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第1章 化工原理课程设计基础 1

1.1 化工设计与化工原理课程设计概述 1

1.1.1 化工设计的分类与化工设计的内容 1

1.1.2 化工工艺设计的主要内容 1

1.1.3 化工原理课程设计的基本要求及基本内容 2

1.2 化工生产工艺流程设计 3

1.2.1 工艺流程图中常见的图形符号 3

1.2.2 工艺流程设计 8

1.3 主体设备设计工艺条件图 13

1.4 混合物物性数据的估算 15

1.4.1 混合物的平均摩尔质量 15

1.4.2 混合物的密度 15

1.4.3 混合物的黏度 15

1.4.4 混合物的热导率 16

1.4.5 混合物的比热容 17

1.4.6 混合物的汽化潜热 17

1.4.7 混合液的表面张力 17

第2章 搅拌装置的工艺设计 20

2.1 概述 20

2.1.1 机械搅拌设备的基本结构 20

2.1.2 搅拌器的类型与选择 20

2.1.3 搅拌器安装形式与流型 23

2.2 搅拌装置工艺设计 25

2.2.1 搅拌功率工艺设计计算 25

2.2.2 搅拌器工程放大 29

2.2.3 搅拌器中的传热 30

2.2.4 搅拌器主要附件 33

2.3 搅拌装置工艺设计示例 36

2.4 搅拌装置设计任务五则 39

2.4.1 均相液体机械搅拌夹套冷却反应器的设计 39

2.4.2 均相液体机械搅拌夹套蛇管冷却反应器的工艺设计 40

2.4.3 互溶性液体混合间歇搅拌装置的设计 40

2.4.4 固体在液相中悬浮搅拌装置的设计 41

2.4.5 液－液萃取搅拌装置的设计 41

第3章 换热装置的工艺设计 42

3.1 概述 42

3.2 管壳式换热器的工艺设计 44

3.2.1 确定设计方案 45

3.2.2 管壳式换热器的结构 49

3.2.3 管壳式换热器的工艺设计计算 56

3.2.4 管壳式换热器工艺设计示例 63

3.3 板式换热器的工艺设计 72

3.3.1 板式换热器的基本结构 73

3.3.2 板式换热器设计的一般性原则 78

3.3.3 板式换热器的工艺设计计算 79

3.3.4 板式换热器工艺设计示例 81

3.4 再沸器的工艺设计 83

3.4.1 再沸器的类型 83

3.4.2 再沸器型式的选择 85

3.4.3 立式热虹吸再沸器的工艺设计 85

3.4.4 立式热虹吸再沸器工艺设计示例 93

3.5 换热器设计任务五则 97

3.5.1 列管式煤油冷却器的工艺设计 97

3.5.2 乙醇－水精馏塔顶产品冷凝器的工艺设计 98

3.5.3 正戊烷冷凝器的设计任务书 99

3.5.4 锯齿形板式热水冷却器的选型设计 101

3.5.5 立式热虹吸再沸器的工艺设计 101

第4章 蒸发装置的工艺设计 102

4.1 概述 102

4.1.1 蒸发装置的结构特点 102

4.1.2 蒸发装置的选型原则 106

4.1.3 蒸发操作压力的选择 107

4.1.4 多效蒸发的效数与流程 107

4.2 多效蒸发过程的工艺计算 108

4.2.1 各效蒸发量和完成液组成的估算 109

4.2.2 各效溶液沸点及有效总温度差的估算 109

4.2.3 加热蒸汽消耗量及各效蒸发水量的初步估算 111

4.2.4 传热系数K的确定 111

4.2.5 蒸发器传热面积和有效温差在各效中的分配 112

4.3 蒸发器主要工艺结构尺寸的设计计算 113

4.3.1 加热管的选择和管数的初步估计 113

4.3.2 循环管的选择 114

4.3.3 加热室直径及加热管数目的确定 114

4.3.4 分离室直径和高度的确定 114

