过程装备成套技术课程设计指导书.docx

过程装备成套技术课程设计及专 业 课 程 设 计 指 导 书 机械工程学院 过程装备与控制工程专业 2017.12 目 录 过程装备成套技术课程设计任务书 . 1 过程装备与控制工程专业课程设计任务书 . 4 专业课程设计具体要求与格式说明 . 8 1. 课程设计的目的 . 8 2. 课程设计的任务 . 8 3. 具体要求 . 15 4. 课程设计说明书的格式和要求 . 16 课程设计有关的补充资料 . 20 1. 物料与热量衡算 . 20 2. 图纸示例 . 23 3. 干燥器温度控制系统设计 . 27 4. 管道设计与绝热设计 . 29 5. 装置概算与评价 . 30 6. 附录 . 33 机械工程学院 过程装备成套技术课程设计及专业课程设计指导书 过程装备成套技术课程设计任务书 一、课程设计的目的 课程设计题目：制氢工艺路线选择与生产能力( ) Nm3/h 装置的工艺设计 本课程设计在讲授过程装备成套技术课程基础上开展的一次实践教学环节，通过在本次课程设计使学生熟悉有关化工产品的工艺路线分析和工艺设计，完成化工装置的工艺路线选择、物流衡算和热量衡算，为后续专业课程设计的装置布置和设计提供必要的工艺数据支持，加强本专业学生的实践业务能力。 二、 课程设计的设计任务 装备方向班级根据表 1 公式按各自末两位学号确定生产能力和操作温度，然后进行工艺路线选择和工艺衡算。 表 1 生产能力与操作温度列表 题目类型 生产能力 操作温度 3 班 生产能力=末两位学号20 1480+Nm /h3 车间操作温度=末两位学号 +0.216舍入 三、 课程设计所需原始和物性数据 (1) 有关物性数据 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3/m3) 数据可按如下理论公式计算， 218.04 (1.224 1.027 10- -3t x)a= 1- x式中，t 为操作温度；x (摩尔分率)按以下公式计算， 726.69lg x = lg pCO2 +-3.3762 273.15+t其中，pCO2 为二氧化碳的分压力，当总压不大时，可按 pCO2 = pyCO2 ( yCO2 为 CO2 摩尔分率) 计算，也可根据表 2 和表 3 数据进行插值获得。 表 2 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3) CO2 压力/MPa 温度 / -45 -30 -10 0 15 25 40 55 0.0263 6.16 3.46 1.92 1.45 1.02 0.82 0.61 0.47 0.0526 12.3 6.92 3.85 2.90 2.04 1.63 1.22 0.93 0.0789 18.5 10.4 5.79 4.35 3.06 2.44 1.83 1.40 0.1000 13.2 7.32 5.51 3.88 3.09 2.32 1.77 表 3 加压下二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3) CO2 压力/MPa 温度 / -45 -30 -10 0 15 25 40 0.2 50 25 14 11.4 7.3 6.1 4 0.4 120 58.8 29 22.8 15.4 12.4 8.3 0.6 245 101 45.8 24.8 23.3 19.4 12.5 0.8 600 158 63.7 47.8 31.5 26.8 18.3 1.0 239 86 61.4 39.8 34.5 24 1.2 380 111 75.8 47.9 42.8 30 1.5 157 102 62.5 55.3 40.5 甲醇蒸气压数据见表 4 所示。 表 4 甲醇蒸气压 温度 / -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 蒸气压 /mmHg 2 4 8 15.5 29.6 54.7 96 160 260.5 406 625 温度 / 64.7 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 蒸气压 /mmHg 760 927 1341 1897 2621 3561 4751 6242 8071 10336 13027 温度 / 170 180 190 200 210 220 230 240 蒸气压 /mmHg 16292 20089 24615 29787 35770 42573 50414 59660 注：1mmHg = 0.1333224 kPa。