【正文】 ,ρL,Ab,K,CF及ZL均為已知值，eV=，將各數(shù)值帶入上式，便得出VS—LS的關(guān)系式，據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線按泛點率70％計算如下：精餾段： 整理得：提餾段： 整理得：（2）氣相負(fù)荷下限線對于F1重型閥，依據(jù)計算，已知，則 故，精餾段：提餾段：(3)液相負(fù)荷下限線精餾段：取E=1，已知how=，則整理得：LS=提餾段：取E=1，已知how=，則整理得：LS′=(4)液泛線已知液泛線方程為：所以可根據(jù)精餾段和提留段分別進行計算，計算結(jié)果如下：其中已知 ①精餾段： 所以可知精餾段液泛方程為：②提餾段：同精餾段一樣，計算得出：a′=。b′=。c′=。d′=所以可知提餾段液泛方程為：(5)液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于3～5s，依據(jù)下式知液體在降液管中停留時間求出上限液LS值（常數(shù)），在VS—LS圖上液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線以?=5s作為液體在管中停留的時間下限，則根據(jù)以上所計算出的數(shù)據(jù)可分別作出塔板負(fù)荷性能圖，（a）所示：（a） 塔板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖上可以看出：1) 任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點處于適合操作區(qū)內(nèi)適中位置2) 塔板的氣相負(fù)荷上限由液泛線控制，操作下限由液漏線控制3) 按照規(guī)定的液氣比，由附圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限D(zhuǎn)/m，氣相負(fù)荷下限(VS)min=，所以操作彈性＝（b）所示：（b） 塔板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖上可以看出：4) 任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點處于適合操作區(qū)內(nèi)適中位置5) 塔板的氣相負(fù)荷上限由液泛線控制，操作下限由液漏線控制6) 按照規(guī)定的液氣比，由附圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限D(zhuǎn)/m，氣相負(fù)荷下限(VS)min=，所以操作彈性＝：(m3/s) 計算結(jié)果匯總表項目數(shù)值及說明備注塔徑D/m板間距HT/m塔板形式單溢流弓形降液管整體式塔板堰長LW/m堰高h(yuǎn)W/m板上液層高度hl/m降液管底隙高度ho/m浮閥數(shù)N/個37正三角形叉排閥孔氣速uo/(m/s)閥孔動能因數(shù)Fo孔心距t/m液體在降液管中所停留時間θ/s泛點率/%操作彈性 精餾塔輔助設(shè)備選型 冷凝器熱負(fù)荷及選型全凝器降塔頂?shù)恼羝淠秊橐后w，其中部分回流，部分作為產(chǎn)品。全凝器選用列管式固定管板換熱器。對全凝器作熱量衡算，以1h為基準(zhǔn)并忽略損失，則 ： 因，帶入上式并整理得；又 冷卻介質(zhì)為20℃的自來水，蒸汽走殼程，自來水走管程，逆流流動。由經(jīng)驗數(shù)據(jù)可取出口溫度t2=70℃。％的混合液氣化熱：r=當(dāng)t1=20℃時，水的比熱容當(dāng)t2=70℃時，水的比熱容故平均比熱容 所以熱負(fù)荷冷卻水用量由T1=T2=℃，t1=20℃ t2=70℃，可得平均溫度差由文獻[25]查得：冷卻水（管內(nèi)）冷凝有機蒸汽（管間）時，總傳熱系數(shù)K=580~1160W/(m2K) 根據(jù)實際取K=900 W/(m2K)由得 為了保證安全生產(chǎn)，計算結(jié)果乘上安全系數(shù)C=，得換熱面積S實際=CS=19=則查閱文獻[18]： 冷凝器尺寸表公稱直徑/mm管程數(shù)/n管子根數(shù)換熱管長度/mm面積/m23252884500 再沸器飽和蒸汽進口為110℃，出口溫度為70℃，可根據(jù)此溫度查的乙醇汽化潛熱為：r=。