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靳遵龙，洪坤，副主编 著，王要令，靳遵龙，洪坤，副 编

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• 化工原理
• 课程设计
• 化工工程
• 传热
• 传质
• 流体
• 分离工程
• 模拟
• 计算
• 实验

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122282224

版次：1

商品编码：12012827

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：249

字数：398000

正文语种：中文

内容简介

《化工原理课程设计》从培养学生运用理论知识解决实际问题的能力出发，把理论知识与工程实例有机结合，内容包括绪论、设计计算基础、设计绘图基础、板式精馏塔的设计、填料吸收塔的设计、管壳式换热器的设计、干燥装置的设计、课程设计说明书的撰写及附录等九部分，突出了教材的实用性、实践性和综合性。
本书可作为普通高等院校化学工程与工艺、生物、环境工程、食品等专业化工原理课程设计的教材，也可作为化工相关专业毕业设计、分离工程课程设计、化工工艺课程设计等的参考资料，还可用于化工原理课程教学的参考用书。

目录

0绪论
0.1化工原理课程设计的性质和目的001
0.2化工原理课程设计的基本内容及步骤001
0.2.1化工原理课程设计的基本内容001
0.2.2化工原理课程设计的基本步骤002
0.3化工原理课程设计的任务要求002
0.3.1设计说明书的编写要求003
0.3.2设计图纸要求003
0.4化工原理课程设计中计算机的应用004
0.4.1CAD软件的应用004
0.4.2Aspen Plus软件的应用005
0.4.3化工过程仿真技术的应用005
第1章设计计算基础
1.1物性数据和物性估算006
1.1.1定压比热容006
1.1.2热焓007
1.1.3蒸发潜热007
1.1.4液体密度008
1.1.5液体黏度009
1.1.6表面张力010
1.1.7液体的饱和蒸气压012
1.2物料衡算012
1.2.1物料衡算的计算依据012
1.2.2物料衡算的步骤013
1.3能量衡算015
1.3.1能量衡算式015
1.3.2几个与能量衡算有关的重要物理量016
1.3.3能量衡算的基本步骤017
第2章设计绘图基础
2.1化工工艺流程图020
2.1.1工艺流程图的分类020
2.1.2工艺流程图中常见的图形符号021
2.1.3方案流程图032
2.1.4工艺物料流程图032
2.1.5带控制点的工艺流程图033
2.1.6管道仪表流程图038
2.2主设备工艺条件图042
2.3设备装配图042
2.3.1化工设备图常用表达方法042
2.3.2设备装置图043
2.3.3装配图绘制方法和步骤047
2.4典型化工单元的自控流程047
2.4.1流体输送设备的自动控制047
2.4.2传热设备的自动控制049
2.4.3精馏塔的自动控制051
第3章板式精馏塔的设计
3.1概述056
3.1.1泡罩塔057
3.1.2筛板塔058
3.1.3浮阀塔059
3.1.4舌形塔及浮动舌形塔060
3.2设计的内容及要求061
3.3设计方案的确定061
3.3.1确定设计方案的原则061
3.3.2收集基础数据062
3.3.3确定工艺流程062
3.3.4确定操作条件063
3.4精馏塔的物料和热量衡算064
3.4.1精馏塔的物料衡算064
3.4.2精馏塔的热量衡算065
3.5精馏塔塔板数的计算066
3.5.1汽液相平衡关系067
3.5.2物料衡算及操作线067
3.5.3回流比的选择与确定070
3.5.4理论塔板数的计算071
3.5.5实际塔板数的计算及塔板效率073
3.6塔和塔板主要工艺尺寸设计074
3.6.1塔高和塔径的计算074
3.6.2溢流装置造型及设计077
3.6.3塔板布置080
3.6.4筛孔的计算及排列080
3.6.5塔板流体力学验算081
3.6.6塔板负荷性能图084
3.7板式塔的结构085
3.7.1板式塔总体结构085
3.7.2塔体总高度085
3.7.3塔板结构086
3.7.4降液管及受液盘结构086
3.7.5溢流堰结构088
3.7.6塔板结构设计的其他考虑089
3.8精馏塔的附件及附属设备089
3.8.1再沸器089
3.8.2冷凝器091
3.8.3主要接管尺寸091
3.8.4泵092
3.8.5其他附属设备092
3.9精馏塔的设计示例093
3.10精馏塔的设计任务书示例106
3.10.1苯酚-间甲酚二元精馏浮阀塔的设计106
3.10.2丙烯-丙烷二元精馏筛板塔的设计106
第4章填料吸收塔的设计
4.1概述107
4.2设计方案的确定108
4.2.1流程布置108