也可直接按下式的拟合经验式计算甲醇饱和蒸气压(kPa)。 psat = e16.5723 3626.55/(-T-34.29) (kPa),T为绝对温度 甲醇和水蒸气(视为理想气体)的比定压热容可分别按表 5 计算。 cp =C C0 + 1q q q+C2 2 +C3 3kJ/(kg K) 式中， = T(K) / 1000。 表 5 理想气体比定压热容系数 理想气体 分子式 C0 C1 C2 C3 甲醇 CH3OH 0.66 2.21 0.81 -0.89 水蒸气 H2O 1.79 0.107 0.586 -0.20 或者查询相关化工手册获取有关数据。 (2) 产品氢气规格： H2 纯度 99.99 %； CO + CO2 20 mg / kg (3) 工艺路线选择依据 考虑采用变压吸附法(PSA)来提纯氢气，具有适用气源广、产品氢纯度高；干式操作，吸附剂性质稳定，无腐蚀，有利于设备的维护。 三、 课程设计主要内容 (1) 查询期刊，对所制备产品的工艺路线调研(注意先进性和成熟度)； (2) 根据上述工艺路线，选择并给出依据； (3)工艺物料衡算； (4)工艺热量衡算； (5)课程设计说明书编写。 四、 时间进度安排 第 1 天：布置任务、查阅资料和相关专利，了解所制备产品的工艺路线；第 2 天：进行工艺路线选择，确定产品的具体工艺流程； 第 3 天：进行物料衡算和热量衡算，确定各个设备主要工艺参数。 第 4 天：根据有关资料整理课程设计说明书；第 5 天：提交课程设计说明书。 五、 主要参考文献 1 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术设计指南. 北京: 化学工业出版社，2002 2 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术(第 2 版). 北京: 化学工业出版社，2008 3 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（第二版）. 北京: 化学工业出版社, 1996 4 时均等. 化学工程手册（上下卷）（第二版）. 北京: 化学工业出版社，1996 5 中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第 4 版）（上下册）. 北京: 化学工业出版社, 2009 6 王静康. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 1995 7 陈敏恒. 化工原理. 北京: 化学工业出版社, 2001 过程装备与控制工程 专业课程设计任务书 一、课程设计的目的 课程设计题目：生产能力为 Nm3/h 甲醇制氢生产装置成套设计 在各门专业课程讲授工作结束后开展有针对性的实践教学环节，在过程装备与控制工程专业培养计划中占有不可忽略的地位。一方面，在设计过程中将综合运用所学的多种专业知识和专业基础知识，获得一次宝贵的工程所设计实践的实际训练；另一方面，课程设计所涉及领域包括化工原理、过程设备涉及、过程流程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程，在本次课程设计中将进行一次有深度的融会贯通，加强本专业学生的业务能力。 二、课程设计的要求和任务 (1) 本次课程设计按照设计团队模式进行专业分工、协同完成设计。 (2) 根据团队内任意成员所得到工艺衡算结果进行本次专业课程设计的所有内容。 (3) 设计内容 (a)设计条件与衡算结果汇总 (b)生产装置所有设备的工艺参数设计； (c)换热器设备结构设计； (d)机器选型； (e)厂房选址与生产装置设备布置设计； (f)管道设计计算； (g)自控方案设计； (h)技术经济评价； (h)编写课程设计说明书。 