【導(dǎo)讀】（一）泡罩塔板·······································································2. （三）浮閥塔板·······································································3. （四）噴射型塔板·································································&

　　

【正文】 ? lwM VlM LmF? VFM Vmw? VMM LmF? lmM （ 8） 氣液負(fù)荷計算 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 24 hK m o lqFLL / ??????? hK m olVV /0 0 ??? smMVV vmVmS / 0 6 2 6 33 6 0 0 7 3 2 6 0 0 3?????????? ? smMLL LmLmS /0 0 3 4 6 0 0 0 5 3 6 0 0 3?? ??????? ? hKmo lLL Sh /3 9 6 0 0 ????? 五 、提餾段 塔和塔板主要工藝尺寸計算 （一） 塔徑 由精餾段計算所述，仍然選板間距 mHT ? ，取板上液層高度 mhL ? ， 則 mhH LT ???? ； 0 7 7 6 2 6 0 3 4 2121?????????????????????????vmLmSSVL ?? 查 史密斯關(guān)聯(lián)圖 得 C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 校正物系表面張力為 mmN / 時： 08 1 6 2 ???????????????? ?CC smCVVL / 8 1 3 a x ?????? ? ??? 可取安全系數(shù)為 ，則（安全系數(shù) — ）： sm / m a x ???? ?? 故： mVD S 9 4 7 ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn) ,塔徑圓整為 ,則塔的截面積為： 2 ?? DAT ? 則實際空塔氣速 smu /98 77 ?? 。 （二） 溢流裝置 采用單溢流、弓形降液管，平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。各項計算化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 25 如下： a)溢流堰長 wl ：單溢流去 Dlw )( ?? ，取堰長 ： mDl w ????? b)出口堰高 Wh ： OWLW hhh ?? 由 ??DlW 查 owh 列線圖 近似取 E=,依式 3210 ?????????whow lLEh 可得： mhOW ? 故： mh w ??? c)降液管的寬度 dW 與降液管的面積 fA ： 由 ?Dlw 查 泛點負(fù)荷圖 得 ?DWd ， ?Tf AA 故 mDW d ???? 222 05 6 2 2 mDA f ?????? ? 計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積即 ： 4 0 0 3 4 5 6 ???? s TfLHA? s（大于 5s，符合要求） d)降液管底隙高度 oh ：取液體通過降液管底隙的流速 smo /39。 ?? 依： mml Lh ow so 4 0 0 0 0 3 4 39。 ?????? ? （ 三 ） 塔板布置 取閥動能因子 100?F 則孔速 smFv/1 70 26 100 ??? 每層塔板上的浮閥數(shù)： 4 202?????? udVN s? 個 a)取邊緣區(qū)寬度 Wc=,安定區(qū)寬度 mWs ? ， 塔板上的鼓泡區(qū)面積為： 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 26 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s in1 8 02 ? 計算開空區(qū)面積 mWDR C ????? ? ? ? ? ??????? sd WWDx 21222 i mA a ??????? ???? ?? c)浮閥排列采用等腰三角形排列，取孔中心距 mmt 75? mtNAt a 0 4 7 0 5 3 2 7 ?????? 取 mmt 65?? 。以等腰三角形叉排后作圖得 110?N 。 按 110?N 重新核算孔速： smu /20???? ? 閥動能因子 ???F 塔板開孔率閥動能因子 ： % ??uu （四） 流體力學(xué)驗算 氣體通過篩板壓強相當(dāng)?shù)囊褐叨? ?hhhh lcp ??? a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?ch ：依 smuvoc/ 2 6 ??? ? ocuu ?0 ，則干板阻力為： muhLc0 3 43 ???? ? 液柱。 b)板上充氣液層阻力 lh ： 由 o? 與 aF 關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù) o? =，依式 ： ???? Ll hh ? 