4.2.2吸收操作条件的确定109
4.2.3吸收剂的选择109
4.3气液平衡关系110
4.3.1溶解度曲线110
4.3.2亨利定律111
4.4塔填料的选择113
4.4.1填料类型113
4.4.2填料的选用116
4.5填料塔的工艺设计117
4.5.1物料衡算及操作线方程117
4.5.2吸收剂用量的确定117
4.5.3填料层高度的计算118
4.5.4填料层的分段123
4.5.5填料塔的结构设计124
4.6填料塔的辅助构件129
4.6.1塔内件的类型129
4.6.2塔内件的设计130
4.7填料塔的辅助装置132
4.7.1裙座132
4.7.2人孔与手孔132
4.8填料塔设计示例133
4.9填料塔的设计任务书示例137
4.9.1吸收SO2过程填料塔的设计137
4.9.2水吸收氨过程填料塔设计138
第5章管壳式换热器的设计
5.1概述140
5.2管壳式换热器的类型140
5.2.1固定管板式换热器140
5.2.2浮头式换热器141
5.2.3填料函式换热器141
5.2.4U形管式换热器142
5.2.5双管板式换热器142
5.3设计方案的确定143
5.3.1换热器结构类型的选择143
5.3.2流程的选择143
5.3.3流体流速的选择144
5.3.4加热介质或冷却介质的选择144
5.3.5流体出口温度的确定145
5.3.6流体流动方式的选择145
5.3.7材质的选择145
5.4工艺计算145
5.4.1工艺计算基本步骤146
5.4.2传热基本方程147
5.4.3平均传热温差147
5.4.4传热系数K149
5.4.5传热膜系数的计算151
5.4.6传热面积A的计算154
5.4.7换热器内流体流动阻力损失计算154
5.5结构设计155
5.5.1换热管155
5.5.2折流板157
5.5.3换热管排列形式158
5.5.4换热管中心距158
5.5.5管束分程159
5.5.6壳体直径及厚度160
5.5.7管板160
5.5.8管箱与封头161
5.5.9换热器主要连接161
5.6换热器的校核162
5.7换热器的设计示例162
5.8换热器的设计任务书示例167
5.8.1冷却器的设计167
5.8.2管壳式换热器的设计168
第6章干燥装置的设计
6.1概述170
6.2干燥装置171
6.2.1干燥器的特性171
6.2.2干燥器的分类171
6.2.3干燥器的选型原则172
6.2.4干燥器的主要形式172
6.3流化床干燥器176
6.3.1流态化现象176
6.3.2流化床干燥器的特性177
6.3.3流化床干燥器的类型及流程178
6.4流化床干燥器设计方案的确定180
6.4.1干燥方法及干燥器的选择180
6.4.2干燥流程的确定181
6.4.3干燥条件的确定183
6.5流化床干燥器设计参数的选取及计算184
6.5.1湿物料中含水量的表示方法184
6.5.2物料衡算184
6.5.3热量衡算185
6.5.4热效率186
6.5.5临界流化速度与带出速度的计算186
6.5.6操作流化速度189
6.6流化床干燥器的工艺计算189
6.6.1流化床直径D189
6.6.2扩大段直径D1190
6.6.3流化床总高度H190
6.6.4卧式多室流化床层底面积192
6.6.5卧式多室流化床干燥器的宽度和长度193
6.6.6物料在流化床中的平均停留时间193
6.7流化床干燥器的结构设计194
6.7.1气体分布板与预分布器194
6.7.2内部构件198
6.7.3溢流堰199
6.8流化床干燥器辅助设备的计算与选型199
6.8.1风机199
6.8.2空气加热器200
6.8.3气固分离器200
6.8.4供料器200
6.9流化床干燥器设计示例200
6.10流化床干燥器设计任务书示例206
6.10.1单层流化床干燥器的设计206
6.10.2卧式多室连续流化床干燥器的设计207
第7章课程设计说明书的撰写
7.1课程设计说明书的基本要求208
7.2课程设计说明书的构成208
7.3说明书撰写的内容与要求209
7.3.1前置部分209
7.3.2主体部分210
7.4课程设计说明书版式要求214
7.4.1纸张214
7.4.2页面设置214
7.4.3页眉214
7.4.4页脚214
7.4.5正文214
7.5示例215
7.5.1摘要示例215
7.5.2目录示例215
7.5.3封皮参考示例216
7.5.4设计任务书示例217
7.5.5正文示例219
附录
一、基础物性数据221
二、常见液体密度221
三、定压比热容222
四、常见液体蒸发潜热（单位：kcal/kg）225
五、常见液体表面张力226
六、液体黏度228
七、液体热导率230
八、液体饱和蒸气压231
九、二组分气液平衡组成与温度（或压力）的关系233
十、常用钢管规格型号一览表234
十一、管壳式换热器系列标准（摘录）235
十二、封头系列标准240
参考文献