三 设计工作任务及工作量的要求 (1) 课程设计说明书 按照化工厂初步设计说明书内容进行组织。包括：封面、组员分工表、目录、概论(设计依据和原则、产品规格表、原料来源表、危险性物料的物性表等)，工艺衡算(包括流程简述、物料和能量衡算一览表、原料与动力消耗定额及消耗量表、物料流程图)、主要设备的工艺参数计算及机器选型计算(设计标准或选型依据、具体工艺参数计算、有关换热器的结构设计及装配图、设备一览表)、车间布置(设备布置依据和要求、车间布置图、管子的选材与管径、壁厚计算、绝热厚度计算，以及任意一根管道(包括管子、管件、阀门选型及其布置设计、管道空视图)、自控设计(设计依据、三组不同类型参数的控制方案说明仪表一览表、管道仪表流程图)、工程概算(概算依据、单元设备费用估算、投资费用估算、总成本费用估算、财务分析与评价、主要技术经济综合指标一览表)、设计结论、参考文献等。各班设计任务按学号分组，每组 45 人，各组设计对应的生产装置。每班装置生产能力根据分组情况可按下表进行设置。 (2) 有关图纸 包括物料流程图(A2)一张，总厂布置图(A2)一张、车间布置图(A2)一张，换热器装配图(A2)一张，管道空视图(A2)一张，管道仪表流程图(A1)一张。 设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用长仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。 四、主要参考文献 1 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术设计指南. 北京: 化学工业出版社，2002 2 黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术(第 2 版). 北京: 化学工业出版社，2008 3 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册（第二版）. 北京: 化学工业出版社, 1996 4 时均等. 化学工程手册（上下卷）（第二版）. 北京: 化学工业出版社，1996 5 中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第 4 版）（上下册）. 北京: 化学工业出版社, 2009 6 王静康. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 1995 7 陈敏恒. 化工原理. 北京: 化学工业出版社, 2001 8 胡庆福. 化工设计概论. 北京: 中国科学技术出版社, 1990 9 王瑶, 张晓冬. 化工单元过程及设备课程设计. 北京: 化学工业出版社, 2013 10 刘光启等. 化学化工物性数据手册. 北京: 化学工业出版社, 2013 11 周庆海, 翁维勤. 过程控制系统工程设计. 北京: 化学工业出版社, 1996 12 周春晖. 过程控制工程手册. 北京：化学工业出版社, 1995 13 罗鼎林. 国内外建设工程造价的确定与控制. 北京: 化学工业出版社, 1997 14 张建国，周丽莺，张春华. 投资项目经济评价学. 北京: 冶金工业出版社, 1997 15 国家计划委员会建设部. 建设项目经济评价方法与参数(第二版). 北京: 中国计划出版社, 1993 五 设计成果形式及考核标准 (1) 按设计团队集体完成课程设计说明书一份； (2) 绘制物料流程图(A2)一张，总厂布置图(A2) 一张，车间布置图(A2)一张， 换热器装配图(A2)一张，管道空视图(A2)一张，管道仪表流程图(A1)一张。 (3) 考核标准： 评定标准既要遵守团队协作、共同承担的原则，又要考虑按劳分配、防止滥竽充数的行为，故个人课程设计成绩的计算公式如下： 个人成绩 =本组答辩成绩(百分制)本人的工作量权重本组成员数然后将再转换为 5 分制，即优、良、中、及格、不及格。 其中，小组以答辩形式为主，是否正确回答问题是评分的重要依据之一。评分的另一依据是设计的进度和独立工作能力，设计计算说明书和图纸质量，以及是否及时在答辩后进行修改和及时提交。