【文章內(nèi)容簡介】 5 m P a s? ? ? 精餾段液相平均粘度為： L D m L F mLm μ + μ 0. 30 1 + 0. 27 5μ = = = 0. 28 8 m P a s22 ? 化工系課程設計 11 塔釜液相平均粘度 由 Cmt ???，查手冊得 3 3AB= 1 9 .8 1 0 N / m , = 2 4 .0 1 0 N / m?????? 3L W m = 0 . 0 1 2 1 9 . 8 + 0 . 9 8 8 2 4 . 0 = 2 3 . 9 5 0 ( 1 0 N / m )? ? ? ? 提 餾 段液相平均粘度為 L W m L F mLm + 2 3 .9 5 0 + 0 .2 7 5= = = 0 .1 4 9 N / m )22??? ? 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 ① 最大空塔氣速和空塔氣速 最大空塔氣速計算公式： LVmax Vρ ρu = C ρ 精餾段的氣、液相體積流率為： 3VmsVm 3 3LmsLmVM = = = / s3600 ρ 3600 LM = = = 10 m / s3600 ρ 3600 ??? ?? 提 餾 段的氣，液相體積流率為 3VmsVmVM 9 1 .5 6 4 8 6 .9 3 2V = = = 0 .7 1 3 m / s3600 ρ 3 6 0 0 3 .1 0 0?? ?? ? ? 3 3LmsLmLM 1 1 4 .7 3 0 8 8 .9 7 6L = = = 3 .5 9 8 1 0 m / s3600 ρ 3 6 0 0 7 8 8 .1 6 8?? ?? ?? ? 精餾段塔徑 式中 C 由式 20 σC = C ( )20計算，其中的 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標為 ： 31 / 2 1 / 2s Lms V mL ρ 1 . 7 4 3 1 0 3 6 0 0 8 0 3 . 6 6 4( ) = ( ) = 0 . 0 4 0V ρ 0 . 7 2 8 3 6 0 0 2 . 8 2 3??? ?? 取板間距 TH = ，板上液層高度 Lh = m ，則 化工系課程設計 12 TLH h = 0 .4 5 0 .0 5 = 0 .4 m 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得 20C = 0. 2 0. 2Lm20 σ = C ( ) = 5 ( ) = 5520 20? L m V mm a xVmρ ρ 8 0 3 . 6 6 4 2 . 8 2 3u = C = 0 . 0 8 5 5 = 1 . 4 4 0 m / sρ 2 . 8 2 3? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 ： m a xu = 0 . 6 u = 0 . 6 1 . 4 4 0 = 0 . 8 6 4 m / s? ② 塔徑 s4V 4 0 . 7 2 8D = = = 1 . 0 3 6 mπ u 3 . 1 4 0 . 8 6 4? ? 按標準塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 2 2 2T π πA = D = 1. 0 = 0. 78 5 m44 ?? 氣體的實際氣速： sTV 0 .7 2 8u = = = 0 .9 2 7 m / sA 0 .7 8 5 提 餾 段塔徑 31 / 2 1 / 2s Lms V mL ρ 3 . 5 9 8 1 0 3 6 0 0 7 8 8 . 1 6 8( ) = ( ) = 0 . 0 8 0V ρ 0 . 7 1 3 3 6 0 0 3 . 1 0 0?? ? ?? ??? ? 取板間距 0 . 4 5 , h = 0 . 0 7 mTLHm? 板 上 層 液 高 度 則 h m???? ，查圖得 20C =? 。又 3Lmσ = 1 9 .3 5 2 ( 1 0 N / m )? ? 0. 2 0. 2Lm20 σ = C ( ) = ( ) = 9520 20??? ? L m V mm a xVmρ ρ 7 8 8 . 1 6 8 3 . 