【正文】 但在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們遇到了很多問(wèn)題?！?表面張力σ=＋= mN/m液體蒸氣壓曲線的斜率比氣化焓ΔhV≈r=＋=液體的臨界壓力Pc= Kpa =160℃，此溫度下水蒸汽的物性數(shù)據(jù)如下：液態(tài)粘度為μL水= mPapS所以此串聯(lián)一個(gè)殼程，因此Sp= m2 該換熱器的面積裕度為：故傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)?！? 導(dǎo)熱系數(shù)　 ：λ= W/(m (五) 、液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從Hd≤φ(HT+hW) 苯一甲苯物系屬一般物系，取φ＝，則 φ(HT+hW)=(+)= m 而Hd=hP+hL+Δ+hd，板上不設(shè)進(jìn)口堰，本設(shè)計(jì)采用平直堰Δ=0，hd可由計(jì)算，即 精餾段： 故Hd1=++= m液柱 。各項(xiàng)計(jì)算如下： ①、堰長(zhǎng)： 取 ②、溢流堰高度hw2 由；，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E2=，對(duì)于平直堰，堰上液層高度hOW2由Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： hOW應(yīng)大于6mm，本設(shè)計(jì)滿足要求 ，板上清液層高度 ＝60mm ，故③、弓形降液管寬度Wd2和截面積Af2 因=，塔徑D相同故Wd2=Wd1= m，Af2=Af1= m2 液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。s μFB=105－＋ μFB= mPa故有： 而一般情況下R=(～2)Rm ,考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的2倍。 進(jìn)料狀態(tài)： 泡點(diǎn)進(jìn)料 料液初溫 ： 35℃ 冷卻水的溫度： 30℃ 飽和蒸汽壓強(qiáng)：(1Kgf/cm2=)KPa 精餾塔塔頂壓強(qiáng): 4 KPa(表壓) 單板壓降不大于 kPa 總塔效率為 分離要求：塔頂?shù)募妆胶坎恍∮?9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),塔底的 甲苯含量不大于1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 塔頂冷凝器設(shè)計(jì)選型。故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計(jì)所涉及的溫度范圍內(nèi)的表面張力可用下式求得： 甲苯 σA=＋ 乙苯 σB=＋ 而液相平均表面張力用計(jì)算 表4甲苯、乙苯在某些溫度下的表面張力（σ）?溫度 T℃60708090100表面張力(mN/m)甲苯乙苯溫度 T℃110120130140150表面張力 (mN/m)甲苯乙苯 圖4 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 TD＝℃ 得： σDA=＋= mN/m σDB=＋= mN/m σDm=＋()= 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由TF＝℃ 得： σFA=＋= mN/m σFB=＋= mN/m σFm=＋（1－）= mN/m 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 TW＝℃ 得： σWA=＋= mN/m σWB=＋= mN/m σWm=＋()= mN/m 精餾段液相平均表面張力 σLm1=(σDm＋σFm)/2=（＋)/2= 提餾段液相平均表面張力 σLm2=(σFm＋σWm)/2=（＋)/2= mN/m（六）、液體平均粘度計(jì)算 表5甲苯、乙苯在某些溫度下的粘度（μ）④溫度 T/℃60708090100粘度（mPa塔截面積為 AT1==12= m2 提餾段塔徑的計(jì)算 取板間距HT=，取板上清液層高度 ＝。 ②、破沫區(qū)(安定區(qū))寬度、無(wú)效邊緣區(qū)確定 取破沫區(qū)寬度：=== m 取無(wú)效邊緣區(qū)：Wc2=Wc1= m ③、開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積Aa2=Aa1= m2 ④、篩孔計(jì)算及其排列 同樣選用δ＝3 mm碳鋼板，篩孔直徑 d02=d01＝5 mm，按正三角形排列，孔中心距t為 t2=t1＝3d01＝3 5＝15mm。選用ф25，管內(nèi)流速取u=。取管心距t= do，則t=25=≈32(mm) 橫過(guò)管束中心線的管數(shù) 殼體內(nèi)徑 采用單管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率η＝，則殼體內(nèi)徑為 圓整可取D＝400 mm 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25％，則切去的圓缺高度為h＝400＝100 mm；取折流板間距B＝，則B＝400＝120 mm，可取板間距B=150 mm；折流板數(shù)，折流板圓缺面水平裝配。K傳熱系數(shù)，W/m2K/W 水蒸汽的污垢熱阻Rs2=104 m2總體來(lái)說(shuō)，本設(shè)計(jì)基本上是符合設(shè)計(jì)要求的。