液柱 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 27 c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨??h ：液體表面張力所造成的阻力很小，忽略。 故 mh p 0 6 9 3 3 3 4 3 ??? 則單板壓強： k P aPaghP LpP ??????? ? （ 2） 淹塔的驗算：為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜的高度 ： )( WTd hHH ??? dLPd hhhH ??? ① 與氣體通過塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨??ph 液柱。 ② 液體通過降液管的壓頭損失 dh ：不設(shè)進(jìn)口堰，則 mhl Lhwsd )( 220??????? ????? 液柱。 ③ 板上液層高度，由以前設(shè) ?lh 則 mH d 1 4 1 9 5 0 2 5 8 9 3 ???? 取 ?? ， ?TH ， ?WH 則 ? ? ? ? ????? wT hH? 則有： ? ?wTd hHH ??? ，符合防止淹塔的要求。 （ 3） 霧沫夾帶驗算 泛點率 % ????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? 以及泛點率 % ???TFvLVsAKCV ?? ? 板上液體流徑長度： 7 5 2 ?????? dL wDZ 板上液流面積： ?????? fTb AAA 苯和甲苯是正常系統(tǒng)，無泡沫，按表 35取物性系數(shù) K=；由圖 313 查得泛點負(fù)荷系 數(shù) ?FC ，將以上各值代入： 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 28 泛點率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? %% 4 ?????????? 泛點率 %% % ???? ??????TFvLVsAKCV ?? ? 泛點率都在 80%以下，可知霧沫夾帶量能夠滿足 ve 〈 氣液 KgKg / 的要求。 （ 4） 塔板負(fù)荷性能圖 ① 霧沫夾帶線： 按泛點率 80%計算： 泛點率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? ???????Ss LV 整理得： SS LV ?? 在操作范圍內(nèi)任取 2個 SL 值，依上式算出相應(yīng)的 SV 值列于附表中： ? ?smLS /3? ? ?smVS /3? 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中做出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 1）所示。 ② 液泛線 ： 由式 ?hhhh lcp ??????? ， 2020 1 5 )(1 5 uhl Lh w sd ??????? ? ?wTd hHH ???? ? 聯(lián)立以上三式，忽略 ?h 得：? ? dlcdcpwT hhhhhhhhH ????????????????? 0? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 29 將以下各式代入上式：guh lvc ??2???? ???? Ll hh ? owwL hhh ?? 3210 ?????????whow lLEh 泛點率 % ???TFvLVsAKCV ?? ? 整理結(jié)果： ? ?guhH lvwT ??? 0?? ? ???????????????????????????????320203 6 0 01 0 0 0wswws l LEhhl L ? 因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)及尺寸一定，則 Th 、 wh 、 oh 、 Wl 、 v? 、 L? 以及 ? 都為定值，而 ou 與 sv 的關(guān)系為：024 udVN s?? ， N 與 od 也是定值。 根據(jù)以上可整理得下式： 3222 1 18 13 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)取 4 個 SL 值，依上式計算值列于附表中： ? ?smLS /3 3101 ?? 3102 ?? 3103 ?? 3104 ?? ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中作出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 2）所示。 ③ 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到 5秒，由下式 ： sLHA s Tf 5??? 為上限，則有： smAHL fTS /00 5 09 05 6 3m a x ????? ? 液相負(fù)荷上限線為 VS— LS 圖中與氣相流 量 sV 無關(guān)的垂線，如 所附坐標(biāo)紙圖中（ 3）所示。 ④ 漏液線（氣相負(fù)荷下限線 ） 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 30 對 1F 型重閥按 ： 500 ??? vuF ? 計算，則vu ?50 ? 