前言/序言

化工原理课程设计是化学工程与工艺及相关专业化工原理实践教学的重要环节之一。该课程既是对化工原理课程理论知识的巩固和应用，又是对先修课程所学知识的一个综合应用实训。
　　化工原理课程设计，从培养学生综合运用基础知识分析和解决问题的能力及工程设计能力出发，按照化工原理课程教学体系的基本要求，结合编者在化工企业的工作经验、高校化工原理课程教学及课程设计、毕业设计的体会和认识，同时参考同类教材的基础上编写而成。
本教材突出工程实用性，既注重理论性，又注重实践性、综合性，力求理论与实践相结合。绪论部分阐述了课程设计的内容、步骤、要求。基础知识部分简明扼要地介绍了设计计算基础和绘图基本知识、要求、规范。典型单元操作部分由实用案例、理论设计原理、设计步骤、设计内容、工艺计算方法、辅助设备的设计和选型、工程案例的详细设计过程、实例任务书等环节组成；工程案例的设计过程是对理论工艺计算知识的应用，可供读者设计时参考；实例设计任务书则可供不同专业学生选择及练习。为强化学生科技论文的撰写能力，后续增加了课程设计说明书撰写的内容及要求。后附录部分提供了相关的规范、标准、物性参数等。
　　本书由河南城建学院王要令担任主编。绪论由河南城建学院王要令、淮阴工学院洪坤编写，第1章设计计算基础由武汉华夏理工学院姬乔娜编写，第2章设计绘图基础由河南城建学院王要令编写，第3章板式精馏塔的设计由郑州大学靳遵龙、陈晓堂，淮阴工学院洪坤编写，第4章填料吸收塔的设计由武汉华夏理工学院姬乔娜编写，第5章管壳式换热器的设计由郑州大学靳遵龙、陈晓堂编写，第6章干燥装置的设计由河南城建学院王要令编写，第7章课程设计说明书的撰写由河南城建学院王要令编写，附录由武汉华夏理工学院姬乔娜编写。
本教材的编写得到了河南城建学院、郑州大学、淮阴工学院和武汉华夏理工学院领导和同事的大力支持，并参考了国内许多书籍和资料，在此一并致以诚挚的谢意！
由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。

