【正文】 （ 1） 精餾塔的物料衡算； （ 2） 塔板數(shù)的確定； （ 3） 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算； （ 4） 精餾塔的塔體工藝尺寸計算； （ 5） 塔板主要工藝尺寸的計算； （ 6） 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算； （ 7） 塔板負(fù)荷性 能圖； （ 8） 精餾塔接管尺寸計算； （ 9） 主要輔助設(shè)備的選型； （ 10） 對設(shè)計過程的評述，有關(guān)問題的討論和設(shè)計自我評價。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時，精餾段與 提餾段的塔徑相同，設(shè)計制造均比較方便。求解結(jié)果為： ey Wx Fx Dx 圖 32 苯 氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解 圖解得 NT=9－ 1＝ 8 塊（不含釜）。s 氯苯 粘度mPa ．溢流裝置的計算 （ 1）堰長： m5 2 ???? DlW （ 2）堰高：由 OWLW hhh ?? ，選用平直堰，堰上液層高度由弗蘭西斯公式求得 精餾段： m0 0 6 4 5 2 3 6 0 00 0 0 1 0 0 01 0 0 0 323211 ????????? ???????????WhOW lLEh 取 ?Lh ，則 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 16 m0 6 3 5 0 6 4 ????? OWLW hhh 提餾段： m0 1 4 3 6 0 00 0 1 1 0 0 01 0 0 0 323222 ????????? ???????????WhOW lLEh ????? OWLW hhh （ 3）降液管面積 當(dāng) ?DlW 時，查表得 2 0 2 7 2 7 2 ?????fTfdAAAmW， 塔的相對操作面積為 ? ? %%1 0 00 7 1 ???? （ 4）液體在降液管里停留的時間 精餾段 0 0 0 6 0 0 3 6 0 03 6 0 0 11 ??????? h TfLHA? 故降液管設(shè)計合理 （ 5）降液管底隙高度 0h 00 3 60 0ulLhWh ?? 精餾段和提餾段降液管下端與塔板間出口處的液體流速分別取 s/ s/ 0201 ???? uu 精餾段 ： m0 1 0 7 2 6 0 00 0 0 6 0 03 6 0 0 01101 ???????ulLh Wh 提餾段 ： m0 1 1 8 2 6 0 0 0 0 1 6 0 03 6 0 0 02202 ??? ???? ulLh Wh 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 17 塔板布置的計算 選用 F1 型浮閥，閥孔直徑 39mm，閥片直徑 48mm，閥片厚度 2mm，最大開度 ，靜止開度 ，閥質(zhì)量為 32~34g。 液泛 為了防止液泛現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度 )( WTd hHH ??? ，而 dLpd hhhH ??? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 22 （ 1）與氣體通過塔板 壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨? 精餾段 ： ?ph 提餾段 ： ?ph （ 2）液體通過降液管的壓頭損失 精餾段 ： 液柱m0 0 0 5 0 1 0 0 0 5 5 220201 ????????????????????hlLh W Sd 提餾段 ： 液柱m0 0 3 0 1 0 0 1 5 5 220222 ????????????????????hlLh W Sd （ 3）板上液層高度 精餾段和提餾段皆為 ?Lh 因此， ??取 ，降液管中清液層高度如下： 精餾段 ： m1 3 5 0 0 5 7 6 ??????? dLpd hhhH 11 )()( dWT HhH ?????? 可見，精餾段符合防止液泛的要求。 漏液的驗(yàn)算 精餾段漏液的驗(yàn)算 VFu?00 ? 取 F0=5，則 smsm /5u 0 ??? 故在設(shè)計負(fù)荷下不會產(chǎn)生過量漏液。 11 ?? 聯(lián)立整理得 3222 dLscLbaV ss ??? 式中 0 2 ) 5 5()7 7 0 (0 5 )()(0 5 22 ???? LvoocAa ?? 6 3 5 )()1( ??????????? WT hHb ??? 3 8 1 1)0 1 2 (1 5 )/(1 5 22 ???? oW hlc )5 2 6 0 0)(()3 6 0 0)(1( 323323 ??????? ?? wlEd ? 故 3222 sss LLV ??? 在操作范圍內(nèi)任取幾個 SL ，計算出 SV 的值列于表中。圖見坐標(biāo)紙。2000 3 3 31 0 7 0 5 0 5 5 SSLvSLvcVVACVCh????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3/23/220 7 44 55 Sowwl LLhhh ?????????? ??????????? ?? ? mh ?? （已算出），故 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 29 3/22322 ??????? SSSSp LVLVh 2220 SSwSd LLhlLh ???????????????????????????????? 將 TH ﹦ ， ,0 5 5 ?? ?mhW 及以上各式代入得? ? 23/23/22 6 9 5 5 4 4 4 2 5 5 SSSS LLLV ??????? 整理得 23/22 5 4 6 4 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)任取幾個 SL 值，依上式計算 Vs 值列于下表中 LS， m3/s VS, m3/s 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中作出液泛線（ 2） 液相負(fù)荷上限線（ 3） 取液體在降液管中停留時間為 4 秒，由下式 smAHL fTS /0037 3m a x ????? ? 