《化工计算机辅助设计》
课程作业
班 级： 姓 名： 学 号： 完成时间：
08582901 黎明东 0858290102 2011/06/20
目 录
第一部分 化工计算 ......................................................................................................................... 1
§1 管路计算 ............................................................................................................................. 1
1. 给定管路网络计算 ...................................................................................................... 1 2. 自定义管路网络计算 .................................................................................................. 3 §2 换热器计算 ......................................................................................................................... 3
1. 套管换热器管长的计算 .............................................................................................. 3 2. 复杂列管式换热器操作计算 ...................................................................................... 3
第二部分 化工制图 ......................................................................................................................... 5
第一部分 化工计算
随着计算机在化学工程学科中的应用日趋广泛，利用计算机进行化工设计、化工模拟、化工过程控制变得越来越重要，工程师们可以从更深层次的理论角度建立过程模型，采用数学方法对过程进行较为详细的描述，并将由此建立过程模型开发计算机应用软件。化工生产过程示范复杂，但复杂过程总可以分解成若干个单元操作。通过个单元操作的模型建立的计算机程序模块，可以组装成复杂的计算机应用软件。。
§1 管路计算
问题：(管径设计)已知参数：，，=P1-P2,=Z1-Z2,流量V,管长L,泵的流量特性He=f(V)计算管径
问题解决：可以用Excel，或VBA编写程序进行迭代计算，下面是用VBA编写的主要语句：
利用Churchill方程计算阻力系数： Function chur(re, eed)
a = (2.457 * Log((7 / re) ^ 0.9 + 0.27 * eed)) ^ 16 b = (37530 / re) ^ 16
chur = 8 * ((8 / re) ^ 12 + 1 / (a + b) ^ 1.5) ^ (1 / 12) End Function 迭代计算：
Do While Abs(u - ut) > ep ut = u
D = (4 * V / 3.14 / u) ^ 0.5 re = rou * u * D / miu eed = e / D
lamda = chur(re, eed)
u = (2 * D * hf * g / (lamda * L)) ^ 0.5 Loop
1. 给定管给定管路网络计算
问题：
管路网络图：
1
P(1)=4.1atm,P(5)=1.0atm D(1,2)=D(2,3)=D(3,4)=0.1 m D(1,4)=D(4,5)=0.075m
L(1,2)= L(2,3)= L(3,4)=30m L(1,4)= L(4,5)=50m λ=0.01,kg/m^3
计算各自由节点的压力，各支路中的流量
问题解决：可以用Excel,或VBA编写程序进行迭代计算，用VBA迭代计算主要步骤如下：
对于INClD(i，j) 为T的管路，计算C (i，j) ；计算a(i，j) ; 对于PGIVEN(i)为F的节点，计算压强p(i);
重复以上两步直到各非自由节点压力迭代收敛 对于INClD(i，j) 为T的管路，计算V(i,j)
主要语句：
Do While Abs(P(2) - pt(2)) > eps And Abs(P(3) - pt(3)) > eps And Abs(P(4) - pt(4)) > eps
For i = 2 To 4
aa = 0: ap = 0 pt(i) = P(i) For j = 1 To 5
If inciD(i, j) = True Then
c(i, j) = 0.81056 * rou * lambda * L(i, j) / (D(i, j)) ^ 2 a(i, j) = (c(i, j) * Abs(P(i) - P(j))) ^ (-0.5) ap = ap + a(i, j) * P(j) aa = aa + a(i, j) End If Next j
If aa <> 0 Then P(i) = ap / aa Next i Loop
For i = 1 To 5 For j = 1 To 5
If inciD(i, j) = True Then
c(i, j) = 0.81056 * rou * lambda * L(i, j) / (D(i, j)) ^ 2 a(i, j) = (c(i, j) * Abs(P(i) - P(j))) ^ (-0.5) V(i, j) = a(i, j) * (P(i) - P(j)) End If
