【文章內(nèi)容簡介】 /m 塔頂： tD=℃ ,內(nèi)插法查上表求得σ 1= σ mD=*+()*=進(jìn)料處： tF=℃ ,σ 1= σ mF=*+()*=塔釜： tW=℃ ,σ 1= σ mW=*+()*=則精餾段平均表面張力：σ m1=（ +） /2= 提餾段平均表面張力：σ m2=（ +） /2= ET 根據(jù) O180。connel法關(guān)聯(lián)式 ： ET=（αμ L） ^ [6] 精餾段塔效率： ET1=（ *） ^= 提餾段塔效率： ET2=（ *） ^= N 精餾段： N1=NT/ET1=14/=≈ 31 提餾段： N2=NT/ET2=2/=≈ 6 實(shí)際塔板數(shù)： N=N1+N2=37 塔板總效率： ET=NT/N=16/37= (三）精餾段、提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 根據(jù) qn,V=qn,L+qn,D ,R=qn,L/qn,D 得 qn,L=qn,DR=*= qn,V=+= 氣相 VS=( qn,VMmDV )/(3600ρ Vm1 )=(*)/(3600*)=179。/s 液相 LS=( qn,LMmDL )/(3600ρ Lm1 )=(*)/(3600*)=179。/s 根據(jù) qn,L180。=qn,V180。+qn,W , qn,L180。=qn,L+qqn,F ,q=1 得 qn,L180。= +1*= qn,V180。= = 氣相 V180。S=( qn,V180。MmWV )/(3600ρ Vm2 )=(*)/(3600*)=179。/s 液相 L180。S=( qn,L180。MmWL )/(3600ρ Lm2 )=(*)/(3600*)=179。/s （四）塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 表 41 板間距與塔徑的關(guān)系 [6] 塔徑 D/m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 HT/㎜ 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 10 根據(jù)上表，初選板間距 HT = m,取板上液層高度 hL= m (1)精餾 段 因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)值 u=(～ )umax ,最大空塔氣速 umax= VVLC ? ?? ? ,C 為負(fù)荷系數(shù)通過 Smith關(guān)聯(lián)圖 [7] ，得 (LS/ VS )*(ρ L/ρ V)^=()*( ) 圖 41 Smith 關(guān)聯(lián)圖 得 (LS/ VS )*(ρ L/ρ V)^=()*( )^= HThL== ,查得 C= 通過 C=C20（σ /20)^ = 得 C=*（ )^= umax= 150 91 ?=,u= = *=D=u4?V= ??= 圓整 D=,則空塔氣速 u=(2)提餾段 同理查得 C=,校正 C=0,.081*（ )^= umax = ?= ,u=*=D180。= m9 0 ??? 圓整 D180。=1m ,則空塔氣速 u= 精餾段： ZT1=（ N11） HT=（ 311） *=12m 提餾段： ZT1=（ N11） HT=（ 61） *=2m 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 11 板式塔溢流裝置包括溢流堰、降液管及受液盤，液體流型有 U 型流、單溢流、雙溢流、階梯溢流，降液管有圓形和弓形兩種。已知塔徑 D=,液體流量 L=～ 179。/h,根據(jù)選擇流體形式參考表 [8],選擇單溢流的具有弓形降液管的溢流裝置。 （ 1） 溢流堰 為維持塔板上一定高度的均勻流動(dòng)的液層，采用平直溢流堰 ① 堰長 lw 單流堰一般為（ ～ ） D, Lh/lw ≤ 100～ 130m179。/(m/h) 精餾段： Lh =*3600= m179。/h ,取 lw =*= 提餾段： l180。w =*1= ② 堰高 hw和堰上液層高度 how 根據(jù) hL=hw+how ,可通過3/2wh )100 lLEow （?，根據(jù)液流收縮系數(shù)計(jì)算圖 [9]查出系數(shù) E 精餾段： (Lh/lw^)=,lw/D= ,查圖得 E= 012 3/2 ???? ）（owm ,hw== 提餾段：同理， (Lh/lw^)=， lw/D= 查得 E= h180。ow = ,h180。w== (2)降液管 ① 降液管的寬度 Wd截面積 Af 因?yàn)槭枪谓狄汗?，故可?lw/D— Wd/D 或 Af/AT 的關(guān)聯(lián)圖 [10]計(jì)算 精餾段： lw/D=，查圖得 Wd/D=， Af/AT= Wd =*=， Af==**^2=㎡ 停留時(shí)間τ =（ Af HT） /Ls=* 提餾段： lw/D=，查圖得 Wd/D=， Af/AT= W180。d =*=， A180。f==**1^2=㎡ 停留時(shí)間τ180。 =（ Af HT） /Ls=* ② 降液管底隙高度 ho 經(jīng)驗(yàn)值 ho = hw( ～ ） 精餾段： ho = == 提餾段： h180。o = h180。== （ 3） 受液盤及進(jìn)液口 采用平行受液盤，不設(shè)置進(jìn)口堰 （ 1）塔板布置 塔板分為安定區(qū)、開空區(qū)、溢流區(qū)和無效區(qū) ① 安定區(qū)：選取安定區(qū)寬度 Ws=,W180。s= ② 無效區(qū)：選取無效區(qū)寬度 Wc=,W180。c= ③ 溢流區(qū)：溢流區(qū)面積 Af=㎡， A180。