1 0 0u = C = 0 . 0 7 9 5 = 1 . 2 6 5 m / sρ 3 . 1 0 0?? ??? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m a xu = 0 . 6 u = 0 . 6 1 . 2 6 5 = 0 . 7 5 9 m / s?? ? 塔徑 s4V 4 0 . 7 1 3D = = = 1 . 0 9 4 mπ u 3 . 1 4 0 . 7 5 9? ?? ? ? 按標準 塔徑圓整后為 D=? 化工系課程設計 13 塔截面積為 2 2 2T π πA = D = = 0m44?? ? 氣體的實際氣速： sTV = = = m / sA ?? ?? 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為 TZ = ( N 1 ) H = ( 1 3 1 ) 0 . 4 5 = 5 . 4 m?精 精 提餾段有效高度為 TZ = ( N 1 ) H = ( 1 2 1 ) 0 . 4 5 = 4 . 9 5 m?提 提 在精餾段、提餾段各設一人孔，其高度均為 m 故精餾塔的有效高度為 Z = ( Z + Z ) + 0 .8 2 = 5 .4 + 4 .9 5 + 0 .8 2 = 1 1 .9 5 m??提精 板式塔總塔高度按下式計算 : 12( 1 )F p T F F p P D BH n n n H n H n H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 H —— 塔高， m。 n —— 實際塔板數(shù)； nF——— 進料板數(shù)； HF—— 進料板處板間距， m； pn —— 人孔數(shù)； BH —— 塔底空間高度， m； PH —— 設人孔出的板間距， m； DH —— 塔頂空間高度， m； 1H —— 封頭高度， m； 2H —— 裙座高度， m ( 2 5 1 2 1 ) 0 . 4 5 0 . 5 2 0 . 6 1 . 8 0 . 4 5 1 . 0 0 . 4 8 2 . 5H ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 化工系課程設計 14 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計 算 ： 因塔徑 D= m ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下： ① 堰長 wl 取 wl = 0 . 6 6 D = 0 . 6 6 1 . 0 = 0 . 6 6 m? ② 溢流堰高度 wh 由 w L owh = h h ，堰上液層高度 owh 由下式計算，即 2 / 3oww = E( )100 0 l s 近似取 E=1 ， 則 32 / 3 2 / 3sow wL2 . 8 4 2 . 8 4 1 . 7 4 2 1 0 3 6 0 0h = E ( ) = 1 ( ) = 0 . 0 1 3 m1 0 0 0 l 1 0 0 0 0 . 6 6???? 取板上清液層高度 Lh = m 故 w L o wh = h h = 0 . 0 5 0 . 0 1 3 = 0 . 0 3 7 m ③ 弓形降液管寬度 dw 和截面積 fA 由 wl = = ， 查 弓 形 降 液 管 的 寬 度 與 面 積 圖 ， 得 dfTwA = 72 , = 24AD 2fTdA = 0 .0 7 2 A = 0 .0 7 2 0 .7 8 5 = 0 .0 5 7 mw = 0 .1 2 4 D = 0 .1 2 4 m? 依下式驗算液體在降液管中停留時間，即 fT 3s3 6 0 0 A H 3 6 0 0 0 .0 5 7 0 .4 5θ = = = 1 4 .7 2 4 s 5 sL 1 .7 4 2 1 0 3 6 0 0??? ??? 故降液管設計合理。 ④ 降液管底隙高度 0h 化工系課程設計 15 sowoLh=3600l u? 取降液管底隙的流速 u = m/ s? ，則 3sowowoL 3 6 0 0 1 .7 4 2 1 0h = = = 0 .0 2 9 m3 6 0 0 l u 3 6 0 0 0 .6 6 0 .0 9h h = 0 .0 3 7 0 .0 2 9 = 0 .0 0 8 m 0 .0 0 6 m???? ?? 