本教材詳細(xì)介紹了典型化工單元過程的工藝設(shè)計、包括精餾過程、吸收過程、干燥過程。同時考慮到在化工過程中，列管式換熱器應(yīng)用的廣泛性，教材也較為詳細(xì)地介紹了列管換熱器的工藝設(shè)計。在這些章節(jié)中，突出強(qiáng)調(diào)單元過程工藝設(shè)計中方案設(shè)計的綜合性，目的是引導(dǎo)學(xué)生用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)全面分析設(shè)計過程中涉及的諸多因素對全系統(tǒng)過程的影響，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的綜合性和協(xié)調(diào)性。在單元設(shè)備設(shè)計方面，考慮到篇幅和工藝類學(xué)生的教學(xué)基本要求，選取了典型的列管換熱器機(jī)械設(shè)計和塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計作為本課程教學(xué)的基本內(nèi)容。教材中所選擇的設(shè)計實(shí)例多來自于作者的實(shí)際工程實(shí)踐的設(shè)計題目，具有真實(shí)的工程應(yīng)用背景。
第1章 緒論 1
1.1 化工原理課程設(shè)計的重要性和目的 1
1.1.1 我國工程教育對工程實(shí)踐能力的要求 1
1.1.2 化工原理課程設(shè)計的目的 1
1.2 化工項目的設(shè)計過程 2
1.2.1 化工項目的建設(shè)過程 2
1.2.2 化工項目的工程設(shè)計 3
1.2.3 單元操作過程與設(shè)備設(shè)計 3
1.3 化工原理課程設(shè)計的基本內(nèi)容、步驟和要求 5
1.3.1 課程設(shè)計的基本內(nèi)容 5
1.3.2 課程設(shè)計的主要步驟 6
1.3.3 課程設(shè)計的要求 7
1.4 化工過程模擬與相關(guān)計算軟件簡介 7
1.4.1 化工流程模擬軟件Aspen Plus 8
1.4.2 化工過程模擬軟件PRO/Ⅱ 9
1.4.3 化工過程模擬軟件ChemCAD 10
1.4.4 化工過程模擬軟件HYSYS 10
1.4.5 計算機(jī)繪圖軟件AutoCAD 11
1.4.6 計算流體力學(xué)軟件CFD 11
1.4.7 分子模擬軟件 12
參考文獻(xiàn) 12
第2章 化工設(shè)計基礎(chǔ) 13
2.1 物料衡算與熱量衡算 13
2.1.1 物料衡算 13
2.1.2 熱量衡算 14
2.2 混合物物性數(shù)據(jù)估算 14
2.2.1 混合物的密度 14
2.2.2 混合物的黏度 15
2.2.3 混合物的表面張力 16
2.2.4 混合物的比熱容 16
2.2.5 混合物的相變熱 16
2.2.6 混合物的熱導(dǎo)率 17
2.3 儲罐、泵、管路的設(shè)計或選型 17
2.3.1 儲罐 17
2.3.2 泵 22
2.3.3 管路 22
2.4 化工設(shè)計技術(shù)文件編制 25
2.4.1 課程設(shè)計說明書編制 26
2.4.2 化工工藝流程圖 26
2.4.3 設(shè)備工藝條件圖 41
2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與評價 41
2.5.1 經(jīng)濟(jì)效益 41
2.5.2 投資 42
2.5.3 固定資產(chǎn)的折舊 44
2.5.4 成本費(fèi)用 46
2.5.5 銷售收入、稅金和利潤 48
2.5.6 項目經(jīng)濟(jì)效益評價 49
主要符號說明 51
參考文獻(xiàn) 52
第3章 列管式換熱器工藝設(shè)計 53
3.1 設(shè)計任務(wù) 53
3.2 設(shè)計方案的確定 54
3.2.1 工藝設(shè)計方案 54
3.2.2 換熱器工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 61
3.2.3 換熱器核算 73
3.2.4 設(shè)計示例 79
3.3 再沸器工藝設(shè)計 85
3.3.1 再沸器型式及其選用 85
3.3.2 立式熱虹吸再沸器工藝設(shè)計 87
3.3.3 釜式再沸器工藝設(shè)計 105
3.4 冷凝器工藝設(shè)計 113
3.4.1 設(shè)計任務(wù) 113