2
Next j Next i 。
2. 自定义管路网络计算
。
§2 换热器计算
化学工业与传热的关系十分密切，许多化工过程和操作都涉及加热或冷却。此外，化工设备的保温、生产热能的合理利用等均涉及传热。故而，在化工生产中对传热现象的利用和控制有普遍的重要意义。
1.列管式换热器出口温度计算
问题：已知冷热流体的流量（WC,WH）、热熔（CPC,CPH）、进口温度，传热系数K，传热面积A.计算冷热流体的出口温度。（操作型计算问题）
问题解决：可以用excel,或VBA进行迭代求解。用VBA迭代循环如下： Do While Abs(X - XT) > 0.1 And Abs(Y - YT) > 0.1 XT = X: YT = Y
e = Abs(TC1 - Y - X + TH1) F = Abs((TC1 - Y) / (X - TH1)) ATM = e / Log(F)
X = TC1 - K * a * ATM / (WC * CPC) Y = TH1 + K * a * ATM / (WH * CPH) Loop
2.套管换热器管长的计算
问题：已知冷热流体的操作条件（To1,To2,Ti1,Ti2,Wi,Wo），冷热流体物性估算公式（Cp、λ、（可以从物性数据库查询、调用这些公式的参数）以及套管换热器横向尺寸（D,do,di）.计算管长。（设计型计算问题）
问题解决：可以用excel,或VBA进行迭代求解。用VBA编写程序主要语句如下：（直接输入计算物性的公式）
Tim = (Ti1 + Ti2) / 2 Tom = (To1 + To2) / 2 Si = Pi * di ^ 2 / 4
So = Pi * (D ^ 2 - do ^ 2) / 4 de = D - do
DTm = Abs((Ti1 - To1) - (Ti2 - To2)) / Log(Abs((Ti1 - To1) / (Ti2 - To2)))
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Cpim = 1513.8 + 10.6 * Tim Laim = 0.14401 + 0.0006 * Tim Rouim = 1286.9 - 1.3 * Tim
Muim = 0.0000072996 * Exp(1478 / Tim) Pri = Cpim * Muim / Laim Rei = Wi * di / (Muim * Si)
Cpom = 4129.8 + 0.17603 * Tom Q = Wi * Cpim * Abs(Ti1 - Ti2) Wo = Q / (Abs(To1 - To2) * Cpom) Laom = 0.34 + 0.000009287 * Tom Rouom = 1094.7 - 0.32733 * Tom
Muom = 0.001 * 10 ^ (658.26 * (1 / Tom - 1 / 283.16)) Pro = Cpom * Muom / Laom Reo = Wo * de / (Muom * So) LT = 0: L = 20: Zi = 1: Zo = 1 Do While Abs(L - LT) > eps LT = L
If Rei >= 10000 Then
Nui = 0.023 * Rei ^ 0.8 * Pri ^ (1 / 3) ElseIf Rei > 2100 And Rei < 10000 Then
Nui = 0.116 * (Rei ^ (2 / 3) - 125) * (1 + d_i / L) ^ (2 / 3) * Pri ^ (2 / 3) Else
Nui = 1.86 * (Rei * Pri * di / L) ^ (1 / 3) End If
Nuo = 0.023 * Reo ^ 0.8 * Pro ^ (1 / 3) ali = Laim * Nui * Zi / di alo = Laom * Nuo * Zo / de
Tw = (alo * do * Tom + ali * di * Tim) / (alo * do + ali * di) Muiw = 0.0000072996 * Exp(1478 / Tw)
Muow = 0.001 * 10 ^ (658.26 * (1 / Tw - 1 / 283.16)) Zi = (Muim / Muiw) ^ 0.14 Zo = (Muom / Muow) ^ 0.14 K = 1 / (1 / alo + 1 / ali + Rdi) L = Q / (K * DTm * Pi * do) Loop
复杂列管式换热器操作计算
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第二部分 化工制图
1.1 化工制图介绍：
凡表达化工设备的结构形状、大小、性能和制造、装配等技术要求的图样称为化工设备装配图，简称化工设备图。
2.1 物料流程图：
物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。
在方案流程图上增加以下内容：
在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数。 如：换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度； 贮罐的容积； 机器的型号等。
在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物 ，料变化前后其组分的名称、流量（kg/h）、摩尔分数（%） ，等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。 表格线和指引线都用细实线绘制。 图形下面：
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