故降液管底隙高度設計合理。 ： （ 1）堰長 wl? 取 wl 0 . 6 6 0 . 6 6 1 . 1 0 . 7 2 6Dm??? ? ? ? （ 2）溢流堰高度 w L owh h h? ? ??? 選用平直堰，堰上液層高度 2 / 32 .8 4 ( ) / 1 0 0 0sow wLhE l ???? ? ? ? 近似取 1E?? ，則 3 2 / 33 . 5 9 8 1 0 3 6 0 02 . 8 4 1 ( ) / 1 0 0 0 0 . 0 1 90 . 7 2 6owhm???? ? ? ? ? 取板上清液層高度 50Lh mm? ? ，故 0 . 0 5 0 . 0 1 9 0 . 0 3 1w L o wh h h m? ? ?? ? ? ? ? （ 3）弓形降液寬度 dW? 和截面積 fA? 由 wl 26= = 6D ?? ，查弓形降液管的寬度與面積圖，得dfTwA = 72 , = 24AD???? 故 2fA 0 . 0 7 2 0 . 0 7 2 0 . 9 5 0 0 . 0 6 8TAm??? ? ? ? ? 1 .1 0 .1 2 4 0 .1 3 6dWm? ? ? ? 依下式驗算液體在降液管中停留時間， 即 fT 3s3 6 0 0 A H 3 6 0 0 0 .0 6 8 0 .4 5θ = = = 8 .5 0 5 s 5 sL 3 .5 9 8 1 0 3 6 0 0??? ??? ?? ?? 故降液管設計合理 （ 4）降液管底隙高度 so woLh=3600l u?? ??，取 ou / s? ? 化工系課程設計 16 則 3o 3 . 5 9 8 1 0 3 6 0 0h = 0 . 0 2 4 83 6 0 0 0 . 7 2 6 0 . 1 0 m???? ? woh h = 0 . 0 3 1 0 . 0 2 4 8 = 0 . 0 0 6 2 m 0 . 0 0 6 m?? 故降液管底隙高度設計合理。 塔板布置 取邊緣區(qū)寬度 0 . 0 6 , 0 . 0 7 mcSW m W??破 沫 區(qū) 寬 度 。 開孔區(qū)面積 aA 按下式計算，即 222a π rxA = 2 ( x r x + a r c s in )1 8 0 r 其中， dscD1x = ( W + W ) = ( 0. 12 4 + 0. 07 ) = 0. 30 6m22D1r = W = 0. 06 = 0. 44 0m22 故 22 2 2a 0π 0 . 4 4 0 . 3 0 6A = 2 ( 0 . 3 0 6 0 . 4 4 0 0 . 3 0 6 + a r c s in ) = 0 . 5 2 4 m1 8 0 0 . 4 4??? 本例所處理的物系無腐蝕，可選用 =3mm? 碳鋼板，去篩孔直徑 0d=5mm ，篩孔按正三角形排列，取孔中心距 0t=3d =15mm ，篩孔數(shù)目 n 為 a220 .5 2 4n = 1 .1 5 5 = 1 .1 5 5 = 2 6 9 0t 0 .0 1 5A?? 個 開孔率為 220d 05= 07 = 07 = 10 .1%t 15? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 氣孔通過閥孔的氣速為 s0 0 0 .7 2 8u = = = 1 3 .7 5 6 m /s0 .1 0 1 0 .5 2 4VA ? 3 塔的流體力學校驗 校核 精餾段 塔板壓降 ① 干板阻力 ch 計算 化工系課程設計 17 干板阻力 ch 由 20 V mc 0 L mu ρh = 0. 05 1 ( ) ( )c ρ??計算 od 5= = 3 ，由干板孔系數(shù)圖查得， oc = 故 2c 13, 756 3h = 1 ( ) ( ) = 2 803. 664?? ② 氣體通過液層的阻力 lh 計算 氣體通過液層的阻力 lh 由式 lLh=βh 計算 saTf1 / 2 1 / 2o a V mV 0 .7 2 8u = = = 1 .0 0 0 m / sA A 0 .7 8 5 0 .0 5 7F = u ρ = 0 .8 6 1 2 .8 2 3 = 1 .6 8 0 k g / ( s m )?