【正文】 () = c’ =( )2= d’ = 103 1 ( 1+)(3600/)(2/3)= 故 V2s=在操作范圍內(nèi) ， 任取幾個(gè) Ls值 ， 依上式計(jì)算出 Vs 的值 ， 計(jì)算結(jié)果如下表 Ls m3/s Vs m3/s 在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，即作出操作線(xiàn) 。由圖二可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。由圖查得 Vs,max= ,min= m3/s 故操作彈性為 Vs,max/ Vs,min= Ls m3/s Vs m3/s 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 28 提留段負(fù)荷性能圖 LsVs漏液線(xiàn)液沫夾帶線(xiàn)液相負(fù)荷下線(xiàn)液相負(fù)荷上線(xiàn)液泛線(xiàn)系列6線(xiàn)性 (系列6 ) 精餾段符合性能圖 LsVs漏液線(xiàn)液沫夾帶線(xiàn)液相負(fù)荷下線(xiàn)液相負(fù)荷上線(xiàn)液泛線(xiàn)系列6線(xiàn)性 (系列6 )線(xiàn)性 (系列6 ) 第五節(jié) 板式塔的結(jié)構(gòu) 塔的總體結(jié)構(gòu) （ 1） .塔頂蒸汽出料管 操作壓力為常壓，蒸汽速度可取 m/s20~12W v ? ， 本設(shè)計(jì)取 15m/s。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 vv4 v 4 78 .3 9 11 3. 01d 0. 24 8m36 00 w 36 00 3. 14 15 2. 25d 25 0 m mpp????? ? ?? ? ?? 表 51 塔頂蒸汽管參數(shù)表 熱軋無(wú)縫鋼管 外徑 內(nèi)徑 壁厚 重量 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 259mm 245mm 7mm （ 2） .塔釜出料管 塔釜流出液體的速度 vW 一般去 ~, 取 m/ ? DWL4 w 4 23. 63 91. 81d 40 m360 0 w 360 0 4 775 .09????? ? ?? ? ? d 40mmp ? 表 52 塔釜出料管參數(shù)表 熱軋無(wú)縫鋼管 外徑 內(nèi)徑 壁厚 重量 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 47mm 40mm （ 3） .回流管 回流管一般取速度 RW 為 ~， 本設(shè)計(jì)取 m/ ? 1RRL4L 4 7 8 . 2 2 7 7 . 0 2d 0 . 0 7 5 m3 6 0 0 w 3 6 0 0 3 . 1 4 0 . 5 8 1 0 . 3 8?? ??? ? ?? ? ? d 75mmp ? 表 53 回流管參數(shù)表 熱軋無(wú)縫鋼管 外徑 內(nèi)徑 壁厚 重量 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 78mm 70mm 4mm 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 （ 4） .進(jìn)料管 本次加料選用泵加料 FW 可取 ~? F FL4 F 4 1 6 0 8 3 . 8 6d 0 . 0 5 8 m3 6 0 0 w 3 6 0 0 3 . 1 4 2 8 0 1 . 6 7?? ??? ? ?? ? ? d 60mmp ? 表 54 進(jìn)料管參數(shù)表 熱軋無(wú)縫鋼管 外徑 內(nèi)徑 壁厚 重量 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 47mm 60mm （ 5） .塔底進(jìn)氣管 取 qw 15m/s? F qv4 V 4 1 1 3 . 0 1 9 3 . 4 0d 0 . 0 7 8 m3 6 0 0 w 3 6 0 0 3 . 1 4 1 5 3 . 2 0?? ??? ? ?? ? ? d 80mmp ? 表 55 塔底進(jìn)氣管參數(shù)表 熱軋無(wú)縫鋼管 外徑 內(nèi)徑 壁厚 重量 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 87mm 77mm 5mm （ 6） .筒體與封頭 根據(jù)《材料與零部件》（上、中冊(cè)）查得以下數(shù)據(jù) 1. 筒體： 根據(jù)壓力 1P atm? ，根據(jù)公稱(chēng)直徑 1400gd mm? 查得筒體壁厚為 5mm,所用材質(zhì)為 A3。 2. 封頭： 封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱(chēng)直徑 1400gd mm? ，查得曲面高度 1 350h mm? ，直邊高度 0 40h mm? ，內(nèi)表面積 ?封 ，容積 3V ?封 。選用封頭 1 4 0 0 4 , 1 1 5 4 7 3gD JB??。