其中，小组以答辩形式为主，是否正确回答问题是评分的重要依据之一。评分的另一依据是设计的进度和独立工作能力，设计计算说明书和图纸质量，以及是否及时在答辩后进行修改和及时提交。 六 工作计划及进度 第 1 天：三个班根据专业方向，进行交叉组队(每队 78 人)，确定各设计团队队长，再由队长协调成员确定个人的专业分工，同时按专业建立专业办公室；查阅设计资料，确定设计依据，明确个人设计任务与审核任务。 表 6 各设计团队成员专业分工表 (仅建议，可自行根据实际情况分工) 工艺办 12 人 工图办 1 人 管道办 1 人 设计办 12 人 过程办 12 人 概算办 1 人 第 2 天：根据各专业分工了解各专业办公室设计要求，查询有关资料，确定个人任务；第 35 天：分别按专业进行协作设计，各专办人员注意相互配合。 第 67 天：各成员按审核人身份检查其他团队所设计结果，如出现异议则相互商讨，保证后续设计过程尽量在集思广益下完成，其中所有图纸处审核人最后要签字负责。 第 89 天：由队长负责汇总整理本组说明书及答辩材料相关内容，打印后要求所有成员及审核人签字确认，各成员需积极准备回答答疑时相关专业领域的问题。 第 10 天：团队所有成员参加课程设计答辩，由队长汇总本组主要成果，然后进行后续修改后完成课程设计成绩评定。 表 7 各专业办公室列表 专办名称 主要任务 专办名称 主要任务 工艺办：工艺与设备设计办公室 确定设计标准和依据，编制原料、产品和衡算表等。完成车间内非标设备的工艺设计；定型设备的选型计算(含电机选型)；编制设备一览表，编制设备位号。 工图办： 物料与P&ID 图办公室 熟悉物料图和 P&ID 图绘图要求和规定画法，按线条粗细要求绘制物料图、P&ID 图和管道空视图，标注设备位号(结合工艺设计)、管道位号(结合管道设计)、仪表位号(结合过程控制)。 管道办：管道与绝热设计办公室 确定设计标准和依据，完成车间内所有管道的材料选型和壁厚、管径计算(最优管径法或常用流速法)，编制管道一览表；针对一根重要管道完成对应管件、阀门的选型，为空视图提供支持。 设备办：设备设计、设计布置及管道空视图办公室 熟悉布置图和设备图要求和画法，在给定区域绘制总厂布置总图，并在对应车间绘制布置图，标注设备位号、定位尺寸和标高、方向标。换热设备装配图按之前过程设备课程设计的化工设备图标准进行绘制。 过控办： 过程控制办公室 根据工艺要求针对工艺参数设计完整的控制方案，包括被控变量选择、操纵变量选择、检测与变送器选型、调节阀选型(包括类型、口径、气开气关型式、流量特性等，最后给出具体型号及特性参数)、控制器规律选择、正反作用选择；编制仪表索引和仪表数据表。 概算办： 工程概算办公室 确定概算依据、进行单元设备费用估算、投资费用估算、总成本费用估算、财务分析与评价、编制主要技术经济综合指标一览表。 专业课程设计具体要求与格式说明 1. 课程设计的目的 在各门专业课程讲授工作结束后开展有针对性的实践教学环节，在过程装备与控制工程专业培养计划中占有不可忽略的地位。一方面，在设计过程中将综合运用所学的多种专业知识和专业基础知识，获得一次宝贵的工程所设计实践的实际训练；另一方面，课程设计所涉及领域包括化工原理、过程设备涉及、过程流程机械、过程装备控制技术及应用、过程装备成套技术等课程，在本次课程设计中将进行一次有深度的融会贯通，加强本专业学生的业务能力。 本次课程设计是以制氢生产装置为模拟设计对象，进行过程装备成套设计的全面训练。每班按小组团队模式进行设计，经过工艺设计计算，典型设备的工艺计算，管道设计，单参数、单回路的自动控制设计，机器选型和技术经济评价等各个环节基本训练。 2. 课程设计的任务 2.1 设计题目 生产能力为 Nm3/h 甲醇制氢生产装置成套设计 2.2 课程设计相关表格 (1)概论部分 阐明设计依据和原则、编制产品规格表、原料来源表、危险性物料的物性表等。 表 1 产品规格表 序号 名称 规格(单位) 分析方法 国家标准 备注 表 2 原料来源表 序号 名称 规格(单位) 来源地 国家标准 备注 表 3 危险性物料的物性表 序号 名称 分子量 熔点 () 沸点 () 闪点 () 燃点 () 在空气中爆炸极限(Vd) 国家卫生标准 备注 上限 下限 (2) 工艺衡算 在过程装备成套技术课程设计资料基础上，选择本组某位成员的工艺衡算结果，阐述对应的工艺流程，绘制物料衡算一览表、进出物流焓值表、能量平衡表，并且绘制工艺物料流程图(见附录)。 