位空间的传热面积，还可以改善流体的流动特性。错列管束的传热方式比并列管束的好。如果换热器中的一侧有相变，另一侧流体为气相，可在气相一侧的传热面上加翅片以增大传热面积，更有利于热量的传递。 （2）安全可靠 换热器是压力容器，在进行强度、刚度、温差应力以及疲劳寿命计算
化工原理课程设计最终版
青岛科技大学 化工课程设计 设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师： 学生姓名： 化工学院—化学工程与工艺专业135班 日期:
目录一设计任务书 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 （二）精馏塔设计模拟 （三）塔板工艺尺寸计算 1）塔径 2）溢流装置 3)塔板分布、浮阀数目与排列 （四）塔板的流体力学计算 1）气相通过浮阀塔板的压强降2）淹塔 3)雾沫夹带 （五）塔板负荷性能图 1）雾沫夹带线 2）液泛线 3）液相负荷上限 4）漏液线 5）液相负荷上限 （六）塔工艺数据汇总表格 三塔的附属设备的设计 （一）换热器的选择 1)预热器 2)再沸器的换热器 3)冷凝器的换热器 （二）泵的选择 四塔的内部工艺结构 （一）塔顶 （二）进口 ①塔顶回流进口 ②中段回流进口 （三）人孔 （四）塔底 ①塔底空间 ②塔底出口 五带控制点工艺流程图 六主体设备图 七附件 （一）带控制点工艺流程图 （二）主体设备图 八符号表 九讨论 十主要参考资料
一设计任务书 【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务 【设计依据】如表一 表一 【设计内容】 1）塔板的选择； 2）流程的选择与叙述； 3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计； 4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择； 5）带控制点工艺流程图及主体设备图。 二塔板的工艺设计 （一）设计方案的确定 本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：
图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图 由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C （二）精馏塔设计模拟 1.初步模拟过程 运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：
化工原理课程设计--用水冷却煤油产品的列管式换热器的工艺设计
化工原理课程设计 题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的工艺 设计 系别： 班级： 学号： 姓名: 指导教师： 日期：2015年6月26日
任务书 一、设计题目：用水冷却煤油产品的列管式换热器的工艺设计 二、设计任务： 1、处理能力：45t/年煤油 2、设备型号：列管式换热器 3、操作条件： 煤油:入口温度140℃，出口温度40℃ 冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ 允许压降：不大于105Pa 每年按330天计 建厂地址：新乡 三、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。）
目录 一、设计方案 (4) 1.1换热器的选择 (4) 1.2流动空间及流速的确定 (4) 二、物性数据 (5) 三、计算总传热系数： (5) 3.3、估算传热面积 (5) 3.3.1热流量 (5) 3.3.2平均传热温差 (5) 3.3.3传热面积 (5) 3.3.4冷却水用量 (5) 3.4、工艺结构尺寸 (6) 3.4.1管径和管内流速 (6) 3.4.2管程数和传热管数 (6) 3.4.3平均传热温差校正及壳程数 (6) 3.4.4传热管排列和分程方法 (7) 3.4.5壳体内径 (7) 3.4.6折流板 (7) 3.4.7接管 (7) 3.5换热器核算 (8) 3.5.1热流量核算 (8) 3.5.2换热器内流体的流动阻力 (10) 四、设计结果设计一览表 (12) 五、设计自我评价 (12) 六、参考文献 (13) 七、主要符号说明 (13) 八、主体设备条件图及生产工艺流程图（附图） (13)
化工原理课程设计报告样本
化工原理课程设计报告样本
《化工原理课程设计》报告 48000吨/年乙醇~水精馏装置设计 年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期年月日 7
目录 一、概述 (4) 1.1 设计依据 (4) 1.2 技术来源 (4) 1.3 设计任务及要求 (5) 二：计算过程 (6) 1. 塔型选择 (6) 2. 操作条件的确定 (6) 2.1 操作压力 (6) 2.2 进料状态 (6) 2.3 加热方式 (7) 2.4 热能利用 (7) 3. 有关的工艺计算 (7) 3.1 最小回流比及操作回流比 的确定 (8) 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及 7
加热蒸汽量的计算 (9) 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量9 3.4 热能利用 (10) 3.5 理论塔板层数的确定 (10) 3.6 全塔效率的估算 (11) 3.7 实际塔板数P N (12) 4. 精馏塔主题尺寸的计算 (12) 4.1 精馏段与提馏段的体积流 量 (12) 4.1.1 精馏段 (12) 4.1.2 提馏段 (14) 4.2 塔径的计算 (15) 4.3 塔高的计算 (17) 5. 塔板结构尺寸的确定 (17) 5.1 塔板尺寸 (18) 5.2 弓形降液管 (18) 5.2.1 堰高 (18) 5.2.2 降液管底隙高度h019 7
5.2.3 进口堰高和受液盘 19 5.3 浮阀数目及排列 (19) 5.3.1 浮阀数目 (19) 5.3.2 排列 (20) 5.3.3 校核 (20) 6. 流体力学验算 (21) 6.1 气体通过浮阀塔板的压力 降(单板压降) h (21) p 6.1.1 干板阻力 h (21) c 6.1.2 板上充气液层阻力1h (21) 6.1.3 由表面张力引起的阻 (22) 力h 6.2 漏液验算 (22) 6.3 液泛验算 (22) 6.4 雾沫夹带验算 (23) 7. 操作性能负荷图 (23) 7.1 雾沫夹带上限线 (23) 7
最新《化工原理课程设计-年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计》
湖南师范大学 《化工原理》课程设计说明书 设计题目年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计学生姓名周鹏 指导老师罗大志 学院树达学院 学号 200721180135 专业班级 07制药工程1班 完成时间2009年10月
《化工原理》课程设计成绩评定栏 评定基元评审要素评审内涵 满 分指导教师 实评分 评阅教师 实评分 设计说明书，40% 格式规范 设计说明书是否符 合规定的格式要求 5 内容完整 设计说明书是否包 含所有规定的内容 5 设计方案 方案是否合理及符 合选定题目的要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否 正确、完整和规范 20 设计图纸， 40% 图纸规范图纸是否符合规范 5 标注清晰标注是否清晰明了 5 与设计吻合 图纸是否与设计计 算的结果完全一致 10 图纸质量 设计图纸的整体质 量的全面评价 20 平时成绩， 10% 上课出勤上课出勤考核 5 制图出勤制图出勤考核 5 答辩成绩， 10% 内容表述答辩表述是否清楚 5 回答问题回答问题是否正确 5 100 综合成绩成绩等级
