化工原理課程設(shè)計(jì)--板式精餾塔的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　–––––板式精餾塔的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　姓名 </b></p><p><b>　　班級(jí) </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào) </b&

2、gt;</p><p><b>　　指導(dǎo)老師 </b></p><p><b>　　序言</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》課程和有關(guān)先修課程（《物理化學(xué)》，《化工制圖》等）所學(xué)知識(shí)，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通

3、過課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和技能的能力，問題分析能力，思考問題能力，計(jì)算能力等。</p><p>　　精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組

4、分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。</p><p><b>　　目錄</b></p>

5、<p>　　一、化工原理課程設(shè)計(jì)任書……………………………………………3</p><p>　　二、設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………3</p><p>　　1.設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………………3</p><p>　　2.精餾塔的物料衡算………………………………………………3</p><p&

6、gt;　　3.塔板數(shù)的確定……………………………………………………4</p><p>　　4.精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算………………… 8</p><p>　　5.精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算………………………………… 10</p><p>　　6.塔板主要工藝尺寸的計(jì)算………………………………………… 11</p><p>　　7.篩

7、板的流體力學(xué)驗(yàn)算………………………………………………13</p><p>　　8.塔板負(fù)荷性能圖……………………………………………………15</p><p>　　9.接管尺寸確定……………………………………………………30</p><p>　　二、個(gè)人總結(jié)…………………………………………………………… 32</p><p>　　三、參考書目…

8、……………………………………………………………33</p><p>　?。ㄒ唬┗ぴ碚n程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)分離苯―甲苯連續(xù)精餾篩板塔</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p

9、><p><b>　　1、 設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　物料處理量： 7萬噸／年</p><p>　　進(jìn)料組成 ： 37％ 苯，苯-甲苯常溫混合溶液 （質(zhì)量分率，下同）</p><p><b>　　分離要求：</b></p><p>　　塔頂產(chǎn)品組

10、成苯 ≥95％ </p><p>　　塔底產(chǎn)品組成苯 ≤6% </p><p><b>　　2、 操作條件</b></p><p>　　平均操作壓力 ： 101.3 kPa </p><p>　　平均操作溫度：94℃</p><p>　　回流比：

11、 自 選 </p><p>　　單板壓降： <=0.9 kPa</p><p>　　工時(shí)： 年開工時(shí)數(shù)7200小時(shí) 化工原理課程設(shè)計(jì)</p><p>　　三、設(shè)計(jì)方法和步驟：</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)方案簡介</b></p><p>　　根據(jù)

12、設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的條件和要求，通過對(duì)現(xiàn)有資料的分析對(duì)比，選定適宜的流程方案和設(shè)備類型，初步確定工藝流程。對(duì)選定的工藝流程，主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡要的論述。</p><p>　　2、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　?。?）收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。?）工藝流程的選擇</p><p>　　

13、（3）做全塔的物料衡算</p><p><b>　　（4）確定操作條件</b></p><p><b>　?。?）確定回流比</b></p><p>　?。?）理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)</p><p>　?。?）確定冷凝器與再沸器的熱負(fù)荷</p><p>　?。?）初估冷凝器與再沸

14、器的傳熱面積</p><p>　?。?）塔徑計(jì)算及板間距確定</p><p>　?。?0）堰及降液管的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?1）塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　?。?2）塔的水力學(xué)計(jì)算</p><p>　?。?3）塔板的負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　

15、（14）塔盤結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　?。?5）塔高</b></p><p>　　（16）精餾塔接管尺寸計(jì)算</p><p>　　3、典型輔助設(shè)備選型與計(jì)算（略）</p><p>　　包括典型輔助設(shè)備（換熱器及流體輸送機(jī)械）的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定。</p><

16、p><b>　　4、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總</b></p><p>　　5、工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖</p><p><b>　　6、設(shè)計(jì)評(píng)述</b></p><p><b>　　四、參考資料</b></p><p>　　《化工原理課程設(shè)計(jì)》天津大學(xué)化工原理教研室，柴誠敬 劉國

17、維 李阿娜 編；</p><p>　　《化工原理》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社，譚天恩 竇梅 周明華 等編；</p><p>　　《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社，賀匡國編；</p><p>　　《化學(xué)工程手冊(cè)》上卷 化學(xué)工業(yè)出版社，化工部第六設(shè)計(jì)院編；</p><p>　　《常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》 華東理工出版社。</p&g

18、t;<p><b>　　二、設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對(duì)物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流

