【正文】 器、人（手 ）孔、基座，有時外部還有扶梯或平臺。 塔徑的核算 塔徑標(biāo)準(zhǔn)化以后，應(yīng)重新驗算霧沫夾帶量，必要時在此先進行塔徑的調(diào)整，然后再決定塔板結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并進行其它各項計算。也可分別按精餾段、提餾段的平均物理參數(shù)計算。 由式（ 42）可見，計算塔徑的關(guān)鍵是計算空塔氣速 u。在塔板設(shè)計中起主導(dǎo)作用，往往是氣液接觸部分的面積，應(yīng)保證有適宜的氣體速度。 表 41 塔板間距與塔徑的關(guān)系 塔 徑 /D， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 /HT， mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 化工生產(chǎn)中常用板間距為： 200， 250， 300， 350， 400， 450， 500， 600， 700， 800mm。所以在選取板間距時，要根據(jù)各種不同情況予以考慮。 板間距 NT 的選定很重要。 所設(shè)計的板式塔應(yīng)為氣液接觸提供盡可能大的接觸面積，應(yīng)盡可能地減小霧沫夾帶和氣泡夾帶，有較高的塔板效率和較大的操作彈性。1 00m m WWWy x xVV? ?? （ 319） 與間接加熱時一樣，所不同的是間 接加熱時提餾段操作線終點是（ χ W,χ W） ，而直接蒸汽加熱時，當(dāng) У ′m+1=0 時， χ ′m=χ *W，因此提餾段操作線與 X 軸相交于點（ χ *W ， 0）。 (3) 進料線方程（ q 線方程） 11 ???? qxxq qy F （ 313） 直接蒸汽加熱 （ 1）全塔總物料衡算 總物料 *0F V D W? ? ? （ 314） 易揮發(fā)組分 **00F D WF x V y D x W x? ? ? （ 315）式中 V0 —— 直接加熱蒸汽的流量， kmol/h； У 0 —— 加熱蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率，一般 У 0=0； W* —— 直接蒸汽加熱時釜液流量， kmol/h； χ *W—— 直接蒸汽加熱時釜液中易揮發(fā)組分的摩爾 分率。 (310) 下降液體量： qFRDL ??39。 （ 1）全塔總物料衡算 總物料 F = D + W （ 31） 易揮發(fā)組分 Fχ F = Dχ D + Wχ W （ 32） 若以塔頂易揮發(fā)組分為主要產(chǎn)品，則回收率η為 100%DWDW ?? ??? （ 33） 式中 F、 D、 W—— 分別為原料液、餾出液和釜殘液流量， kmol/h； χ F、χ D、χ W—— 分別為原料液、餾出液和釜殘液中易揮發(fā)組分的摩爾分率。 通常，原料量和產(chǎn)量都以 kg/h或噸 /年來表示 ，但在理想板計算時均須轉(zhuǎn)換為 kmol/h。但在化工原理課程設(shè)計中，對第一個原則應(yīng)作較多的考慮，對第二個原則只作定性的考慮，而對第三個原則只要求作一般的考慮。例如，在缺水地區(qū)，冷卻水的節(jié)省就很重要；在水源充足及電力充沛、價廉地區(qū)，冷卻水出口溫度就可選低一些，以節(jié)省傳熱面積。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷 卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費和設(shè)備費都有影響。計算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動。 確定設(shè)計方案的原則 確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達到技術(shù)上最先進 、 經(jīng)濟上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。如果采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。 選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計者確定。同時對于釜液的沸騰，溫度差過大，形成膜狀沸騰，反而對傳熱不利。 飽和水蒸汽的溫度與壓力互為單值函數(shù)關(guān)系，其溫度可通過壓力調(diào)節(jié)。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損 失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。有時也可采用直接蒸汽加熱。 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。 對于沸點低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進行蒸餾。下面結(jié)合課程設(shè)計的需要，對某些問題作些闡述。 (5) 抄寫說明書。 （２）蒸餾塔的工藝計算，確定塔高和塔徑。 本書雖未包括其它塔板的設(shè)計資料，但其設(shè)計的基本方法與浮閥塔和篩板塔是相同的。 (５ ) 液面梯度小。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因為它具有下列特點： (１ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～ 40％，而接近于篩板塔。但在處理 8 粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。 (２ ) 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 (２ ) 處理能力大，比同塔徑的泡 罩塔可增加 10～ 15％。 板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔 、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。 實際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也 是互相矛盾的。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 7 第一節(jié) 概 述 精餾操作對塔設(shè)備的要求 精餾所進行的是氣 (汽 )、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽 )、液兩相得到充分的接觸，以達到較高的傳質(zhì)效率。圖面上應(yīng)包括如下內(nèi)容 : 1. 設(shè)備圖形 指主要尺寸 (外形尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸、連接尺寸 )、接管、人孔等； 2. 技術(shù)特性 指裝置的用途、生產(chǎn)能力、最大允許壓強、最高介質(zhì)溫度、介質(zhì)的毒性和爆炸危險性； 3. 設(shè)備組成一覽表 注明組成設(shè)備的各部件的名稱等。一般，主體設(shè)備在不同單元操作中是不同的，即使同一設(shè)備在不同單元操作中其作用也不相同，如某一設(shè)備在某個單元操作中為主體設(shè)備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設(shè)備。 工藝物料的介質(zhì)代碼自行編制，一般以分子式及其編寫字母表示。 三、帶控制點的工藝流程圖的繪制 帶控制點的工藝流程圖是一種示意性的圖樣 ,它以形象的圖形、符 號、代號表示出化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等，借以表達出一個生產(chǎn)中物料及能量的變化始末。說明書是設(shè)計的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容： （ 1）封面（課程設(shè)計題目、班級、姓名、指導(dǎo)教師、時間 ）； （ 2）目錄； （ 3）設(shè)計任務(wù)書； （ 4）設(shè)計方案簡介； （ 5）設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表； （ 6）工藝設(shè)計計算； （ 7）輔助設(shè)備的計算及選型； （ 8）設(shè)計結(jié)果匯總表； （ 9）設(shè)計評述及設(shè)計者對本設(shè)計有關(guān)問題的 討論； （ 10）工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖； （ 11）參考資料。 課程設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進行過程和設(shè)備計算，并要對 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。在整個教學(xué)計劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的重要作用。 二、化工原理課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟 （一）課程設(shè)計的基本內(nèi)容 1. 設(shè)計方案簡介 對給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進行簡要的論述； 2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3. 典型輔助設(shè)備的選型和計算 包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計算和設(shè)備型號規(guī)格的選定； 4. 帶控制點的工藝流程簡圖 以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流 向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測量點； 5. 主體設(shè)備工藝條件圖 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表； 完整的課程設(shè)計由說明書和圖紙兩部分組成。論述應(yīng)該條理清晰，觀點明確；計算要求方法正確，誤差小于設(shè)計要求，計算公式