表 4 物料衡算一览表 序号 物料名称 进 料 出 料 质量流量(单位) 摩尔流量(单位) 质量流量(单位) 摩尔流量(单位) 1 合计 表 5 进出物流焓值表 项目 设备 设备 进料 出料 进料 出料 物料名称 一个 一个 一个 一个 温度 () 组分时 组分时 组分时 组分时 压力 (单位) 删除 删除 删除 删除 物流焓 (单位) 本列 本列 本列 本列 总焓H (单位) 热负荷 Q (单位) 表 6 能量衡算表 设备名称 热量 Q (单位) 功量 W (单位) H 进 (单位) H 出 (单位) 供热(吸热)热流量包括显热、潜热、反应放(吸)热等。 (3) 单元设备工艺设计与选型计算 包括：查询并标明本部分计算过程所遵循标准或选型依据；根据工艺流程图和衡算结果进行单元设备的工艺设计，包括设备型式选择、设备特性尺寸(如容器的设计容积、换热设备的换热面积等)，以及流体流动阻力与操作范围的计算。然后编制设备一览表。 表 7 设备一览表 序号 设备位号 设备名称 型式 主要结构参数或性质 操作条件 在此基础上，选择任意型式的换热设备(如换热器、再沸器、冷凝器等)进行机械结构设计，包括确定设计方案(包括换热器类型选择、流体方向和流速确定)、主要传热参数的设计与校核、主要构件的选型、设计与校核，包括设备材料选择、根据强度条件计算筒体、封头厚度，计算温差应力，管板厚度、管子拉脱力及膨胀节选用计算等内容。最后编制质量统计表和主要尺寸统计表、绘制换热设备装备图(见附录)。 表 8 换热器质量统计表 序号 各零部件 数量 单件重量/kg 重量/kg 表 9 换热器主要尺寸和结果汇总表 工艺参数 管程 壳程 质量流量 /(kg/s) 进/出口温度 / 操作压力 /MPa 设计压力 /MPa 物性参数 定性温度 / 密度 /(kg/m) 定压比热容/kJ/(kgK) 粘度 /10-3(Pas) 导热率 /W/(mK) 普朗特准数 计算结果工艺 流速 /(m/s) 污垢热阻 /m2K/W 对流传热系数/W/(m2K) 总传热系数/W/(m2K) 平均温度差/ 热流量/w 传热面积裕度/% 设备结构设计 程数 推荐使用材料 换热器型 台 数 壳体内径 /mm 传热面积 /m2 管径 /mm 折流板型式 管数 /根 折流板数 /个 管长 /mm 折流板间距/mm 11 机械工程学院 过程装备成套技术课程设计及专业课程设计指导书 管子排列方式 切口高 /mm 管心距 /mm 封头2 个 /mm 拉杆6 根 /mm 支座2 个 /mm 管箱 /mm 管箱长度 /mm 定距管 /mm 管板2 个 /mm 壳程接管 /mm 壳程接管法兰/mm 管程接管 /mm 管程接管法兰/mm 换热器型号 对装置所需定型设备进行选型时，需要根据工艺要求来实现预定的过程，详见过程流体机械或过程装备成套技术相关章节。对机泵而言，需要确定管路总长、弯头(三通)、阀门等，计算对应的局部阻力，然后确定扬程和压差。由此选择适合的机泵类型，填写机器一览表。 表 10 机器一览表 序号 设备位号 机器名称 型号 数量 功率 (4) 装置的布置设计 设备布置的基本要求参见过程装备成套技术相关章节，本次设计均按照长方形车间布置生产设备、生产辅助与生活区等内容。说明书要求首先给出设备布置的依据和要求，然后绘制对应的设备平面布置图(图示见附图)。 在此基础上，确定压力管道。本次设计的主要内容包括：压力管道设计依据，根据工艺流程图对设备之间的每根工艺管道进行管材和规格尺寸的确定：其中管子材料的选择主要考虑介质腐蚀特性、公称压力和设计温度，以及工作环境等；管子规格尺寸的确定(包括直径和壁厚)，其确定方法参考压力容器筒体直径和壁厚计算方法(可根据介质常用流速计算对应管径或按经济直径法计算也可，壁厚则根据直管经验公式计算出理论壁厚，并考虑壁厚负偏差和腐蚀余量确定最小壁厚，再根据管子标准尺寸圆整得到管子规格)，也可参考相关手册进行设计。在此基础上，编制工艺管道一览表。 