19、至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。</p><p>　　塔

20、板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3~8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　(１) 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。</p><p>　　(２) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。</p><p>　　(３) 塔

21、板效率高，比泡罩塔高15％左右。</p><p>　　(４) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。</p><p><b>　　篩板塔的缺點(diǎn)是：</b></p><p>　　(１) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。</p><p>　　(２) 操作彈性較小(約2～3)。</p><p

22、>　　(３) 小孔篩板容易堵塞。</p><p>　　下圖是板式塔的簡略圖</p><p>　　表1 苯和甲苯的物理性質(zhì)</p><p>　　表2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓</p><p>　　表3 常溫下苯—甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（[2]：例1—1附表2）</p><p>　　表4 純組分的表面張力([1]：附錄

23、圖7)</p><p>　　表5 組分的液相密度([1]：附錄圖8)</p><p>　　表6 液體粘度µ（[1]：）</p><p>　　表7常壓下苯——甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　2 精餾塔的物料衡算</p><p>　　(1) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩

24、爾質(zhì)量 </p><p>　?。?）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　（3）物料衡算 原料處理量總物料衡算 121.54=D＋W苯物料衡算 121.54×0.409＝0.957D＋0.070 W聯(lián)立解得 D＝42.99 kmol／hW=69.55 kmol／h</p><p>　　式中 F------原料液流量&l

25、t;/p><p>　　D------塔頂產(chǎn)品量</p><p>　　W------塔底產(chǎn)品量</p><p>　　3 塔板數(shù)的確定 （1）理論板層數(shù)NT的求取 苯一甲苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 ①由手冊(cè)查得苯一甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x ～y圖，見下圖</p><p>　　②求最小回流比及操作回流比。 采用作圖法求最小回

26、流比。在上圖中對(duì)角線上，自點(diǎn)e（0.409,0.409）作垂線ef即為進(jìn)料線(q線)，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 ＝0.567 , ＝0.346故最小回流比為取操作回流比為</p><p>　　③求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 </p><p>　　(泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1)</p><p>　?、芮蟛僮骶€方程 精餾段操作線方程為</p><p&

27、gt;<b>　　提餾段操作線方程為</b></p><p>　?。?）逐板法求理論板</p><p>　　又根據(jù) 可解得</p><p>　　=2.475 相平衡方程 </p><p>　　= 0.957 =0.901</p><p><b>　　

28、0.696</b></p><p>　　因?yàn)椋?精餾段理論板 n=5</p><p>　　< 所以提留段理論板 n=4</p><p>　　全塔效率的計(jì)算（查表得各組分黏度=0.269，=0.277）</p><p><b>　　捷算法求理論板數(shù)</b></p><p>&l

29、t;b>　　由公式 </b></p><p>　　代入 Y=0.488</p><p><b>　　由</b></p><p>　　精餾段實(shí)際板層數(shù)5/0.52=9.610,提餾段實(shí)際板層數(shù)4/0.52=7.69≈8</p><p><b>　　進(jìn)料板在第11塊板</b><

30、;/p><p>　　4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 （1）操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力＝ 93.2 kPa</p><p>　　塔底操作壓力=109.4 kPa</p><p>　　每層塔板壓降 △P＝0.9 kPa進(jìn)料板壓力＝93.2＋0.9×10＝102.2kPa精餾段平均壓力 P m ＝（93.2＋102.2）／2＝97.7 kPa

31、</p><p>　　提餾段平均壓力P m =（109.4+102.2）/2 =105.8 kPa（2）操作溫度計(jì)算 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由 安托尼方程計(jì)算，計(jì)算過程略。計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度＝82.7℃進(jìn)料板溫度＝94.2℃ </p><p>　　塔底溫度=105.1℃</p><p>　　精餾段平

32、均溫度=（ 82.7＋94.2）/2 = 88.5℃</p><p>　　提餾段平均溫度=（94.2+105.1）/2 =99.7℃（3）平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由xD=y1=0.957,代入相平衡方程得x1=0.901</p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 </p><p>　　由上面理論板的算法，得＝0.622， ＝0.399&

33、lt;/p><p>　　塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由xw=0.070,由相平衡方程，得yw=0.157</p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p><b>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量</b></p><p>　　（4）平均密度計(jì)算 ①氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程