指导教师评阅教师答辩小组负责人 (签名) (签名) (签名) 年月日年月日年月日 说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60) 目录 1前言 (1) 2设计任务 (2) 2.1设计任务 (2) 2.2操作条件 (2) 3设计条件及设计方案说明 (3) 4物性数据及相关计算 (3) 4.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (3) 4.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (4) 4.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7) 4.4蒸发器传热面积的估算 (8) 4.5有效温度的再分配 (8) 4.6重复上述计算步骤 (9) 4.7计算结果列表 (12) 5主体设备计算和说明 (12) 5.1加热管的选择和管数的初步估计 (13) 5.2循环管的选择 (13) 5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (13)
化工原理课程设计报告(换热器)
《化工原理课程设计任务书》（1） 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件： 1.苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2.冷却介质：循环水，入口温度35℃。 3.允许压强降：不大于50kPa。 4.每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式： 管壳式换热器 四、处理能力： 1. 99000吨/年苯 五、设计要求： 1.选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2.管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计。 3.设计结果概要或设计结果一览表。 4.设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5.对本设计的评述及有关问题的讨论。 一、选定管壳式换热器的种类和工艺流程 1.选定管壳式换热器的种类 管壳式换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。与其他种类的换热器相比，其主要优点是：单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等。因此在高压高温和大型装置上多采用管壳式换热器。 管壳式换热器中，由于两流体的温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，管壳式换热器有下面几种形式。
（1）固定管板式换热器 这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一些列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或是管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60-70℃和壳程流体压强不高的情况下。一般壳程压强超过0.6MPa时，补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿作用，就要考虑其他结构。其结果如下图所示： （2）浮头式换热器 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”,所以这种换热器称为浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体约束，因此当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点是结构复杂，造价高。其结构如下： （3） U型管换热器 这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。其结构如下图所示： （4）填料函式换热器 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低廉。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理一易挥发、易燃易爆和有毒的介质。其结构如下： 由设计书的要求进行分析: 一般来说，设计时冷却水两端温度差可取为5℃~10℃。缺水地区选用较大的温度差，水资源丰富地区选用较小的温度差。青海是“中华水塔”，水资源 相对丰富，故选择冷却水较小的温度差6℃，即冷却水的出口温度为31℃。T m -t m =80+4025+31 -=32 22 ℃<50℃，且允许压强降不大于50kPa，可选择固定管板式换 热器。 2.工艺流程图 主要说明：由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，所以选定循环水走管程，苯走壳程。如图所示，苯经泵抽上来，经加水器加热后，再经管道从接管C进入换热器壳程；冷却水则由泵抽上来经管道从接管A进入换热器管程。两物质在换热器中进行换热，苯从80℃被冷却至40℃之后，由接管D流出；循环冷却水则从25℃变为31℃，由接管B流出。 二、管壳式换热器的工艺计算和主要工艺尺寸的设计 1.估算传热面积，初选换热器型号 （1）基本物理性质数据的查取
(完整版)化工原理课程设计---煤油冷却器的设计
课程设计 课程名称化工原理课程设计题目名称煤油冷却器的设计
专业班级08级食品科学与工程（2）班学生姓名纪平平 学号50806022006 指导教师赵大庆 二O一O年十二月三十日
目录 1 《化工原理》课程设计任务书.......................................................................................................... - 1 - 1.1 设计题目..................................................................................................................................... - 1 - 1.2 原始数据及操作条件................................................................................................................. - 1 - 1.3 设计要求..................................................................................................................................... - 1 - 2 《化工原理》课程设计说明书.......................................................................................................... - 2 - 2.1 前言............................................................................................................................................. - 2 - 2.2 工艺流程图及说明..................................................................................................................... - 3 - 3 生产条件的确定.................................................................................................................................. - 4 - 4 换热器的设计计算.............................................................................................................................. - 4 - 4.1 选择换热器类型......................................................................................................................... - 4 - 4.2 