【正文】 VS2 hl=ε 0(How+hw)=(+ LS2/3)=+ LS2/3 hσ = 103 hp= hc+hl +hσ =++ LS2/3 hd=(LS/Lw / ho) 2=(LS/ /) 2= 附表 5 LSm3/s VSm3/s 6 4 8 3 6 6 將 HT=, hw=, φ = 及上式聯(lián)立得 (+)=++ LS2/3+++ LS2 整理得： VS2=－ － 在操作范圍內(nèi)取若干 LS值，以上式計(jì)算 VS值，列于附表 5中，以表中數(shù)據(jù)作出液泛線(xiàn) (2)， (3) 取液體在降液管中停留時(shí)間為 4秒，由 l=ASHT/LS得 LSmax=ASHT/l= 液相負(fù)荷上限 (3)在 VSLS坐標(biāo)圖上為與氣體流量 VS無(wú)關(guān)的垂線(xiàn)，如圖 5 所示。 (氣相負(fù)荷下限 )(4) 由 hL=hw+how=+,uow=VS min/A0 漏液帶點(diǎn)氣速式 uow=[(+ ) (ρ v/ρ L)] VS min/A0= [(+ (+ LS2/3) 103)] ()] A0前已算出為 ,帶入上式整理得 天津商業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 26 VS min= (+) 刺激氣相負(fù)荷下限、關(guān)系式，在操作范圍內(nèi)任意取幾個(gè) LS值，以上式計(jì)算相應(yīng)的 VS值 列于附表 6 中，依下表中數(shù)據(jù)作氣相負(fù)荷下限線(xiàn) (4),如圖 5 所示。 附表 6 LS m3/s 1 5 VS m3/s 9 1 6 0 7 4 (5) 取平堰 , 堰上液層高度 how作為液相負(fù)荷下限條件 , 依 how=(3600 LS min / lw)2/3，取 E= 則 =(3600 LS min / lw)2/3 整理上式的 LS min=以此值在 VS LS圖上作線(xiàn) (5)極為液相負(fù)荷下限，如圖 5所示。 將以上 5 條線(xiàn)描會(huì)與圖 (VS LS圖 )中，即為提餾段負(fù)荷性能圖， 5 條線(xiàn)包圍區(qū)域?yàn)樘狃s段塔板操作區(qū)， P 點(diǎn)為本塔提餾段的操作點(diǎn)，操作線(xiàn)與 (2)的交點(diǎn)的相應(yīng)氣相負(fù)荷為 Vs msx,操作線(xiàn)與氣相負(fù)荷下限 (4)的交點(diǎn)的相應(yīng)氣相負(fù)荷為 Vs min,可知本設(shè)計(jì)塔板上限由液泛線(xiàn)控制，下限由漏液線(xiàn)控制。提留段操作彈性 =Vs max/Vs min= 九 板式塔得結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 塔體總結(jié)構(gòu) 板 式塔內(nèi)部裝有塔板，降液管，各物流的進(jìn)出口管及人孔，基座，除沫器等附屬設(shè)備。除一般塔板按設(shè)計(jì)版間距安裝外，其他處根據(jù)需要決定其間距。 （ 1） 塔頂空間 指塔內(nèi)最上層塔板與他定的間距。為利用出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于塔板間距 (甚至高出一倍以上 )，或根據(jù)除沫器要求高度決定。 （ 2） 塔底空間 指塔內(nèi)最下層塔板到塔底的距離。其值由如下因素決定，即：塔底儲(chǔ)液空間依貯存液量停留 35min 或更長(zhǎng)時(shí)間而定，塔底液面至最下層塔板之間要有 12m 的間距，大塔可大于此值。 （ 3） 進(jìn)料位置 通過(guò)工藝計(jì)算可確定最適宜進(jìn)料口位置，但在 結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)時(shí)應(yīng)考慮具體情況天津商業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 27 進(jìn)一步安排不同進(jìn)料位置。一般離最適宜進(jìn)料位置的上下約 13 塊塔板處再設(shè)置兩個(gè)進(jìn)料口。相鄰兩個(gè)進(jìn)料的位置距離應(yīng)由設(shè)計(jì)者綜合多種因素確定。 （ 4） 人孔 一般每隔 68層塔板設(shè)一個(gè)人孔，當(dāng)塔板需經(jīng)常清洗，需 34 層塔板設(shè)一人孔 。設(shè)人孔處的板間距等于或大于 600nm，人孔直徑一般為 450500nm(特殊的也有長(zhǎng)方型人孔 )，其伸出塔體的筒體長(zhǎng)為 200250nm，人孔中心句操作平臺(tái)約 8001200nm。 （ 5） 塔高 前面計(jì)算過(guò) 冷凝器 常用的冷凝器大多為列管式，并使蒸汽在殼程冷凝，冷卻水活在其他冷卻劑在 管程流動(dòng)以提高傳熱系數(shù)和便于排除凝液。 多數(shù)情況，冷凝器水平的安裝與塔頂，利用重力使部分凝液自動(dòng)流入塔內(nèi)作為回流，稱(chēng)為自流式。冷凝器 距離塔頂回流液入口所需高度可根據(jù)回流量和管路阻力計(jì)算，并應(yīng)有一定裕度。當(dāng)冷凝器很大時(shí)，為便于安裝與檢修，常將冷凝器裝與地面附近，回流液用泵傳輸，成為強(qiáng)制回流，這時(shí)，在冷凝器和泵之間適宜加冷凝儲(chǔ)罐為緩沖。另外，由于管路散熱的影響，返至塔頂?shù)臏囟认鄬?duì)較低，屬于冷回流現(xiàn)象。 對(duì)于直徑較小的塔，冷凝器宜較小，可考慮直接將它安裝至塔頂和塔連城連成一體。這一整體占地面積額小，不需冷凝器的支 座，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝檢修不便。 再沸器 常用的再沸器由立式和臥式兩種。在立式再沸器中，由于管內(nèi)無(wú)料被加熱而使密度減小，與塔底形成的自然循環(huán)較好，利于提高傳熱系數(shù)，占地小，便于清洗，但需較高的支座以保證物料循環(huán)所需的壓頭。當(dāng) 再沸器的傳熱面積較大時(shí)，采用臥式，但此時(shí)難以清洗，常不得不采用較復(fù)雜的浮頭或 U形管結(jié)構(gòu)，且自然循環(huán)的傳熱效果較差，占地面積大。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用的是列管式塔頂及塔底產(chǎn)品冷凝器和立式再沸器。 十 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果摘要 將設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于下表： 序號(hào) 項(xiàng)目 精餾段 提餾段 1 平均溫度 Ctm?， 2 平均壓力 kPa，mp 3 氣相流量 /sm3，SV 4 液相流量 /sm3，SL 天津商業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 28 5 實(shí)際塔板數(shù) 10 20 6 有效段高度 Z， m 7 塔徑 D， m 8 板間距 TH ， m 9 溢流形式 單溢流 單溢流 10 降液管形式 弓形 弓形 11 堰長(zhǎng) lw ， m 12 堰高 Wh ， m 13 板上液層高度 Lh ， m 14 堰上液層高度 owh ， m 15 降液管底隙高度 m，oh 16 安定區(qū)寬度 SW ， m 17 邊緣區(qū)寬度 cW ， m 18 開(kāi)孔區(qū)面積 2cm，SA 19 篩孔直徑 od ， m 20 篩孔數(shù)目 n 1894 1894 21 孔中心距 t， m 22 開(kāi)孔率 ? ， % % ％ 23 篩孔氣速 ou ， m/s 24 穩(wěn)定系數(shù) K 25 每層塔板壓降 pp? ， kPa 26 負(fù)荷上限 液泛控制 液泛控制 天津商業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 27 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 28 液沫夾帶 ve ，（ kg 液 /kg 氣） 29 氣相負(fù)荷上限 max,SV ， s/m3 4 30 氣相負(fù)荷下限 min,SV ， s/m3 5 31 操作彈性 十一 設(shè)計(jì)評(píng)述 本次課程設(shè)計(jì)通過(guò)給定的生產(chǎn)操作工藝條件自行設(shè)計(jì)一套苯－ 甲 苯物系的分離的 塔板 式連續(xù)精餾塔設(shè)備。通過(guò) 近 兩周的 團(tuán)隊(duì) 努力，反 經(jīng)過(guò) 復(fù) 雜的 計(jì)算和優(yōu)化， 我們 終于設(shè)計(jì)出一套較為完善的 塔板 式連續(xù)精餾塔設(shè)備。其各項(xiàng)操作性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，而且操作彈性大，生產(chǎn)能力強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)期的目的。