34、計(jì)算，精餾段的平均氣相密度即 </p><p>　　提餾段的平均氣相密度</p><p>　?、谝合嗥骄芏扔?jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由tD＝82.7℃，查手冊(cè)得 </p><p>　　塔頂液相的質(zhì)量分率 </p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由tF＝94.25.3℃，查手冊(cè)得 &l

35、t;/p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 </p><p>　　塔底液相平均密度的計(jì)算 由tw＝105.1℃，查手冊(cè)得 </p><p>　　塔底液相的質(zhì)量分率 </p><p>　　精餾段液相平均密度為 </p><p>　　提餾段液相平均密度為</p><p>　　(5) 液體平均

36、表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD＝82.7℃，查手冊(cè)得 σA=20.94mN/m σB=21.39 mN/mσLDm=0.957×20.94+(1-0.957)×21.39=20.98 mN/m進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由tF＝94.2℃，查手冊(cè)得 σA=19.36 m N/m σB=20.21 m N/mσLFm=0.409×19.

37、36+0.591×20.21=19.86 mN/m</p><p>　　塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD＝105.1℃，查手冊(cè)得 σA=19.10 mN/m σB=19.48 mN/mσLwm=0.07×19.10+(1-0.07)×19.48=19.45mN/m精餾段液相平均表面張力為 σLm=（20.98+19.86）/2=20.42 mN/m</p>

38、<p>　　提餾段液相平均表面張力為 σ‘Lm=（19.86+19.48）/2=19.85 mN/m(6) 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即 lgμLm=Σxilgμi塔頂液相平均粘度的計(jì)算 由tD＝82.7℃，查手冊(cè)得 μA=0.300 mPa·s μB=0.304 mPa·slgμLDm=0.957×lg(0.300)+ (1-0.95)×lg(0.

39、304)解出μLDm=0.300 mPa·s進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 由tF＝94.2℃，查手冊(cè)得 μA=0.269 mPa·s μB=0.277 mPa·slg μLFm=0.409×lg(0.269)+ (1-0.409)×lg(0.277)解出μLFm=0.274 mPa·s</p><p>　　塔底液相平均粘度的計(jì)算 由tw＝105

40、.1℃，查手冊(cè)得 μA=0.244 mPa·s μB=0.213 mPa·slgμLwm=0.07×lg(0.244)+ (1-0.07)×lg(0.213)解出μLwm=0.215 mPa·s</p><p>　　精餾段液相平均粘度為 μLm=(0.300+0.27)/2=0.287 mPa·s</p><p>　　提餾

41、段液相平均粘度為 μ‘Lm=(0.300+0.215)/2=0.258 mPa·s</p><p>　?。?） 氣液負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　5 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 (1) 塔徑的計(jì)

42、算</p><p>　　塔板間距HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。</p><p>　　表7 板間距與塔徑關(guān)系</p><p><b>　　對(duì)精餾段：</b></p><p>　　初選板間距，取板上液層高度，</p>

43、<p><b>　　故；</b></p><p>　　查教材P131圖 得C20=0.071；依式</p><p>　　校正物系表面張力為時(shí)</p><p>　　可取安全系數(shù)為0.8，則（安全系數(shù)0.6—0.8），</p><p><b>　　故</b></p><p

44、>　　按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.6m,則空塔氣速0.820m/s。</p><p><b>　　對(duì)提餾段：</b></p><p>　　初選板間距，取板上液層高度，</p><p><b>　　故；</b></p><p>　　查[2]：圖3—8得C20=0.106；依式</p>&

45、lt;p>　　校正物系表面張力為時(shí)</p><p>　　可取安全系數(shù)為0.8，則（安全系數(shù)0.6—0.8），</p><p><b>　　故</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.820m/s。</p><p>　　將精餾段和提溜段相比較可以知道二者的塔徑不一致，根據(jù)塔徑的選擇規(guī)定，

46、對(duì)于相差不大的二塔徑取二者中較大的，因此在設(shè)計(jì)塔的時(shí)候塔徑取1.6m</p><p>　　6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　(1) 溢流裝置計(jì)算 因塔徑D＝1.6m，可選用單溢流弓形降液管，采用平行受液盤。對(duì)精餾段各項(xiàng)計(jì)算如下： a)溢流堰長：單溢流去lW=（0.6～0.8）D，取堰長為0.66D=0.66×1.6=1.056m</p><p

47、><b>　　b)出口堰高：</b></p><p><b>　　由，</b></p><p>　　查[2]：圖3—11，知E=1.042,依式</p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　故</b></p>