流动空间及流速的确定............................................................................................................. - 4 - 4.3 确定物性数据............................................................................................................................. - 4 - 4.4 计算总传热系数......................................................................................................................... - 5 - 4.4.1 热流量............................................................................................................................ - 5 - 4.4.2 平均传热温差................................................................................................................ - 5 - 4.4.3 冷却水用量.................................................................................................................... - 6 - 4.4.4 总传热系数.................................................................................................................... - 6 - 4.5 计算传热面积............................................................................................................................. - 7 - 4.6 工艺结构尺寸............................................................................................................................. - 7 - 4.6.1 管径和管内流速............................................................................................................ - 7 - 4.6.2 管程数和传热管数........................................................................................................ - 7 - 4.6.3 平均传热温差校正及壳程数 ........................................................................................ - 7 - 4.6.4 传热管排列和分程方法................................................................................................ - 8 - 4.6.5 壳体内径........................................................................................................................ - 8 - 4.6.6 折流板............................................................................................................................ - 8 - 4.6.7 接管................................................................................................................................ - 9 - 4.7 换热器核算................................................................................................................................. - 9 - 4.7.1热量核算......................................................................................................................... - 9 - 4.7.2 换热器内流体的流动阻力...........................................................................................- 11 - 5 设计结果汇总表................................................................................................................................ - 13 - 6 设计评述............................................................................................................................................ - 14 - 7 心得体会.............................................................................................................................................. - 15 - 8 参考文献............................................................................................................................................ - 16 -
化工原理课程设计
化工原理课程设计 设计题目：列管式换热器的设计 指导教师 专业班级 学生姓名 学 号 2009 年 1 月 5 日 目录 1．设计任务书及操作条件 2．前言 2.1 设计方案简介 2.2工艺流程草图及说明 3 工艺设计及计算 3.1、铺助设备计算及选型 3.2、设计结果一览表 4.设计的评述 5、主要符号说明
6、参考文献 7.主体设备条件图及生产工艺流程图（附后） 1．设计任务书及操作条件 （1）处理能力：1×104吨/年正己烷。 （2）设备型式：列管式换热器 （3）操作条件 1 正己烷（含水蒸汽20%）：入口温度1000C， 出口温度350C。 2 冷却介质：循环水，入口温度250C，出口温 度350C。
3 允许压降：不大于105Pa。 4 每年按330天计。 5 建厂地址广西 （三）设计要求 1.选择适宜的列管式换热器并进行核算。 2.要进行工艺计算 3.要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、衡算结果等） 4.编写任务设计书 5.进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张） 2．前言