表 11 工艺管道一览表 序号 管道位号 管内介质 设计压力 (MPa) 设计温度 () 流量 (kg/h) 状态 流速范围 (m/s) 公称直径 DN (mm) 计算流速 (m/s) 材料 然后对所有满足绝热设计条件(教材 188 页)的所有管道进行绝热设计，按经济绝热厚度的计算与传热校核。注意计算能价时，需按天然气作热源进行计算，请查找太原地区天然气价格及其发热量)。(根据当前环保政策，已不允许使用煤给热) 有关内容参考过程装备成套设计指南相关章节。 与自控专业办同学的控制方案设计保持一致，选择对应含有调节阀的管道进行配管设计(管道所涉及到的法兰等需进行选型并反应在说明书中，注意调节阀选型计算在自控章节完成)，绘制管道空视图，需要标注管子、管件型号、规格、材料等技术参数和安装、质检要求等。 (5) 自控设计 阐述自控设计的依据和标准，然后根据工艺流程图和要求，确定工艺流程图所需各类仪表功能，编制仪表索引表(表 12 和数据表(表 13 为计数据表、表 14 为变送器数据表，注意对应的格式有所不同)，并协同绘制管道仪表流程图和管道空视图。 表 12 仪表索引 仪表位号 用途 仪表名称 温度仪表 压力仪表 表 13 仪表数据表 计 位号 操作条件 刻度范围 / 工艺介质 压力 / MPa 温度 / 具体规格 表 14 仪表数据表 变送器 位号 * ? 用途 管道编号/设备编号 操作条件 工艺介质 操作压力 / MPa 操作温度 / 变送器规格 型号 测量范围 输出信号 每组首先确定所有控制点的控制系统类型，然后选择任意两种不同参数(温度、压力、流量、液位、成分、收率)进行控制方案的设计(至少包括一个单回路系统和一个复杂控制系统方案)，内容包括被控变量选择、操纵变量选择、检测与变送器选型、调节阀选型(包括类型、口径、气开气关型式、流量特性等，最后给出具体型号及特性参数)、控制器规律选择、正反作用选择等。两个参数的设计在说明书中可安排两个以上小节进行说明。 (6) 装置概算 依次完成概算依据、单元设备费用估算、投资费用估算、总成本费用估算、财务分析与评价的工作，最后汇总出主要技术经济综合指标一览表。 费用估算时可参考下表 15 数据进行计算。 表 15 费用估算数据 1 304 不锈钢设备 30000 元/吨 2 中低压 4MPa 碳钢设备 10000 元/吨 3 高压碳钢设备价格 13000 元/吨 4 其它特殊不锈钢按实际定价 5 低压蒸汽(0.8MPa)180 元/吨 6 中压蒸汽 4MPa210 元/吨 7 电 0.7 元/千瓦时 8 工艺软水 10 元/吨 9 冷却水 1.0 元/吨 10 污水处理费 5.0 元/吨 (COD500) 11 人工成本 7000 元/月人包括五险一金 表 16 主要技术经济综合指标一览表 序号 指标名称 单位 数量 备注 一 设计规模 二 产品产量 t 或 m3 三 重要工艺指标 转化率 收率 四 主要原料、燃料消耗 五 用水指标 新鲜水循环水 六 供电指标 设备装机容量 设备工作容量用电计算负荷装置年耗电量 kW kW kW kJ/a 七 基建投资 基建投资总额基建投资来源 万元万元 八 定额流动资金 万元 九 生产成本 万元/t 或万元/m3 十 产值、利润、税金 工业总产值年销售收入年工厂成本年销售费用年销售成本 万元/a 万元/a 万元/a 万元/a 万元/a 15 机械工程学院 过程装备成套技术课程设计及专业课程设计指导书 增值税金销售利润营业外净支出利润总额 万元/a 万元/a 万元/a 万元/a 十一 贷款偿还 偿还金额偿还年限 万元 a 十二 项目经济效益指标 项目财务内部收益率总投资回收期总投资利润率总投资利税率 % a % % (7)设计结论 最后为设计结论。主要阐明本次设计中本设计团队主要完成哪些工作，取得哪些结果。 本团队在设计中有哪些感受需要和其他同学或老师分享时，可另设第二节说明。切忌设计感想不等于设计结论！ 3. 具体要求 (1) 本课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，每一步应独立完成。 (2) 鉴于装置设计的涉及面很宽，一个人在短短一周内是无法独立完成全部设计的。为了使大家对生产装置设计有较全面的认识，整个设计以小组为单位，分工协作，在某种程度上使大家体验参加大型设计工作时分工协作的模式。