化工过程分析与综合换热器程序核算
化工过程分析与综合论文
化工过程分析与综合论文引言：化工过程是指通过物理、化学或生物的方法将原料转化为有用的产品或中间体的过程。
化工过程分析与综合是对化工过程进行全面研究和评估，以确定其效益、可行性和优化方案。
本文将对化工过程分析与综合进行探讨，并结合实际案例进行具体分析。
一、化工过程分析1.1过程流程分析1.2能量与物质平衡分析在化工过程中，能量和物质平衡是非常重要的。
能量平衡分析可以确定能源的消耗和回收情况，通过改进能源利用效率和减少能源消耗来提高过程经济性。
物质平衡分析可以确定原料和产物的转化率、损耗和废物产生情况，以便采取措施减少资源浪费。
1.3反应动力学与机理分析反应动力学和机理分析可以帮助我们深入了解化工过程中的反应过程和速率。
通过实验和数学模型的应用，可以确定适当的反应条件和催化剂选择，以提高反应速率和选择性。
二、化工过程综合2.1工艺方案评估在确定了化工过程的基本特征后，可以进行不同工艺方案的评估。
评估包括经济性、可行性、环境影响和可持续性等因素的综合考虑。
评估的目标是选择最佳的工艺方案，以实现经济效益和环境友好的化工过程。
2.2优化设计通过优化设计，可以进一步改进化工过程的性能。
优化设计可以包括改进反应条件、改变催化剂组合、优化中间产品分离步骤等。
通过选择合适的优化策略，可以提高产品质量、降低能源消耗和减少废物产生。
2.3安全性评估在化工过程综合中，安全性评估是一个必不可少的环节。
通过对潜在的危险性和风险进行评估，可以采取相应的措施来确保操作人员的安全和环境的健康。
安全性评估还包括可燃性、爆炸性和有毒物质的处理等方面。
结论：化工过程分析与综合是化工工程中的重要环节。
通过对化工过程的全面分析和综合评估，可以实现优化设计和经济效益的提高。
然而，化工过程的分析与综合需要综合考虑多个因素，包括经济性、可行性、环境影响和安全性等。
只有综合考虑这些因素，我们才能设计出更加高效、环境友好和安全的化工过程。
《化工过程分析与综合》教学大纲
《化工过程分析与综合》教学大纲课程编号：课程名称：化工过程分析与综合/Analysis and Synthesis for Process Engineering学时/学分：32/2先修课程：化工热力学，传质与单元操作，化工数学，化学反应工程，分离工程适用专业：应用化学，化学工艺，化学工程开课学院：化学工程学院，化工系一、课程的性质与任务《化工过程分析与合成》是化学工程与工艺专业的核心专业基础课程之一，它是应用系统工程的观点和方法来研究化工过程系统的开发、设计、最优操作与控制的一门课程。
本门课程的任务是使学生能运用系统工程的观点和方法来分析和合成化工过程，使化工过程系统在开发、设计、操作、管理等各个层面上达到最优化。
二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1．绪论介绍化工过程系统工程的基本内容，基本概念。
包括：过程系统稳态模拟与分析，过程系统动态模拟与分析，过程系统的优化，过程操作优化，间歇过程，反应路径合成，反应器网络合成，换热网络合成，质量交换网络合成，水网络合成，分离塔序列的综合，虚拟企业，供应链等概念。
2．过程系统稳态模拟与分析内容包括：过程系统模拟的序贯模块法，面向方程法和联立模块法。
3．过程系统的优化内容包括：线性规划，非线性规划，混合整数非线性规划。
4．生产过程操作优化内容包括：序贯实验优化方法，统计分析，模式识别和可视化技术。
5．间歇过程内容包含：过程动态模型及模拟，间歇过程的最优时间表，多产品间歇过程的设备设计与优化，间歇过程的控制模型。
6．换热网络合成内容包含：换热网络合成--夹点技术，夹点法设计能量最优的换热网络，换热网络的调优。
7．分离塔序列的综合内容包含：直观推断法，数学规划法，分离序列能量集成。
（二）基本要求掌握序贯模块法的基本原理，对一个较简单的工艺流程，能够确定单元模块的计算顺序，并在计算机上进行模拟分析。
掌握建立最优化数学模型的一般步骤和方法，对有约束的非线性规划问题，能够应用罚函数法转化为无约束问题，并用改进的随机搜索法求解。
(word版)化工过程分析与合成
名词解释1.夹点的意义〔夹点处，系统的传热温差最小〔等于Tmin〕，系统用能瓶颈位置。
夹点处热流量为0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热〔热阱〕，冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却〔热源〕；〕2.过程系统能量集成〔以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合3.过程系统的结构优化和参数优化〕〔改变过程系统中的设备类型或相互间的联结关系，以优化过程系统；参数优化指在确定的系统结构中，改变操作参数，是过程某些指标到达优化。