2.1 设计方案简介 固定管板式换热器 换热管束固定在两块管板上，管板又分别焊在外壳的两端，管子、管板和壳体都是刚性连接。当管壁与壳壁的壁温相差大于50℃时，为减小或消除温差产生的热效应力，必须设有温差补偿装置，如膨胀节。 固定管板式换热器结构比较简单，制造简单，制造成本低，管程可用多种结构，规格范围广，在生产中广泛应用。因壳侧不易清洗，故不适宜较脏或有腐蚀性的物流的换热，适用于壳壁与管壁温差小于70℃、壳程压力不高、壳程结垢不严重、并可用化学方法清洗的场合。 本设计任务为正己烷冷却器的设计，两流体在传热过程中无相的变化，且冷、热流体间的温差不是太大或温差较大但壳程压力不高的场合。当换热器传热面积较大，所需管子数目较多时，为提高管流速，常将换热管平均分为若干组，使流体在管内依次往返多次，即为多管程，从而增大了管内对流传热系数。固定管板式换热器的优点是结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。 2.2工艺流程草图及说明 工艺流程草图附后 流程图说明： 正己烷和循环冷却水经泵以一定的流速（由泵来调控）输入换热器中经换热器进行顺流换热。正己烷由100℃降到35℃，循环冷水由25℃升到35℃，且35℃的冷水回到水槽后，由于冷水的量多，回槽的水少，且流经管路时也有被冷凝，因此不会引起槽中水温太大的变化从而使水温保持25℃左右。 3 工艺设计及计算 (1) 确定设计方案 1. 选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度100℃，出口温度35℃；冷
天津大学化工原理课程设计
《化工原理》课程设计报告 真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 学院天津大学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学号 姓名 指导教师
化工流体传热课程设计任务书 专业化学工程与工艺班级姓名学号（编号） （一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 （二）设计任务及条件 1、蒸发系统流程及有关条件见附图。 2、系统生产能力：40 万吨/年。 3、有效生产时间：300天/年。 4、设计内容：Ⅱ效预热器（组）第 3 台预热器的设计。 5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。 6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。 7、换热管直径选为Φ38×3mm。 （三）设计项目 1、由物料衡算确定卤水流量。 2、假设K计算传热面积。 3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 4、核算总传热系数。 5、核算压降。 6、确定预热器附件。 7、设计评述。 （四）设计要求 1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。 2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。
设计说明书的编制 按下列条目编制并装订：（统一采用A4纸，左装订） （1）标题页，参阅文献1附录一。 （2）设计任务书。 （3）目录。 （4）说明书正文 设计简介：设计背景，目的，意义。 由物料衡算确定卤水流量。 假设K计算传热面积。 确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 核算总传热系数。 核算压降。 确定预热器附件。 设计结果概要或设计一览表。 设计评述。 （5）主要符号说明。 （6）参考文献。 （7）预热器设计条件图。 主要参考文献 1. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津: 天津大学出版社, 2002 2. 柴诚敬，张国亮. 化工流体流动和传热. 北京: 化学工业出版社, 2007 3. 黄璐，王保国. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 2001 4. 机械制图 自学内容： 参考文献1，第一章、第三章及附录一、三； 参考文献2，第五~七章； 参考文献3，第1、3、4、5、11部分。
化工原理课程设计范例
专业：化学工程与工艺 班级：黔化升061 姓名：唐尚奎 指导教师：王瑾老师 设计时间: 2007年1月 前言 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。 筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次设计就是针对水乙醇体系，而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。 目录 一、设计任务 二、方案选定 三、总体设计计算-------------------------------05 3.1气液平衡数据------------------------------ 05 3.2物料衡算------------------------------------- 05 3.3操作线及塔板计算------------------------- 06 3.4全塔Et%和Np的计算----------------------06 四、混合参数计算--------------------------------07 4.1混合参数计算--------------------------------07 4.2塔径计算--------------------------------------08 4.3塔板详细计算-------------------------------10 4.4校核-------------------------------------------12 4.5负荷性能图----------------------------------14 五、筛板塔数据汇总-----------------------------16 5.1全塔数据-------------------------------------16 5.2精馏段和提馏段的数据-------------------17 六、讨论与优化-----------------------------------18 6.1讨论-------------------------------------------18 6.2优化--------------------------------------------18
化工原理课程设计说明书(换热器的设计)
中南大学 化工原理课程设计 2010年01月22日 题目设计说明书指导老师夏柳荫 学生姓名徐春波学院化学化工学院学生学号1503070127 专业班级制药0701班
目录 一、设计题目及原始数据（任务书） (3) 二、设计要求 (3) 三、列环式换热器形式及特点的简述 (3) 四、论述列管式换热器形式的选择及流体流动空间的选择 (8) 五、换热过程中的有关计算（热负荷、壳层数、总传热系数、传热 面积、压强降等等） (10) ①物性数据的确定 (14) ②总传热系数的计算 (14) ③传热面积的计算 (16) ④工艺结构尺寸的计算 (16) ⑤换热器的核算 (18) 六、设计结果概要表（主要设备尺寸、衡算结果等等） (22) 七、主体设备计算及其说明 (22) 八、主体设备装置图的绘制 (33) 九、课程设计的收获及感想 (33) 十、附表及设计过程中主要符号说明 (37) 十一、参考文献 (40)
一、设计题目及原始数据（任务书） 1、生产能力：17×104吨/年煤油 2、设备形式：列管式换热器 3、设计条件： 煤油：入口温度140o C，出口温度40 o C 冷却介质：自来水，入口温度30o C，出口温度40 o C 允许压强降：不大于105Pa 每年按330天计，每天24小时连续运行 二、设计要求 1、选择适宜的列管式换热器并进行核算 2、要进行工艺计算 3、要进行主体设备的设计（主要设备尺寸、横算结果等） 4、编写设计任务书 5、进行设备结构图的绘制（用420*594图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图。一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。） 三、列环式换热器形式及特点的简述 换热器概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。