【正文】 圍內(nèi)任取兩個(gè) sL 值便可依式 ??算出相應(yīng)的 sV 。 塔板 流體力學(xué)驗(yàn)算 計(jì)算氣相通過浮閥塔板的靜壓頭降 每層塔板靜壓頭降可按式 P c lh h h h?? ? ? 計(jì)算。 （ 3）開孔區(qū)面積計(jì)算 2 2 22 ( a r c s in )180 xA x R x R R? ?? ? ? ? ? 其中： ? ? 0 . 8 (0 . 1 3 6 0 . 0 6 5 ) 0 . 1 9 9m220 . 8 0 . 0 3 5 0 . 3 6 5 m22dSCDx W WDRW? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 故 22 2 [ a r c si n( ) ] m180 ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 4）浮閥數(shù)計(jì)算及其排列 預(yù)先選取閥孔動能因子 F 10? ,由 F。 加料液體的平均粘度： 0 . 2 6 5 . 2 1 6 9 0 . 3 2 0 0 (1 0 . 2 1 6 9 )L? ? ? ? ? ? = s? 取表中溫度下 ? 數(shù)據(jù)：可取 ℃和 ℃ 1 ( ) 0 . 1 3 4 0 . 0 2 ( 0 . 0 2 0 . 8 6 6 ) 7 . 5 8 1 9 6A B B AY X Y X? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 ( ) 0 .9 7 9 0 .0 5 ( 0 .0 2 1 0 .9 5 ) 2 .4 5 3 6 3 4A B B AY X Y X? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 12 7 .5 8 1 9 8 6 2 .4 5 3 6 3 4 4 .3 1 3 2? ? ?? ? ? ? ? 塔板效率： 0 .2 4 50 .4 9 (4 .3 1 3 2 0 .3 0 8 1 ) 0 .4 6TE ?? ? ? ?。 ( 1 ) 2 2 .0 1 8 2 ( 1 .3 6 5 1 ) 4 2 .2 5 4 4 3 7 .4 1 1 /V V q F m o l s? ? ? ? ? ? ? ? 操作線方程 精餾段操作線方程為：1 1 . 3 6 5 0 . 9 6 51 1 1 . 3 6 5 1 1 . 3 6 5 1Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ?? ? ? ? 1 1 .8 7 9 9 0 .4 0 8 0nnyx? ?? 提餾段操作線方程為：1 39。 設(shè)計(jì)步驟 本次設(shè)計(jì)主要是針對甲醇和水二元液體混合物系的分離，由于分離要求非常高，因此選用精餾操作來實(shí)現(xiàn)該任務(wù)。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，制造方便，塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。 塔頂冷凝器可采用全凝器、分凝器 全能器連種不同的設(shè)置。 具有代表性的浮閥塔有 F1 型（ V1 型 ）浮閥塔板、重盤式浮閥塔、盤式浮閥、條形浮閥及錐心形浮閥等。課程設(shè)計(jì)是一次讓我們接觸并了解實(shí)際生產(chǎn)的大好機(jī)會，我們應(yīng)充分利用這樣的機(jī)會去認(rèn)真去對待。用 160℃飽和蒸汽加熱，用 20℃循水作冷凝劑。 本設(shè)計(jì)書對甲醇和水的分離設(shè)備─浮閥精餾塔做了較詳細(xì)的敘述，主要包括：工藝計(jì)算，輔助設(shè)備計(jì)算 ,塔設(shè)備等的附圖。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。塔頂使用全凝器，部分回流?；ト芤后w混合物的分離有多種方法，蒸餾及精餾是其中最常用的一種。這類塔盤的塔盤板開有閥孔，安置了能在適當(dāng)范圍內(nèi)上下浮動的閥片，其形狀有圓形、條形及方形等。蒸餾過程按操作方式不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是浮閥式連續(xù)精餾塔。 因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)采用間接加熱，所以需要再沸器。 從甲醇 — 水的相關(guān)物性中可看出它們可近似地看作理想物系?；亓鞅葘Σ僮髻M(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 4 響，因此必須選擇合適的回流比。精餾的原理是多次部分汽化與多次部分冷凝，因此在設(shè)計(jì)和操作過程中，充分考慮熱量的利用是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的關(guān)鍵。 