〕4、化工过程系统模拟〔对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律〕5、过程系统优化〔实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化6、过程系统合成〕〔化工过程系统合成包括：反响路径合成；换热网络合成；别离序列合成；成；特别是要解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务〕过程控制系统合7、过程系统自由度〔过程系统有m个独立方程数，其中含有n个变量，那么过程系统的自由度为：d=n-m，通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。
〕填空题稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中(不含)时间参数2.(集中参数模型)认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反响罐就可以用这一类模型来描述3.(统计模型).又称为经验模型，纯粹由统计、关联输入输出数据而得。
(确定性模型)又称为机理模型4.(结构)优化和(参数)优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计5.和化工过程操作。
6.换热网络的消耗代价来自三个方面：(换热单元〔设备〕数)(传热面积)(公用工程消耗)6.过程系统模拟方法有、7.试判断图a中换热匹配可行性3,4。
1和,。
2,在夹点分析中，为保证过程系统具有最大热回收，应遵循三条根本原那么：防止夹点之上热物流与夹点之下冷物流间的匹配；夹点之上禁用冷却器；夹点之下禁用加热器。
判断：1.自由度数只与过程系统有关。
〔Y〕2.换热网络的夹点设计，要尽量防止物流穿过夹点。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤第一步：确定换热器的基本参数在进行换热器计算之前，需要明确换热器的基本参数，包括所需的换热面积、流体质量流量以及进出口温度等。
这些参数将用于后续的计算。
第二步：确定传热系数换热器的传热系数是换热器计算的重要参数，它表示单位面积上传热的能力。
传热系数的计算可以根据换热器类型采用不同的方法，例如，对于壳管式换热器，可以采用Dittus-Boelter公式或Sieder-Tate公式等。
第三步：计算热负荷根据所需的换热量和传热系数，可以计算出热负荷。
热负荷表示单位时间内从一个流体传递给另一个流体的热量。
第四步：计算流体流量通过热负荷和已知的输入输出温度差，可以计算出流体的质量流量。
流体流量对换热器设计有重要影响，要合理确定。
第五步：计算换热面积在确定了热负荷和流体流量之后，可以通过换热器传热系数来计算所需的换热面积。
换热面积越大，换热效果越好，但对于实际应用来说，换热面积也需要在经济和操作上进行合理的限制。
第六步：确定流体速度流体速度对于换热器的设计和操作都有重要影响。
在实际应用中，需要保证流体速度能够使流体在换热器中均匀流动，并且尽量避免过高或过低的速度。
第七步：校核换热器尺寸换热器的尺寸必须满足设计要求和操作要求。
在校核换热器尺寸时，需要考虑到换热面积、流体速度、壳管或管束结构以及换热器的材料等因素。
第八步：确定换热器传热管的数量换热器传热管的数量是换热器计算中的重要参数。
根据已知的流体流量和传热系数，可以计算出所需的传热管数量。
此外，传热管的直径和长度也需要根据实际应用情况进行确定。
第九步：计算换热器的压力损失换热器的压力损失是通过流体流动过程中所发生的阻力造成的。
压力损失的计算涉及到换热器的结构和材料、流体的速度和粘度等因素。
通过计算压力损失，可以为换热器的实际运行提供参考依据。
第十步：优化设计方案根据以上计算结果，可以对换热器的设计方案进行优化。
通过对不同参数进行适当调整，可以得到满足工程要求和经济要求的最佳设计方案。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。
换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。
下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。
设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。
选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。
2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。
这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。
3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。
传热率可以通过查表或经验公式计算得到。
4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。
效率可以根据使用经验或理论估计。
5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。
