【正文】 則 ) 5 8 0 ()( 3/23/2020 ??????? ssowwl LLhhhh ?? 故 0 0 1 9 3 4 2 39。LLML ? = ?? = Lh’= 塔徑 及塔板主要工藝尺寸計(jì)算 塔徑 D 初選塔板間距 HT=400mm,取板上清液高度 Hl= HThL=340mm. Fair 值； FLV=(Ls/Vs)(ρ L/ρ v)=()()= 查圖（史密斯關(guān)聯(lián)圖）得 C20= 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 依據(jù) C=C20(б /20),校正得到物系表面張力б 1= 即 C=()= Umax=CVVLPPP ? = ? =由 u=（安全系數(shù)） ? maxu ，安全系數(shù) =~ maxu =LVVc???? 取安全系數(shù)為 ， U=== 故 D=uVs?4=???= 按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑 圓整到 D= 則空塔氣速 u= Fair 值； FLV=(Ls/Vs)(ρ L/ρ v)=()()= 設(shè)板間距 ， 板上清夜高度 與精餾段相同 HThL=340mm. 20C = 物系表面張力б 2= C=()= Umax=CVVLPPP ? = ? =取安全系數(shù)為 則 U===圓整到 D= 則空塔氣速 u= 溢流裝置的計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用單溢流弓形降液管，平 型受液盤 及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰 。 精餾段操作線方程： yn+1= 11 ??? RxxRR Dn= 18 1 9 3 1 8 1 ???nx =+ 提留段操作線方程 : ym+1= ??? 39。實(shí)際操作表明，設(shè)計(jì)良好的塔，其操作彈性將大于 3。因?yàn)橹苯诱羝募尤?，對釜?nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度，輕組分收率一定前 提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求，從而又增加了生產(chǎn)的費(fèi)用，但也減少了間接加熱設(shè)備費(fèi)用。本次課程設(shè)計(jì)主要介紹篩板的結(jié)構(gòu)、性能和工程界已公認(rèn)的設(shè)計(jì)方法。至今 ，許多新型塔板都采用篩板的水力學(xué)模型作為研究基礎(chǔ)和工程設(shè)計(jì)參照模型。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揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組分的分離。精餾操作 在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。為此，掌握汽液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。該過程是同時(shí)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前歐美許多國家工業(yè)應(yīng)用的板式塔中， 60％以上的內(nèi)件都是篩板式及其改進(jìn)型，國內(nèi)在運(yùn)行的板式塔中篩板型也占很大比例。從總體上看，篩板塔的液相流動(dòng)是呈逆流的，氣體從下而上，液體從上而下。 回流比的選擇 選擇回流比，主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，力求使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和最低。 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 流程說明圖 塔頂出料 D組成 xD 回流 L 進(jìn)料 F 組成 xF 塔釜出料 W組成 xW 乙醇 丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì)圖 第三章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)一連續(xù) 式 篩板 式 精餾塔以分離乙醇 — 丙醇 具體工藝參數(shù)如下： 原料加料量 F＝ 100kmol/h 進(jìn)料組成 xF＝ 餾出液組成 xD＝ 釜液組成 xw＝ 塔頂壓力 p＝ 100kpa 單板壓降 ≤ kPa 精餾段全塔 物料衡算 原料液及塔頂塔底產(chǎn)品的摩爾分率及質(zhì)量分?jǐn)?shù) 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46kg/kmol 丙醇的摩爾質(zhì)量 MA=60kg/kmol xF＝ xD＝ xw＝ 原料液及塔頂、 塔底的 摩爾流 量 (1)摩爾衡算： F=100kmol/h 總物料衡算： F=D+W 即 100= D+W ① 輕組分 物料衡算： 即 100 =D +W ② 由①②得： D=。39。 各項(xiàng)計(jì)算如下； (1)溢流堰長 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 取 堰長 ,即 lw== （ 2）出口堰高 出口堰高 hw hw=Hlhow 由 lw/D=(lw)=查圖（液流收縮系數(shù)圖）有 E≈ . 依試21 3o w 1 2 .8 4 L sh = E1000 wL ?（ ） w L owh h h??= 提留段 222 30w 2. 84 L sh = E1000 wL（ ）= 22w owLh h h?? = （ 3）弓形降液管寬度和截面積 由 WL ? 查圖（弓型降液管的寬度與面積）得； wd/D=. Af/AT= 所以 wd=== 所以 Af= D4? 