广石化化工原理课程设计
广工化工原理课程设计
广工化工原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握化工原理中的基本概念、原理和定律，如流体力学、热力学、传质和反应工程等。
2. 掌握化工过程中常见单元操作的基本原理和设计方法，如流体输送、热交换、吸收和蒸馏等。
3. 了解化工工艺流程的基本构成和设计原则，能够分析典型化工过程的工艺特点。
技能目标：1. 能够运用所学的化工原理知识，解决实际问题，如进行简单的工艺流程设计和参数优化。
2. 培养运用数学工具对化工过程进行模拟和计算的能力，提高解决复杂工程问题的技巧。
3. 能够运用实验、图表、曲线等手段，对化工过程进行分析、总结和评价。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的热爱，激发学习兴趣，提高自主学习能力。
2. 培养学生的工程观念，使其认识到化工技术在国民经济发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为广工化工原理课程设计，结合理论教学和实践活动，旨在帮助学生巩固和拓展化工原理知识，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的化工基础知识和实验技能，具有一定的数学和物理基础，但对化工原理的应用和工程实践尚缺乏深入了解。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养创新意识和实践能力。
通过课程设计，使学生在掌握基本知识的基础上，能够运用所学解决实际问题，为后续专业课程学习和工程实践打下坚实基础。
二、教学内容1. 流体力学基础：流体静力学、流体动力学、伯努利方程、边界层理论等，对应教材第一章。
2. 热力学基础：热力学第一、第二定律，焓、熵的概念，理想气体状态方程，对应教材第二章。
3. 传质过程：分子扩散、对流传质、质量传递速率，对应教材第三章。
4. 反应工程基础：化学平衡、反应速率、反应器设计原理，对应教材第四章。
5. 单元操作：流体输送、热交换、吸收、蒸馏、萃取等，对应教材第五章至第八章。
化工原理操作课程设计
化工原理操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握化工原理中基本操作原理，如流体流动、热量传递和质量传递等；2. 使学生了解化工设备的基本构造、性能及操作方法；3. 帮助学生理解化工过程中常见的单元操作及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，能进行简单的工艺计算；2. 提高学生动手操作能力，能正确使用化工设备进行实验操作；3. 培养学生团队协作能力，能在小组讨论中发表见解，共同完成实验任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化工原理学科的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，使其注重实验安全，遵循实验规程；3. 引导学生关注化工行业的发展，认识到化工技术在实际生活中的应用，培养其社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在后续的教学设计和评估中，注重理论知识与实践操作的紧密结合，以提高学生的综合素质和工程实践能力。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 化工原理基本概念：流体流动、热量传递、质量传递等基本原理的学习，涉及教材第一章内容。
2. 化工设备与工艺：介绍常见化工设备构造、性能及操作方法，包括泵、压缩机、换热器等，涉及教材第二章内容。
3. 单元操作：学习精馏、吸收、萃取、干燥等典型化工单元操作，分析各操作在实际工程中的应用，涉及教材第三章至第六章内容。
4. 化工工艺计算：培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，进行简单的工艺计算，涉及教材第七章内容。
5. 实验操作：组织学生进行化工原理实验，锻炼动手操作能力，涉及教材实验部分内容。
教学内容安排和进度如下：1. 第1-4周：学习化工原理基本概念；2. 第5-8周：了解化工设备与工艺；3. 第9-12周：研究单元操作；4. 第13-16周：进行化工工艺计算；5. 第17-20周：实验操作及总结。
教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，确保学生能够循序渐进地掌握化工原理及操作知识。
化工原理课程设计
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。
化工原理课程设计第三版课程设计
化工原理课程设计第三版课程设计1. 概述本次课程设计旨在通过实际操作和分析，让学生深入了解化工原理的核心概念和应用技能。
