【導讀】不知不覺大三最后一個學期即將結(jié)束。經(jīng)過三年的學習，我們已經(jīng)系統(tǒng)掌握了關(guān)于化。CAD機械工程繪圖、化工儀表、化工設(shè)備基礎(chǔ)、化工熱力學、化工原理等課程。識越學越系統(tǒng)，越來越接近實際工程應(yīng)用。如今，在老師的指導下，我們進行了關(guān)于化工原理的課程設(shè)計。本次設(shè)計的目的是為。理解及應(yīng)用能力。本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計用于分離苯-甲苯混合液的篩板式精餾塔。計出了一套比較接近實際的精餾塔裝置。工程問題的捷徑！

　　

【正文】 4，作出液泛線 (參見 21 圖 ) 表 24 smLs 33 ,10?? 0． 002 0． 004 0． 006 0． 008 smVs 3, 取液體在降液管中停留時間為 4 秒。 則 LSman = ? fTAH = 4 ? =（ sm/3 ） 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 31 在 LS man = sm/3 處作出垂線得液相負荷上限線，可知在圖上 它為與氣體流量 V 無關(guān)的垂直線。 (參見圖 22) （氣相負荷下限線） 由 hL =hw +how =+ sL 3/2 ， uow =osAV min. 代入下式 ]2[ 求漏液點氣速式： uow = vLL hh ??? /][ ?? osAVmin = 將 A o = 代入上式并整理得 Vs min = SL? 據(jù)上式，取若干個 sL 值計算相應(yīng) sV 值，見表 25，作漏液線 (參見圖 21) 表 2－ 5 smLs 33 ,10 ?? 2 4 6 8 smVs 3, 取平頂堰堰上液層高度 h ow =6mm ，作為液相負荷下限條件，低于此 下限 ,則不能保證板上液流分布均勻， 則 how =?103? E（whlL ） 3/2 ? ? ? ? ? ? ? ? . 00194 . 0 8462 . 0 04913 . 0 13 . 0 0056 . 0 77 . 0 4 . 4 3 2 ） （ S L 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 32 =?103? ?（ ） 3/2 整理得： in, ?sL sm/3 P 點為操作點，其坐標為： smVs / 3? ， sLS /? OP 為操作線， OP與液泛線的交點對應(yīng)氣相負荷為 Vs,max,與漏夜線的交點對應(yīng)氣相負荷為Vs,： 精餾段的操作彈 性 = ??ssVV 提餾段 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 33 塔徑 D 的計算 參考化工原理下表 101，取板間距 HT = ?Lh HT Lh == 兩相流動參數(shù)計算如下 LVF =SSVL vL?? ??? 參考化工原理下圖 1042 篩板的泛點關(guān)聯(lián)得： C 20f = fC =20 20???????fC= ?? ）（ u ?f 20 20 ???????? ???????VVLfC ? ??? = ?? ）（( sm/ ) 本物系不易起泡 ,取泛點百分率為 80%，可求出設(shè)計氣速 nu39。 =? =( sm/ ) _39。 ????? uV s? 由精餾段知，將 D? 取到 D=1m 作為初選塔徑，因此 ，重新校核流速 u n ????（ m/s） 實際泛點百分率為 n ?fu 22 mDA T ???? ? 塔板詳細設(shè)計 選用單溢流，弓形降液管，不設(shè)進口堰。 因為弓形降液管具有較大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長，塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于直徑小于 米的塔中。 [4] 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 34 (1)溢流裝置 取堰長 wl == 1=, 選擇平流溢流堰 出口堰高 ?wh OWL hh ? ,已取 Lh = Wh0 = 310? E 3/2)(whlL 由 )( wh lL=查化工原理下圖 1048 得： E= Wh0 = 310? ()2/3= ?wh OWL hh ? == 取 ?wh 是符合的。 hL=hW+hOW=+= 修正后 hL對 un影響不大 ,顧塔徑計算不用修正 . (2) 降液管寬度 Wd 與降液管面積 Af 由 wl /D= 查化工原理 (下 ) 圖 1040 得 : ?DWd ?TfAA dW = 1= 22 mA f ???? ? （ 3）降液管底隙高度 hO 因物系較清潔 ,不會有臟物堵塞降液管底隙 ,取液體通過降液管底隙速度 ou? = h0=Ls/(lw* ou? )=(*)= 太大， 取 ho= （ 4）塔板布置 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 35 取安定區(qū)寬度 SW = ，取邊緣區(qū)寬度 CW = ? ? ? ? mWWDxSd ??????? mWDrC ????? ?????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s i n1802 ? (5)篩板數(shù) n 與開孔率 ? 初取 mmdo 5? ， ?odt 呈正三角形排列 t = ?? 