3 7 . 4 1 1 3 7 . 4 4 1 1wn n n nWxLy x x xVV? ? ? ? ? ? ? ? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 8 用圖解法求理論塔板數(shù) 所以總理論板數(shù)為 ?TN 11 塊（包括再沸器），第 7 塊板上進(jìn)料。 各項(xiàng)計(jì)算如下： （ 1）溢流堰長 wl 取堰長 wl 為 ，即 wl ??? （ 2）溢流堰堰高 hw w L o wh h h?? 因 為 采 用 平 直 堰 ? ?2E查 文 獻(xiàn) 液 流 收 縮 系 數(shù) 計(jì) 算 圖 ， = 223333 3 6 0 0 0 . 0 0 0 3 82 . 8 4 1 0 ( ) 2 . 8 4 1 0 1 ( ) 0 . 0 0 5 1 50 . 5 6hOWWLh E ml?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 取板上清液層高度 ? 故 0. 06 0. 00 51 5 0. 05 48 5mW L O Wh h h? ? ? ? ? （ 3）弓形降液管的寬度 Wd 和面積 fA 由 ?Dlw ，查文獻(xiàn) ??2 弓形降液管的寬度與面積圖得 , dtAWDA?? 故 0. 17 0. 17 0. 8 0. 13 6 mdWD? ? ? ? 0 . 0 9 2 0 . 0 9 2 0 . 5 0 2 7 0 . 0 4 6 2 5 mfTAA? ? ? ? 依式 fTAHLs?? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 16 10 . 0 4 6 2 5 0 . 3 5 4 2 . 5 9 5 s0 . 0 0 0 3 8fTSAH sL? ?? ? ? ? 故降液管設(shè)計(jì)合理?，F(xiàn)按 78t mm? （底邊長）的等腰三角形叉排方式排列，則設(shè)計(jì)條件下的閥孔濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 17 氣速為 39。 計(jì)算霧沫夾帶量 ve （ 1）霧沫夾帶量 Ve 判斷霧沫夾帶量 Ve 是否在小于 10%的合理范圍內(nèi)，是通過計(jì) 算泛點(diǎn)率 1F 來完成的。 液相負(fù)荷上限線 為了使降液管中液體所夾帶的氣泡有足夠時(shí)間分離出，液體在降液管中停留時(shí)間不應(yīng)小于3～ 5s。 3 7 . 4 1 1 2 2 5 7 . 2 1 8 7 9 1 1 6 3 . 0 1 1 9 /mQ V r k J s? ? ? ? 160 98 62mt? ? ? ?℃ 選擇 2450 / ( .k W m? ℃ ) 3 211 63 .01 19 10 41 .68 545 0 62 k s t S mKt ?? ? ? ? ? ??? 因此選擇列管式換熱器，管子型號： 25? 名稱 公稱直徑 mm 公稱壓強(qiáng) kpa 管程數(shù) 管子總根數(shù) 規(guī)格 400 1600 2 98 名稱 中心排管數(shù) 管程流通面積 2m 計(jì)算換熱面積 2m 換熱管長度 mm 規(guī)格 12 2020 再沸器的裕度： 物質(zhì) 沸點(diǎn) 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 甲醇 1101 水 100 2258 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 23 塔頂回流全凝器 66Dt ? ℃ 甲醇的汽化熱： 21(6 6 2 7 3 .1 5 ) / 5 1 2 .1 0 .5 2 8 9(6 4 .7 2 7 3 .1 5 ) / 5 1 2 .1 0 .6 5 9 0rrTT ? ? ?? ? ? Ar =0 . 3 8 0 . 3 822111 1 0 . 6 6 1 2( ) 1 1 0 1 ( ) 1 0 9 7 . 8 0 2 4 /1 1 0 . 6 5 9 0rVVrTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 水的汽化熱： 21(6 6 2 7 3 .1 5 ) / 6 4 7 .3 0 .5 2 3 9(6 4 .7 2 7 3 .1 5 ) / 5 1 2 .1 0 .5 7 6 5rrTT ? ? ?? ? ? Br =2111()11 ( )1 /rVVrTHHTkJ kg?? ? ? ??????? 0 . 9 6 5 1 0 9 7 . 8 2 0 4 ( 1 0 . 9 6 5 ) 2 3 6 0 . 7 2 2 81 1 4 2 . 0 0 4 6 /m A A B Br x r x rk J k g? ? ? ? ? ? ?? 69 6 0 . 3 7 4 2 1 1 4 2 . 0 0 4 6 2 . 