在设计中，学生们将探索化工分离过程的原理、工艺流程设计以及设备的选择和优化等方面的知识。
2. 实验目的本课程设计旨在培养学生以下方面的能力：1.理解化工分离过程的基本原理和特点；2.掌握工艺流程设计和设备选择与优化的方法；3.培养实际操作和分析的能力，并通过设计和分析来掌握化工原理的应用技能。
3. 实验设备•微型蒸馏装置•真空干燥器•震荡器•多层螺旋板塔•分离漏斗•等温滴定计•气相色谱分析仪4. 实验内容4.1 实验1：蒸馏分离乙醇和水4.1.1 实验目的通过蒸馏操作分离出乙醇和水，并对蒸馏过程进行分析和优化，掌握蒸馏分离的基本原理和操作技能。
4.1.2 实验步骤1.分别称取50mL乙醇和水混合溶液，加入微型蒸馏装置中；2.开启蒸馏设备，调整冷却水温度和采样速率；3.收集蒸馏出的乙醇和水，分别测定其含量和纯度，记录数据；4.对蒸馏过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的蒸馏条件。
4.1.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。
4.2 实验2：干燥和筛分分离颗粒4.2.1 实验目的通过干燥和筛分操作分离出颗粒，并对操作过程进行分析和优化，掌握干燥和筛分的基本原理和操作技能。
4.2.2 实验步骤1.将颗粒放入真空干燥器内，开启干燥器并设定温度和干燥时间；2.在震荡器内加入干燥后的颗粒，进行筛分操作；3.对干燥和筛分过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的操作条件。
4.2.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。
4.3 实验3：多层螺旋板塔分离气体混合物4.3.1 实验目的通过在多层螺旋板塔内对气体混合物进行分离操作，分析其分离机理和选择最优的工艺条件。
4.3.2 实验步骤1.将混合气体通过多层螺旋板塔，进行分离处理；2.对分离后的气体进行收集和测量，记录数据；3.对分离过程进行分析和优化，选择最优的工艺条件。
化工原理课程设计完整版
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，了解化工生产的基本过程和设备，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）熟悉化工生产的基本过程和设备；（3）掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工过程设计和优化能力；（3）学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对化工行业的认识和兴趣；（3）培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.化工原理基本概念和原理：包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备：包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法：包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下：第1-2周：化工原理基本概念和原理；第3-4周：化工生产过程和设备；第5-6周：化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生理解和掌握；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用化工原理解决实际问题；3.实验法：进行实验操作，培养学生的实践能力和实验技能；4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《化工原理》；2.参考书：相关化工原理的教材和学术著作；3.多媒体资料：教学PPT、视频、动画等；4.实验设备：反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计范文
化工原理课程设计范文一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念、原理和计算方法，能够运用化工原理解决实际工程问题。
具体包括以下三个方面：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）掌握化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律；（3）熟悉化工单元操作的基本流程和计算方法。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际工程问题；（2）具备较强的化工过程分析和设计能力；（3）熟练使用相关化工设计和分析软件。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对化工行业的兴趣和热情；（2）树立学生的主人翁意识，提高学生的人文素养；（3）培养学生团队合作精神，增强学生的社会责任感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.化工原理的基本概念和原理；2.化工过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律；3.化工单元操作的基本流程和计算方法；4.化工设计和分析软件的使用。