3.4.2 冷凝器類型及其選擇 113
3.4.3 冷凝器傳熱過程計算 115
3.5 換熱器的控制方案 116
3.5.1 調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量 117
3.5.2 調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)溫度 117
3.5.3 調(diào)節(jié)換熱面積 118
主要符號說明 118
參考文獻(xiàn) 119
第4章 蒸發(fā)過程工藝設(shè)計 120
4.1 設(shè)計任務(wù) 121
4.2 設(shè)計方案 121
4.2.1 蒸發(fā)器型式選擇 121
4.2.2 加熱蒸汽壓力和冷凝器壓力確定 122
4.2.3 多效蒸發(fā)流程確定 122
4.2.4 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn) 124
4.3 多效蒸發(fā)工藝設(shè)計 129
4.3.1 多效蒸發(fā)工藝計算 129
4.3.2 蒸發(fā)器主要工藝尺寸確定 134
4.3.3 主要輔助設(shè)備 136
4.4 蒸發(fā)裝置工藝設(shè)計的一般步驟 141
4.5 設(shè)計示例 142
4.5.1 工藝設(shè)計條件 142
4.5.2 設(shè)計方案確定 142
4.5.3 工藝流程 142
4.5.4 工藝設(shè)計計算 142
4.5.5 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總 151
主要符號說明 151
參考文獻(xiàn) 153
第5章 精餾過程工藝設(shè)計 154
5.1 設(shè)計任務(wù) 154
5.2 設(shè)計方案的確定 155
5.2.1 精餾方式選定 155
5.2.2 裝置流程確定 155
5.2.3 精餾塔塔型選擇 156
5.2.4 操作條件選擇 157
5.2.5 控制方案選擇 159
5.3 精餾過程系統(tǒng)模擬計算 161
5.3.1 雙組分連續(xù)精餾過程計算 161
5.3.2 精餾過程模擬計算 164
5.4 板式塔結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計特點(diǎn) 167
5.4.1 板式塔結(jié)構(gòu) 167
5.4.2 板式塔工藝設(shè)計特點(diǎn) 167
5.5 板式塔工藝設(shè)計 168
5.5.1 塔高 168
5.5.2 塔徑 170
5.5.3 溢流裝置設(shè)計 174
5.5.4 塔板及其布置 179
5.5.5 篩孔(浮閥)數(shù)及排列 180
5.5.6 塔板流動性能校核 182
5.5.7 塔板的負(fù)荷性能圖 188
5.6 輔助設(shè)備的選擇 189
5.6.1 傳熱設(shè)備 189
5.6.2 容器、管線及泵 190
5.7 精餾過程工藝設(shè)計示例 191
5.7.1 設(shè)計任務(wù)及要求 191
5.7.2 設(shè)計方案及工藝流程確定 192
5.7.3 操作參數(shù)確定 192
5.7.4 精餾過程模擬計算 194
5.7.5 乙烷-乙烯精餾塔工藝設(shè)計 196
5.7.6 塔板流動性能的校核 200
5.7.7 塔板負(fù)荷性能圖 202
5.7.8 輔助設(shè)備設(shè)計 204
5.7.9 控制方案 210
5.7.10 設(shè)備一覽表 210
主要符號說明 211
參考文獻(xiàn) 212
第6章 吸收過程工藝設(shè)計 213
6.1 設(shè)計任務(wù) 213
6.2 工藝設(shè)計方案 214
6.2.1 吸收劑選擇 214
6.2.2 吸收設(shè)備類型選擇 215
6.2.3 吸收流程選擇 215
6.2.4 吸收劑再生方法選擇 216
6.2.5 吸收操作參數(shù)選擇 217
6.2.6 吸收控制方案選擇 218
6.3 物料衡算及模擬計算 218
6.3.1 單組分吸收過程計算 219
6.3.2 吸收過程模擬計算方法 220
6.3.3 吸收過程的節(jié)能措施 220
6.4 填料塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 220
6.5 填料吸收塔的工藝設(shè)計 221