3 6 52 . 5 9 3 8 1 0 /mQ V r k J h? ? ? ??? 1266 20 4666 30 36tt? ? ? ?? ? ? ? ℃℃ 12124 6 3 6 4 0 .7 9 5 946lnln 36mTTt TT? ? ? ?? ? ? ???℃ 選 2450 / ( . )k W m? ℃ 9 22 . 5 9 3 8 1 0 3 9 . 2 4 6 83 6 0 0 4 5 0 5 3 . 3 4mQSmkt ?? ? ?? ? ? 因此可選擇列管式換熱器，規(guī)格如下： 名稱 公稱直徑 mm 公稱壓強(qiáng) kpa 管程數(shù) 管子總根數(shù) 規(guī)格 600 250 2 232 名稱 中心排管數(shù) 管程流通面積 2m 計(jì)算換熱面積 2m 換熱管長度 mm 規(guī)格 16 52 3000 全凝器的裕度： 52/= 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 24 原料貯罐 設(shè)計(jì)原料的儲存利用時(shí)間為 3 天，平均溫度為 20℃ ， 則： 3 2 0 0 / 2 4 3 2 3 0 4 0 0m kg h h kg? ? ? ? m? = ㎏ / 3m 3230400 25 091 6mVm?? ? ? 設(shè)安全系數(shù)為 則： 32 5 0 .8 0 / 0 .8 3 1 3 .5 0Vm??實(shí) 際 泵的計(jì)算 及選型 ① 進(jìn)料泵的選型： 332020 2 0 0 / 3 .4 8 /9 1 8 .6 6sV kg h m h? ? ? 因此選擇泵的型號即可滿足要求 : 型號 IS5032125 流量 3/mh 揚(yáng)程 22m 轉(zhuǎn)速 2900 /minr 軸功率 電機(jī)功率 效率 47% 氣蝕余量 質(zhì)量（泵 /泵座） /㎏ 32/46 結(jié)構(gòu)形式 單級懸臂 第四章 塔附件設(shè)計(jì) 接管 進(jìn)料 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管。 0100 32 ????????? w Sl LE ?取 ，代入 wl 的值則可求出 ? ?minsL ， 3322 3m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 0 . 0 0 6 1 0 0 0 0 . 5 6 0 . 0 0 0 3 0 /2 . 8 4 3 6 0 0 2 . 8 4 1 3 6 0 0ws lL m sE??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 21 按上式作出的液相負(fù)荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的 豎直線 . 所的負(fù)荷性能圖如下： 小結(jié) ，按生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣相和液相流量所得到的操作點(diǎn)在適宜操作區(qū)的適中位置，說明塔板設(shè)計(jì)合理。 精餾段 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶 線 對于甲醇 — 水物系和已設(shè)計(jì)出塔板結(jié)構(gòu)，霧沫夾帶線可根據(jù)霧沫夾帶量的上限值干氣）（液） /k g ( kge V ? 所對應(yīng)的泛點(diǎn)率 F1(亦為上限值 ),利用式 %1 0 01 ????pFLsvL vsAKcZLVF ??? 泛點(diǎn)率 1 70F??，依上式有 81804 .46 08 645ssVL??? ??? 整理后得 0 .0 6 0 2 1 .4 3 1 0 .1 3 4 9ssVL?? 即 ?? 此式便為霧沫夾帶的上限線方程，對應(yīng)一條直線。所以這樣開孔是合理的。 （ 2）邊緣區(qū)寬度確定 取 ? ? 。由經(jīng)驗(yàn)式查 ? ? 0 .2 4 5L4 0 .4 9 ( )TE ?? ??文 獻(xiàn) 式中，L?? ?? 塔 頂 與 塔 底 平 均 溫 度 下 的 液 相 黏 度塔 頂 與 塔 底 平 均 溫 度 下 的 相 對 揮 發(fā) 度 用內(nèi)插法求算甲醇的粘度，設(shè)甲醇的粘度： X s? s? 3 5 3 .2 3 5 5 .1 5 3 6 3 .2 3 5 .1 50 .2 7 1 .2 4 0XX??? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計(jì) 9 X= mPas? 查文獻(xiàn) ??5 在 82℃ 水的粘度： s? 。 1 2 . 7 0 8 2 1 . 3 6 5 4 2 . 2 5 4 4 7 0 . 3 8 5 5 /L L q F m o l s? ? ? ? ?