具体安排如下：1.第1-2课时：介绍化工原理的基本概念和原理，讲解质量守恒、能量守恒和动量守恒定律；2.第3-4课时：讲解化工单元操作的基本流程和计算方法；3.第5-6课时：介绍化工设计和分析软件的使用，进行实际工程案例分析。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行：1.讲授法：讲解化工原理的基本概念、原理和计算方法；2.案例分析法：分析实际工程案例，让学生更好地理解化工原理的应用；3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；4.小组讨论法：分组讨论问题，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：化工原理教材，用于学生学习和参考；2.参考书：提供相关化工原理的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，直观地展示化工原理的相关概念和原理；4.实验设备：准备实验所需的设备，为学生提供实践操作的机会。
化工原理课程设计
化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理，了解化工过程的基本单元操作，包括流体流动、传质、传热等，培养学生分析和解决化工问题的能力。
具体来说，知识目标包括：1.掌握流体流动的基本原理和计算方法；2.了解传质和传热的基本原理和计算方法；3.掌握化工过程的基本单元操作和流程。
技能目标包括：1.能够运用流体流动、传质、传热的基本原理分析和解决实际问题；2.能够运用化工原理的基本单元操作设计和优化化工过程。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的科学精神和创新意识，使其能够积极面对和解决化工过程中的问题；2.培养学生的团队合作意识和责任感，使其能够有效地参与和完成化工项目。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括化工原理的基本概念、基本原理和基本单元操作。
具体来说，教学大纲如下：1.流体流动：流体的性质、流动的类型和计算方法；2.传质：传质的类型和计算方法、传质的设备；3.传热：传热的基本原理和计算方法、传热的设备；4.化工过程的基本单元操作：反应器、分离器、输送设备等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体来说：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握化工原理的基本概念和基本原理；2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解和掌握化工原理的知识；3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解化工过程的基本单元操作和流程；4.实验法：通过实验操作，让学生亲自体验和验证化工原理的知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：化工原理教材，用于提供基础知识和理论框架；2.参考书：化工原理相关参考书，用于提供更多的知识和案例；3.多媒体资料：化工原理相关的视频、图片等资料，用于辅助讲解和展示；4.实验设备：化工原理实验设备，用于进行实验操作和验证。
化工原理课程设计模板
化工原理课程设计模板一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握化工原理中流体流动与传输的基本概念，包括流体性质、流动状态及流体力学方程。
2. 学习并掌握热量传递的三种基本方式，即导热、对流和辐射，及其在化工过程中的应用。
3. 掌握质量传递的基本原理，包括扩散、对流传质和膜分离等，并能应用于化工单元操作中。
4. 分析典型化工单元操作的工作原理和设备结构，理解其工程实践意义。
技能目标：1. 能够运用流体力学原理，解决实际流体流动问题，如流量测量、泵和风机的选型等。
2. 能够运用热量传递原理，分析和解决化工过程中的热量控制问题，如换热器的设计和优化。
3. 能够运用质量传递原理，进行物质的分离和提纯，如吸收、蒸馏等操作。
4. 能够结合单元操作原理，设计简单的化工流程，进行初步的工程计算和设备选型。
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，激发学生探索科学规律的积极性。
