【正文】 …………………………………………… 2 設(shè)計任務(wù)及要求 …………………………………………………………… 2 設(shè)計題目 ………………………………… …………………………… 2 設(shè)計條件 ……………………………………………………………… 2 設(shè)計說明 …………………………………………………………………… 2 圖紙要求 …………………………………………………………………… 3 二、計算過程 …………………………………………………………… 3 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的摩爾分率 …………………………………… 3 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ……………………………… 3 物料衡算 …………………… ……………………………………………… 3 …………………………………………………………………… 4 理論板數(shù) NT的求取 ………………………………………………………… 4 實際板層數(shù)的求解 ………………………………………………………… 6 全塔理論板數(shù)的確定 ………………………………………………… 6 精餾段理論塔板數(shù)的確定 …………………………………………… 7 ……………………………………… 7 操 作壓力的計算 ……………………………………………………………… 7 操作溫度的計算 ……………………………………………………………… 7 平均摩爾質(zhì)量的計算 ………………………………………………………… 9 平均密度的計算 ……………………………………………………………… 9 氣相平均密度計算 ……………………………………………………… 9 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 3 液相平均密度計算 …………………………………………………… 10 液相平均表面張力的計算 ……………………………… ………………… 11 液體平均黏度的計算 ……………………………………………………… 13 …………………………………………………… 13 塔徑的計算 ………………………………………………………………… 13 精餾段塔徑的計算 …………………………………………………… 13 提餾段塔徑的計算 …………………………………………………… 14 塔高的計算 ………………………………………………………………… 15 精餾塔 有效高度的計算 ……………………………………………… 15 全塔實際高度 ………………………………………………………… 15 ……………………………………………………… 15 溢流裝置的計算 …………………………………………………………… 15 塔板布置的計算 …………………………………………………………… 17 閥孔臨界速度………………………………………………………… 17 精餾段塔板布置 ……………………………………………………… 17 提餾段塔板布置……………………………………………………… 17 浮閥數(shù) n 與開孔率 ? ………………………………………………… 18 …………………………………………………………… 20 塔板壓降 …………………………………………………………………… 20 干板阻力 ……………………………………………………………… 20 板上充氣液層阻力 ………………………………………………… … 21 液體表面張力所造成的阻力 ………………………………………… 21 液泛 ………………………………………………………………………… 21 與氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?…………………………… 22 液體通過降液管的壓頭損失 ………………………………………… 22 板上液層高度 ………………………………………………………… 22 液沫夾帶 …………………………………………………………………… 22 精餾段液沫夾帶量 ve 的驗算………………………………………… 22 提餾段液沫夾帶量 ve 的驗算………………………………………… 23 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 4 漏液的驗算 ………………………………………………………………… 23 精餾段漏液的驗算 ………………………………………………… 23 提餾段漏液的驗算 ………………………………………………… 23 ………………………………………………………………… 24 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 ………………………………………………… 24 液沫夾帶線 …………………………………………………………… 24 液泛線 ………………………………………………………………… 24 液相負(fù)荷上限線 ……………………………………………………… 25 漏液線 ………………………………………………………………… 25 液限負(fù)荷下限線 ……………………………………………………… 25 提餾段塔板負(fù)荷性能圖 ……………………………………………………… 27 液沫夾帶線 …………………………………………………………… 27 液泛線 ………………………………………………………………… 28 液相負(fù)荷上限線 ……………………………………………………… 29 漏液線 ………………………………………………………………… 29 液相負(fù)荷下限線 ……………………………………………………… 29 …………………………………………………………… 31 塔頂蒸氣出口管 …………………………………………………………… 31 塔頂回流液管 ……………………………………………………… ……… 31 進(jìn)料管 ……………………………………………………………………… 31 塔釜出料管 ………………………………………………………………… 32 加熱蒸氣進(jìn)口管 …………………………………………………………… 32 …………………………………………………………… 32 基本物性參數(shù)的查取 ………………………………………………………… 32 熱負(fù)荷的計算 ………………………………………………………………… 33 確定流體的流徑 …………………………………………………… ………… 33 計算 R和 P…………………………………………………………………… 33 換熱器型號的選擇 …………………………………………………………… 34 ……………………………………………………………………… 34 ……………………………………………………………………………… 37 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 5 附錄………………………………………………………………………………… 37 主要符號說明……………………………………………………………………… 38 參考文獻(xiàn)……………………………………………………… …………………… 42 致謝 ………………………………………………………………………………… 42 附圖 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計 1 《化工原理》課程設(shè)計任務(wù)書 一、概述 課程設(shè)計是《化工原理》的一個總結(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)先修課程的基本知識來解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓(xùn)練，通過課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識，進(jìn)行融會貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計的初步訓(xùn)練。 依據(jù) 精餾方式： 精餾塔采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量，若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。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。s 氯苯 粘度mPa 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。 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。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 。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。 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 _______________________________________