f=㎡ ④ 開空區(qū)：對于垂直弓形降液管的單流型塔板開空區(qū)面積可按下式計(jì)算， )/(s i n180[2 1222a RxRxRxA ???? ? ， 其中 x=D/2(Wd+Ws),R=D/2Wc 精餾段：可得 x=(+)=,R== 代入公式可得 Aa=㎡ 提餾段：可得 x=(+)=,R== 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 12 代入公式可得 Aa=㎡ （ 2）篩板的篩孔和開孔率 ① 孔徑 d0 : 乙醇 水表面張力為正系統(tǒng)物系，故選 d0=5mm ② 篩板厚度δ 考慮到乙醇 水物系腐蝕性不大，對鋼材沒有特殊要求，為了經(jīng)濟(jì)性，一般選用碳鋼 Q235A,δ ==3mm ③ 孔心距 t 篩孔在篩板塔上一般按正三角形排列，經(jīng)驗(yàn)式一般 t=(～ 5)d0 選取 t==13㎜ ④ 開孔率φ 篩孔按正三角形排列可按下式計(jì)算：根據(jù)φ =A0/Aa=? ?==% ⑤ 篩孔數(shù) n 按三角形排列時(shí)，篩板上篩孔數(shù)按下式計(jì)算： aAt )101158(n 2 3?? 精餾段： 55 6681 )13 10 0011 58(n 2 ???? （個(gè)） 提餾段： 38 7056 )13 10 0011 58(n 2 ????? （個(gè)） 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 13 第三章 流體力學(xué)驗(yàn)算 （一）篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 △ Pρ 根據(jù)氣流流過篩板的壓降△ Pρ以相當(dāng)?shù)囊褐叨缺硎究捎晒剑? ?hhhcp ??? 1h (1)干板阻力 hc 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 )()(200LVc Cu ??? 精餾段：開孔面積 A0=φ Aa=*=㎡ 篩孔氣速 u0=Vs/A0= 干篩孔的流量系數(shù) C0通過查圖法 [11]得到 ,因?yàn)?d0/δ =5/3=, 查圖得 C0= 代入公式 m0278 ) () ( 2 ??c 提餾段：開孔面積 A180。0=φ A180。a=*=㎡ 篩孔氣速 u0=V180。s/A0= 干篩孔的流量系數(shù) C0通過查圖法 [11]得到 ,因?yàn)?d0/δ =5/3=, 查圖得 C0= 代入公式得 m0326 ) () ( 2 ???c （ 2）氣體通過液層的阻力 h1 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 h1=ε 0hL=ε 0(hw+how),ε 0為充氣系數(shù)，根據(jù)ε 0與 Fa的關(guān)聯(lián)圖 [12]可查得， Fa為氣相動(dòng)能因素， 有 VauF ??a ， fTsa AA V??u 精餾段： 413 062 2 ????am/s, ??F 查得ε 0= 代入公式得 h1=*= 提餾段： 91 .04 2 ????am/s, 9 5 4 1 3 ??F 查得ε 0= 代入公式得 h180。1=*= （ 3） 液體表面張力的阻力 ?h 根據(jù)公式04h gdL??? ? 精 餾段： 003 3 ??? ????m 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 14 提餾段： 005 3 ??? ?????m （ 4）單板壓降△ Pp 精餾段： ?hhhcp ??? 1h =++= 單板壓降△ Pp=hpρ Lg=**= pa= 故精餾段在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)。 提餾段：?hhhcp ???? 1h=++= 單板壓降△ P180。p=hpρ Lg=**= pa= 故提餾段在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)。 eV(kg液 /kg氣） 霧沫夾帶會(huì)影響塔板分離效率，為保持塔板一定效率，控制霧沫夾帶量 eV /kg氣 本設(shè)計(jì)采用 Hunt的經(jīng)驗(yàn)式 [13]計(jì)算霧沫夾帶量： )(fTaV hH u??? ?? ,hf為塔板上鼓泡層高度， hf= 精餾段 : ) ( 6 ?????Vkg 液 /kg 氣 液 /kg氣 故精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生 過量霧沫夾帶 提餾段 : ) ( 6 ??????Vkg 液 /kg 氣 液 /kg氣 故提餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶 漏液點(diǎn)氣速 uow根據(jù)下式計(jì)算： VLLOow hhC ??? /)( ??? 精餾段： 0 4 )0 0 3 9 0 5 ( ???????owm/s 篩板穩(wěn)定系數(shù) K=u0/uow = 故精餾段不會(huì)發(fā)生過量漏液 提餾段： 4 )0 0 5 0 0 5 ( ????????owm/s 篩板穩(wěn)定系數(shù) K=u0/uow = 故提餾段不會(huì)發(fā)生過量漏液 降液管內(nèi)清夜層高度 Hd =hp+hL+hd ,為防止液泛， Hd≤Φ（ HT+hW),取Φ =。不設(shè)進(jìn)口堰， hd可用下面經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算： 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計(jì) 共 28 頁 第 頁 15 2020 )l( ）（ ??? hLwsd ， 精餾段： 000 )037 001 ( 2 ????dm Hd=++=,Φ（ HT+hW)=*（ +） = 因?yàn)? Hd Φ（ HT+hW) ，故 不會(huì)發(fā)生液泛 提餾段： 003 )032 002 ( 2 ????dm Hd=++=,Φ（ HT+hW)=*（ +） = 因?yàn)? Hd Φ（ HT+hW) ，故不會(huì)發(fā)生液泛 （二）塔板負(fù)荷性能圖 ① 根據(jù) )(fTaV hH u??? ?? ，fTsa AA V??u，3/2