2. 培养学生的工程意识，使其认识到化工原理在国民经济发展中的重要地位和作用。
3. 培养学生的团队协作精神和沟通能力，使其在解决实际问题时能够与他人合作，共同完成任务。
4. 培养学生的创新思维，使其在遇到问题时能够主动思考，寻求解决方案。
本课程针对高年级本科生，结合化工原理的学科特点，以理论知识与工程实践相结合的方式进行教学。
课程目标旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上，能够运用所学知识解决实际问题，并培养其工程素养和创新能力，为未来从事化工领域的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 流体流动与传输：包括流体性质、流体静力学、流体动力学、流体流动阻力与能量损失、泵与风机等章节内容。
- 流体性质：密度、粘度、表面张力等。
- 流体静力学：压力、压强、流体静力平衡。
- 流体动力学：连续性方程、伯努利方程、动量方程。
- 流体流动阻力与能量损失：摩擦阻力、局部阻力、雷诺数。
- 泵与风机：类型、工作原理、性能参数。
2. 热量传递：涵盖导热、对流、辐射及换热器设计等内容。
化工原理课程设计简易步骤（08石油3）
化工原理课程设计简易步骤（08石油3）关于课程设计的几点说明1.《化工原理课程设计》是我们学完《化工原理》理论课后，综合应用本门课程和有关先修课程知识，完成以单元操作为主的一次设计实践，是体察工程实际问题复杂性的初次尝试，是综合性和实践性都较强的学习环节。
2.通过课程设计，希望大家：①初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序；②学会查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式；③培养理论联系实际的正确设计思想，学会综合运用已学过的理论知识去分析和解决工程问题；④培养准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算的能力；⑤提高运用工程语言（简洁的文字、清晰的图表、正确的计算）表达设计思想和计算结果的能力。
考虑到设计时间比较短，我为大家准备了设计的步骤和计算方法，大家还应该查阅资料弄清楚计算的原理，当然，大家也可采用查到的其他方法完成本次设计。
3.请大家按学号在下表中找到自己的设计数据，填入设计任务书的空格内：最后，祝大家顺利完成本次设计！荆楚理工学院《化工原理》课程设计说明书设计题目学生姓名指导老师学院专业班级完成时间目录1.设计任务书……………………………………………（）2.设计方案的确定与工艺流程的说明…………………（）3.全塔物料衡算………………………………………（）4.塔板数的确定………………………………………（）5.精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算………（）6.精馏段的汽液负荷计算………………………………（）7.精馏段主要工艺结构尺寸的计算…………………（）8.精馏段塔板的流体力学验算…………………………（）9.精馏段塔板的汽液负荷性能图………………………（）10.精馏段计算结果汇总…………………………………（）11.设计评述………………………………………………（）12.参考文献………………………………………………（）13.附件……………………………………………………（）附件1：附图1精馏工艺流程图附件2：附图2弓形降液管参数图附件3：附图2塔板布置图设计任务书一、设计题目：混合液板式精馏塔设计二、原始数据及操作条件：年处理量：万吨料液初温：35℃料液浓度：（苯的质量分率）塔顶产品浓度：96%（苯的质量分率）塔底釜液含甲苯量不低于98%（以质量计）每年实际生产天数300天（每年有两个月检修）精馏塔塔顶压强：4kPa(表压)压力：常压，单板压降不大于0.7kPa假定总板效率为：0.6设备型式：（选择浮阀塔或筛板塔）三、设计内容1、塔的工艺设计1）选择工艺流程和工艺条件：加料状态、塔顶蒸汽冷凝方式、塔釜加热方式等2）精馏工艺计算：物料衡算确定各物料流量和组成。
广石化化工原理课程设计
广东石油化工学院化工原理课程设计设计说明书设计题目：5.076万吨/年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计姓名班级化工09-班学号09014020完成日期2012-01-09指导教师成绩化工原理课程设计任务书(化工09-3/4班适用)任务名称：□□.□万吨/年苯-甲苯连续常压精馏装置工艺设计说明书任务给定条件1.处理量3班(1500 + 学号×100)kg/h；4班(1500 + 学号×150)kg/h；2.原料组成：3班含苯0.35(质量分率，下同) ；4班含苯0.55；3.产品组成：塔顶产品，含苯0.98(质量分率，下同) ；塔底产品，含苯0.01；4.进料温度3班为87℃；4班为85℃；进料热状况参数：3班为0.1；4班为0.3；5.塔顶采用30℃的冷回流，冷却水温度25℃，塔底重沸器加热介质为比密度0.86的柴油，进口温度290℃，出口温度160℃；6.其它用于经济评价参数：操作费用计量：料液输送3元/(吨/小时)，冷却水16元/(吨/小时)，热载体(柴油)160元/(吨/小时)；固定资产计量：传热面积报价4000元/平方米, 泵报价1200元/(立方米/小时) ；塔体报价5000元/(立方米塔)；塔板报价3000元/(平方米塔板F1型浮阀(重阀)) 。
