本書簡介了化工裝備選型設(shè)計的基本原則和基本方法，系統(tǒng)地介紹了：基于Aspen Plus軟件的反應(yīng)設(shè)備、板式精餾塔和填料吸收塔的工藝設(shè)計；基于Aspen EDR軟件的管殼式換熱器的工藝設(shè)計；基于Cup-Tower軟件的板式精餾塔和填料吸收塔的水力學(xué)設(shè)計和校核；基于SW6-2011軟件的反應(yīng)設(shè)備、列管式換熱器、板式精餾塔、填料塔、儲罐的機械校核；基于NSAS軟件的壓力容器開孔結(jié)構(gòu)分析設(shè)計；基于軟件的安全閥選型、壓力容器劃類、流程泵選型；基于AutoCAD軟件的過程設(shè)備繪圖。以應(yīng)用案例的形式分析了以下軟件：換熱設(shè)備工藝設(shè)計常用的“HTRI軟件和Aspen EDR軟件”；過程設(shè)備強度計算常用的的“SW6軟件”和“PV Elite軟件”；壓力容器分析設(shè)計常用的軟件ANSYS。附圖包括列管移熱式固定床催化反應(yīng)器、攪拌反應(yīng)釜、降膜式蒸發(fā)器、板式精餾塔、填料吸收塔、臥式儲罐在內(nèi)的過程設(shè)備的裝配圖圖紙6張。
劉超鋒，鄭州輕工業(yè)學(xué)院，副教授，從事20多年的高等學(xué)校教學(xué)工作，主講的課程包括化工設(shè)備設(shè)計、工程熱力學(xué)、過程裝備維護、過程裝備CAD；作為指導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)生獲得全國第7屆大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽三等獎。
科研：公開發(fā)表期刊論文70多篇，其中EI收錄5篇；中國國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)劉超鋒發(fā)明人的發(fā)明專利4項；完成人完成省級科技成果鑒定4項。
第1章基于Aspen的反應(yīng)設(shè)備的工藝設(shè)計1
1.1基于RStoic模塊的物料衡算和熱量衡算1
1.2基于Heater模塊的反應(yīng)設(shè)備出口溫度計算6
1.3基于Aspen EDR軟件的多管式固定床催化反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計8
1.3.1初步設(shè)計8
1.3.2初步設(shè)計結(jié)果9
1.3.3校核11
1.3.4校核階段的計算結(jié)果12
1.3.5進(jìn)一步優(yōu)化后的結(jié)果13
第2章基于Aspen EDR軟件的列管式換熱器的工藝設(shè)計15
2.1管殼式換熱設(shè)備設(shè)計原則15
2.2設(shè)計參數(shù)的初步確定16
2.3初步設(shè)計過程17
2.3.1建立和保存文件17
2.3.2設(shè)置應(yīng)用選項17
2.3.3輸入工藝參數(shù)17
2.3.4輸入物性數(shù)據(jù)17
2.3.5輸入結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)19
2.3.6運行程序19
2.3.7設(shè)計計算結(jié)果分析19
2.4校核過程21
2.4.1設(shè)置應(yīng)用選項21
2.4.2結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化21
2.4.3運行程序22
2.4.4校核計算結(jié)果分析22
2.5進(jìn)一步優(yōu)化過程23
第3章Aspen EDR軟件應(yīng)用案例分析24
3.1關(guān)于換熱器的型式24
3.2對于管殼式換熱器25
3.3對于板翅式換熱器26
3.4案例分析28
第4章HTRI軟件應(yīng)用案例分析43
4.1關(guān)于物性參數(shù)43
4.2關(guān)于工藝條件43
4.3關(guān)于流程43
4.4關(guān)于換熱器類型44
4.5關(guān)于換熱器殼程流動的調(diào)整46
4.6關(guān)于換熱管振動49
4.7關(guān)于熱虹吸式再沸器56
4.8關(guān)于尾氣焚燒爐59
第5章基于Aspen Plus軟件的板式精餾塔的工藝設(shè)計63
5.1設(shè)計條件的確定63
5.2初步計算過程64
5.2.1模型的新建64
5.2.2物料的定義64
5.2.3物性方法的選擇64
5.2.4流程的建立65
5.2.5物料衡算的單位設(shè)置66
5.2.6進(jìn)料條件的定義67
5.2.7塔內(nèi)參數(shù)的定義67
5.2.8恒算結(jié)果68
5.3進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計69
