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目录 1

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 2

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 4

1.2.2 仪表参量代号及仪表图形符号 8

1.2.3 物料代号 9

1.2.4 物料流程图 10

1.2.5 带控制点的工艺流程图 11

1.2.7 工艺流程设计的参考资料 14

1.2.6 管道仪表流程图 14

1.3 化工单元设备设计和选型 16

1.3.1 化工单元设备设计方法与步骤 16

1.3.2 化工单元设备设计常用标准和规范 18

1.4 物性数据的查取和估算 21

1.4.1 平均摩尔质量 21

1.4.2 密度 21

1.4.3 粘度 22

1.4.4 比热 23

1.4.5 导热系数 23

1.4.6 汽化潜热 24

1.4.7 表面张力 24

1.4.8 蒸汽压 26

1.4.9 物性数据的查取及Internet上的化工资源 26

本章参考文献 29

第2章 列管式换热器的选型 31

2.1 概述 31

2.1.1 换热器的分类、主要特点及适用场合 31

2.1.2 列管式换热器标准简介 33

2.1.3 列管式换热器选型的工艺计算步骤 34

2.2 换热设备应满足的基本要求 35

2.2.1 合理地实现所规定的工艺条件 35

2.2.2 安全可靠 36

2.2.3 安装、操作及维修方便 37

2.2.4 经济合理 37

2.3 列管式换热器结构及基本参数 37

2.3.1 管束及壳程分程 37

2.3.3 管的排列及管心距 38

2.3.2 传热管 38

2.3.4 折流板和支撑板 41

2.3.5 旁路挡板和防冲挡板 42

2.3.6 其他主要附件 42

2.3.7 列管式换热器结构基本参数 43

2.4 设计计算中参数的选择 45

2.4.1 冷却剂和加热剂的选择 45

2.4.2 冷、热流体通道的选择 46

2.4.3 流速的选择 46

2.4.4 流向的选择 47

2.5 再沸器的工艺设计 47

2.5.1 再沸器的型式 47

2.5.2 再沸器型式的选用 49

2.5.3 再沸器的工艺设计 50

2.6 设计示例 61

本章参考文献 65

第3章 填料吸收塔的设计 66

3.1 概述 66

3.2 气液平衡关系 67

3.2.1 吸收剂的选择 67

3.2.2 温度和压力 67

3.2.3 气液平衡关系 67

3.3 液气比和吸收流程 68

3.3.1 液气比的选择 68

3.3.2 吸收操作流程 68

3.4 填料 70

3.4.1 填料的性能 70

3.4.2 填料类型 71

3.5 填料塔塔径和压降的计算 74

3.5.1 液泛速度和压降的计算 74

3.5.2 塔径的确定 74

3.5.3 整砌填料层压降的计算 75

3.6 填料层高度计算 76

3.6.1 填料层高度的计算方法 76

3.6.2 传质单元数的计算 78

3.6.3 传质单元高度或传质系数 79

3.7 填料塔附属结构 83

3.7.1 液体分布装置 83

3.7.2 液体再分布器 86

3.7.3 填料支承结构及压紧装置 87

3.7.4 管口 89

3.7.6 塔的辅助装置 92

3.7.5 仪表接口 92

本章参考文献 94

第4章 板式塔的设计 95

4.1 精馏方案选定 95

4.1.1 操作压力 96

4.1.2 进料状态 96

4.1.3 多股进料 96

4.1.4 加热方式 97

4.2 相平衡关系 97

4.2.1 y-x图 97

4.2.2 相对挥发度 97

4.3 工艺计算 98

4.3.1 物料衡算 98

4.3.3 回流比的选定 99

4.3.2 塔内压力 99

4.3.4 理论塔板数的确定 100

4.3.5 实际塔板数的确定 100

4.3.6 热量衡算 103

4.4 塔和塔板主要尺寸的设计 104

4.4.1 塔和塔板设计的主要依据 104

4.4.2 塔板的主要尺寸 105

4.4.3 塔板设计的特点和方法 105

4.4.4 塔板型式及构造 105

4.4.5 塔板主要尺寸的选取 116

4.4.6 流体力学计算和校核 122

4.4.7 负荷性能图 129

4.5 塔体总高及辅助装置 138

4.5.1 塔体总高度 138

4.5.3 回流冷凝器 139

4.5.2 接管尺寸 139

4.5.4 再沸器 140

4.5.5 塔板结构设计的其他考虑 141

