第1章緒論1

1.1化工原理課程設計的目的要求1

1.2化工原理課程設計的主要內容1

1.3設備設計與選型2

1.3.1設備設計基本要求2

1.3.2設計方法和步驟3

1.3.3設備設計常用標準與規範3

1.4混合物物性數據估算4

1.5化工流程模擬軟件簡介8

1.6計算機繪圖軟件簡介9



第2章列管式換熱器工藝設計10

2.1換熱器的分類與標準10

2.1.1換熱器的分類10

2.1.2列管式換熱器標準13

2.1.3列管式換熱器的型號15

2.1.4非標換熱器工藝設計步驟16

2.2設計方案的確定16

2.2.1換熱器型式16

2.2.2流體流動空間16

2.2.3流體流速17

2.2.4加熱劑、冷卻劑18

2.2.5流體進出口溫度20

2.2.6材料的選用20

2.3列管式換熱器工藝計算21

2.3.1熱負荷21

2.3.2平均溫度差22

2.3.3總傳熱繫數24

2.3.4初算傳熱面積29

2.4換熱器結構設計29

2.4.1管程結構29

2.4.2殼程結構44

2.4.3其他部件52

2.5換熱器的核算58

2.5.1換熱面積核算58

2.5.2壁溫核算59

2.5.3流動阻力核算60

2.6換熱器設計示例61

2.6.1列管式換熱器計算示例61

2.6.2固定管板式冷卻器設計示例66

2.7換熱器設計任務72



第3章板式精餾塔工藝設計73

3.1概述73

3.2板式塔設計方案的確定74

3.2.1分離序列74

3.2.2精餾流程74

3.2.3操作壓力75

3.2.4進料熱狀況75

3.2.5回流比76

3.2.6加熱方式76

3.2.7多股進料77

3.3塔板類型選擇77

3.4板式塔工藝設計80

3.4.1相平衡關繫80

3.4.2物料衡算81

3.4.3理論塔板83

3.4.4實際塔板85

3.4.5塔徑86

3.4.6塔高87

3.5塔板設計89

3.5.1塔板面的設計89

3.5.2溢流裝置設計94

3.5.3流體力學計算與校核99

3.5.4氣液負荷性能圖102

3.6塔附件及附屬設備103

3.6.1再沸器103

3.6.2回流冷凝器104

3.6.3工藝接管105

3.6.4除沫器107

3.6.5裙座108

3.6.6人孔和手孔109

3.6.7弔柱109

3.7篩板精餾塔設計示例110

3.7.1設計任務110

3.7.2精餾塔設計步驟110

3.8板式精餾塔設計任務137



第4章填料吸收塔工藝設計139

4.1概述139

4.1.1吸收過程及其應用139

4.1.2吸收過程對塔設備的要求139

4.2設計方案的確定140

4.2.1吸收劑和吸收方法140

4.2.2吸收操作條件的選擇141

4.2.3確定吸收工藝流程142

4.2.4解吸方法與流程144

4.2.5能量的合理利用145

4.3物料衡算與能量衡算146

4.3.1物料衡算146

4.3.2能量衡算146

4.4塔填料性能及選擇146

4.4.1填料的基本要求和幾何特性146

4.4.2填料的分類與特性147

4.4.3填料塔傳質性能154

4.4.4填料塔流體力學性能160

4.4.5填料的選擇163

4.5填料吸收塔的設計166

4.5.1氣液平衡關繫的獲取166

4.5.2確定吸收塔流程167

4.5.3吸收劑用量及出塔吸收液濃度167

4.5.4塔徑的確定169

4.5.5填料層高度計算170

4.5.6填料塔總阻力計算173

4.5.7循環功率計算和泵的選擇174

4.6填料塔附屬內件選型174

4.6.1填料支承板175

4.6.2壓板或床層限制板176

4.6.3液體初始分布器和再分布器176

4.6.4其他附件180

4.7氨氣吸收填料塔的設計示例180

4.7.1設計任務180

4.7.2設計方案181

4.7.3設計步驟181

4.8填料塔設計任務186



第5章ASPEN輔助設計187

5.1管殼式換熱器ASPEN設計187

5.1.1概述187

5.1.2設計任務188

5.1.3流程模擬設計188

5.2板式精餾塔Aspen Plus輔助設計210

5.2.1概述210

5.2.2設計任務210

5.2.3流程模擬設計211

5.3吸收填料塔Aspen Plus輔助設計235

5.3.1概述235

5.3.2設計任務235

5.3.3流程模擬設計236

5.4綜合設計題目246



附錄248

附錄1列管式固定管板換熱器繫列基本參數248

附錄2輸送流體用無縫鋼管規格253



參考文獻254

《化工原理課程設計》是根據齊魯工業大學化工原理教研室相關授課教師多年的教學實踐經驗，吸取有關設計院工程設計人員的多年設計經驗，並結合我校化工原理課程設計實際情況組織編寫而成的。本書除了強調課程設計的設計原理及方法外，還重點編寫了典型設備換熱器、板式塔、填料塔的詳細設計實例，目的是增強學生的工程觀念，加深學生對化工設備設計的理解。

本書由馬烽、陳振、袁芳主編。第1章緒論由袁芳（齊魯工業大學）編寫，第2章列管式換熱器工藝設計由袁芳、金興輝（齊魯工業大學）編寫；第3章板式精餾塔工藝設計由陳振（齊魯工業大學）、李芳（安徽工程大學）編寫；第4章填料吸收塔工藝設計由陳振、孟霞（齊魯工業大學）編寫；第5章ASPEN輔助設計由陳振編寫。全書由馬烽教授（齊魯工業大學）統稿、主審。

本教材是2019年齊魯工業大學教材建設重點立項項目，並得到了化學與化工學院領導、老師們的大力支持，在此表示衷心感謝！山東新華醫藥化工設計院王冠雲高工對本書的編寫提供有關資料並提出許多寶貴建議，在此表示衷心感謝！

由於編者水平有限，書中難免存在疏漏與不足之處，懇請讀者批評指正。



編者

2021年4月