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第1章 绪论 1

1.1 化工原理课程设计的目的 1

1.2 化工原理课程设计内容和步骤 1

1.2.1 设计内容 1

1.2.2 课程设计进度安排 2

1.3 化工原理课程设计的任务要求 3

1.3.1 设计基本要求 3

1.3.2 注意事项 3

1.4 设计图纸的规定和要求 4

1.4.1 工艺流程图 4

1.4.2 主体设备工艺条件图 4

1.4.3 边框线、标题栏及字符代号 4

第2章 列管式换热器设计 6

2.1 概述 6

2.2 列管式换热器的种类 7

2.2.1 固定管板式换热器 7

2.2.2 浮头式换热器 8

2.2.3 U形管式换热器 8

2.3 列管式换热器的选用原则与步骤 9

2.3.1 列管式换热器的选用原则 9

2.3.2 列管式换热器的选用步骤 9

2.4 列管式换热器的选型内容及有关工艺设计 11

2.4.1 列管式换热器类型的选择 11

2.4.2 流体流动途径的选择 11

2.4.3 流体流速的选择 12

2.4.4 加热剂、冷却剂的选择 13

2.4.5 流体适宜出口温度的确定 14

2.4.6 管束与壳程 14

2.4.7 管子、管板及连接 14

2.4.8 壳体直径及壳体壁厚的确定 16

2.4.9 折流板 16

2.5 列管式换热器选型中的有关计算 17

2.5.1 传热速率基本方程式 18

2.5.2 对数平均温度差 18

2.5.3 总传热系数 20

2.5.4 流体流动阻力的计算 23

2.6 列管式换热器选型计算实例 25

2.6.1 流体流动空间的选择 25

2.6.2 查取流体的物性参数 25

2.6.3 试算并初选换热器型号 25

2.6.4 核算总传热系数 27

2.6.5 核算压降 29

第3章 板式精馏塔工艺设计 31

3.1 概述 31

3.1.1 精馏操作对塔设备的要求 31

3.1.2 板式塔类型 31

3.1.3 板式塔选型 33

3.1.4 精馏塔的设计原则 33

3.2 板式精馏塔工艺设计 33

3.2.1 工艺设计内容 33

3.2.2 工艺设计步骤 34

3.3 板式精馏塔主体工艺参数计算 34

3.3.1 全塔物料衡算 34

3.3.2 确定操作温度和压力 34

3.3.3 收集数据 35

3.3.4 确定回流比 36

3.3.5 确定操作线 36

3.3.6 确定理论板数、全塔效率和实际板数 38

3.3.7 计算塔径 39

3.3.8 板间距初选 41

3.4 板式精馏塔的结构设计 42

3.4.1 塔的总体结构 42

3.4.2 塔体总高度 42

3.4.3 塔盘结构 43

3.4.4 溢流装置 44

3.4.5 塔板布置 48

3.4.6 筛板筛孔基本尺寸、筛孔数和开孔率 50

3.4.7 浮阀塔阀孔尺寸、阀孔数和开孔率 51

3.5 塔板流体力学验算与塔板负荷性能图 53

3.5.1 浮阀塔塔板流体力学验算 54

3.5.2 筛板塔塔板流体力学验算 58

3.5.3 塔板负荷性能图 60

3.6 板式精馏塔附属设备设计 62

3.6.1 再沸器和冷凝器的选型 62

3.6.2 接管选型 64

3.7 浮阀精馏塔设计实例 66

3.7.1 设计任务 66

3.7.2 精馏塔工艺设计计算 67

3.7.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 70

3.7.4 精馏塔主体尺寸的计算 72

3.7.5 塔板主要工艺尺寸的计算 74

3.7.6 塔板流体力学验算 76

3.7.7 塔板负荷性能图 77

3.8 筛板精馏塔工艺设计实例 79

3.8.1 设计任务 79

3.8.2 精馏塔工艺设计计算 80

3.8.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 83

3.8.4 精馏塔主体尺寸的计算 84

3.8.5 塔板主要工艺尺寸的计算 86

3.8.6 塔板流体力学验算 87

3.8.7 塔板负荷性能图 88

3.8.8 附属设备设计 92

3.8.9 工艺流程图 99

3.8.10 精馏塔的节能设计 100

第4章 填料吸收塔工艺设计 102

4.1 概述 102

4.2 设计方案的确定 103

4.2.1 装置流程的确定 103

4.2.2 吸收剂的选择 104

4.2.3 吸收剂再生方法选择 105

4.2.4 塔设备的选择 106

4.3 填料吸收塔的工艺设计 106

4.3.1 概述 106

4.3.2 塔填料的选择 107

4.3.3 平衡关系 107

4.3.4 物料衡算与操作线方程 114

4.3.5 最小吸收剂用量与吸收剂用量 116

4.3.6 塔径的计算 117

4.3.7 填料层高度的计算 119

4.3.8 填料层的阻力 125

4.4 填料吸收塔的结构设计 125

4.4.1 填料类型及选型 125

4.4.2 填料支承装置 128

4.4.3 液体喷淋装置 128

4.4.4 液体再分布器 130

4.4.5 填料吸收塔接管 131

4.5 填料吸收塔设计示例 131

第5章 Aspen Plus在化工设计计算中的应用 138

5.1 Aspen Plus软件 138

5.1.1 Aspen Plus简介 138

5.1.2 Aspen Plus主要功能 139

5.2 Aspen Plus基本操作 139

5.2.1 启动User Interface 139

5.2.2 进入用户界面 141

5.2.3 设定全局特性或者建立流程模拟 142

5.2.4 输入组分 145

5.2.5 选用物性计算方法和模型 146

5.2.6 建立流程模拟 149

5.2.7 输入物流参数 154

5.2.8 输入模块参数 155

5.2.9 运行模拟 155

5.2.10 查看结果 156

5.2.11 保存模拟项目 157

5.3 Aspen Plus塔设备计算中的单元模块 157

5.3.1 DSTWU单元模块 157

5.3.2 Distl单元模块 162

5.3.3 RadFrac模块 163

参考文献 177