化工原理課程設(shè)計(jì)封面格式[1]及任務(wù)書(編輯修改稿)
2025-06-19 18:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 6=*10^3）17 （X16=*10^4,Y17=*10^4）（X17=*10^4,Y75=*10^4）由于到X17首次出現(xiàn)Xi X w ，故總理論板數(shù)不足17塊∴總的理論板數(shù)NT=16+（X16Xw）/（X16X17）=( 包括塔釜)X 實(shí)際塔板數(shù)的確定1）總板效率ET的計(jì)算℃ 塔釜溫度℃ ℃溫度℃塔釜溫度定性溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度 定性溫度 ℃此溫度下組成為乙醇摩爾分率由內(nèi)插法求得X= 當(dāng)t=℃ 時(shí)由內(nèi)插法求得α=由奧克梅爾公式： 2）實(shí)際塔板層數(shù)∵算得ET=其中： 精餾段：5/=≈13塊 提餾段: ≈30塊 ∴ 實(shí)際塔板數(shù)Np=精餾段板數(shù)+提餾段板數(shù)+塔釜=44塊4 塔體主要工藝尺寸的確定 精餾段塔徑塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算 精餾段塔徑塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 精餾段塔塔徑塔板的設(shè)計(jì)參數(shù)(2) 塔板參數(shù)計(jì)算和選擇 操作壓力塔頂壓強(qiáng)，∵△p≤ ∴取每層踏板壓強(qiáng)△p=，則進(jìn)料板的壓力為： kPa塔底壓力為： kPa，故精餾段平均操作壓力為：pm精 kPa塔頂溫度=℃ 進(jìn)料溫度=℃ 塔釜溫度=℃則精餾段的平均溫度：℃1）精餾塔的汽、液相負(fù)荷:L=RD=32=V=(R+1)D=(+1)32= kmol/h2）塔頂平均分子量:X1=, Y1=MVDM=+()=MLDM=+()=3)加料板上一塊塔板平均摩爾質(zhì)量：X4=, Y4=MVFM =+()= g/molMLFM =+()=∴精餾段平均摩爾質(zhì)量：MVm=(MVDm+MVFm)/2=(+)/2=MLm=(MLDm+MLFm)/2 =(+)/2= 1）氣相密度2） 液相密度乙醇水在各溫度下的密度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度乙醇水 已知： 混合液密度: xF=XD=XW= 乙醇水各溫度下的表面張力(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度乙醇N/m 水N/m TF=℃ ℃ 精餾段液相平均表面張力： 乙醇水各溫度下的粘度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度定性溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度 1) tD=℃ 2) tF=℃ 精餾段液相平均粘度：. 塔徑塔板工藝尺寸的確定 欲求塔徑應(yīng)先求出u，而u＝安全系數(shù)umax 式中： 取塔板間距，板上液層高度，塔板間距與塔徑的關(guān)系塔 徑/D，m～～～～～板間距/HT，mm200～300250～350300～450350～600400～600那么分離空間： 功能參數(shù)：從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： 由于 取安全系數(shù)=則 取圓整得 D=塔截面積：空塔氣速： 溢流裝置的確定 選用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。單溢流又稱直徑流，液體自液盤橫向流過塔板至溢流堰，流體流徑較大，塔板效率高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。1) 溢流堰長(zhǎng)精餾段：根據(jù)塔徑=溢流堰長(zhǎng) 2)出口堰高選用平直堰，堰上液層高度液流收縮系數(shù)3）弓形降液管寬度和面積查圖知 精餾段： Wd==驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 停留時(shí)間 故降液管尺寸可用。4) 降液管底隙高度降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以h0表示。降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度hw，(hwho)不應(yīng)低于6mm才能保證降液管底端有良好的液封. 工程上ho一般取2025mm。本次設(shè)計(jì)中取22mm。hwho=40 22 =18 mm 6 mm 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 1) 入口安定區(qū) 塔板上液流的上游部位有狹長(zhǎng)的不開孔區(qū)，叫入口安定區(qū)，其寬度為。此區(qū)域不開孔是為了防止因這部位液層較厚而造成傾向性液封，同時(shí)也防止氣泡竄入降液管。一般取=（50~100）mm,精餾段取=70mm。2） 出口安定區(qū) 在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狹長(zhǎng)的不開孔區(qū)，叫出口安定區(qū)，其寬度與入口安定區(qū)相同，亦為。這部分不開孔是為了減小因流進(jìn)降液管的液體中含氣泡太多而增加液相在降液管內(nèi)排氣的困難。精餾段取=70mm。3） 邊緣固定區(qū) 在塔板邊緣有寬度為WC的區(qū)域不開孔，這部分用于塔板固定。一般=（25~50）mm。精餾段取=40mm。 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列塔徑D/mm8001200140016001800200022002400塔板分塊數(shù) 3 4 5 6D精=1200mm 所以查表得：塔板分塊數(shù)（精餾）=3工藝要求：孔徑取閥孔動(dòng)能因子 =10孔速浮閥孔數(shù) 取無效區(qū)寬度 = 安定區(qū)寬度 = 弓形降液管寬度 開孔區(qū)面積 =其中 R==x==浮閥排列方式采用等腰三角形叉排圖如下：經(jīng)過精確繪圖，得知，當(dāng)t=65mm,t=75mm時(shí)，閥孔數(shù)N實(shí)際=117個(gè)按N=118重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：孔速u0= VS/（π 1/4 d2 N）= m/sF0=uo(ρV,M) =閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在9～12范圍內(nèi)。 開孔率的計(jì)算∴ 開孔率 (∵5%%14%,∴符合要求)故：t=85mm 閥孔數(shù)N實(shí)際=117個(gè)∴則每層板上的開孔面積AO =A a φ = %= 塔盤流體力學(xué)驗(yàn)算 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時(shí)的臨界速度為U0,cU0,c=（,M）（1/）=液層阻力 液體表面張力數(shù)值很小，設(shè)計(jì)時(shí)可以忽略不計(jì)氣體通過每層塔板的壓降△P為 降液管停留時(shí)間a. 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間故降液管設(shè)計(jì)合理b. 液泛的校核為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。即：Hd≤ψ（HT+hW）Hd=hw+how+hd+hp+△hd=(LS/(lwho))2 乙醇水屬于一般物系，對(duì)于浮閥塔△≈0Hd=hw+how+hd+hp+△=+(())2+=ψ（HT+hW）=(+)=， 故本設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)液泛 霧沫夾帶綜合考慮生產(chǎn)能力和塔板效率，一般應(yīng)使霧沫夾帶量eV限制在10%以下，校核方法常為：控制泛點(diǎn)百分率F1的數(shù)值。所謂泛點(diǎn)率指設(shè)計(jì)負(fù)荷與泛點(diǎn)負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)。其經(jīng)驗(yàn)值為大塔F180%82%CF泛點(diǎn)負(fù)荷因素由 查表得 K=Ab=AT2Af== 故本設(shè)計(jì)中的霧沫夾帶量在允許范圍之內(nèi)?！邔?duì)于大塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過80%。計(jì)算出的泛點(diǎn)率在80%以下，故可知霧
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