质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。
6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。
7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。
压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。
8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。
实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。
2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。
3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。
4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。
5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。
6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。
换热器设计计算步骤
换热器设计计算步骤1. 管外自然对流换热2. 管外强制对流换热3. 管外凝结换热已知：管程油水混合物流量 G ( m 3/d)，管程管道长度 L (m)，管子外径do (m)， 管子内径di (m)，热水温度 t ℃， 油水混合物进口温度 t 1’, 油水混合物出口温度 t 2” ℃。
1. 管外自然对流换热 1.1 壁面温度设定 首先设定壁面温度，一般取热水温度和油水混合物出口温度的平均值，t w ℃， 热水温度为t ℃，油水混合进口温度为'1t ℃，油水混合物出口温度为"1t ℃。
"w 11t ()2t t =+ 1.2 定性温度和物性参数计算 管程外为水，其定性温度为1()K -℃21()2w t t t =+管程外为油水混合物，定性温度为'2t ℃''"2111()2t t t =+根据表1油水物性参数表，可以查得对应温度下的油水物性参数值一般需要查出的为密度ρ (3/kg m ),导热系数λ(/())W m K ∙，运动粘度2(/)m s ，体积膨胀系数a 1()K -，普朗特数Pr 。
表1 油水物性参数表水t ρλvaPr10 999.7 0.574 0.000001306 0.000087 9.52 20 998.2 0.599 0.000001006 0.000209 7.02 30 995.6 0.618 0.000000805 0.000305 5.42 40 992.2 0.635 0.000000659 0.000386 4.31 50 998 0.648 0.000000556 0.000457 3.54 60 983.2 0.659 0.000000478 0.000522 2.99 70997.70.6680.0000004150.0005832.5580 971.8 0.674 0.000000365 0.00064 2.21 90 965.3 0.68 0.000000326 0.000696 1.95 100958.40.6830.0000002950.000751.75油t ρλva Pr10 898.8 0.1441 0.0005646591 20 892.7 0.1432 0.00028 0.000693335 30 886.6 0.1423 0.000153 1859 40 880.6 0.1414 9.07E-05 1121 50 874.6 0.1405 5.74E-05 723 60 868.8 0.1396 3.84E-05 493 70 863.1 0.1387 0.000027 354 80 857.4 0.1379 1.97E-05 263 90 851.8 0.137 1.49E-05 203 100846.20.13611.15E-051601.3 设计总传热量和实际换热量计算0m v Q Cq t Cq t ρ=∆=∆v v C q t C q t αρβρ=∆+∆油油水水C 为比热容/()j kg K ∙，v q 为总体积流量3/ms ，αβ分别为在油水混合物中油和水所占的百分比，t ∆油水混合物温差，m q 为总的质量流量/kg s 。
完整版换热器计算步骤
第2章工艺计算2.1设计原始数据2.2管壳式换热器传热设计基本步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。
（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K,然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍（9）选取管长I。