48、<p>　　c)降液管的寬度與降液管的面積：</p><p>　　由查（[2]：圖3—13）得，</p><p><b>　　故，</b></p><p>　　利用([2]：式3—10)計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，</p><p>　　即（大于5s，符合要求）</p><p&

49、gt;　　d)降液管底隙高度：取液體通過降液管底隙的流速（0.07---0.25）</p><p>　　依([2]：式3—11)：符合（）</p><p><b>　　e)受液盤</b></p><p>　　采用平行形受液盤，不設(shè)進(jìn)堰口，深度為60mm</p><p><b>　　同理可以算出提溜段</b

50、></p><p>　　a)溢流堰長：單溢流去lW=（0.6～0.8）D，取堰長為0.66D=0.8×1.6=1.056m</p><p><b>　　b)出口堰高：</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　查[2]：圖3—11，知E=1.02,依式<

51、;/p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　c)降液管的寬度與降液管的面積：</p><p>　　由查（[2]：圖3—13）得，</p><p>　　故， </p><p>

52、;　　利用([2]：式3—10)計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，</p><p>　　即（大于5s，符合要求）</p><p>　　d)降液管底隙高度：取液體通過降液管底隙的流速（0.07---0.25）</p><p>　　依([2]：式3—11)：符合（）</p><p><b>　　(2) 塔板布置 </b&

53、gt;</p><p>　　精餾段①塔板的分塊 因D≥800mm，故塔板采用分塊式。查表3-7得，塔極分為4塊。對(duì)精餾段：</p><p>　　a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m(30～50mm),安定區(qū)寬度，（當(dāng)D〈1.5m時(shí)，Ws=60～75mm〉</p><p>　　b)依([2]：式3—18)：計(jì)算開空區(qū)面積</p><p><

54、;b>　　，</b></p><p>　　c)篩孔數(shù)與開孔率：取篩空的孔徑為，正三角形排列，一般碳的板厚為,取，</p><p><b>　　故孔中心距</b></p><p>　　篩 孔數(shù)個(gè)， 則（在5—15范圍內(nèi)）</p><p>　　則每層板上的開孔面積

55、為</p><p>　　氣體通過篩孔的氣速為</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m(30～50mm),安定區(qū)寬度，（當(dāng)D〈1.5m時(shí)，Ws=60～75mm〉</p><p>　　b)依([2]：式3—18)：計(jì)算開空區(qū)面積</p><p&g

56、t;　　， </p><p>　　c)篩孔數(shù)與開孔率：取篩空的孔徑為，正三角形排列，一般碳的板厚為,取，</p><p><b>　　故孔中心距</b></p><p>　　篩孔數(shù)個(gè)， 則（在5—15范圍內(nèi)）</p><p>　　則每層板上的開孔面積為</

57、p><p>　　氣體通過篩孔的氣速為</p><p>　　7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 </p><p>　　塔板的流體力學(xué)計(jì)算，目的在于驗(yàn)算預(yù)選的塔板參數(shù)是否能維持塔的正常操作，以便決定對(duì)有關(guān)塔板參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，最后還要作出塔板負(fù)荷性能圖。</p><p>　　(1) 氣體通過篩板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨扔?jì)算 </p><

58、;p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋阂?，查《干篩孔的流量系數(shù)》圖得，C0=0.78由式</p><p>　　b)氣體穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>　　，</b></p><p>　　由與關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù)=0.

59、61，依式</p><p>　　c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>　　依式，故</b></p><p><b>　　則單板壓強(qiáng)：</b></p><p>　　(2) 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 (3)

60、霧沫夾帶</p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。</p><p><b>　　(4) 漏液</b></p><p><b>　　由式</b></p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù)，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過量漏液。</p><p><b>　　(5)

61、 液泛</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p><b>　　依式， 而</b></p><p>　　H=0.073+0.037+0.001=0.11m</p><p><b>　　取，則</b></p><p>

62、;　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛。</p><p>　　根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。</p><p><b>　　提溜段：</b></p><p>　　a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋阂溃椤陡珊Y孔的流量系數(shù)》圖得，C0=0.78由式</p><p>　　b)氣體穿過板上液層壓降相

63、當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>　　， </b></p><p>　　由與關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù)=0.65，依式</p><p>　　c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p>　　依式， 故</p><p><b>　　則單板壓強(qiáng)：&l

64、t;/b></p><p>　　(2) 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 (3) 液沫夾帶</p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。</p><p><b>　　(4) 漏液</b></p><p><b>　　由式</b&