當(dāng)t1=110℃時，水的比熱容當(dāng)t2=70℃時，水的比熱容故平均比熱容 所以熱負(fù)荷由T1=T2=℃，t1=110℃，t2=70℃，可得平均溫度差取K=900 W/(m2K)，由得 為了保證安全生產(chǎn)，計算結(jié)果乘上安全系數(shù)C=，得換熱面積S實際=CS=18= 除沫器由文獻[20]可知，除沫器的適宜氣速為除沫器的直徑為則選取高效絲網(wǎng)除沫器，高度為150mm 接管直徑計算（1）塔頂蒸汽出口管徑，所以取蒸汽速度，則管徑為查GB816387，選用Ф24510mm的熱軋無縫鋼管（2）回流液管徑 由于靠重力回流，所以選用回流液流速為uR=，則管徑查GB816387可知，選用Ф45（3）進料管徑由于用泵進料，所以選用uF=又，則管徑為：查GB816387，選用Ф222mm的熱軋無縫鋼管（4）釜液排除管徑釜液流出速度取uW=又，則管徑為：查GB816387，選用Ф18（5）進氣管徑，進氣量VS=V=，取u=10m/s又 ，則管徑為：查GB816387，選用Ф2036mm的熱軋無縫鋼管 板式塔的塔高取塔頂空間（包括人孔和封頭），塔底空間（包括一個人孔），塔體上有兩個人孔，有人孔的塔節(jié)高為，所以塔高 精餾塔機械強度設(shè)計及校核 材料的選擇筒體與封頭材料選用20R，群做材料選用Q235A，材料的有關(guān)性能參數(shù)如下：20R [σ]t=132MPa，[σ]=133 MPa，σS=245 MPa；Q235A [σ]t=113MPa，[σ]=113 MPa，δS=235 MPa； E=105 MPa 按計算壓力計算筒體和封頭的厚度筒體：封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：加上壁厚附加量C=2mm，并圓整，還應(yīng)考慮剛度、穩(wěn)定性及多種載荷等因素，取筒體、封頭和裙座的名義厚度Sn均為10mm，則Se=SnC=102=8mm。 塔的質(zhì)量載荷計算 塔殼和裙座的質(zhì)量（1）圓筒塔體圓筒總高度：H0=（2）封頭質(zhì)量查的DN800mm，厚度為10mm得橢圓封頭質(zhì)量約為73kg，則：m2=732=146kg（3）裙座質(zhì)量按圓筒計算所以，m01=m1+m2+m3=(+146+) kg = 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 由資料可查的浮閥塔盤單位質(zhì)量為75kg/m2。 人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量ma=== 保溫材料質(zhì)量為封頭保溫層質(zhì)量，保溫層材料為復(fù)合硅酸鹽，厚度為100mm。 平臺、扶梯質(zhì)量式中：qP—平臺單位質(zhì)量，為150kg/m2；HF—扶梯高度，為13m；qF—籠式扶梯的單位質(zhì)量，為40kg/m；n—平臺數(shù)量，2個。 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量hL=，塔釜深度h0=1m，vf= m3；所以， 充水質(zhì)量 全塔操作質(zhì)量、全塔最小質(zhì)量及最大質(zhì)量全塔操作質(zhì)量：全塔最小質(zhì)量：全塔最大質(zhì)量： 塔的自陣周期計算塔自振周期： 地震載荷計算由文獻[22]中查得：amax=（設(shè)計地震烈度8級）。由文獻[22]查得： Tg=（2類場地土，近震）。地震影響系數(shù)結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù) CZ=。，所以必須考慮高振型影響。確定危險界面，00截面為裙座基底截面，11截面為裙座人孔出截面，22截面為裙座與塔體焊縫處截面。計算危險截面得地震彎矩。 塔的載荷分布圖00截面 11截面22截面 風(fēng)載荷計算 風(fēng)力計算（1）風(fēng)振計算各計算塔段的風(fēng)振系數(shù)由式計算。 各塔段的風(fēng)振系數(shù)塔段號12345計算截面距地面高度hit/m1248脈動增大系數(shù)ξ（B類）脈動影響系數(shù)Vi（B類）振型系數(shù)Фzi1風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi（B類）（2）有效直徑Dei設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90176。角，取平臺構(gòu)建的投影面積∑A=，則Dei取下使計算值中的較大者。 式中，塔和管線的保溫層厚度，塔頂管線外徑。 各塔段有效直徑Dei塔段號12345塔段長度li10001000200040006100K3400K4=2∑A/li00500250164Dei14451445194518451609（3）水平風(fēng)力計算 由下使計算各塔段的水平風(fēng)力 。 各塔段水平風(fēng)力計算結(jié)果塔段號12345KiK2iq0/(N/m2) 350fili/mm10001000200040006100Dei/mm14451445194518451609Pi/N 風(fēng)彎矩計算風(fēng)彎矩由下式計算：00截面：11截面：22截面： 各種才和引起的軸向應(yīng)力 計算壓力引起的軸向應(yīng)力σ1 操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力σ200截面：11截面：式中：Asm——裙座人孔處截面的即積，由式得22截面： 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力σ3最大彎矩取下式計算值中最大值：。 