【正文】 （ 3）核算泵的軸功率 若輸送液體的密度 大于水的密度時(shí)，可按 ,102QHN kW???核算泵的軸功率。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算在最大流量下管路所需 的壓頭。其孔直徑一般為 5～ 10mm，孔距為孔徑的 5～ 10 倍。使加熱蒸氣能均勻分布與釜液中。由泵輸送時(shí)，流速取為 ～ m/s。 （ 1）塔頂蒸氣出口管徑 DV 蒸氣出口管中的允許氣速 UV 應(yīng)不產(chǎn)生過大的壓降， 其值可參照表 61。 （ 3）強(qiáng)制循環(huán)再沸器 如圖 62 中（ f）所示。夾套式再沸器，常用于傳熱面較小或間歇精餾中。蒸汽引到塔底最下一塊塔板的下面，部分液體則通過再沸器內(nèi)的垂直擋板，作為塔底產(chǎn)物被引出。 再沸器 精餾塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強(qiáng)制循環(huán)再沸器。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或滿足工藝要求。 d．計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不應(yīng)小于 的原則，決定殼程數(shù)。 02( 1 ) 22( 3 .5 )2cBBup F f n NuhpND??? ? ?? ? ? (64) 式中 F—— 管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù)，對(duì)正三角形排列 F=，對(duì)轉(zhuǎn)角三角形為，正方形為 ； f0—— 殼程流體的摩擦系數(shù)； Nc —— 橫過管束中心線的管子數(shù)； Nc值可由下式估算： 管子按正三角形排列： ? (65) 管子按正方形排列： ? (66) 式中 n—— 換熱器總管數(shù)。一般情況下進(jìn)、 出口阻力可忽略不計(jì)，故管程總阻 22 力的計(jì)算式為 12()i t s pp p p F N N?? ? ? ? ? (61) 式中 Δ PΔ P2—— 分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降， Pa； Ft—— 結(jié)垢校正因數(shù)，對(duì) Φ 25mm ； 對(duì) Φ 19mm 2mm 的管子取 ； NP—— 管程數(shù)； Ns—— 串聯(lián)的殼程數(shù)。 需指出的是，在一般情況下，冷凝器采用臥式，因?yàn)榕P式的冷凝液膜較薄，故對(duì)流傳熱系數(shù)較大，且臥式便于安裝和維修。 圖 61 冷凝器的型式 （ 2）自流式 如圖 61（ c）所示。 21 （ 1）整體式 如圖 61(a)和 (b)所示。 表 51 塔板的有關(guān)尺寸 HT,mm Nˊ L,mm h1,mm 300 6 1800 200 350 5 1750 250 450 4 1800 350 第六節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備 精餾裝置的主要附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷凝器、塔底再沸器、原料預(yù)熱器、直接蒸汽鼓管、物料輸送管及泵等。塔板與塔板之間用一段管子支承，并保持所需要的板間距。一般，塔徑從 300～ 900mm 時(shí)采用整塊式塔板；當(dāng)塔徑在800mm以上時(shí)，人已能在塔內(nèi)進(jìn)行拆裝操作，無須將塔板整塊裝入。 19 圖 51 板式塔總體結(jié)構(gòu)簡圖 20 HB 塔底空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。若圖 52 塔高示意圖需要安裝除沫器時(shí)，要根據(jù)除 沫器的安裝要求確定塔頂空間。 塔體總高度 板式塔的塔高如圖 52 所示，塔體總高度（不包括裙座）由下式?jīng)Q定： 39。最低一層塔板到塔底的距離較大，以便有較大的塔底空間貯液，保證液體能有 10～ 15min 的停留時(shí)間，使塔底液體不致流空。為了檢修方便，有時(shí)在塔頂裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的吊柱。如不符合要求，且難以加大板間距來調(diào)整時(shí)，也可在此先作塔徑的調(diào)整。所求得的塔徑必須圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。 由于精餾段、提餾段的汽液流量不同，故兩段中的氣體速度和塔徑也可能不同。另一類計(jì)算方法則是先確定適宜的孔流氣速，算出一個(gè)孔（閥孔或篩孔）允許通過的氣量， 16 定出每塊塔板所需孔數(shù)，再根據(jù)孔的排列及塔板各區(qū)域的相互比例，最后算出塔的橫截面積和塔徑。例如在塔體人孔處，應(yīng)留有足夠的工作空間，其值不應(yīng)小于 600mm。板間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)權(quán)衡，反復(fù)調(diào)整，已做出最佳選擇。 對(duì)完成一定生產(chǎn)任務(wù)，若采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，對(duì)塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會(huì)增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負(fù)荷，從而導(dǎo)致全塔造價(jià)增加?；谝陨显颍谠O(shè)計(jì)過程中需要不斷地調(diào)整、修正、和核算，直到設(shè)計(jì)出較為滿意的板式塔 。 板式塔為逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，沿塔方向，每層板的組成、溫度、壓力都不同。 （ⅱ）提餾段 操作線方程： **39。39。 （ⅱ）提餾段 上升蒸汽量： FqDRV )1()1(39。因此要注意不同的場合應(yīng)使用不同的流量單位。 物料衡算與操作線方程 通過全塔物料衡算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成和進(jìn)料流量、組成之間的關(guān)系。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。 降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡 12 可能低一些。 (2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。其次 所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。例如，采用中間再沸器和中間冷凝器的流程 [1]，可以提高精餾塔的熱 力學(xué)效率。 若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀的。