2= 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間： 精餾段 由式 ssLsA f H T 0 0 9 4 ??? ???? 提留段 ssLsA f HT 0 0 9 4 ??? ???? （ 4）降液管底縫高度 取降液管底縫的流速 u.’ =： 精餾段 mulLhws 01 6 00 0 85 010 ???? 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 提餾段 mulLhws 0 0 33 020 ???? 塔板布置 ○ 1 邊緣區(qū)寬度確定： 取 Ws=60mm,Wc=35mm 開孔區(qū)面積計(jì)算： Aa= ? ?? ?2 2 22 1 8 0 a r c s i n /x r x r r x r?? ? ? ? ? 其中 x=D/2(Wd+Ws)= m r=D/2Wc== m ∴ Aa= ? ?2 2 20 . 3 8 6 0 . 5 6 5 0 . 3 8 6 3 . 1 4 0 . 5 6 5 1 8 0 ar cs i n 0 . 3 8 6 / 0 . 5 6 5? ? ? ? ? ?= 2m 篩孔計(jì)算及其開孔率： 本例所處理的物系無腐蝕性，可選用δ =3 mm 碳鋼管，取篩孔直徑 do=5 mm。0 6 3/222 ???? ssp LVh 由式 220 39。7 1 9 139。所以操作彈性 K=Vs， max/ Vs,min= 提留段： Vs， max= ， Vs,min= 。我們不能始終依靠老師來獲取知識，而應(yīng)改開動(dòng)自己的大腦，提高獨(dú)立獲取知識的能力。 10 紀(jì)律 學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，遵守課程設(shè)計(jì)階段的紀(jì)律，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)規(guī)定的任務(wù)，按時(shí)上交課程設(shè)計(jì)有關(guān)資料。 10 工藝設(shè) 計(jì)計(jì)算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算，附屬設(shè)備的選型等。其涉及到制圖、數(shù)學(xué)軟件 MathType Eqution，當(dāng)然用到最多的還是 Microsoft Office 軟件，幾乎將我所學(xué)到的全部電腦知識排上用場。本設(shè)計(jì)選用 300kpa（溫度 ℃）的飽和水蒸汽作為加熱介質(zhì)。 sss LLV ??? 在操作范圍內(nèi)取幾個(gè) Ls值，計(jì)算出 Vs值，計(jì)算結(jié)果如下表 Ls/(m3/s) Vs/(m3/s) 依據(jù)上面數(shù)據(jù)表，可作出精餾段和提餾段的液泛線 液體負(fù)荷上限線 以 ? =4s 作為液體在降液管中停留的時(shí)間下限，由 ? =AHfT=4Ls得， = ?HTAf = 依據(jù)此作為精餾段的與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。(1 )39。 篩孔數(shù)目： n=開孔率為 φ =AaAo =*（ d0/t） 2=％ 每層塔板上的開孔面積 Ao 為： 20 mAaA ???? ? 氣體通過篩孔的氣速為 uo=Vs/Aa =提餾段 uo=Vs’ /Aa = 塔總體高度計(jì)算 精餾段 Z1=(N11)HT=(91)X400= 提餾段 Z2=(N21)HT=(121)X400= 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 總塔高 Z=Z1+Z2=+= 篩板的流體力學(xué)計(jì)算 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? ?hhhh cp ??? 1 （ 1）干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 干板阻力 hc 計(jì)算 hc= ? ?22020 .0 5 1 vLuc ??? ? ? ? d0/δ =5/3=, 查圖得： c0= 精餾段 hc1=*(u012/c02)* ρ v1/ρ L1= m液柱 提留段 hc2=*(u022/c02)* ρ v2/ρ L2= m液柱 （ 2）氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?h 精餾段： hl=β *hL ua=Vs/(ATAf) = Vs1/(ATAf)=()= m/s ∴ Fa= ua* V? =*172^= ㎏ 1/2/(sm)1/2 查圖得 ? = ∴ h1=? *hL == 液柱 提留段： h2=? *hL = Vs2/(ATAf)=()= m/s F0= ua2* 2V? =^= ㎏ 1/2/()1/2 查圖得 ? = ∴ h2== m 液柱 克服液 體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 液體表面張力的阻力計(jì)算 精餾段： 阻力 hσ 1=gdoL??4= m液柱 提留段：阻力 hσ 2=gdoL??4= m液柱 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 氣體通過每層塔板的液柱高度 hp p c 1h h h h?? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 ?p p LΔP =h g 液柱 p c 1h h h h?? ? ? =++= 單板壓降 ?p p LΔP =h g ==(設(shè)計(jì)允許值 ) 提餾段 p c 1h h h h?? ? ? = ++= 液柱 提餾段 ?p p LΔP =h g ==(設(shè)計(jì)允許值 ) 霧 沫夾帶量的驗(yàn)算 霧 沫夾帶量由?? 6 L T f 10e = ( )H