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第1章 课程设计基础1

1.1 概述1

1.1.1 化工设计的重要性及其内容1

1.1.2 化工工艺设计1

1.1.3 化工原理课程设计的基本要求及内容2

1.2 工艺流程图3

1.2.1 工艺流程图中设备、阀门、管件的表示方法3

1.2.2 仪表参量代号及仪表图形符号7

1.2.3 物料代号8

1.2.4 物料流程图8

1.2.5 带控制点的工艺流程图9

1.2.6 管道仪表流程图12

1.2.7 工艺流程设计的参考资料12

1.3 化工单元设备设计和选型14

1.3.1 化工单元设备设计方法与步骤14

1.3.2 化工单元设备设计常用标准和规范15

1.4 物性数据的查取和估算18

1.4.1 平均摩尔质量18

1.4.2 密度18

1.4.3 黏度19

1.4.4 比热容19

1.4.5 导热系数19

1.4.6 汽化潜热20

1.4.7 表面张力20

1.4.8 蒸气压21

1.4.9 物性数据的查取及Internet上的化工资源22

本章参考文献24

第2章 列管式换热器的选型25

2.1 概述25

2.1.1 换热器的分类、主要特点及适用场合25

2.1.2 列管式换热器标准简介27

2.1.3 列管式换热器选型的工艺计算步骤27

2.2 换热设备应满足的基本要求28

2.2.1 合理地实现所规定的工艺条件28

2.2.2 安全可靠29

2.2.3 安装、操作及维修方便29

2.2.4 经济合理29

2.3 列管式换热器结构及基本参数30

2.3.1 管束及壳程分程30

2.3.2 传热管31

2.3.3 管的排列及管心距31

2.3.4 折流板和支撑板33

2.3.5 旁路挡板和防冲挡板34

2.3.6 其他主要附件34

2.3.7 列管式换热器结构基本参数35

2.4 设计计算中参数的选择37

2.4.1 冷却剂和加热剂的选择37

2.4.2 冷、热流体通道的选择37

2.4.3 流速的选择37

2.4.4 流向的选择38

2.5 再沸器的工艺设计38

2.5.1 再沸器的型式38

2.5.2 再沸器型式的选用40

2.5.3 再沸器的工艺设计40

2.6 设计示例50

本章参考文献55

第3章 填料吸收塔的设计56

3.1 概述56

3.2 气液平衡关系56

3.2.1 吸收剂的选择56

3.2.2 温度和压力57

3.2.3 气液平衡关系57

3.3 液气比和吸收流程57

3.3.1 液气比的选择57

3.3.2 吸收操作流程58

3.4 填料60

3.4.1 填料的性能60

3.4.2 填料类型60

3.4.3 散装填料规格的选择62

3.5 填料塔塔径和压降的计算62

3.5.1 液泛速度和压降的计算63

3.5.2 塔径的确定64

3.5.3 整砌填料层压降的计算65

3.6 填料层高度计算66

3.6.1 填料层高度的计算方法66

3.6.2 传质单元数的计算67

3.6.3 传质单元高度或传质系数68

3.7 填料塔附属结构71

3.7.1 液体分布装置71

3.7.2 液体再分布器74

3.7.3 填料支承结构及压紧装置75

3.7.4 管口77

3.7.5 仪表接口80

3.7.6 塔的辅助装置80

3.8 设计示例81

本章参考文献87

第4章 板式塔的设计88

4.1 精馏方案选定88

4.1.1 操作压力88

4.1.2 进料状态89

4.1.3 多股进料89

4.1.4 加热方式89

4.2 相平衡关系90

4.2.1 y-x图90

4.2.2 相对挥发度90

4.3 工艺计算90

4.3.1 物料衡算90

4.3.2 塔内压力91

4.3.3 回流比的选定92

4.3.4 理论塔板数的确定92

4.3.5 实际塔板数的确定92

4.3.6 热量衡算94

4.4 塔和塔板主要尺寸的设计95

4.4.1 塔和塔板设计的主要依据95

4.4.2 塔板的主要尺寸96

4.4.3 塔板设计的特点和方法96

4.4.4 塔板型式及构造96

4.4.5 塔板主要尺寸的选取106

4.4.6 流体力学计算和校核111

4.4.7 负荷性能图116

4.5 塔体总高及辅助装置118

4.5.1 塔体总高度118

4.5.2 接管尺寸118

4.5.3 回流冷凝器119

4.5.4 再沸器120

4.5.5 塔板结构设计的其他考虑120

4.6 设计示例120

本章参考文献132

第5章 转盘萃取塔的设计133

5.1 概述133

5.1.1 结构概况134

5.1.2 转盘塔内的流型135

5.1.3 主要结构参数136

5.2 流体力学和塔径的计算137

5.2.1 特性速度137

