化工原理课程设计指导书09

1、精品 料推荐化工原理课程设计指导书一、课程设计的目的与性质化工原理课程设计是化工原理课程的一个实践性、总结性和综合性的教学环节，是学生进一步学习、掌握化工原理课程的重要组成部分，也是培养学生综和运用课堂所学知识分析、解决实际问题所必不可少的教学过程。现代工业要求相关工程技术人员不仅应是一名工艺师，还应当具备按工艺要求进行生产设备和生产线的选型配套及工程设计能力。化工原理课程设计对学生进行初步的工程设计能力的培养和训练，为后续专业课程的学习及进一步培养学生的工程意识、实践意识和创新意识打下基础。二、课程设计的基本要求(1)在设计过程中进一步掌握和正确运用所学基本理论和基本知识，了解工程设计的基本

2、内容，掌握设计的程序和方法，培养发现问题、分析问题和解决问题的独立工作能力。(2)在设计中要体现兼顾技术上的先进性、可行性和经济上的合理性，注意劳动条件和环境保护，树立正确的设计思想，培养严谨、求实和科学的工作作风。(3)正确查阅文献资料和选用计算公式，准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。(4)用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想和计算结果。三、设计题目题目 ：在生产过程中需将3000kg/h 的某种油（在 90时，密度为 825kg/m 3；定压比容为2.22kj/kg ；导热系数为 0.140w/m；粘度为 0.000715pas；污垢热阻为0.000172m2 /w ）从

3、140冷却至 40，压力为 0.3mpa ，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4mpa ，循环水的入口温度为 35，出口温度为 45。设计一列管式换热器满足上述生产需要。题目 ：在生产过程中需将5000kg/h 的某种油（在 90时，密度为 825kg/m 3；定压比容为2.22kj/kg ；导热系数为 0.140w/m；粘度为 0.000715pas；污垢热阻为0.000172m2 /w ）从 140冷却至 40，压力为 0.3mpa ，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4mpa ，循环水的入口温度为 35，出口温度为 45。设计一列管式换热器满足上述生产需要。题目 ：在生产

4、过程中需将7000kg/h 的某种油（在 90时，密度为 825kg/m 3；定压比容为2.22kj/kg ；导热系数为 0.140w/m；粘度为 0.000715pas；污垢热阻为0.000172m2 /w ）从 140冷却至 40，压力为0.3mpa ，冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4mpa ，循环水的入口温度为35，出口温度为 45。设计一列管式换热器满足上述生产需要。四、课程设计的任务（内容）要求与进度1搜集资料、阅读教材，拟定设计方案(0.3周 )2换热器工艺设计及计算（物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算）(0.7周 )1)试算与初选换热器规格2)校核总传热系数 k

5、3)校核管、壳程压降3换热器结构设计（设备的主要结构设计及其尺寸的确定等）(0.5周 )1) 管板设计2) 壳体直径及壳体壁厚的确定3) 管板与壳体的连接4) 管子与管板的连接5) 管箱设计6）管程分程与折流板设计7）接管设计- 1 -精品 料推荐8）支坐设计9）附件设计（密封圈、排气管、排液管等）4绘制设备装配图（包括设备的各类尺寸、技术特性表等，用1 号图纸绘制）(0.5周 )5编写设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案的说明和论证、设计计算与说明、对设计中有关问题的分析讨论、设计结果汇总、参考文献目录、总结及感想等。）(0.5周 )五、课程设计方法与步骤1、通过阅读

6、教材、查阅文献资料和本指导书所列示例，了解题目相关的工艺与设备的知识，熟悉工艺设计、计算和设备结构设计的方法、步骤；2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行工艺设计及计算；3、根据工艺设计及计算的结果，进行设备结构设计；4、以工艺设计及计算为基础，结合设备结构设计的结果，绘制设备装配图；5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。六、成绩评定标准学习态度 20 分，技术水平与实际能力 30 分，论文 (计算书、图纸 )撰写质量 50 分，详见以下课程设计成绩评定表。评定时可从设计过程情况，提交的设计资料，答辩情

7、况等进行综合评定。课程设计成绩评定表项目分值优秀良好中等(100 x 90)(90x 80)(80x 70)学习态度认真，学习态度好，工学习态度尚好，工作作风严谨，作作风认真，遵遵守教学纪律较严格遵守教学纪守教学纪律，能好，能按设计作学习20律，保证设计按按期圆满完成设息时间作业，能态度进度要求进行，计任务。较好地按期完成能圆满完成设计各项工作。任务。技术路线正确，技术路线正确，技术路线正确，技术论证合理充分，论证较合理、较论证较合理、较水平能把文献报道的充分，能把文献充分，能把文献与实30新技术应用于设报道的新技术应报道的新技术应际能计中，引用数据用于设计中，引用于设计中，引力准确，计算正确

8、。用数据准确，计用数据较准确，算正确。计算基本正确。设计说明书写作设计说明书写作设计说明书写作论文结构严谨、合理，结构合理，逻辑结构较合理，层(计算逻辑性强，层次性较强，层次分次较分明，文理书、图50清晰，语言准确，明，语言准确，较通顺，书写较纸)撰文字流畅，书写文字流畅，书写工整或计算机打写质工整或用计算机工整或用计算机印成文。图纸较量打印成文。图纸打印成文。图纸规范。规范。规范。及格评不及格 (xx 60)分学习态度尚可， 能学习态度马虎，遵守教学纪律， 能纪律涣散，工作按期完成任务， 完作风不严谨，不成的质量一般。能按设计作息时间作业，不能按期完成任务或完成质量差技术 路 线基本 正技