编者
2016年8月

《化工原理课程设计》是一部聚焦于化工过程设计实践的专业著作。本书深入浅出地阐述了化工原理在实际工程设计中的应用，旨在帮助读者掌握从概念提出到最终方案确定的完整设计流程。 全书共分为七章，系统地涵盖了化工课程设计中的关键环节。 第一章 绪论 简要介绍了化工课程设计的目的、意义以及其在培养化工人才中的核心作用。本章强调了课程设计是理论联系实际的桥梁，是学生综合运用所学化工原理知识解决工程问题的训练场。同时，概述了课程设计的典型流程，包括问题分析、方案选择、工艺流程图绘制、设备选型、经济技术评价等，为后续章节的学习奠定基础。 第二章 化工过程的分析与流程设计 重点在于如何对化工生产过程进行系统性分析，并在此基础上构建合理的工艺流程。本章详细阐述了物料衡算和能量衡算在流程设计中的基础地位，讲解了如何根据工艺要求选择合适的单元操作组合，以及如何绘制和优化工艺流程图（PFD）。此外，还介绍了流程模拟软件在流程优化中的应用，帮助读者理解如何通过计算机辅助设计提高效率和准确性。 第三章 主要单元操作与设备选型 深入探讨了化工生产中常见的单元操作，如流体输送、传热、分离（蒸馏、吸收、萃取、过滤、离心等）以及反应器设计等。每一单元操作都配以详细的原理讲解，并侧重于如何根据物料性质、操作条件和生产规模选择合适的设备。本章不仅介绍了设备的基本类型和结构，还提供了选型时的关键考虑因素和计算方法，使读者能够为特定工艺环节选择最经济、最有效的设备。 第四章 化工设备及其安装 在前一章设备选型的基础上，本章进一步拓展了对化工设备本体的认识，并延伸至设备安装的实践层面。本章详细介绍了各类化工设备的构造、性能特点、材质选择以及主要的制造工艺。同时，详细阐述了设备在工厂中的布局、基础设计、管道连接、密封以及安全防护等安装要点。通过本章的学习，读者能够对化工设备的实际形态和安装要求有更全面的理解。 第五章 自动化仪表与过程控制 随着现代化工生产的不断发展，自动化和过程控制在提高生产效率、保障产品质量和运行安全方面扮演着越来越重要的角色。本章系统介绍了化工过程中常用的测量仪表（如温度计、压力表、流量计、液位计等）的工作原理、选型依据以及安装要求。在此基础上，重点讲解了过程控制的基本原理、控制器类型（PID控制器等）以及典型控制系统的构成。通过本章，读者将掌握如何根据工艺需求设计和配置自动化控制系统。 第六章 安全、环保与经济技术评价 化工生产的安全性和环保性是项目成功的关键因素，而经济技术评价则是决定项目可行性的最终依据。本章首先详细阐述了化工过程中的潜在危险源识别、风险评估以及安全措施的制定，包括防火、防爆、防腐蚀、个人防护等。随后，深入探讨了化工生产对环境的影响，以及如何通过工艺优化、废水废气处理等手段实现绿色生产。最后，本章详细介绍了化工项目的经济技术评价方法，包括投资估算、成本核算、盈利能力分析（如投资回收期、净现值、内部收益率等）以及方案比选原则，帮助读者进行全面的项目可行性研究。 第七章 课程设计实例分析 为了将前六章所学的理论知识融会贯通，本章提供了一个或多个典型的化工课程设计实例。通过对具体化工生产过程的详细设计分析，包括从原料性质分析、工艺路线选择、流程图绘制、主要设备选型计算，到自动化控制方案设计，再到安全环保措施和经济技术评价的完整流程展示，使读者能够直观地学习和掌握课程设计的全过程。每个实例都力求贴近实际工程，并提供详细的计算过程和设计说明，便于读者模仿和借鉴。 本书结构清晰，内容详实，既注重理论知识的讲解，又强调实践操作的应用。通过学习本书，读者将能够系统掌握化工原理课程设计的全貌，提升分析问题、解决问题的能力，为未来的化工工程实践打下坚实的基础。本书适用于高等院校化工类专业学生，也可作为从事化工设计、工程技术人员的参考用书。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性地梳理化工原理知识的书籍，市面上同类教材层出不穷，但大多过于理论化，或者案例不够贴近实际，读起来总觉得隔靴搔痒。直到我偶然翻阅了这本《化工原理课程设计》，虽然它并非我最初期望的那种“纯理论”讲解，但却意外地给我带来了全新的视角和深刻的启发。首先，这本书在概念的引入上处理得非常巧妙，它没有直接抛出一堆晦涩难懂的定义，而是通过一系列精心设计的“问题场景”来引导读者思考，仿佛置身于一个真实的化工生产环境中，需要运用所学的原理去解决实际的工程挑战。这种“情景式”的学习方式，让我瞬间被吸引住了，也更容易理解抽象的物理化学过程是如何在实际生产中发挥作用的。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我最大的感受是这本书的“实践导向”和“案例驱动”模式。作者并没有简单地堆砌公式和理论，而是将每一个抽象的化工原理都与具体的工业应用紧密联系起来。例如，在讲解传质单元操作时，书中并没有停留在理论公式的推导，而是详细剖析了一个实际的精馏塔设计案例，从原料的性质分析，到塔板的设计计算，再到操作条件的优化，每一步都清晰明了，并且附带了大量的图表和数据，让读者能够直观地感受到理论知识如何转化为实际的生产力。这种“知行合一”的讲解方式，极大地增强了我对化工原理的理解深度和应用能力，让我不再是死记硬背公式，而是真正理解了背后的逻辑和原理。

评分☆☆☆☆☆

我不得不提的是，这本书在“前沿技术”的引入方面，也做得相当及时和有远见。虽然它主要围绕着经典的化工原理展开，但作者并没有故步自封，而是巧妙地将一些新兴技术和理念融入到课程设计中。例如，在讨论过程控制时，书中会提及一些先进的控制策略，如模型预测控制（MPC），并简要介绍其原理和应用前景。在涉及绿色化工时，也会引导读者思考如何利用生物催化、微反应器等新技术来实现更可持续的生产。这种对未来趋势的关注，让我觉得这本书不仅是一本学习基础知识的教材，更是一本能够帮助我们展望行业未来的指南。