依下式計算塔板上的開孔率 ? ?? 0 ?? ）（）（ dt則每層塔板上的開孔面積 oA 為 則每層塔板上的開孔面積 oA 為 20 4 7 0 0 mAA ao ???? ? n =4200dA? = 2 ?? ? 板壓降的校核 （ 1）干板壓降相當?shù)囊褐叨? 取板厚 mm3?? ， ??od?,查化工原理下圖 1045 得 : Co= ) ( 468 . 0 46 . 0 271 . 0 sin 46 . 0 180 271 . 0 46 . 0 271 . 0 2 2 1 2 2 2 m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 36 smAV S / 00 ??? dh = g21 ????????????????LmmvooCu ??2 =???????????????? LmvmooCu ??2 = )() ( 2 ?液柱 (2)氣體穿過板上液層 壓降相當?shù)囊褐叨?hl )/( smAA Vu fT sa ????? 相應(yīng)的氣體動能因子 5 6 7 4 5 1 3 ???? ?aa uF 查化工原理下圖 1046得：β = mhhhh Lowwl )( ?????? ?? 液柱 (3)克服液體表面張力壓降相當?shù)囊褐叨?hσ 4h 330L ???? ???? ??? ∴ 板壓降 ??????? ?hhh ldm 液柱 水柱 = 汞柱 =8mmHg 10mmHg 符合要求 取安定區(qū)寬度 SW = ，取邊緣區(qū)寬度 CW = ? ? ? ? mWWDxSd ??????? mWDrC ????? ?????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s i n1802 ? 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 37 液面落差 對于篩板塔，液面落差很 小，且本設(shè)計的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 液沫夾帶量的校核 汽液 KgKghH uefTav / ??????? ???????????? ??? ???? 因為 液 /Kg /Kg 氣，故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶。 溢流液泛條件的校核 溢流管中的當量清液高度可由式 ??????????owSf hlLh 計算液體沿篩板流動時 ,阻 力損失很小 ,其液面落差 ? 可忽略不計 ,即 0?? 。 已知 : ?Lh m , 0?? ， mh f ??? mhl LhowSf 0 0 1 7 4 0 0 2 9 22 ??????? ???????????? 故降液管內(nèi)的當量清液高度： mhhhH ffLd ????????? ? 苯和甲苯混合液不易起泡 ,取 ? =,則降液管內(nèi)泡沫層高度： mmHH dfd ???? ? 不會產(chǎn)生溢流液泛。 液體在降液管內(nèi)停留時間的校核 dH = 降液管內(nèi)的停留時間 τ = sL HA s df ????s〉 3s 不會產(chǎn)生嚴重的氣泡夾帶。 ) ( 468 . 0 46 . 0 271 . 0 sin 46 . 0 180 271 . 0 46 . 0 271 . 0 2 2 1 2 2 2 m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 38 漏液點的校核 漏液點的孔速為： vLLoow hhCu ??? /)( ??? = ( ) / 02. 9456 ? ? ? ? ? ? 篩孔氣速 ou = 0 6( / ) 2SV msA ?? 塔板穩(wěn)定系數(shù) ? ? 6 u? ? ? ? ? 表明具有足夠的操作彈性。 根據(jù)以上各項流體力學驗算，可認為設(shè)計的塔徑及各工藝尺寸合適。 過量液沫夾帶線 注 :以下計算常用 3/23 )(whow lLEh ??? 得 )(~ sow Lh ,E ~~ whlL 經(jīng)驗計算 , 取 E= 則 3/23 )( how Lh ???? ?=SS LL 3/23 ??????????? ? 2/3 依下式計算 : ve = ? ?? ???????? ?fTa hH u (21) 式中： au =fTSAAV? =_ ?? SV h f = (hw +how )=( ?)3/2SL =3/ SL? 令 ve = 液 /kg 氣，由 ? = ? 103? mN/ , HT = 代入式 (21)得： =3 ??(3/ SS LV??) 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 39 整理得： 3/2s sLV ?? 在操作范圍中， 任取幾個 SL 值，根據(jù)上式算出 SV 值列于表 26 中： 表 2－ 6 ,SL sm3 ,SV sm3 依表中數(shù)據(jù)在作出過量液沫夾帶線（ 1） (參見圖 22) 線 由式 ]2[Twd HhH ??? 和 ffowwd hhhhH ? ?????? 聯(lián)立求解。 (1) ?hhhh Lcp ??? ch = （oocu ） 2 （Lv?? ） = （ooSACV ） 2Lv?? = （ ? SV） 2?????? = 2SV lh =? （ hw +how ） =3/23/2 )(6. SS LL ??? 故 h p =21648. sV+3/. SL?+