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 31 3. 裙座 塔底采用圓筒形裙座支撐。由于裙座內(nèi)徑 800mm? ，故裙座壁厚取 16mm 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： 3( 1 4 0 0 2 1 6 ) ( 0 .2 ~ 0 .4 ) 1 0 1 0 3 2biD m m? ? ? ? ? ? 基礎(chǔ)環(huán)外徑： 30 ( 1 4 0 0 2 1 6 ) ( 0 .2 ~ 0 .4 ) 1 0 1 8 3 2bD m m? ? ? ? ? ? 圓整： 0120 0 , 200 0 。bi bD mm D mm??基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取 18mm ，考慮到再沸器，裙座高度取 3m ，地角螺栓直徑取 30M 。 塔體總高度 F P T F F P P D B 1 2( 1 ) H +H +H +HH N N N H N H N H? ? ? ? ? ? ? 實(shí)際塔板數(shù) N=28 人孔 PN3? 塔板間距 TH ? 進(jìn)料板處間距 FH ? 人孔處板間距 PH ? 裙座高度 2H 3m? 封頭高度 1H ? 所以總高度 ( 28 1 3 1 ) 0. 40 1 0. 8 3 0. 8 1. 2 0. 35 1. 5 3 18 .4 5Hm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P(pán)到塔頂封頭的直線(xiàn)距離，取除沫器到第一塊板的距離為 600mm，塔頂空間高度 DH 1200mm? 。 人孔 一般隔 10~20 層板設(shè)一個(gè)人孔，人孔直徑一般為 450~600mm，其伸出塔體的筒體長(zhǎng)為200~250mm，人孔中心距操作平臺(tái) 800~1200mm，設(shè)人孔的板間距至少為 600mm，共 26 塊板，可設(shè) 3個(gè)人孔。 塔底空間結(jié)構(gòu) 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔板到塔底下封頭切線(xiàn)的距離，釜液停留時(shí)間為 H=（ t L’ 60R） / TA +=(5 )/+= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 32 塔板結(jié)構(gòu) 整塊板式塔結(jié)構(gòu) 因 ? ，故塔板采用分塊式。查表 510 得塔板分為三塊 邊緣區(qū)寬度確定 取 Ws=W’ s= 75mm , Wc=40mm 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積 Aa按下面式子計(jì)算，則有 Aa=2【 x（ r2－ x2） +∏ r2/180sin 1（ x/r）】 其中 x=D/2－ (Wd＋ Ws)=－（ +） = r= D/2－ Wc=－ = 由上面計(jì)算得 Aa= 篩孔計(jì)算與排列 本實(shí)驗(yàn)研究的物系基本上沒(méi)有腐蝕性，可選用δ = 3mm 碳鋼板，取篩孔直徑 do=6mm 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t為 t=3do=3*6=18mm 篩孔的數(shù)目 n為 n=21 .1 5 5 0 .7 6 4 27310 .0 1 8? ?個(gè) 開(kāi)孔率為φ =（ do/t） 2= 220 .0 0 60 .9 0 7 1 0 .0 8 %0 .0 1 8?? 精餾段氣體通過(guò)閥孔的氣速為 uo=Vs/Ao= 0 .7 9 3 1 0 .9 4 /0 .7 1 9 0 .1 0 0 8 ms?? 提溜段氣體通過(guò)閥孔的氣速為 uo=Vs/Ao= 0 .7 6 5 1 0 .5 6 /0 .1 0 0 8 0 .7 1 9 ms?? 第六節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備 回流冷凝器 本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝氣體走管間，對(duì)于蒸餾塔的冷凝器，一般選管殼式冷凝器或空冷器，螺旋板式冷凝器，以便及時(shí)排除冷凝液。冷凝水循環(huán)與氣體之間方向相反，當(dāng)逆流流入冷凝器時(shí)，其液膜減少，傳熱系數(shù)增大，利于 節(jié)省面積，有利于減少材料費(fèi)用。 已知條件：室外平均溫度冷凝器 25℃，冷卻水出口溫度取 35℃ 泡點(diǎn)回流溫度 39。 ? ℃ ， ? ℃ 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 33 計(jì)算冷卻水流量 21 2 5 0 0 6 3 . 7 3 /( ) 4 . 2 0 ( 3 5 2 5 )CCPQG K g hC t t? ? ?? ? ? ? 換熱器的設(shè)計(jì)與選型 冷凝器選擇 U型管換熱器，采用逆流方式 △ 39。 1239。 12( ) ( ) 50 .5()ln()DDmDDt t t tttttt? ? ?????