4.3.5 接管尺寸的确定 115

4.4 蒸发装置的辅助设备 115

4.4.1 气液分离器 116

4.4.2 蒸汽冷凝器 117

4.5 蒸发装置工艺设计示例 120

4.6 蒸发装置设计任务两则 127

4.6.1 NaOH水溶液蒸发装置的设计 127

4.6.2 KNO3水溶液蒸发装置的设计 128

第5章 塔设备的工艺设计 129

5.1 概述 129

5.2 板式塔的工艺设计 131

5.2.1 设计方案的确定 132

5.2.2 塔板型式的选择 133

5.2.3 塔内件工艺结构尺寸的设计计算 136

5.2.4 塔板上的流体力学计算和校核 150

5.2.5 气液负荷性能图 156

5.2.6 塔体工艺结构尺寸的设计计算 157

5.2.7 塔附件的工艺设计 161

5.2.8 辅助设备的工艺设计 168

5.2.9 筛板塔精馏工艺设计示例 169

5.2.10 浮阀塔精馏工艺设计示例 181

5.3 填料塔的工艺设计 192

5.3.1 设计方案的确定 192

5.3.2 填料型式的选择 192

5.3.3 填料塔的塔内件 197

5.3.4 填料塔的塔附件 207

5.3.5 填料塔塔体工艺结构计算 208

5.3.6 填料塔流体力学性能的校核 213

5.3.7 填料吸收塔工艺设计示例 216

5.4 塔设备工艺设计任务十则 235

5.4.1 板式塔设计任务六则 235

5.4.2 填料塔设计任务四则 238

第6章 液－液萃取装置的工艺设计 241

6.1 概述 241

6.1.1 萃取剂的选择 241

6.1.2 萃取操作参数的选择 242

6.1.3 萃取流程的选择 243

6.1.4 萃取设备的选择 244

6.2 转盘萃取塔的工艺设计 245

6.2.1 转盘萃取塔的基本结构 245

6.2.2 转盘塔内的流体流动 246

6.2.3 转盘塔的主要结构参数 247

6.2.4 转盘塔的流体力学特征与塔径的计算 247

6.2.5 传质和塔高的计算 250

6.2.6 转盘塔的工艺设计步骤 259

6.3 转盘塔的结构设计 260

6.3.1 塔体 260

6.3.2 内件 260

6.3.3 附件 264

6.3.4 传动装置 264

6.4 转盘塔工艺设计示例 265

6.5 转盘萃取塔设计任务一则 270

第7章 干燥装置的工艺设计 271

7.1 概述 271

7.2 喷雾干燥器的工艺设计 274

7.2.1 喷雾干燥的原理和特点 274

7.2.2 喷雾干燥方案的确定 275

7.2.3 喷雾干燥过程的工艺计算 282

7.2.4 喷雾干燥塔工艺结构尺寸的设计计算 284

7.2.5 附属设备的设计和选型 294

7.2.6 喷雾干燥塔的设计计算示例 300

7.3 流化床干燥器的设计 308

7.3.1 流态化干燥的特征 308

7.3.2 流化床干燥器的类型 309

7.3.3 多层流化床干燥过程的数学描述 313

7.3.4 流化床干燥器的设计计算 318

7.3.5 多层流化床干燥器的设计示例 323

7.4 干燥装置设计任务两则 332

7.4.1 喷雾干燥装置工艺设计 332

7.4.2 流化干燥装置的工艺设计 332

附录 334

附录1 课程设计任务书样本 334

附录2 图纸幅面与标题栏简化格式 336

附录3 典型设备图面技术要求 337

附录4 典型设备装配图 341

附录5 泵与风机的性能参数（摘录） 346

附录6 换热器系列标准（摘录） 350

附录7 输送流体用无缝钢管规格 353

附录8 管法兰 354

附录9 椭圆形封头 360

附录10 化工原理课程设计评分规则 365

参考文献 367