三、傳熱能力核算 確定顯熱段傳熱系數(shù)KL ?計(jì)算顯熱段管內(nèi)傳熱系數(shù)αi 釜液循環(huán)質(zhì)量流量： 管內(nèi)流通截面積： 管內(nèi)總質(zhì)量流速： 管內(nèi)流體流速： (～ m/s內(nèi)說(shuō)明假設(shè)氣化率合理) ?殼程對(duì)流傳熱系數(shù)α 整個(gè)過(guò)程由熱量衡算Q=msr得 水蒸汽用量: 冷凝負(fù)荷： 雷諾數(shù)： ?計(jì)算顯熱段傳熱系數(shù)KL 查得管金屬的導(dǎo)熱系數(shù)λ′=45 W/(m℃)(kg 管程數(shù)和傳熱管數(shù) 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 根 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 （do為管外徑）。估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式式換熱器。 篩孔數(shù)目： 開(kāi)孔率為：（開(kāi)孔率一般在5～15%之間,滿足要求） 每層塔板開(kāi)孔面積： 氣體通過(guò)篩孔的氣速： 提餾段塔板布置 ①、塔板的分塊 因D2≥800mm，故塔板采用分塊式。s四、精餾塔的氣、液相負(fù)荷計(jì)算（一）、精餾段氣、液相負(fù)荷計(jì)算 汽相摩爾流率：V=(R+1)D=(+1)= 汽相體積流量： 汽相體積流量： 液相回流摩爾流率：L=RD== kmol/h 液相體積流量： 液相體積流量：（二）、提餾段氣、液相負(fù)荷計(jì)算 汽相摩爾流率： 汽相體積流量 汽相體積流量 液相回流摩爾流率： 液相體積流量： 液相體積流量：五、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 （一）、塔徑的計(jì)算 精餾段塔徑的計(jì)算 取板間距HT=，取板上清液層高度 ＝。故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計(jì)所涉及的溫度范圍內(nèi)的密度可用下式求得： 甲苯ρA=＋ ， 乙苯 ρB=＋ 而液相平均密度用計(jì)算（ 式中表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 接管規(guī)格：（1）進(jìn)料管（2）回流管（3）塔釜出料管（4）塔頂蒸汽出料管（5）塔釜進(jìn)氣管（6）法蘭 總塔高的計(jì)算：包括上、下封頭、裙座高度、塔主體的 高度、塔的頂部空間、塔的底部空間 （三）、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 換熱器選型。 精餾工藝計(jì)算 ①物料衡算確定各物料流量和組成； ②經(jīng)濟(jì)核算確定適宜的回流比； ③精餾塔實(shí)際塔板數(shù)。在xy圖中繪出精餾段操作線、提留段操作線、q線，并繪出梯級(jí)（如圖2）。s 塔底液相平均粘度的計(jì)算 由TW＝℃ 得 ： μWA=105－＋ μWA= mPa 選用凹形受液盤(pán)，深度取=50mm。 因Hd1和Hd2都小于φ(HT+hW),故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。s三、熱計(jì)算負(fù)荷 殼程液流量 由精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算可知： 汽相摩爾流率：V= kmol/h 塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量：MVDM= kg/kmol 殼程液流量 ：ms1=VMVDM= kg/h = kg/s 殼程流體的汽化潛熱 根據(jù)已查得的汽相甲苯、乙苯在某些溫度下的汽化潛熱（如表），將其以T為x軸、r為y軸繪制出溫度汽化潛熱兩條曲線（如圖）。 由Re＝，＝，查莫狄圖得λ＝ W/mkg液態(tài)密度ρL水= kg/m3 蒸汽密度ρV水= kg/m3液態(tài)導(dǎo)熱率λL水= W/(m塔板的評(píng)價(jià)指標(biāo)，有四個(gè)方面。K污垢系數(shù)，m2s液態(tài)比熱容CpL=+= KJ/(kg℃)；?！? 粘 度　 ： μ1=μDm= Pa (二)、 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 選用凹形受液盤(pán)，深度取=50mm。s lgμDm=lg()＋()lg() 解出μDm= mPa 再根據(jù)泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程得到各組tx(y)數(shù)據(jù)（如表2），繪出甲苯、乙苯的溫度組成圖（如圖1）及平衡曲 線（如圖2）。 三、設(shè)計(jì)條件： 處理量： 27000 （噸/年）。 （四）、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 （五）、工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖 （六）、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或?qū)τ嘘P(guān)問(wèn)題的分析與討論 第二部分 精餾塔的設(shè)計(jì)一、精餾塔的物料衡算 (一)、原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率