5.4塔設(shè)備尺寸計算過程70
5.4.1定義塔內(nèi)的參數(shù)70
5.4.2處理量的調(diào)整對塔徑的影響70
5.4.3水力學(xué)計算結(jié)果72
5.4.4塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)72
5.4.5塔板的工藝參數(shù)73
5.5小結(jié)75
第6章基于Cup-Tower軟件的板式塔水力學(xué)校核和設(shè)計76
6.1水力學(xué)校核計算過程76
6.1.1參數(shù)設(shè)置76
6.1.2校核計算結(jié)果78
6.2水力學(xué)設(shè)計計算過程81
6.2.1設(shè)計參數(shù)的定義81
6.2.2設(shè)計計算結(jié)果82
6.3小結(jié)85
第7章基于Aspen Plus軟件的填料吸收塔的工藝設(shè)計86
7.1模擬所需要的參數(shù)確定86
7.2吸收過程的初步模擬86
7.2.1創(chuàng)建新的模擬86
7.2.2物性方法的選擇89
7.2.3流程圖的定義89
7.2.4流程圖中物流的定義92
7.2.5吸收塔的定義94
7.2.6初步模擬結(jié)果96
7.3吸收塔內(nèi)過程的進(jìn)一步優(yōu)化98
7.4填料吸收塔的水力學(xué)設(shè)計99
7.4.1填料的選擇99
7.4.2液泛分率的選擇100
7.4.3水力學(xué)計算結(jié)果101
7.4.4查看填料塔尺寸及相關(guān)參數(shù)103
第8章基于Cup-Tower軟件的填料吸收塔的水力學(xué)設(shè)計104
8.1填料塔水力學(xué)設(shè)計的一般要求104
8.2輸入?yún)?shù)的定義105
8.3計算結(jié)果106
第9章基于SW6軟件的反應(yīng)設(shè)備的機械校核108
9.1主體設(shè)計參數(shù)輸入108
9.2筒體數(shù)據(jù)輸入108
9.3管板數(shù)據(jù)輸入109
9.4前端管箱數(shù)據(jù)輸入110
9.5后端管箱數(shù)據(jù)輸入111
9.6前端管箱法蘭數(shù)據(jù)輸入112
9.7筒體法蘭數(shù)據(jù)輸入113
9.8開孔補強數(shù)據(jù)輸入115
9.9反應(yīng)設(shè)備校核結(jié)果116
9.9.1前端管箱筒體計算結(jié)果116
9.9.2前端管箱封頭計算結(jié)果117
9.9.3后端管箱筒體計算結(jié)果117
9.9.4后端管箱封頭計算結(jié)果117
9.9.5殼程圓筒計算結(jié)果117
9.9.6開孔補強計算結(jié)果118
9.9.7延長部分兼作法蘭固定式管板計算結(jié)果119
9.10反應(yīng)設(shè)備的裙座設(shè)計校核數(shù)據(jù)輸入119
9.10.1主體設(shè)計參數(shù)輸入119
9.10.2筒體數(shù)據(jù)輸入120
9.10.3附件數(shù)據(jù)輸入120
9.10.4上封頭數(shù)據(jù)輸入120
9.10.5下封頭數(shù)據(jù)輸入121
9.10.6裙座數(shù)據(jù)輸入121
9.11裙座校核結(jié)果123
第10章基于軟件的管殼式換熱設(shè)備的機械校核126
10.1新建文件的操作126
10.2主體設(shè)計參數(shù)的輸入126
10.3筒體數(shù)據(jù)的輸入126
10.4管板數(shù)據(jù)的輸入128
10.5前端管箱數(shù)據(jù)的輸入129
10.6前端管箱法蘭數(shù)據(jù)輸入131
10.7后端管箱數(shù)據(jù)輸入132
10.8筒體法蘭數(shù)據(jù)輸入134
10.9開孔補強數(shù)據(jù)輸入135
10.10運行136
10.11前端管箱筒體的設(shè)計計算結(jié)果137
10.12前端管箱封頭的設(shè)計計算結(jié)果137
10.13后端管箱筒體的設(shè)計計算結(jié)果137
10.14后端管箱封頭的設(shè)計計算結(jié)果138
10.15殼程圓筒的設(shè)計計算結(jié)果138
10.16開孔補強的設(shè)計計算結(jié)果138
10.17固定式管板的設(shè)計計算結(jié)果139
10.18管箱法蘭的設(shè)計計算結(jié)果140
10.19耳式支座的選擇140
10.19.1數(shù)據(jù)輸入140
10.19.2計算結(jié)果141
10.19.3校核所選耳式支座141
第11章基于SW6軟件的板式精餾塔的機械校核142
11.1板式塔機械設(shè)計參數(shù)的確定142
11.1.1設(shè)計壓力的確定142