9、术 路 线 不 正确，论证较合理、确，论证不合理、较充分，引用数据不充分，引用数较准确，计算基本据不准确，计算正确。不正确。设计 说 明书写 作设计说明书写作结构基本合理， 逻内容空泛，结构辑基本清楚， 文字混乱，文字表达尚通顺，书写较工不清，错别字较整， 图 纸基本 规多，达不到规范范。化要求。图纸不规范。- 2 -精品 料推荐七、成绩评定方法1、学生提交作业时进行验收和单独答辩，时间为5 10 分钟。2、根据作业质量、作业期间指导答疑和提交作业时答辩的情况，初步评定课程设计成绩等级。3、课程设计成绩按设计说明书和设计图纸的内容完整性、设计计算的正确性和合理性及完成质量；作业进度和工作态度、

10、掌握本课程相关知识的程度、分析和解决问题的能力及完成设计的能力进行综合评分。八、参考文献1食品工程原理中国轻工业出版社2化工原理上册天津大学出版社3食品机械学下册四川教育出版社4换热器设计上海科技出版社5压力容器手册劳动人事出版社6钢制石油化工压力容器手册化学工业出版社7化工管路手册化学工业出版社8化工设备设计全书化工容器化学工业出版社9换热器设计手册化学工业出版社九、参考文献摘录与设计计算示例列管式换热器的工艺设计与计算例例题：用原油将某回流液从194冷却到 101.8，回流液走管程， 流量为 76.8m3/h，原油最初温度为53.7，经换热后升温至122.1，要求管、壳程压降不大于0.15

11、2mpa ，试设计选择合适的列管式换热器。解：本题为两流体无相变的传热。1. 试算与初选换热器规格（ 1）确定流体的定性温度和物性原油粘度很大，其定性温度可按以下经验式计算，即：t =0.4t+0.6tcmh式中： th流体进、出口温度中较高的温度，；tc流体进、出口温度中较低的温度，故：原油 tm=0.4 122.1+0.6 53.7=81 ；回流液 t m=（ th+tc） /2=（ 194+101.8 ） /2=147.9根据两流体的定性温度，查得各流体的物性参数列表如下：流体定性温度 ()密度 (,kg/m3)粘度 (cp)p导热系数 (,w/m )比热 (c ,kj/kg )原油81

12、7986.272.20.131回流液147.97010.5092.890.151（ 2）计算热负荷 q，按回流液计算：qwhc ph (t1t2 )76.87012.89103(194101.8)3.985 106 w3600由热量衡算式，可求原油的流量为：q3.98510626.5kg / swct1 )2.2 103(122.153.7)c pc (t 2- 3 -精品 料推荐（ 3）计算两流体的平均温度差tm（暂按单壳程、多管程计算）t m(194122.1)(101.853.7)ln 194122.159.2 c101.853.7t1t2194101.81.35rt1122.153.7

13、t2t2t19pt119453.7t1由 r 和 p 查单壳程、多管程的 p t 图得： t=0.6550 ，温差应力较大， 需考虑热补偿问题，故选择两台单壳程浮头式换热器串联操作。由管壳式换热器系列标准，根据初步计算的传热面积s，选取换热器规格尺寸为：壳径 d公称压强 pg管子排列管子中心距 t公称面积 s管程数 np管数 n折流板间距 h0600 mm16 atm正三角形25 mm130 m24368300 mm管长 l管径 d0壳程流通面积 a 0=hd( 1 d /t)管程流通面积 a i06 m 19 20.0414 m20.0162 m2两台换热器的实际传热

14、面积为；s0 =2 d0(l 2b)n=2 3.140.019 (60.1) 368=259 m 2 式中： b管板厚度，取 b=50 mm=0.05 m采用此传热面积的换热器所需的总传热系数为：k 0q3.985106282 w / m2 0cs0 tm25954.52. 校核总传热系数 k(1) 管程传热系数 i的计算re id iu iu而did02192 215mm0.015muivi76.81.32m / sai0.0162故rei0.0151.327012.73104 （湍流）0.50910 3- 4 -精品 料推荐pric pu2.891030.50910 30.1519.74a

15、i0.023re0.8p 0.30.0230.151104 0.80.3wm 2.cr2.739.741622 /di0.015( ) 壳程传热膜系数 0re0d0 u0而u0v026.50.803m / sa0 7890.0414故re00.0190.803 798（滞流）6.2710 31940pr 0c pu2.210 36.27 10 30.131105而a00.23re 0.6 pr 1 / 3d0说明：以上的准数方程，可参见化工原理上册（天津大学编）。由于流体被加热，取=1.05则a00.230.131(1940)0.6(105)1 / 31.05736 w / m 2 0c0.

16、019（ 3）确定污垢热阻 rs从有关手册查得： rsi=0.0002 m /w ； rso=0.0004 m /w（ 4）计算并校核总传热系数k 计11bdododoorsomdmrsi dii d i1352 w / m2 0 c10.00040.0020.0190.00020.0190.019736450.0170.01516220.015式中： mmk管壁导热系数，取 =45 w/m 计k ，说明所选设备能满足传热要求，设备的安全系数为：0k 计k 0352 28225%k 0100%100%2823. 校核管、壳程压降（ 1）管程压降的计算 pi=( p1+p2)ftn pnsft结垢校正系数；np管程数； ns壳程数- 5 -精品 料推荐设：管壁粗糙度=0.1mm ， /di=0.1/15=0.007 ，由图查得： =0.036则p1lu20.03667011.3228800n / m2di20.0152p23 u 237011.32 21830n / m222此例中 ftps=1.5， n=4， n =2故： pi=(8800+1830) 1.5 4 2=1.28 105 n/m 2=0.128 mpa（ 2）壳程压降的计算 p =( p +p )f nso12s此例中 fs