65、gt;</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù)，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過量漏液。</p><p><b>　　(5) 液泛</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p><b>　　依式， 而</b></p><p><b&

66、gt;　　H=0.098m</b></p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛。</p><p>　　根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。</p><p>　　8 塔板負(fù)荷性能圖 </p><p>　　

67、精餾段：(1) 漏液線 由 ，得 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-19。 表3-19</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。 (2) 霧沫夾帶線 以 ev＝0.1kg液/kg氣為限，求 Vs-Ls關(guān)系如下： 由 聯(lián)立以上幾式，整理得</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-2

68、0。 表3-20</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。 (3) 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度hOW＝0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由式3-21得 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。 (4) 液相負(fù)荷上限線 以θ＝4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線0.0474。 (5) 液泛線 令 由聯(lián)立得

69、忽略hσ，將hOW與Ls，hd與Ls，hc與Vs的關(guān)系式代人上式，并整理得 式中：將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-22。 表3-22</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。 根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示。 </p><p>　　圖3-23 精餾段篩板負(fù)荷性能圖 </p>

70、<p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)P，連接OP，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由上圖查得 Vs,max=1.064 m3/s Vs,min=0.324 m3/s故操作彈性為 Vs,max / Vs,min=3.381所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于表3-23。 </p><p><b>　　提餾段</b></p><p

71、>　　(1) 漏液線 由 ，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-19。 表3-19</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。 (2) 液沫夾帶線 以 ev＝0.1kg液/kg氣為限，求 Vs-Ls關(guān)系如下： 由 </p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-20。 表3-20<

72、;/p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。 (3) 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度hOW＝0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由式3-21得 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。 (4) 液相負(fù)荷上限線 以θ＝4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線0.0474。 (5) 液泛線 令 由聯(lián)立得忽略hσ，將hOW與Ls

73、，hd與Ls，hc與Vs的關(guān)系式代人上式，并整理得 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表3-22。 表3-22</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。 根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示。 </p><p>　　所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于表。</p><p><b>

74、;　　設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p>　　9. 各接管尺寸的確定</p><p><b>　　1 進(jìn)料管</b></p><p><b>　　進(jìn)料體積流量</b></p><p>　　取適宜的輸送速度，故</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB2

75、31-64)，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　2 釜?dú)堃撼隽瞎?lt;/b></p><p><b>　　釜?dú)堃旱捏w積流量：</b></p><p>　　取適宜的輸送速度，則</p><p>　　經(jīng)圓整選

76、取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　3 回流液管</b></p><p><b>　　回流液體積流量</b></p><p>　　利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度，那么</p&

77、gt;<p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　4 塔頂上升蒸汽管</b></p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積流量：</p><p><b>　　取適宜速度，那么<

78、/b></p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p>　　5 再沸氣產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)口管</p><p>　　通入塔的水蒸氣體積流量：</p><p><b>　　取適宜速度，那么</b

79、></p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　二、個(gè)人總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知

80、識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)

81、,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：</p><p>　　1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力；</p><p>　　2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力；</p><p>　　3. 迅速準(zhǔn)確的

82、進(jìn)行工程計(jì)算的能力；</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)是由論述、計(jì)算和繪圖三部分組成。論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確；計(jì)算要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處；圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。</p><p>　　設(shè)計(jì)后期的答辯，及時(shí)了解學(xué)生設(shè)計(jì)能力的補(bǔ)充過程，也是提高設(shè)計(jì)水平，交流心得和擴(kuò)大收獲的重要過程。答辯通常包括個(gè)別答辯和公開答辯兩種形式。個(gè)別答辯的目的不僅是對(duì)學(xué)生進(jìn)

83、行全面考核，更主要的是促進(jìn)學(xué)生開動(dòng)腦筋,提高設(shè)計(jì)水平。所以，在個(gè)別答辯后，應(yīng)允許學(xué)生修改補(bǔ)充自己的圖紙和說明書。公開答辯是在個(gè)別答辯的基礎(chǔ)上，選出幾個(gè)有代表性的學(xué)生在全班公開答辯，實(shí)際上是以他們的中心發(fā)言來引導(dǎo)全班性的討論，目的是交流心得、探討問題和擴(kuò)大收獲。</p><p>　　三、參考書目 ⑴匡國柱，史啟才主編 《化工單元過程及設(shè)備課程教材》，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.1 ⑵天津大學(xué)華工學(xué)院柴誠敬主編《化