11.1.2設(shè)計溫度的確定142
11.1.3材料選擇和實驗壓力的確定142
11.1.4封頭的確定142
11.1.5管口和人孔143
11.1.6塔頂空間高度的確定144
11.1.7塔底部空間高度的確定144
11.1.8裙座高度的確定144
11.1.9液柱靜壓力的確定145
11.1.10接管尺寸145
11.1.11吊柱的選取145
11.2基于SW6軟件的板式塔機械強度校核146
11.2.1主體設(shè)計參數(shù)的輸入146
11.2.2筒體參數(shù)的輸入146
11.2.3塔板參數(shù)的輸入147
11.2.4附件數(shù)據(jù)的輸入147
11.2.5上封頭數(shù)據(jù)的輸入147
11.2.6下封頭數(shù)據(jù)的輸入147
11.2.7載荷數(shù)據(jù)的輸入148
11.2.8裙座數(shù)據(jù)（1）的輸入149
11.2.9裙座數(shù)據(jù)（2）的輸入149
11.2.10裙座數(shù)據(jù)（3）的輸入150
11.2.11開孔補強的數(shù)據(jù)輸入151
11.3校核計算結(jié)果154
11.4小結(jié)160
第12章基于SW6軟件的填料吸收塔的機械校核161
12.1主體設(shè)計參數(shù)162
12.2筒體數(shù)據(jù)163
12.3內(nèi)件數(shù)據(jù)164
12.4附件數(shù)據(jù)165
12.5封頭數(shù)據(jù)166
12.6載荷數(shù)據(jù)167
12.7裙座數(shù)據(jù)167
12.8開孔補強數(shù)據(jù)169
12.9容器殼體強度計算結(jié)果175
12.10上封頭校核計算結(jié)果176
12.11下封頭校核計算結(jié)果176
12.12裙座校核結(jié)果177
12.13開孔補強校核結(jié)果181
第13章基于SW6軟件的臥式容器的機械校核183
13.1SW6的打開方式183
13.2新建文件184
13.3數(shù)據(jù)輸入184
13.3.1主體設(shè)計參數(shù)輸入184
13.3.2筒體數(shù)據(jù)輸入185
13.3.3左封頭數(shù)據(jù)輸入185
13.3.4右封頭數(shù)據(jù)輸入185
13.3.5鞍座數(shù)據(jù)輸入186
13.3.6接管數(shù)據(jù)輸入187
13.4校核計算188
13.4.1計算188
13.4.2退出并保存189
13.5內(nèi)壓圓筒校核結(jié)果190
13.6左封頭計算結(jié)果190
13.7右封頭計算結(jié)果190
13.8鞍座計算結(jié)果191
13.9開孔補強計算結(jié)果192
第14章基于軟件的過程設(shè)備局部結(jié)構(gòu)設(shè)計193
14.1基于SW6軟件的齒嚙式卡箍計算193
14.2基于程序的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋法蘭設(shè)計195
14.3基于NSAS軟件的壓力容器開孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化199
14.3.1啟動過程199
14.3.2管口類型的選擇199
14.3.3數(shù)據(jù)輸入201
14.3.4工況設(shè)置202
14.3.5參數(shù)調(diào)整202
14.3.6計算204
14.3.7計算結(jié)果的處理208
14.3.8接管壁厚的影響209
14.3.9筒體壁厚的影響209
14.3.10焊接角度對最大應(yīng)力比的影響210
14.3.11正交試驗210
第15章SW6軟件應(yīng)用案例分析212
15.1對于一般的設(shè)備212
15.1.1腐蝕裕量212
15.1.2封頭壁厚212
15.1.3焊接接頭系數(shù)213
15.1.4液柱壓力213
15.1.5接管實際外伸長度213
15.1.6非圓形開孔計算直徑213
15.2對于管殼式換熱器214
15.2.1換熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量214
15.2.2分程隔板槽面積214
15.3對于夾套容器215
15.3.1夾套容器兩腔的壓力確定216
15.3.2計算工況的處理216
15.4關(guān)于鞍座的寬度222
第16章PV Elite軟件應(yīng)用案例分析223
16.1關(guān)于材料的添加223
16.2關(guān)于鞍座底板厚度計算226
16.3關(guān)于換熱器計算228
第17章ANSYS軟件壓力容器應(yīng)用案例分析236
17.1關(guān)于設(shè)計過程237
17.2關(guān)于命令流文件244
17.2.1開啟新的工作246