6.5.1 填料類型與選擇 221
6.5.2 塔徑計算 226
6.5.3 填料塔高度計算 230
6.5.4 液體初始分布器工藝設(shè)計 236
6.5.5 液體收集及再分布裝置 242
6.5.6 氣體分布裝置 242
6.5.7 除沫裝置 244
6.5.8 填料支承及壓緊裝置 244
6.5.9 填料塔的流體力學(xué)參數(shù)核算 246
6.6 板式吸收塔的理論塔板數(shù)計算 249
6.7 輔助設(shè)備的設(shè)計和選擇 249
6.7.1 容器設(shè)計 249
6.7.2 換熱設(shè)備設(shè)計 250
6.7.3 輸送管線設(shè)計 250
6.7.4 輸送設(shè)備選擇 250
6.8 吸收過程設(shè)計示例 251
6.8.1 設(shè)計任務(wù)及要求 251
6.8.2 設(shè)計方案確定 251
6.8.3 吸收過程模擬計算 252
6.8.4 吸收塔工藝設(shè)計 253
6.8.5 再生塔的設(shè)計 259
6.8.6 輔助設(shè)備設(shè)計或選用 262
6.8.7 工藝流程及控制方案 264
6.8.8 設(shè)備一覽表 265
主要符號說明 266
參考文獻(xiàn) 266
第7章 干燥過程工藝設(shè)計 267
7.1 設(shè)計任務(wù) 267
7.2 設(shè)計方案 267
7.2.1 干燥介質(zhì)選擇 268
7.2.2 干燥介質(zhì)輸送設(shè)備選擇及配置 268
7.2.3 干燥器選擇 269
7.2.4 干燥條件選擇 269
7.2.5 細(xì)粉回收設(shè)備選擇 269
7.2.6 加料器及卸料器選擇 269
7.3 噴霧干燥裝置工藝設(shè)計 270
7.3.1 噴霧干燥基本原理和特點(diǎn) 270
7.3.2 噴霧干燥裝置設(shè)計步驟 272
7.3.3 干燥過程的物料和熱量衡算 272
7.3.4 霧化器結(jié)構(gòu)和設(shè)計 273
7.3.5 霧滴的干燥 282
7.3.6 噴霧干燥塔直徑和高度 284
7.3.7 主要輔助設(shè)備 291
7.3.8 設(shè)計示例 293
主要符號說明 302
參考文獻(xiàn) 302
第8章 液-液萃取過程工藝設(shè)計 304
8.1 設(shè)計任務(wù) 304
8.2 設(shè)計方案 305
8.2.1 萃取劑選擇 305
8.2.2 萃取流程選擇 306
8.2.3 液-液萃取設(shè)備選擇 307
8.2.4 萃取過程操作參數(shù)選擇 310
8.2.5 萃取劑回收方法 311
8.3 萃取塔工藝設(shè)計 311
8.3.1 萃取塔直徑計算 311
8.3.2 塔設(shè)備高度計算 312
8.4 轉(zhuǎn)盤萃取塔工藝設(shè)計 313
8.4.1 轉(zhuǎn)盤萃取塔基本結(jié)構(gòu) 313
8.4.2 轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)流體流動 313
8.4.3 轉(zhuǎn)盤塔工藝設(shè)計特點(diǎn) 314
8.4.4 轉(zhuǎn)盤塔的基本結(jié)構(gòu)單元和尺寸 314
8.4.5 轉(zhuǎn)盤塔的功率與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 315
8.4.6 塔徑計算 315
8.4.7 塔高計算 317
8.4.8 澄清段高度計算 322
8.5 萃取過程的工藝設(shè)計示例 323
8.5.1 設(shè)計條件 323
8.5.2 設(shè)計方案確定 323
8.5.3 萃取塔工藝設(shè)計 325
主要符號說明 330
參考文獻(xiàn) 330
附錄 331
附錄1 輸送流體用無縫鋼管常用規(guī)格品種 331
附錄2 國內(nèi)常用離心泵的型號及參數(shù) 332
附錄3 離心式通風(fēng)機(jī)規(guī)格 334
附錄4 管殼式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn) 336
附錄5 板式塔塔板結(jié)構(gòu)參數(shù) 342
附錄6 橢圓形封頭 344
電子版附錄 345
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