化工原理课程设计（贾原媛）

本书为高等学校化工原理课程设计教材，全书分为5章，内容包括：绪论，换热器设计、板式精馏塔设计、蒸发器设计和喷雾干燥装置设计。在换热器和板式精馏塔设计中，运用了Aspen Plus等现代设计工具，力求优化过程参数和设备参数。本书强调设计的规范性，所介绍的单元过程都有详细的设计示例，并附有设计任务，可供不同专业课程设计时选用。 本书可作为高等院校化工及相关专业化工原理课程设计的教材或教学参考书，亦可供相关领域工程技术人员参考。

贾原媛，天津科技大学，副教授，1996年从事化工原理教学至今。教学研究方向为双语教学和工程教育。参加并完成天津市教改项目一项，主持天津市教改项目重点项目子课题一项。于2013年获得天津市教学成果二等奖一项。

第1章 绪论 1.1 化工原理课程设计的学习目标、基本内容和过程 1 1.1.1 化工原理课程设计的学习目标 1 1.1.2 化工原理课程设计的基本内容和过程 1 1.2 化工生产工艺流程设计 2 1.2.1 工艺流程图 3 1.2.2 工艺物料流程图 10 1.2.3 带控制点的工艺流程图 10 1.3 主体设备图 11 1.3.1 主体设备工艺条件图 11 1.3.2 装配图 12 1.3.3 化工设备图的绘制 12 参考文献 13 第2章 换热器设计 2.1 换热设备的基本要求 14 2.1.1 满足工艺条件 14 2.1.2 合理选择材质 15 2.1.3 经济优化 15 2.2 列管换热器标准简介 16 2.2.1 列管式换热器的设计、制造、检验与验收标准 16 2.2.2 列管式换热器型号的表示方法 16 2.3 确定设计方案的几个问题 18 2.3.1 列管式换热器型式的选择 18 2.3.2 流体流动空间的选择 21 2.3.3 流体流速的选择 22 2.3.4 冷却剂和加热剂的选择及出口温度的确定 23 2.4 主体构件的设计 24 2.4.1 管板 24 2.4.2 管束分程与管子 24 2.4.3 壳程结构 26 2.4.4 辅助结构的选用 29 2.5 列管式换热器的设计计算 29 2.5.1 换热器热负荷的计算 30 2.5.2 加热剂或冷却剂用量的计算 31 2.5.3 平均温差 的计算 31 2.5.4 估算传热面积 33 2.5.5 换热管的选择 34 2.5.6 壳体直径和折流板的确定 36 2.5.7 总传热系数的计算与校核 37 2.6 列管式换热器设计示例 44 2.7 换热器网络优化示例 47 2.8 换热器设计任务三则 52 参考文献 53 本章符号说明 53 第3章 板式精馏塔设计 3.1 板式塔的基本结构 54 3.1.1 板式塔的类型 55 3.1.2 板上流程选择 59 3.1.3 塔型选择的一般原则 60 3.2 板式精馏塔的设计 61 3.2.1 设计原则 61 3.2.2 设计方案的确定 62 3.3 板式精馏塔的工艺计算 64 3.3.1 物料衡算 64 3.3.2 实际塔板数的确定 68 3.3.3 塔径和塔高的计算 71 3.3.4 塔板结构参数的计算 77 3.3.5 塔板流体力学的计算 83 3.3.6 负荷性能图 85 3.3.7 板式精馏塔的主要辅助设备 87 3.4 板式精馏塔设计示例 90 3.5 板式精馏塔设计任务两则 95 3.6 现代设计方法辅助精馏塔设计 96 3.6.1 流程模拟（严格计算） 96 3.6.2 塔内件设计 100 3.6.3 水力学校核 102 参考文献 102 本章符号说明 102 第4章 蒸发器设计 4.1 蒸发器概述 105 4.1.1 循环型蒸发器 105 4.1.2 单程型蒸发器 108 4.1.3 蒸发器的选型 110 4.1.4 蒸发操作条件的选择 110 4.1.5 多效蒸发效数的选择 111 4.1.6 多效蒸发流程的确定 112 4.1.7 蒸发系统的热能利用方式 113 4.2 多效蒸发系统的计算 114 4.2.1 各效蒸发量和完成液组成的估算 114 4.2.2 初步确定各效溶液的沸点 115 4.2.3 各效蒸发水量及加热蒸汽量的估算 116 4.2.4 总传热系数的确定 117 4.2.5 蒸发器传热面积和有效温差在各效中的分配 118 4.3 蒸发器结构尺寸的设计 119 4.3.1 选择加热管和初步估计管数 120 4.3.2 选择循环管 120 4.3.3 确定加热室直径及加热管数目 120 4.3.4 确定分离室直径和高度 121 4.3.5 确定接管尺寸 122 4.4 蒸发器的附属设备 122 4.4.1 汽液分离器 122 4.4.2 蒸汽冷凝器 123 4.4.3 真空泵 125 4.5 蒸发器设计示例一：三效NaOH蒸发器 125 4.6 蒸发器设计示例二：三效黑液蒸发器 132 4.7 蒸发器设计任务两则 137 参考文献 137 本章符号说明 138 第5章 喷雾干燥装置设计 5.1 概述 139 5.1.1 干燥装置的分类 139 5.1.2 干燥装置的选型原则 140 5.1.3 干燥装置的工艺设计步骤 141 5.2 设计方案 141 5.2.1 干燥装置的一般工艺流程 141 5.2.2 干燥介质加热器的选择 141 5.2.3 干燥器的选择 142 5.2.4 风机的选择和配置 142 5.2.5 细粉回收设备的选择 142 5.2.6 加料器及卸料器的选择 142 5.3 喷雾干燥装置的工艺设计 143 5.3.1 喷雾干燥的原理和特点 143 5.3.2 喷雾干燥方案的确定 144 5.4 喷雾干燥过程的工艺计算 151 5.4.1 物料衡算 151 5.4.2 热量衡算 152 5.4.3 雾化器主要尺寸的设计计算 153 5.4.4 雾滴干燥时间的计算 157 5.4.5 喷雾干燥塔塔径和塔高的计算 160 5.4.6 主要附属设备 167 5.5 喷雾干燥装置设计示例 169 参考文献 179 本章符号说明 179 附录 附录1　日产24吨乙醇筛板塔生产工艺流程图 181 附录2 换热器设计常用数据 182 附录3 乙醇-水物系的汽液平衡数据 186 附录4 10～70℃乙醇-水溶液的密度 189 附录5 乙醇-水溶液的黏度 189 附录6 乙醇-水溶液的比热容 189 附录7 乙醇-水溶液的相关热量值 190 附录8 乙醇-水溶液的密度和浓度对照表（20℃） 190 电子版附录 附录9 分块式单流型塔板系列参数 附录10 整块式单流型塔板系列参数 附录11 筛板式精馏塔设计软件用户手册 附录12 苯-甲苯气液平衡数据 附录13 苯-氯苯气液平衡数据 附录14 简捷计算DSTWU与核校Distl模拟过程 附录15 饱和水蒸气温度和压力的计算 附录16 水物性的计算公式 附录17 带有涡流室设计的SV系列Spray Dry?喷嘴 附录18 几种常见旋风分离器的参数 附录19 上海化工研究院等设计的B型旋风分离器 附录20 MCⅡ型脉冲袋式除尘器