组内成员和专办成员应相互配合、相互督促，及时交流有关情况，力争使设计“止于至善”。 (3)设计中所需的各种资料，可参阅化学工艺手册纸质版或电子版，若还无法解决设计欠缺的数据时，可根据指南提供的参考文献去查找(建议搜索读秀)。 (4)设计说明书是一个重要的文件，应认真整理编写，不得草率从事，有关内容、格式和要求按 4 的规定执行。 (5)专业课程设计的时间为 2 周。 4. 课程设计说明书的格式和要求 4.1 设计说明书章节安排和基本要求 课程设计说明书包括前言、摘要、目录、设计计算、设计思想、主要设计参数的确定依据、结构说明、统计图表、经济评价等内容。 说明书一般以前言开始，依次为摘要、目录和正文。正文应分章、节。每一章要另起一页，章、节的设置根据每个设计小组成员所编写结构自行设计。但各章、节编排形式和版面安排需要全文统一，并做到层次清楚。章用 1 位数表示，节用 2 位数表示，小节用 3 位数表示，序号可用加括号或半括号的数字，也可用外文字母表示。两位以上的节号都要加点号，如 2.3，4.5.1 等。章节居中，序号空两格开始。 (1)封面：说明书的封面应提供必要信息，如设计类型课程设计与所属课程、设计题目、设计人姓名列表、指导教师、设计者所在班级名称、设计完成时间等。详见说明书模板。 (2)具体完成人签字表。 (3)摘要：是说明书的简要陈述，以尽量简短明确的文字将课程设计主要内容表述清楚。字数约 300500 字，要让别人读了摘要就可了解设计所包括的主要内容和取得的主要成果。摘要用第三人称，可不使用“本文”、“作者”等主语。摘要单独一页，摘要下空一行后列出关键词。关键词是反应说明书主题内容的规范化单词或术语。关键词一般选 35 个。 (4)目录：是全书内容的纲要。一般包括章、节、小节、参考文献，附录等。 (5)第一章概论：简要说明设计依据和原则，然后根据成套课程设计的工艺路线和物料衡算、能量衡算结果，阐述对应的工艺流程，编制出产品规格表、原料来源表、危险性物料的物性表、物料很关一览表、各种设备的进出物流焓值表、能量衡算表、原料及动力消耗定额及消耗量表等，然后绘制出工艺物料流程图。 (6)第二章单元设备的工艺设计：首先说明单元设备的工艺设计所遵循标准或选型依据，根据工艺流程图和衡算结果进行单元设备的工艺设计，包括设备型式选择、设备特性尺寸 (如容器的设计容积、换热设备的换热面积等)，以及流体流动阻力与操作范围的计算。然后编制设备一览表。 (7)第三章换热设备的设计：根据工艺流程图相关设备，可选择任意类型的换热设备，包括换热器、再沸器、冷凝器等。确定设计方案(包括换热器类型选择、流体方向和流速确定)、主要传热参数的设计与校核、主要构件的选型、设计与校核，包括设备材料选择、根据强度条件计算筒体、封头厚度，计算温差应力，管板厚度、管子拉脱力及膨胀节选用计算等内容。最后编制质量统计表和主要尺寸统计表、绘制换热设备装备图。 (8)第四章过程机器的选型：阐述选型依据；然后依次对每个泵和压缩机进行选型计算。对机泵而言，需要根据第五章管道设计有关结果确定管路总长、弯头(三通)、阀门等，计算对应的局部阻力，然后确定扬程和压差。由此选择适合的机泵类型，校核泵工作点。 (9)第五章装置车间布置设计：阐述设计依据和遵循标准；根据各种设备的占地面积，照长方形车间布置生产设备、生产辅助与生活区等内容。说明书要求首先给出设备布置的依据和要求，然后根据有关设备的规定画法绘制对应的设备平面布置图，并标注定位尺寸和标高。 (10)第六章压力管道设计：阐述压力管道设计依据和遵循标准；根据工艺流程图对设备之间的每根工艺管道进行管材和规格尺寸的确定，其中管子材料的选择主要考虑介质腐蚀特性、公称压力和设计温度，以及工作环境等；管子规格尺寸的确定(包括直径和壁厚)，其确定方法参考压力容器筒体直径和壁厚计算方法(可根据介质常用流速计算对应管径或按经济直径法计算也可，壁厚则根据直管经验公式计算出理论壁厚，并考虑壁厚负偏差和腐蚀余量确定最小壁厚，再根据管子标准尺寸圆整得到管子规格)，也可参考相关手册进行设计；最后编制工艺管道一览表，绘制管道仪表流程图。 然后对其中设计温度较高的管道进行绝热设计，本次设计主要进行绝热选材和经济性绝热厚度的计算与校核，有关内容参考过程装备成套设计指南相关章节。 