装置使用年限15年。
建议设计说明书目录内容1、装置原则流程说明，2、装置物料衡算，3、工艺条件及校核，4、回流比比较计算确定最优方案，5、最优方案的F1重型浮阀塔板设计，6、最优方案设计结果汇总及评价，7、装置开停工操作原则，8、附录：(1)装置祥细工艺流程图，(2)、精馏塔结构简图。
注明：设计说明书装钉规格A4，封面版式另外统一提供。
参考书目1)化工原理课程设计指导；2)夏清等编化工原理(上) 、( 下) 2002年修订版；3)化工工艺设计图表；4)炼油工艺设计手册浮阀塔分册。
目录一、前言 (1)二、设计方案的确定 (2)2.1处理量确定 (2)2.2设计题目 (2)2.3概述 (2)2.4 设计方案 (2)2.4.1塔设备的工业要求 (2)2.4.2工艺流程如下： (3)2.4.3流程的说明 (3)三、精馏塔设计 (4)3.1工艺条件的确定 (4)3.1.1苯与甲苯的基础数据 (4)3.1.2操作压力的选定： (5)3.2精馏塔物料恒算 (5)3.2.1摩尔分数 (5)3.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔量 (5)3.2.3物料恒算与负荷计算及其结果表 (5)3.3塔板数计算 (6)3.3.1塔平均温度和平均挥发度 (6)3.3.2作平衡线和q线求R min (6)3.3.3求理论塔板数 (6)3.3.4求平均塔效率E T (7)3.3.5求实际塔板数 (7)3.4塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)3.4.1塔底操作压力及温度的确定 (7)3.4.2气液相摩尔质量计算 (7)3.4.3气液相密度计算 (8)3.4.4液体表面张力计算 (8)3.4.5液体的粘度 (8)3.4.6气液相负荷 (9)3.4.7气液相体积流率 (9)3.5塔的塔体工艺尺寸计算 (10)3.5.1塔径的计算 (10)3.5.2精馏塔有效高度的计算（除去进料板） (10)3.5.3塔附件及总高度的计算 (11)3.6热量衡算 (12)3.6.1塔顶全凝器Q c(以1秒钟计算) (12)3.6.2全凝器的传热面积A (12)3.6.3全凝器清水的用量 (13)3.6.4塔底再沸器Q B (以1秒钟来算) (13)3.6.5再沸器的传热面积A (13)3.6.6再沸器的柴油的用量 (14)3.6.7.原料预热器 (14)3.6.8塔釜产品冷却器(以1秒钟来算) (15)3.7经济估算以及确定最优方案 (16)3.7.1设备费用计算（以R1=1.884计算为例） (16)3.7.2固定资产折旧后年花费用 (17)3.7.3主要操作年费用计算（以R1=1.884计算为例） (17)3.7.4年总成本 (18)3.7.5最优方案的确定 (18)3.8最优方案F1型浮阀塔板设计 (18)3.8.1溢流装置计算 (18)3.8.2塔板布置及浮阀数目与排列 (19)3.8.3塔板流体力学验算 (20)3.8.4塔板负荷性能图 (22)四、最优方案设计结果一览表 (24)五、装置开停工操作原则 (25)5.1开停工操作： (25)5.2注意事项： (25)六、个人总结及对本设计的评述 (26)七、参考文献 (27)八、附图 (28)广东石油化工学院化工原理课程设计书：5.076万吨/年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计一、前言化工原理课程设计是理论系实际的桥梁，是让学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
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广东石油化工学院一、化工原理课程设计任务书某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。
已知有机料液的流量为（2.5－0.01×24）×104 =2.26×104 kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。
已知：定性温度下流体物性数据有机化合液 986 0.54*10-3 4.19 0.662水 994 0.728*10-3 4.174 0.626注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8 。
