《化工原理课程设计》指南doc 8页Word文档格式.docx

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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

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

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，答辩情况等进行综合评定。

课程设计成绩评定表

项目

分值

优秀

（100≥x≥90）

良好

（90>

x≥80）

中等

（80>

x≥70）

及格

（70>

x≥60）

不及格（x<

60）

评分

学习态度

20

学习态度认真，工作作风严谨，严格遵守教学纪律，保证设计按进度要求进行，能圆满完成设计任务。

学习态度好，工作作风认真，遵守教学纪律，能按期圆满完成设计任务。

学习态度尚好，遵守教学纪律较好，能按设计作息时间作业，能较好地按期完成各项工作。

学习态度尚可，能遵守教学纪律，能按期完成任务，完成的质量一般。

学习态度马虎，纪律涣散，工作作风不严谨，不能按设计作息时间作业，不能按期完成任务或完成质量差

技术水平与实际能力

30

技术路线正确，论证合理充分，能把文献报道的新技术应用于设计中，引用数据准确，计算正确。

技术路线正确，论证较合理、较充分，能把文献报道的新技术应用于设计中，引用数据准确，计算正确。

技术路线正确，论证较合理、较充分，能把文献报道的新技术应用于设计中，引用数据较准确，计算基本正确。

技术路线基本正确，论证较合理、较充分，引用数据较准确，计算基本正确。

技术路线不正确，论证不合理、不充分，引用数据不准确，计算不正确。

论文（计算书、图纸）撰写质量

50

设计说明书写作结构严谨、合理，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，书写工整或用计算机打印成文。

图纸规范。

设计说明书写作结构合理，逻辑性较强，层次分明，语言准确，文字流畅，书写工整或用计算机打印成文。

设计说明书写作结构较合理，层次较分明，文理较通顺，书写较工整或计算机打印成文。

图纸较规范。

设计说明书写作结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，书写较工整，图纸基本规范。

设计说明书写作内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求。

图纸不规范。

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、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0.152Mpa，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：

tm=0.4th+0.6tc

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Tm=（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（ρ,kg/m3）粘度μ（cp）比热（cp,kJ/kg℃）导热系数（λ,W/m℃）

原油817986.272.20.131

回流液147.97010.5092.890.151

（2）计算热负荷Q，按回流液计算：

由热量衡算式，可求原油的流量为：

（3）计算两流体的平均温度差Δtm（暂按单壳程、多管程计算）

由R和P查单壳程、多管程的P—φΔt图得：

φΔt=0.65<

0.8，故需选两台单壳程换热器串联操作。

重查双壳程、多管程的P—φΔt图得：

φΔt=0.92，故：

（4）初选换热器规格、尺寸

根据两流体的情况，先由经验选取总传热系数K选＝300W/m℃，则

由于Tm－tm=147.9－81=66.9>

50℃，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S0管程数Np管数n折流板间距h

600mm16atm正三角形25mm130m24368300mm

管长L管径d0壳程流通面积A0=hD（1－d0/t）管程流通面积Ai

6m￠19×

20.0414m20.0162m2

两台换热器的实际传热面积为；

S0=2[πd0（L－2b）n]=2×

3.14×

0.019×

（6－0.1）×

368=259m2

b—管板厚度，取b=50mm=0.05m

采用此传热面积的换热器所需的总传热系数为：

2.校核总传热系数K

（1）管程传热系数αi的计算

而　

故　

（湍流）

　　（２）壳程传热膜系数α0

故

（滞流）

而

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φμ=1.05

则

（3）确定污垢热阻Rs

从有关手册查得：

Rsi=0.0002m℃/W；

Rso=0.0004m℃/W

（4）计算并校核总传热系数

λm—管壁导热系数，取λm=45W/m℃

K计>

K0，说明所选设备能满足传热要求，设备的安全系数为：

3.校核管、壳程压降

（1）管程压降的计算

∑⊿Pi=（⊿P1+⊿P2）FtNpNs

Ft—结垢校正系数；

Np—管程数；

Ns—壳程数

设：

管壁粗糙度ε=0.1mm，ε/di=0.1/15=0.007，由图查得：

λ=0.036

则

此例中Ft=1.5，Np=4，Ns=2

∑⊿Pi=（8800+1830）×

1.5×

4×

2=1.28×

105N/m2=0.128MPa

（2）壳程压降的计算

∑⊿Po=（⊿P1′+⊿P2′）FsNs

此例中Fs=1.15

F=0.5；

n0=1.1n0.5=1.1×

3680.5=21；

NB=L/h－1=6/0.3－1=19

又

故∑⊿Po=（53620+12000）×

1.15×

2=1.5×

105N/m2=0.15MPa

由计算结果可知，管、壳程压降满足设计要求。