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我經(jīng)歷并學(xué)到了很多知識(shí)，熟悉了大量課程內(nèi)容，懂得了許多做事方法，可謂是我從中受益匪淺，我想 這也許就是這門(mén)課程的最初本意 。從接到課題并完成分組的那一刻起我 就立志要盡最大努力把它做全做好。首先，我們?nèi)D書(shū)館借閱了大量有關(guān)書(shū)籍，并從設(shè)計(jì)書(shū)上了解熟悉了設(shè)計(jì)的流程和方法。通過(guò)查閱資料我們從對(duì)設(shè)計(jì)一無(wú)所知變得初曉門(mén)路，而進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和討論使我們使我們具備了完成設(shè)計(jì)的知識(shí)和方法，這使我們對(duì)設(shè)計(jì)有了極大的信心，我們確定了設(shè)計(jì)方案和具體流程及設(shè)計(jì)時(shí)間表，然后就進(jìn)入了正是的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中。 萬(wàn)事開(kāi)頭難，出了最小回流我們從最簡(jiǎn)單的物料衡算開(kāi)始，把設(shè)計(jì)題目中的操作條件轉(zhuǎn)化為化工原理課程物料衡算相關(guān)的變量最終把 物料衡算正確的計(jì)算出來(lái)。然后是回流比的確定，我們應(yīng)用分離工程中的計(jì)算式出了最小回流比，然后通過(guò)分析確定了放大倍數(shù)求出了實(shí)際回流比。同樣理論塔板數(shù)的計(jì)算也是通過(guò)復(fù)雜但有序的計(jì)算得出。接下來(lái)塔的工藝尺寸計(jì)算，篩板流體力學(xué)驗(yàn)算，塔板負(fù)荷性能圖計(jì)算等一個(gè)接一個(gè)的被我們拿下，當(dāng)然這一路下來(lái)并不是一帆風(fēng)順的。 這次歷時(shí)近兩周的的 課程設(shè)計(jì) 使 我把平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，使我 對(duì)書(shū)本上所天津商業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 學(xué)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解， 也使我 自主學(xué)習(xí)了新的知識(shí)并在設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用 。 此次 課程設(shè)計(jì) 也 給我 提供了 很大 的發(fā)揮空間，我 積極 發(fā)揮主觀能動(dòng) 性獨(dú)立地去通過(guò)書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù) 和標(biāo)準(zhǔn) ，確定設(shè)計(jì)方案。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)提高了我 的認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?？傊?， 這次課程設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我 應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析解決問(wèn)題的能力 ，也提高了我 自學(xué)，檢索資料和協(xié)作的技能 。 參考書(shū)目 [1]張新戰(zhàn)，化工單元過(guò)程及操作?北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1998 [2]何潮洪 ,馮霄?化工原理?北京：科學(xué)出版社， 20xx [3]柴誠(chéng)敬 ,劉國(guó)維?化工原理課程設(shè)計(jì)?天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1994 [4]賈紹義 ,柴敬誠(chéng)?化工原理課程設(shè)計(jì)?天津：天津大學(xué) 出版社， 20xx [5]陳均志，李雷?化工原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx [6]馬江權(quán)，冷一欣?化工原理課程設(shè)計(jì)?北京：中國(guó)石化出版社， 20xx [7]譚天恩?化工原理 (第二版 )下冊(cè)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1998 附圖