℃ 取 K=550Kcal/（ .℃） =2302KJ/( .℃ ) CQ KA? △ mt ? 9 0 .3 42 3 0 2 5 0 .5CmQAmKt? ? ??? 操作彈性為 ， 39。21 .2 1 0 8 .4A A m?? 。 塔頂蒸汽管參數(shù)表 表 57 公稱(chēng)直徑 管程數(shù) 管子數(shù)量 管長(zhǎng) /mm 換熱面積 / 2m 公稱(chēng)壓力 400 IV 86 6000 416 . 流體流動(dòng)阻力的計(jì)算 （ 1）干板的阻力 hc 計(jì)算 干板的阻力 hc計(jì)算由公式 hc=(uo/co)2 （ρ v/ρ l） 并取 do/δ = 6/3=2 ,可查干篩孔流體系數(shù)圖得， co= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 34 ∴精餾段 hc=() 2 ()= 液柱 提餾段 hc=() 2 ()= 液柱 （ 2）氣體通過(guò)液層的阻力 hl 的計(jì)算 氣體通過(guò)液層的阻力 hl由公式 hl=β hL 精餾段： ua=Vs/（ AT－ Af） =()=Fo= ()1/2=(s m1/2) 可查⑸得，得β = 所以 hl=β hL= (+)= m 液柱 提餾段： ua=Vs/（ AT－ Af） =()=Fo= ()1/2= kg1/2/(s m1/2) 可查⑸得，得β = 所以 hl=β hL= (+)= 液柱 （ 3）液體表面張力的阻力 hσ計(jì)算 液體表面張力的阻力 hσ 由公式 hσ =4σ L/（ρ lgdo ）計(jì)算 ,則有 精餾段： hσ =(4 103)/( )= m 液柱 氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度 hP，可按下面公式計(jì)算 hP=hc+hl+hσ =++= 液柱 氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 △ Pp= hPρ lg = =＜ （設(shè)計(jì)允許值） 提餾段： hσ =(4 103)/( )= m 液柱 氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度 hP，可按下面公式計(jì)算 hP=hc+hl+hσ =++= 液柱 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 35 氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 △ Pp= hPρ lg = =＜ （設(shè)計(jì)允許值） 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，由于塔徑（ D1600mm）和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影響。 液沫夾帶 液沫夾帶量，采用公式 ev=10 6/σ L [ua/(HT－ hf)] 精餾段： 由 hf== = 所以： ev=( 106/ 103) [()] = 液 /kg 氣＜ 液 /kg 氣 可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。 提餾段： 由 hf== = 所以： ev=( 106/ 103) [()] = 液 /kg 氣＜ 液 /kg 氣 可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。 再沸器 選用臥式 U形管換熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)蒸汽選擇 ， 140℃的水蒸氣，傳熱系數(shù) K取 650Kcal/(.℃ )=2721KJ/(.℃ ), 2149 /KJ Kg? ? (《化工原理》（王志魁）第 363 頁(yè)查得 ) 選用臥式 U型換熱器 蒸汽選擇 176。 C飽和水蒸氣，傳熱系數(shù) K=4186KJ/(m178。 h176。 C) 5 4 4 8 . 3 /2 3 1 2 . 6BB QG K g h?? ? ? 1 ? ℃為再沸器 液體出口溫度。 2 ? ℃為回流汽化為上身蒸汽時(shí)的溫度。 1 ? ℃為加熱器溫度 2 ? ℃為加熱蒸汽冷凝為液體的溫度 用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量從而減少熱量損失 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 36 1 1 1 1 3 3 .3 1 1 5 .8 6 1 7 .4 4WT T T? ? ? ? ? ?℃ 2 2 2 1 3 3 .3 1 1 5 .8 6 1 7 .4 4WT T T? ? ? ? ? ?℃ 12 1 7 .4 42m TTT ? ? ?? ? ?℃ 1 6 0 . 3 84 1 8 6 1 1 5 . 8 6BmQAmKT? ? ??? 離心泵的選擇 （ 1）回流泵的選型 首先計(jì)算回流罐的尺寸，冷凝液在回流罐內(nèi)停留時(shí)間為 15mim，回流罐儲(chǔ)存的冷凝液