最后从一览表中任意取一根包含阀门的管道进行配管设计(所涉及阀门和法兰等需要做出选型，并在在说明书中阐明)，绘制管道空视图，标注管子、管件型号、规格、材料等技术参数和安装、质检要求等。 (11)第七章自控设计：阐述自控设计的依据和标准，然后根据工艺流程图和要求，确定工艺流程图所需各类仪表功能，编制仪表索引表和各类仪表数据表，并协同绘制管道仪表流程图。在此基础上，根据工艺要求，选择 12 个(等于设计团队内自控专业人数)不同类型被控变量(温度、压力、流量、液位等)，进行控制方案的设计(单回路或复杂控制系统均可)，包括被控变量选择、操纵变量选择、检测与变送器选型、调节阀选型(包括类型、口径、气开气关型式、流量特性等，最后给出具体型号及特性参数)、控制器规律选择、正反作用选择等。 (12)第八章工程概算：阐述概算依据、单元设备费用估算、投资费用估算、总成本费用估算、财务分析与评价的工作，最后汇总出主要技术经济综合指标一览表。 (13)第九章设计结论：主要阐明本次设计中本设计团队主要完成哪些工作，取得哪些结果，最后总结为若干条结论性文字。第二小节可简要叙述总结本次设计的收获、感想、某些不足和对以后改进等想法(可选)。 (14)参考文献：在课程设计计算过程中引用的结论、理论公式、应用的数据图表，都应以参考文献的形式标明出处。参考文献应以出现的先后顺序编号，并在引用处以英文状态方括号注明顺序号。如某公式来自参考文献6，在该公式第一次出现时，在公式的右上角用“6”注明。参考问下的著录不能随意书写，必须按一定的著录格式，可参照教材的著录格式进行标注。 4.2 说明书页码的编排 说明书一律以阿拉伯数字编排页码，封面不编页码，目录页可单独编排页码。页码在各页的位置应该相同。 4.3 说明书的图表编号 说明书中图表按出现的先后顺序分章编号，采用 2 位数表示，中间用小数点连接，小数点之前的数字表示章号，小数点滞后的数字表示图表在本章的顺序号。如第 3 章的第 12 个图或第 4 个表示为图 3.12 或表 3.4。 插图编号和名称放在图形下面，表格编号和名称放在表格的上方。表格的左右边框架均不要，表格内同一栏的数值，上、下行的小数点的数字必须对齐，表格要跨页时，在第二页的表格上方要标出“续表”字样，且续表的表头可能省略。 4.4 说明书计算内容的编写格式 说明书计算内容的公式计算编写格式一律为 3 行，第一行为原始符号公式，第 2 行填入与公式符号相对应的数值，第 3 行写入计算结果。 代入公式的数据集不带单位符号，但计算结果应写明单位。 4.5 计量单位的使用 计量单位一律使用中华人民共和国法定计量单位。在文本中与数字连用的单位和明确表示单位时才使用符号，如 122kg，34m等。 文字中列出多个相同单位的数字时，可只在最后一个数字的后面标出单位符号。如管子的长度分别为 1.30、2.51、5.68m。 图表中用符号表示的物理量所带单位，应符合 G3101 的规定。一般将单位列在符号后面并用斜杠隔开，如 p / MPa、m / kg、l / mm等。 4.6 数字书写的注意事项 数字的书写要注意有效位数的表示，标明量的数值必须反应出所需的精度。如级差为0.25 的数列，其中的每一个数均应精度到小数点后两位，如 1.50、1.75、2.00；不能写为1.5、1.75、2。数值的位数较多、且尾数含有多个“0”时，可应用 10n 表示，但必须将有效位数全部写出。如 250000、0.0000317，取 2 位有效位数时应写成 25104、0.317104。 课程设计有关的补充资料 1. 物料与热量衡算 1.1 物料衡算 根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。 物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 G1=G2+G3+G4 式中，G2输人物料量总和；G3输出物料量总和； G4物料损失量总和；G5物料积累量总和。 当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： G1=G2+G3 物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料