（10）计算管数N T（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径D j和壳程挡板形式及数量等（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积第2章工艺计算（16）计算流体流动阻力。
若阻力超过允许值，则需调整设计。
2.3确定物性数据 2.3.1定性温度由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在 p=7.22MPa t>295 C 情况下为蒸汽，所以在不考 虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
其壳程混合气体 的平均温度为：管程流体的定性温度:根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据2.3.2物性参数管程水在320C 下的有关物性数据如下：【参考 物性数据 无机 表1.10.1 ]表2 — 2壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]:【锅炉手册 饱和水蒸气表]t=420 2952357.5 °C(2-1 )T=310 3302320 C第2章工艺计算2.4估算传热面积 241热流量根据公式（2-1）计算：Q WC p t将已知数据代入 （2-1）得:Q WC p1 b=60000X 5.495 X 103 (330-310)/3600=1831666.67W式中：W 工艺流体的流量，kg/h ；C p1 ――工艺流体的定压比热容，kJ/疥K ; t 1 ――工艺流体的温差，C ；Q――热流量，W2.4.2平均传热温差根据化工原理4-45 公式（2-2）计算:按逆流计算将已知数据代入 （2-3）得:【化原 4-31a 】(2-2)t mt 1 t2t 1(2-3)Int2t mt1 t2t1ln420 330 310 295 ‘41.86C ,420 330In310 295第2章工艺计算式中： t m ――逆流的对数平均温差，C ；t i ――热流体进出口温差，c ； t 2 ――冷流体进出口温差，c ； 可按图2-1中（b ）所示进行计算。
化工过程分析与综合课程设计
化工过程分析与综合课程设计背景介绍化工过程分析与综合课程旨在通过实例讲解的方式，深入浅出地介绍化工过程的分析、设计及综合应用。
本课程将化工过程的基础理论与实际操作相结合，让学生在理论与实践中获得提高。
课程内容化工过程分析化工过程分析是课程的主要内容之一，主要包括以下几个方面：1.热力学分析：讲解热力学基本知识，并利用实例掌握热力学分析方法。
2.动力学分析：介绍反应动力学基本概念，并通过反应动力学实例掌握动力学分析方法。
3.流体力学分析：讲解流体力学基本知识，通过实例掌握流体力学分析方法。
4.传热传质分析：介绍传热传质基本概念，并通过实例掌握传热传质分析方法。
化工过程综合化工过程综合是课程的另一个主要内容，主要包括以下方面：1.化工过程设计：讲解化工过程设计基本知识，并通过实例掌握化工过程设计方法。
2.化工装置优化：介绍化工装置优化的理论知识，并通过实例掌握化工装置优化的方法。
3.化工系统集成：讲解化工系统集成的基本概念，并通过实例掌握化工系统集成的方法。
除此之外，本课程还将对化工过程的安全、环保、节能等方面进行介绍，并通过实例让学生意识到化工过程设计中需要考虑的综合因素。
课程设计为了让学生更好地掌握化工过程分析与综合，本课程将设计以下两个项目：项目一：化工过程分析项目在此项目中，学生将选择一个化工过程，运用所学分析方法进行分析，并撰写分析报告，同时在班内进行短时间报告分享。
此项目的目的是让学生掌握化工过程分析方法，并提高其分析问题的能力。
项目二：化工过程设计项目在此项目中，学生将在小组内选择一个实际化工过程，并对其进行全面的过程设计。
包括热力学、动力学、传热传质、流体力学等方面的设计，并通过班内讲解与展示，分享团队所取得的成果与困难，此项目的目的是让学生在集体合作中提高其团队合作与项目管理能力。
作业要求为了帮助学生更好地掌握所学知识，本课程将安排以下作业：1.每周课堂练习：每周上课后的练习，主要围绕所学内容设计，并通过作业让学生对所学内容尽快掌握。
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09110506注解：
本程序的使用方法：
②分别在壁温绝对误差一栏找到数值小于等于0.5的数对应的校正后的管内壁的温度， 由于个人考虑不够周全，限于技术原因和Excel自身的缺陷，很难在一个大循环的和取值（请老师见谅！）。
数据输入区：
过程计算区：
第
第
第第
化工0905班①在第一步的E30单元格中为热熔流率较小的热流体（渣油）出口温度赋值；
③将中对应相分别填入上表中第四步中对应的相（C137,F137,C138,F138)即可；
第
计算结果汇总表:第第
王伟2012-5-7
循环的前提下同时实现两个小的循环，所以本程序自动性较差，必须借助手动进行数据的选择温度，根据其下标找到与此相对应的Hi（Ho)的值,即为校正后管内外的温度和H值；。