二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体的温度变化情况：热流体进口温度102℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温度40℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，故而初步确定选用带有膨胀节的管板式换热器。
2.管程安排已知两流体允许压强降不大于60kPa；两流体分别为有机料液和冷却水。
与有机料液相比，水的对流传热系数一般较大。
由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，考虑到散热降温方面的因素，应使循环冷却水走管程，而使有机料液走壳程。
三、确定物性数据定型温度：对于一般低粘度和水等粘度低流体，其定性温度可取流体进出口的平均值。
故壳程有机料液的定性温度为℃71240102=+=T 管程流体的定性温度为℃3524030=+=T 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
有机料液在71℃下的有关物性数据如下：密度 31986kg/m =ρ定压比热容 ℃)/(19.41⋅=kg kj C P热导率 ℃)/(662.01⋅=m W λ 粘度 s Pa ⋅⨯=-311054.0μ 循环水在35℃下的物性数据：密度 32994kg/m =ρ定压比热容 ℃)/(174.42⋅=kg kj C P热导率 ℃)/(626.02⋅=m W λ 粘度 s Pa ⋅⨯=-3110728.0μ四、估算传热面积1.热流量W h kJ t c m Q p 6600001063.1/1087.5)40102(19.422600⨯=⨯=-⨯⨯=∆=2.平均传热温差暂按单壳程、多管程进行计算。
逆流时，1t ∆=1T -2t =102-40=62C ︒；2t ∆=2T -1t =40-30=10C ︒ 平均传热温差为C t t t t t m 4.28304040102ln )3040()40102(ln 2121'=-----=∆∆∆-∆=∆ 3.传热面积设总传热系数为K 0=500 W/(m.K) 则所需的传热面积为S=Q/(K 0Δt m )=1630000/(500×21.3)=153m 2 4.冷却水的用量h kg t c Q m pi /5.140632)3040(174.41087.560=-⨯⨯=∆=五、工艺结构尺寸1.管径和管内流速 选用mm 5.225⨯φ的碳钢管，初步选用管内流速0.1=u m/s 。
2.管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数2.125102.0785.0)9943600/(5.140632422≈⨯⨯⨯==ud VN i S π按照单程管设计，所需的传热管长度为 m N d S L S o 5.112.125025.014.354.112≈⨯⨯==π 取L=12m ，按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。
根据本设计的实际情况，才用非标设计，现取传热管长m l 6= 则该换热器的管程数为2612===l L N P 传热管总根数为25022.125≈⨯=t N3.传热平均温差校正与壳程数 平均温差校正系数：2.63040401021221=--=--=t t T T R 139.03010230401112=--=--=t T t t P 按单壳程，双壳程结构，查图4-19b 单壳程的温差校正系数可得：98.0=∆tε平均传热温差Kttmtm8.274.2898.0=⨯=∆=∆∆ε由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故壳程合适。
4.传热管排列和分程方法换热管标准排列形式有以下几种：本设计中采用正三角形排列.在上述几种排列中，a、d排列更为合理，因为在相同折流板间距条件下，其流通截面比其他两种要大，有利于提高流速。
故本换热器采用混合排列，即在隔板附近采用正方形排列，在其他部分采用正三角形排列。
mm d t o 3225.312525.125.1≈=⨯==隔板中心到离其最近一排管中心距mmtS 2261662=+=+=各程相邻管的管心距为44mm 。
5.壳体内径采用多管程结构，进行壳体内径计算。
取管板的利用率7.0=η，则壳体内径为： mm N tD T98.6347.02503205.105.1=⨯⨯==η按照卷制壳体的进级档，可取D=700mm 。
筒体的直径校核计算： 壳体的内径iD 壳体应等于或大于（在浮头式换热器中）管板的直径，所以管板直径的计算可以决定壳体的内径，其表达式为：e n t D c i 2)1(+-= ， 因为，管子按正三角形排列，管数：1925019.119.1≈⨯==t c N n 取mm d e 30252.12.10=⨯==mm D i 636302)119(32=⨯+-⨯= 按照壳体直径标准系列尺寸进行圆整可得： mm D i 700= 6.折流挡板采用圆缺形折流挡板，去折流挡板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为mm h 17570025.0=⨯=故，可圆整取mm h 200= 取折流板的间距mm B 550=。