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過 50℃ ，否則溶于水中的無機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。但若要求加熱溫度超過 180℃ 時(shí)，應(yīng)考慮采用其它的加熱劑，如煙道氣或熱油。 值得提及的是，采用直接蒸汽加熱時(shí)，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴 出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰Α４_定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。 第二節(jié) 設(shè)計(jì)方案的確定 操作條件的確定 確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。接管尺 寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。 精餾塔的設(shè)計(jì)步驟 本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行： (１ ) 設(shè)計(jì)方案確定和說明。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。 (３ ) 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。塔徑從 200mm 到 6400mm，使用效果均較好。 浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了 升 氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。 (４ ) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前 9 兩者使用尤 為廣泛，因此，本章只討論浮閥塔與篩板塔的設(shè)計(jì)。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 (５ ) 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、 調(diào)節(jié)和檢修。 (２ ) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。完整的設(shè)備設(shè)計(jì)，應(yīng)在上述工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上再進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)，最后提供可供加工制造的施工圖。泵、壓縮機(jī)等也有類似情況。 表 01 輔助物料和共用系數(shù)介質(zhì)代號(hào) 圖上應(yīng)標(biāo)注單元設(shè)備的代號(hào)，單元 設(shè)備分類代號(hào)見表 02。這里指的控制點(diǎn)符包括被測變量的儀表功能 (如調(diào)節(jié)、紀(jì)錄、指示、積算、連鎖、報(bào)警、分析、檢測及集中 ,就地儀表等 )。所以，在個(gè)別答辯后，應(yīng)允許學(xué)生修改補(bǔ)充自己的圖紙和說明書。論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確；計(jì)算要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處；圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。 二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 （一）課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1. 設(shè)計(jì)方案簡介 對(duì)給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡要的論述； 2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3. 典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定； 4. 帶控制點(diǎn)的工藝流程簡圖 以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測量點(diǎn)； 5. 主體設(shè)備工藝條件圖 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表； 完整的課程設(shè)計(jì)由說明書和圖紙兩部分組成。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。 課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。說明書是設(shè)計(jì)的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計(jì) 工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容： （ 1）封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間 ）； （ 2）目錄； （ 3）設(shè)計(jì)任務(wù)書； （ 4）設(shè)計(jì)方案簡介； （ 5）設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表； （ 6）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算； （ 7）輔助設(shè)備的計(jì)算及選型； 5 （ 8）設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表； （ 9）設(shè)計(jì)評(píng)述及設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)有關(guān)問題的討論； （ 10）工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖； （ 11）參考資料。 設(shè)計(jì)后期的答辯，及時(shí)了解學(xué)生設(shè)計(jì)能力的補(bǔ)充過程，也是提高設(shè)計(jì)水平，交流心得和擴(kuò)大收獲的重要過程。公開答辯是在個(gè)別答辯的 基礎(chǔ)上，選出幾個(gè)有代表性的學(xué)生在全班公開答辯，實(shí)際上是以他們的中心發(fā)言來引導(dǎo)全班性的討論，目的是交流心得、探討問題和擴(kuò)大收獲。 流程圖的繪制步驟如下： 1. 用細(xì)實(shí)線 ()畫出設(shè)備簡單 外形，