17.2.2定義參數(shù)246
17.2.3前處理246
17.2.4求解部分247
17.2.5后處理部分247
17.3關(guān)于APDL命令流文件的運行方式250
17.3.1在ANSYS環(huán)境中運行250
17.3.2間接通過VB的方式251
第18章基于軟件的壓力容器劃類256
18.1管殼式換熱設(shè)備的壓力容器劃類258
18.1.1介質(zhì)的輸入258
18.1.2壓力和容積尺寸的輸入258
18.1.3劃類結(jié)果260
18.2板式塔的劃類260
18.2.1劃類前的計算260
18.2.2進(jìn)行劃類260
第19章基于軟件的安全閥選型262
19.1基于Aspen Plus軟件的安全閥選型所需參數(shù)的計算263
19.1.1動力故障工況時的物性參數(shù)263
19.1.2火災(zāi)工況時的汽化潛熱263
19.1.3計算最小泄放面積所需的多個物性參數(shù)266
19.1.4塔頂回流故障時的泄放量268
19.1.5真實氣體摩爾體積的求解269
19.2基于Aspen Plus軟件的安全閥設(shè)計270
19.3反應(yīng)設(shè)備安全閥的選型273
19.3.1確定閥門類型的數(shù)據(jù)輸入273
19.3.2定徑計算的數(shù)據(jù)輸入274
19.3.3確定材料和規(guī)格的數(shù)據(jù)輸入275
19.3.4最終參數(shù)的數(shù)據(jù)輸入275
19.3.5其他內(nèi)容的數(shù)據(jù)輸入276
19.3.6安全閥軟件的選型結(jié)果276
19.4精餾塔安全閥的選型276
19.5儲罐安全閥的選型279
第20章基于軟件的流程泵選型286
20.1介質(zhì)對選型的影響286
20.2操作參數(shù)對選型的影響287
20.3換熱設(shè)備液體進(jìn)料泵選型288
20.4精餾塔液體進(jìn)料泵選型291
20.5儲罐進(jìn)料泵選型294
第21章基于AutoCAD軟件的過程設(shè)備繪圖298
21.1圖紙上表達(dá)的內(nèi)容299
21.1.1總體要求299
21.1.2圖紙上需要特別注意的內(nèi)容300
21.1.3數(shù)據(jù)表305
21.1.4管口明細(xì)表305
21.1.5明細(xì)表305
21.1.6裝配圖標(biāo)題欄307
21.1.7零部件標(biāo)題欄308
21.2繪圖環(huán)境常用的設(shè)置308
21.2.1圖形單位308
21.2.2圖層308
21.2.3顯示線寬309
21.2.4聯(lián)機的內(nèi)容和觸摸體驗309
21.2.5選擇集模式310
21.2.6樣板文件311
21.3常用的命令及快捷鍵312
21.3.1范圍縮放312
21.3.2全屏幕模式鍵盤和鼠標(biāo)的控制312
21.3.3相對坐標(biāo)314
21.3.4切換正交模式315
21.3.5波浪線315
21.3.6剖面線315
21.3.7文字316
21.3.8對象特性316
21.3.9快捷鍵繪圖316
21.4畫圖比例的控制320
21.4.1圖幅法320
21.4.2布局法320
21.5畫圖順序320
21.6簡化畫法321
21.7筒體、封頭的畫法322
21.8接管及法蘭的畫法322
21.9支座的畫法323
21.10管板布管圖的畫法324
21.11焊接符號的畫法324
21.12尺寸標(biāo)注325
21.12.1一般要求325
21.12.2一般尺寸標(biāo)注樣式的設(shè)置328
21.12.3引出水平標(biāo)注樣式的設(shè)置330
21.12.4角度標(biāo)注樣式的設(shè)置330
21.12.5尺寸公差標(biāo)注樣式的設(shè)置331
21.13件號和管口號的編制332
21.14技術(shù)要求的填寫332
21.15表面粗糙度屬性塊333
21.16標(biāo)高符號的畫法333
21.17表格的畫法333
21.17.1直接法333
21.17.2借助Excel軟件的方法336
21.18特性的調(diào)整336
21.19多余設(shè)置的清理336
21.20圖紙打印336
21.21基于AutoCAD二次開發(fā)的過程設(shè)備的參數(shù)化繪圖337
21.21.1基于VBA337
21.21.2基于.NET342
附圖348
附圖1列管式反應(yīng)設(shè)備的圖紙348
附圖2攪拌反應(yīng)釜圖紙350
附圖3管殼式換熱設(shè)備的圖紙352
附圖4板式精餾塔的圖紙354
附圖5填料吸收塔的圖紙356
附圖6儲罐的圖紙358
參考文獻(xiàn)360
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