5.2.2 临界转速138

5.2.3 两相极限速度139

5.2.4 转速与功率消耗139

5.2.5 塔径的确定140

5.3 传质和塔高的计算141

5.3.1 相际传质面积和液滴平均直径141

5.3.2 传质系数142

5.3.3 用活塞流模型计算塔高145

5.3.4 用扩散模型计算塔高148

5.3.5 澄清段高度的计算152

5.4 转盘塔的设计计算152

5.4.1 实验在转盘塔设计中的作用153

5.4.2 转盘塔的设计步骤153

5.5 转盘塔的结构设计154

5.5.1 塔体154

5.5.2 内件154

5.5.3 附件159

5.5.4 传动装置160

5.6 转盘塔设计计算举例160

5.6.1 塔径的计算161

5.6.2 表观传质单元数的计算162

5.6.3 操作条件下分散相滞留率的计算162

5.6.4 液滴平均直径和传质比表面的计算163

5.6.5 传质系数和真实传质单元高度的计算163

5.6.6 轴向扩散系数的计算164

5.6.7 萃取段高度的计算164

5.6.8 澄清段高度的估算166

本章参考文献166

第6章 喷雾干燥塔的设计167

6.1 概述167

6.1.1 喷雾干燥的原理167

6.1.2 喷雾干燥的特点168

6.2 喷雾干燥方案的选定168

6.2.1 干燥装置流程168

6.2.2 干燥器内热空气和雾滴的流动方向172

6.2.3 操作条件175

6.2.4 雾化器型式175

6.3 工艺计算180

6.3.1 物料衡算180

6.3.2 热量衡算181

6.4 喷雾干燥塔主要尺寸的设计182

6.4.1 雾化器的主要尺寸计算182

6.4.2 雾滴干燥时间185

6.4.3 塔径的计算187

6.4.4 塔高的计算189

6.4.5 用干燥强度法估算干燥器容积192

6.4.6 用体积给热系数法估算干燥器容积193

6.5 附属设备的设计和选型193

6.5.1 空气加热器193

6.5.2 风机194

6.5.3 气固分离器194

6.5.4 湿法除尘197

6.5.5 热风进口分布装置197

6.5.6 排料装置198

6.6 喷雾干燥塔的设计计算示例200

6.6.1 压力喷嘴尺寸的确定201

6.6.2 干燥空气用量的计算202

6.6.3 计算干燥所需时间204

6.6.4 塔径的计算205

6.6.5 塔高的计算206

本章参考文献207

第7章 流化床干燥器的设计208

7.1 概述208

7.1.1 流态化干燥的特征208

7.1.2 流化床干燥器的类型208

7.2 多层流化床干燥过程的数学描述215

7.2.1 计算模型215

7.2.2 颗粒群的平均直径与带出速度215

7.2.3 物料衡算和热量衡算216

7.2.4 物料床的压降218

7.2.5 热容量系数与流化床的层数218

7.3 流化床干燥器的设计计算222

7.3.1 干燥器的工艺设计222

7.3.2 干燥器的结构设计223

7.3.3 辅助设备的计算与选型226

7.4 多层流化床干燥器的设计示例228

7.4.1 设计任务228

7.4.2 干燥器主体设计228

7.4.3 多孔板结构236

7.4.4 辅助设备237

本章参考文献238

第8章 循环型蒸发器的设计239

8.1 概述239

8.2 蒸发设备的要求与选型239

8.2.1 对蒸发设备的要求239

8.2.2 蒸发设备的选型240

8.3 蒸发设备的工艺设计240

8.3.1 蒸发设备的工艺设计程序240

8.3.2 蒸发装置的热量衡算和物料衡算240

8.3.3 蒸发装置的结构计算246

8.4 蒸发辅助设备251

8.4.1 混合冷凝器251

8.4.2 真空系统的计算253

8.4.3 汽液分离器（捕沫器）254

8.4.4 蒸汽进口与凝液出口255

8.4.5 蒸发器的顶盖及底盖257

8.4.6 蒸发器接管尺寸的确定257

8.4.7 法兰、人孔、视镜和手孔257

8.5 蒸发器设计示例258

8.5.1 设计任务258

8.5.2 蒸发器计算258

本章参考文献262

第9章 计算机软件在课程设计中的辅助应用263

9.1 概述263

9.2 Excel在课程设计中的辅助应用263

9.2.1 Excel简介263

9.2.2 Excel在换热器核算时的应用263

9.2.3 Excel在精馏塔设计中的应用264

9.3 Aspen Plus在课程设计中的辅助应用268

9.3.1 Aspen Plus软件介绍268

9.3.2 Aspen Plus软件应用案例269

9.3.3 换热器的模拟及辅助设计实例275

9.3.4 板式塔的模拟及辅助设计实例282

本章参考文献290