折流板数10155060001=-=-=B L N B7.其他附件拉杆数量与直径选取，本换热器壳体内径为700mm ，故其拉杆直径为Φ12拉杆，数量为8， 8.接管壳程流体进出口接管：取接管内流体流速为s m U /6.01=，则接管内径为：116.06.014.3)9863600/(22600441=⨯⨯⨯==πμvD m圆整后得到管内径为：mm D 1201=管程流体进出口接管：取接管内液体流速s m U /5.12=，则接管内径为：289.05.114.3)9943600/(5.140632442=⨯⨯⨯==πμvD圆整后得到管内径为：mm D 3002=六、换热器核算1.热流量核算（1）壳程对流传热系数 对圆缺形折流板，可采用凯恩公式14.0w3/155.0oeo r e d 36.0）（μμλαP R = 当量直径，由正三角形排列得m 020.0025.014.3)025.04032.023(4)423(42222=⨯-⨯=-=πππo o e d d t d 壳程流通截面积2o o m 0842.0322517.055.0t d 1=-⨯⨯=-=）（）（BD S 壳程流体流速及其雷诺数分别为29221054.098608.002.0e /m 08.00842.09863600/22600u 3o o =⨯⨯⨯==⨯=-R s）（ 普兰特准数42.3662.01054.01019.433=⨯⨯⨯==-λμp r c P粘度校正 95.0)(14.0≈wμμ K m w o ⋅=⨯⨯⨯⨯=23155.0/137795.042.3292202.0662.036.0α（2）管程对流传热系数4.08.0iii r e d 023.0P R λα=管程流通截面积:22i m 04.02/25002.0785.0=⨯⨯=S管程流体流速 :26762000728.099498.002.0Re s /m 98.004.09943600/5.140632u i i =⨯⨯===⨯==iii i i i i u d A m μρρ）（普兰特准数:）K m W P ⋅=⨯⨯⨯==⨯⨯=24.08.0i 3/(1.471685.42676202.0626.0023.085.4626.0000728.010174.4r α （3）污垢热阻和管壁热阻：取壳程污垢热阻: w k m R o /0002.02⋅=取管程污垢热阻: w k m R i /0004.02⋅=该件下的热导率为45w/(m ·K)。
所以w k m R w /00006.0450025.02⋅== （4）传热系数e K 有：K/562133710002.05.222500006.020250004.0201.4716251)1(12⋅≈⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯+⨯+⨯=++++=m w R d d R d d R d d K oo m o w i o i i i o e αα 因为1.124 500562=K K =估计，介于1.12至1.5之间符合要求。
（5）传热面积裕度：计算传热面积Ac ：211014.285621630000m t K Q A m e c =⨯=∆=该换热器的实际传热面积为：2109)19250(6025.014.3)(m n N l d A c o p =-⨯⨯⨯=-=π该换热器的面积裕度为:%9.7101101109=-=-=ccp A A A H 综上所述，传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2.壁温计算因为管壁很薄，而且壁热阻很小，故管壁温度可按式ncnmc ww t T t αααα11++=计算。
由于该换热器用循环水冷却，冬季操作时，循环水的进口温度将会降低。
为确保可靠，取循环冷却水进口温度为15℃，出口温度为40℃计算传热管壁温。
另外，由于传热管外侧污垢热阻较大，会使传热管壁温升高，降低了壳体和传热管壁温之差。
但在操作初期，污垢热阻较小，壳体和传热管间壁温差可能较大。
计算中，应该按最不利的操作条件考虑，因此，取两侧污垢热阻为零计算传热管壁温。
于是有：ncnmc ww t T t αααα11++=式中循环水的平均温度m t 和有机料液的平均温度w T 分别计算为 =m t 0.4×40+0.6×15=25℃=298 K =w T (102+40)/2=71℃ =344 K ==i c αα4716.1w/㎡·K ==o h αα1377w/㎡·K 传热管平均壁温K t w 5.308137711.4716113772981.4716344=++=壳体壁温，可近似取为壳程流体的平均温度，即T=344K 。
壳体壁温和传热管壁温之差为C t ︒<=-=∆505.355.308344℃。
该温差较小，故不需设温度补偿装置。