又知024 udVN s?? 以 50?F 作為規(guī)定氣體的最小負(fù)荷值，則有： 代入上式并整理得： smNFdVvS /14 3020m i n, ?? ?? 在 VS— LS 圖上做出 與液體流量無關(guān)的水平漏夜 線，如所附坐標(biāo)紙圖中（ 4）所示。 ⑤ 液相負(fù)荷下限線： 取平堰、堰上液層高度 mhow ? 為液相負(fù)荷下限條件， ?E 則 3/2m i n, )3 6 0 0(1 0 0 w Sow lLEh ?；即 32m i n,3 6 0 011 0 0 0 ?????????? SL 整理上式得 smL s / 34m i n, ??? 在 VS— LS圖中作液相負(fù)荷下限線，如 所附坐標(biāo)紙圖中（ 5） 所示。 將以上 5條線即為精餾段負(fù)荷性能圖。 5條線包圍區(qū)域為精餾段塔板操 作區(qū)， P為操作點， OP 為操作線。 OP 線與（ 1）線的交點相應(yīng)相負(fù)荷為 max,SV ， OP 線與氣相負(fù)荷下限線（ 4）的交點相應(yīng)氣相負(fù)荷為 min,sV 。 精餾段的操作彈性 i n,m a x, ??? SSVV 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 31 第四章 設(shè)計結(jié)果一覽表 項目 符號 單位 計算數(shù)據(jù) 精餾段 提留段 各段平均壓強 mP kPa 各段平均溫度 mt ℃ 平均流量 氣相 sV m3/s 液相 LS m3/s 實際塔板數(shù) N 塊 12 14 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 u m/s 塔板液流形式 單流型 單流型 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 lw m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受 液 盤距離 ho m 板上清液層高度 hL m 孔徑 do mm 39 39 孔間距 t mm 75 75 孔數(shù) n 個 110 110 開孔面積 m2 孔氣速 uo m/s 塔板壓降 hP kPa 液體在降液管中停留時間 τ s 降液管內(nèi)清 液層高度 Hd m 霧沫夾帶 eV kg液 /kg氣 負(fù)荷上限 霧沫夾帶控制 霧沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 氣相最大負(fù)荷 VS max m3/s 氣相最小負(fù)荷 VS min m3/s 操作彈性 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 32 第五章 設(shè)計 總結(jié) 及 有關(guān)問題的分析討論 眼看就大四了，再過一年就要走上自己的工作崗位。對以后從事化工生產(chǎn)，象這樣的精餾塔的設(shè)計是在工作過程中是必然的，在大學(xué)期間就 要鍛煉自己對不同化工 生產(chǎn)設(shè)備 的設(shè)計能力 ，分析不同的化工生產(chǎn)工藝，根據(jù) 工廠所在地區(qū)的實際條件，設(shè)計能適應(yīng)生產(chǎn)的化工設(shè)備。 本次 精餾塔的設(shè)計 難度大，主要是計算復(fù)雜，計算量大考慮的細(xì)節(jié)較多，對同一個設(shè)備分成兩部分進(jìn)行考慮，既相互獨立又須彼此照應(yīng)，始終要考慮計算是為一個設(shè)備進(jìn)行。通過這次設(shè)計，使我認(rèn)識到作為化工專業(yè)的學(xué)生，不僅要學(xué)好《化工原理》《化工計算》等專業(yè)課，還要對設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容都要學(xué)好用好，只有這樣才能為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。在整個設(shè)計中要考慮很多問題，尤其是一些不容易引起重視細(xì)節(jié)問題，否則“小毛病出大 問題”，這就要我考慮問題要全面詳細(xì)。學(xué)以致用，要多學(xué)各方面的知識并充分利用，用融合的，相互聯(lián)系的知識能更好地解決問題。 本設(shè)計首先考慮到了 ***的實際條件，比如壓強等。 再次，本設(shè)計詳細(xì)分析了所要處理的苯和甲苯的物性，再根據(jù)實際生產(chǎn)的處理量， 經(jīng)過計算設(shè)備各個零件的選型及尺寸，再組合成完整的精餾塔，并畫出了浮閥在塔板上的分布。 由于是工程上邊的問題，我們設(shè)計的不能像理論上那樣準(zhǔn)確，存在誤差是在所難免的，但只要不超過 5%就可以，所以在本次設(shè)計中總誤差。計算過程中數(shù)字 盡可能的準(zhǔn)確，一般保留了三位以上的小數(shù)，但計算 誤差 是難免的。 這次設(shè)計也使我各方面有了提高：查閱文獻(xiàn)和獲取信息的能力 ??? 。 參考文獻(xiàn) [1] 化工原理（上冊） 姚玉英主編 天津科學(xué)技術(shù)出版社 1992 [2] 化工原理 （下冊）姚玉英主編 天津科學(xué)技術(shù)出版社 1992 [3]《化工原理課程設(shè)計》 天津大學(xué)化工原理教研室編 天津科學(xué)技術(shù)出版社 1994 [4]