评分☆☆☆☆☆

从另一个角度来看，这本书在对化工过程的“可视化”处理上做得非常出色。它不仅仅是文字和公式的堆砌，而是通过大量精美的流程图、设备剖面图以及模拟动画的描述，将复杂的化工流程变得一目了然。例如，在介绍泵和压缩机的工作原理时，书中配有多幅细致入微的示意图，清晰地展示了叶轮、壳体等关键部件的结构以及流体在其中的运动轨迹，让我对这些关键设备的内部机制有了前所未有的清晰认识。这种直观的呈现方式，极大地降低了学习门槛，也让我在理解抽象概念的同时，能够建立起生动的空间想象。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书提供了一种非常独特且富有成效的学习体验。它不是那种让你一目十行、快速过一遍就能“掌握”的书，而是需要你沉下心来，跟着作者的思路，去思考，去设计，去解决问题。在我看来，它更像是一本“思想的工具箱”，教会我如何运用化工原理来分析和解决实际的工程问题，而不仅仅是传递知识本身。对于任何想要深入理解化工原理、并希望将理论知识转化为实际工程能力的读者来说，这本《化工原理课程设计》无疑是一部值得深入研读的佳作，它将为你打开一扇通往更高层次的工程思维和实践的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对“风险评估”和“安全生产”的重视程度上，也做得非常到位。化工生产 inherently 带有一定的风险，而这本书并没有回避这一点，反而将风险评估和安全措施作为课程设计的重要组成部分。它详细介绍了工艺危害分析（PHA）的方法，如 HAZOP（危险与可操作性分析），并结合具体的生产案例，指导读者如何识别潜在的风险点，评估风险等级，并提出相应的控制和预防措施。这种对安全生产的强调，不仅是法律法规的要求，更是作为一名合格化工工程师的职业操守，读到这里，我深感责任重大。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏这本书对于“不确定性”和“优化”的强调。在化工生产中，很少有绝对完美的设计，总会存在各种各样的权衡和取舍。这本书在这方面表现得尤为真实，它鼓励读者去分析不同设计方案的优缺点，并尝试通过数学模型和仿真手段去寻找最优解。例如，在涉及工艺流程优化时，它会引导读者思考如何平衡生产成本、产品质量和环境保护之间的关系，并通过案例展示了如何运用经济性分析和灵敏度分析等工具来做出明智的决策。这种对工程现实的深刻理解，让我觉得这本书不仅仅是在教授知识，更是在培养一种解决复杂工程问题的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对化工设备和过程的“细节打磨”上，展现出了作者深厚的功底和严谨的态度。在我看来，很多同类书籍在描述设备时，往往会一带而过，留下很多模糊不清的地方，但这本书在这方面却做得尤为细致。比如，在讨论换热器设计时，它不仅详细阐述了传热的基本原理，还深入探讨了不同类型换热器（如管壳式、板式）的结构特点、传热效率以及各自的适用范围。更重要的是，它还涉及到了诸如 Fouling（结垢）现象的预测和控制，以及清洗方法等实际操作中非常重要的细节问题，这些都为未来的工程实践提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

阅读此书，我最大的体会是其“跨学科”的视角。化工原理本身就融合了物理、化学、数学以及工程学等多个学科的知识，而这本书恰恰将这种跨学科的特点发挥到了极致。它在讲解单元操作时，会巧妙地引入相关的热力学、动力学原理，在介绍反应工程时，则会触及到化学反应机理和催化剂的知识。更让我惊喜的是，书中在某些章节还会适当地提及一些经济学原理在工艺设计和成本控制中的应用，以及环保法规对化工生产的影响。这种多维度、多视角的知识融合，帮助我构建了一个更全面、更立体、更符合实际的化工知识体系。

评分☆☆☆☆☆

本书的叙事方式和结构安排也相当独特，它打破了传统教科书的线性思维模式，而是采用了一种更具探索性和挑战性的方式来呈现内容。我印象最深刻的是关于反应器设计的那一部分，作者并没有直接给出各种反应器类型的优缺点，而是通过一个充满未知数的化学反应过程，引导读者一步步地去分析反应动力学，选择合适的反应器类型，并进行相应的参数计算。这种“先有问题，后有答案”的模式，极大地激发了我的学习兴趣和解决问题的能力，让我感觉自己不仅仅是在阅读一本技术书籍，更像是在参与一个真实的工程项目，与作者一起探索最优的解决方案。