液相負(fù)荷上限線（ 3）在 VS— LS圖中為與氣相流量 sV 無關(guān)的垂線 。圖見坐標(biāo)紙。s/~ s/ 3????? L F mL F mS FMF ? 選擇進(jìn)料液流速 s/?u ，則 m02 00 ????? uFd S? 按照 HG 2055393 Ia，選擇鋼管 ?? 核算s/ 22 ????? dFu S?，在 之間，可用。℃） 導(dǎo)熱系數(shù)： k=( 2m r= 310 /3600= 510 W 冷卻水耗量 : tt 3512pc ?????）（）（CQW C kg/s 確定流體的流徑 該設(shè)計任務(wù)的熱流體為苯，冷流體為水，為使苯能通過殼壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯走殼程，水走管程 . 計算平均溫度 :暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時平均溫度差 苯 T ? 冷卻水 t 33 ? 25 _______________________________________ △ t ttln ttt1212m ???? ???? ‘℃ 計算 R和 P: 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 34 0tt 12 21 ??? TTR ， P ttt 11 12 ??? T 查表得： 1t??? ，因 ,??t? 選單殼程可行。 采用此換熱面積的換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)為： 1 0 6t5m00 ????? ?S QK W/(2m 因此，在這次課程設(shè)計中我收獲了很多。 其次通過這次課程設(shè)計，對板式塔的工作原理有了初步詳細(xì)精確話的了解，加深了對設(shè)計中所涉及到的一些力學(xué)問題和一些有關(guān)應(yīng)力分析、強(qiáng)度設(shè)計基本理論的了解。雖然整體設(shè)計我基本滿意，但由于缺乏經(jīng)驗(yàn)難免會有不足之處，望 老師 給予 批評指正。 符號說明 fA —— 降液管面積， 2m ； TA —— 塔截面積， 2m ； C — 計算 maxV 時負(fù)荷系數(shù)，量綱為一； 20C —— 液體表面張力為 mmN/20 時的負(fù)荷因子，量綱為一； D —— 塔頂餾出液流量， hkmol/ ； D —— 塔徑， m ； 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 39 0d —— 篩孔直徑， mm ； E —— 液流收縮系數(shù)，量綱為一； F —— 進(jìn)料流量， hkmol/ ； g —— 重力加速度， 2/sm ； H —— 塔高， m 或 mm ； Th —— 板間距， m ； ch — 與 干板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊合喔叨? th — 與氣相穿過板上液層高度壓強(qiáng)降 相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m ； Lh —— 板上液層高度， m ； 0h —— 降液管底隙高度， m ； owh — — 堰上液層高度， m ； ph — 與單板壓強(qiáng)降相當(dāng)液層高度， m ； wh —— 溢流堰高度， m ； ?h —— 與克服液體表面張力的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m ； L —— 塔內(nèi)下降液體的流量， hkmol/ ； hL —— 液體流量， hm/3 ； sL —— 塔內(nèi)下降液體流量， sm/3 ； wl —— 溢流堰長度， m ； N —— 塔板數(shù)； N —— 實(shí)際塔板數(shù)； TN —— 理論塔板數(shù)； n —— 篩孔數(shù)，個； P —— 操作壓強(qiáng)， Pa 或 kPa ； 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 40 P? —— 壓強(qiáng)降， Pa 或 kPa ； q —— 進(jìn)料熱狀況參數(shù)； R —— 回流比； t —— 篩板中心距， mm ； u —— 空塔氣速， sm/ ； 39。 σ （ mN/m） 溫度，（℃） 80 85 110 115 120 131 σ 苯 氯苯 雙組分混合液體的表面張力 mσ 可按下式計算： ABBABAm xx σσ σσσ ?? （ BA xx、 為 A、 B 組分的摩爾分率） 常壓沸點(diǎn)下的汽化潛熱為 103kJ/kmol。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。對化工原理設(shè)計有了更加深刻的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠 定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 ???oKK ，符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn) 1設(shè)計結(jié)果一覽表 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 35 物料衡算結(jié)果 序號 項(xiàng)目 符號 單位 數(shù)值 備注 1 塔頂摩 爾分?jǐn)?shù) Dx 1 2 塔頂平均摩爾質(zhì)量 DM kg/kmol 氣相 液相 3 塔頂流量 D kmol/h 4 進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù) Fx 1 5 進(jìn)料液平均摩爾質(zhì)量 FM kg/kmol 氣相 液相 6 進(jìn)料流量 F kmol/h 7 塔釜摩爾分?jǐn)?shù) Wx 1 8 塔釜平均摩爾質(zhì)量 WM kmol/h 氣相 液相 9 塔釜產(chǎn)品流量 W 精餾塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計算結(jié)果 序號 項(xiàng)目 符號 單位 精餾段 提餾段 備