本章参考文献 141

第5章 转盘萃取塔的设计 142

5.1 概述 142

5.1.1 结构概况 144

5.1.2 转盘塔内的流型 144

5.1.3 主要结构参数 145

5.2 流体力学和塔径的计算 147

5.2.1 特性速度 147

5.2.2 临界转速 149

5.2.3 两相极限速度 149

5.2.4 转速与功率消耗 150

5.2.5 塔径的确定 151

5.3 传质和塔高的计算 152

5.3.1 相际传质面积和液滴平均直径 152

5.3.2 传质系数 154

5.3.3 用活塞流模型计算塔高 157

5.3.4 用扩散模型计算塔高 161

5.3.5 澄清段高度的计算 165

5.4 转盘塔的设计计算 166

5.4.1 实验在转盘塔设计中的作用 166

5.4.2 转盘塔的设计步骤 167

5.5 转盘塔的结构设计 168

5.5.1 塔体 168

5.5.2 内件 169

5.5.3 附件 174

5.5.4 传动装置 175

5.6 转盘塔设计计算举例 176

5.6.1 塔径的计算 176

5.6.2 表观传质单元数的计算 177

5.6.3 操作条件下分散相滞留率的计算 178

5.6.4 液滴平均直径和传质比表面的计算 178

5.6.5 传质系数和真实传质单元高度的计算 179

5.6.6 轴向扩散系数的计算 180

5.6.7 萃取段高度的计算 181

5.6.8 澄清段高度的估算 182

本章参考文献 182

6.1 概述 184

6.1.1 喷雾干燥的原理 184

第6章 喷雾干燥塔的设计 184

6.1.2 喷雾干燥的特点 185

6.2 喷雾干燥方案的选定 186

6.2.1 干燥装置流程 186

6.2.2 干燥器内热空气和雾滴的流动方向 190

6.2.3 操作条件 193

6.2.4 雾化器型式 193

6.3 工艺计算 199

6.3.1 物料衡算 199

6.3.2 热量衡算 200

6.4 喷雾干燥塔主要尺寸的设计 201

6.4.1 雾化器的主要尺寸计算 201

6.4.2 雾滴干燥时间 205

6.4.3 塔径的计算 208

6.4.4 塔高的计算 210

6.4.5 用干燥强度法估算干燥器容积 214

6.4.6 用体积给热系数法估算干燥器容积 215

6.5 附属设备的设计和选型 215

6.5.1 空气加热器 215

6.5.2 风机 216

6.5.3 气固分离器 217

6.5.4 湿法除尘 220

6.5.5 热风进口分布装置 220

6.5.6 排料装置 222

6.6 喷雾干燥塔的设计计算示例 224

6.6.1 压力喷嘴尺寸的确定 224

6.6.2 干燥空气用量的计算 226

6.6.3 计算干燥所需时间 228

6.6.4 塔径的计算 229

6.6.5 塔高的计算 230

本章参考文献 231

第7章 流化床干燥器的设计 233

7.1 概述 233

7.1.1 流态化干燥的特征 233

7.1.2 流化床干燥器的类型 233

7.2 多层流化床干燥过程的数学描述 241

7.2.1 计算模型 241

7.2.2 颗粒群的平均直径与带出速度 242

7.2.3 物料衡算和热量衡算 243

7.2.4 物料床的压降 245

7.2.5 热容量系数与流化床的层数 246

7.3 流化床干燥器的设计计算 250

7.3.1 干燥器的工艺设计 250

7.3.2 干燥器的结构设计 252

7.3.3 辅助设备的计算与选型 255

7.4 多层流化床干燥器的设计示例 257

7.4.1 设计任务 257

7.4.2 干燥器主体设计 258

7.4.3 多孔板结构 267

7.4.4 辅助设备 268

本章参考文献 269

第8章 循环型蒸发器的设计 271

8.1 概述 271

8.2 蒸发设备的要求与选型 271

8.2.1 对蒸发设备的要求 271

8.2.2 蒸发设备的选型 272

8.3.2 蒸发装置的热量衡算和物料衡算 273

8.3.1 蒸发设备的工艺设计程序 273

8.3 蒸发设备的工艺设计 273

8.3.3 蒸发装置的结构计算 280

8.4 蒸发辅助设备 286

8.4.1 混合冷凝器 286

8.4.2 真空系统的计算 289

8.4.3 汽液分离器（捕沫器） 290

8.4.4 蒸汽进口与凝液出口 291

8.4.5 蒸发室的顶盖及底盖 293

8.4.6 蒸发器接管尺寸的确定 293

8.4.7 法兰、人孔、视镜和手孔 293

8.5 蒸发器设计示例 294

8.5.1 设计任务 294

8.5.2 蒸发器计算 294

本章参考文献 299