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面001122Miimax/Nmm108107107各危險截面的計算如下：式中 ——裙座人孔處截面的抗彎截面系數(shù)，由式得。 筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核 筒體的強度與穩(wěn)定性校核（1）強度校核 筒體危險截面22處的最大組合軸向拉應(yīng)力：軸向許用應(yīng)力：因為，故滿足強度條件。（2）穩(wěn)定性校核 筒體危險截面22處的最大組合軸向壓應(yīng)力：許用軸向壓應(yīng)力：取其中較小值；按GB150《鋼制壓力容器》組合的規(guī)定，由查文獻[21]相應(yīng)的材料圖得B=138MPa，則：取因為，故滿足穩(wěn)定性條件。 裙座的穩(wěn)定性校核裙座危險截面00及11處的最大組合軸向壓應(yīng)力由查文獻[21]相應(yīng)的材料圖得B=138MPa、則：，取因為 故滿足穩(wěn)定性條件。 筒體和裙座水壓試驗應(yīng)力校核 筒體水壓試驗應(yīng)力校核（1）由試驗壓力引起的環(huán)向應(yīng)力σ試驗壓力因為 故滿足要求。 （2）由試驗壓力引起的軸向應(yīng)力σ1：（3）水壓試驗時，重力引起的軸向應(yīng)力σ2 （4）由彎矩引起的軸向應(yīng)力σ3（5）最大組合軸向拉應(yīng)力校核 許用應(yīng)力：因為 故滿足要求。（6）最大組合軸向壓應(yīng)力校核軸向許用壓應(yīng)力 取其中最小值；，取因為 故滿足要求。 裙座水壓試驗應(yīng)力校核（1）水壓試驗時，重力引起的軸向應(yīng)力σ2 （2）由彎矩引起的軸向應(yīng)力σ3 （3）最大組合軸向壓應(yīng)力校核軸向許用壓應(yīng)力取其中最小值，取因為 故滿足要求。 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計及地腳螺栓選擇 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計（1）基礎(chǔ)環(huán)尺寸：取（2）基礎(chǔ)環(huán)尺寸的應(yīng)力校核取其中較大值； （1）（2）取選用75號混凝土，其許用應(yīng)力Ra=因為σbmaxRa 故滿足要求。（3）基礎(chǔ)環(huán)厚度參閱文獻[25]，按由筋板時，計算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb。設(shè)地腳螺栓的直徑為M24，l=160mm則l/b=[19]得取基礎(chǔ)材料的許用應(yīng)力基礎(chǔ)環(huán)厚度 取 地腳螺栓計算（1）地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 取其中較大值；（1）（2）取。（2）地腳螺栓直徑 因為σB0，所以此塔必須安裝地腳螺栓，取地腳螺栓個數(shù)n=20，地腳螺栓材料的許用應(yīng)力查文獻[25]，可知取地腳螺栓為M24。故選用20個M24地腳螺栓，滿足要求。以上各計算均滿足強度條件及穩(wěn)定性條件。以上各項計算均滿足強度條件及穩(wěn)定性校核。 全廠附屬設(shè)備選型 換熱器的選擇已知條件：進口流量為：700kg/h循環(huán)冷水入口溫度：25℃，出口溫度:40℃料液入口溫度：100℃，出口溫度：30℃定性溫度：對于一般氣體和水等低粘度流體，其定性溫度可取流體進出口溫度的平均值，故殼程混合氣體定性溫度為： T=100+30/2℃=65℃管成流體的定性溫度為： t=40+25/2=℃混合液體在65℃下的物性參數(shù)如下（近似按水的計算）：密度ρ1 ρ1 =定壓比熱容CP1 CP1=K熱導(dǎo)率λ1 λ1=K粘度μ1 μ1=103uPas 乙醇水精餾塔機械設(shè)計結(jié)果匯總表塔的名義厚度筒體Sn=10mm，封頭Snh=10mm，裙座Sns=10mm荷及其彎塔的載矩質(zhì)量載荷m0= mmax= mmin=風(fēng)彎矩M w 00=108 Nmm M w 11=107 Nmm M w 22=107 Nmm地震彎矩M E 00=107 Nmm M E 11=107 Nmm M E 22=107 Nmm 各種載荷引起的軸向應(yīng)力計算壓力引起的軸向應(yīng)力σ1=操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力σ200=－ σ211=－ σ222=－ 最