【正文】 在此特別感謝帶我們的王老師，通過他的指導(dǎo)讓我們圓滿完 成了這次的課程設(shè)計，在此非常的感謝。因為以前沒有學(xué)習(xí)過 CAD 制圖，所以在制作塔設(shè)備圖大家都去學(xué)習(xí) CAD 的基本作圖知識，在大家的一起交流合作下才成功把圖做好。不能太粗心，做錯了也得認(rèn)真的改過來，不發(fā)脾氣爭取不再出錯。 二是計算。找資料其實不難，關(guān)鍵是如何去辨別找到的資料是否有用，有時會找到兩套不同的數(shù)據(jù)，然后就得自己去辨別了。 對于設(shè)計過程我們通過查閱各種文獻(xiàn)得到數(shù)據(jù)，公式最后匯總，通過給出的設(shè)計 任務(wù) 書 進(jìn)行計算，使我們的自學(xué)能力，匯總能力都得到了提高 。而通過這次的設(shè)計培養(yǎng)了我們的思維能力、獨立工作的能力。 在精餾塔的設(shè)計過程中，需要查 閱大量的資料和非常多的計算。 B s v TH ( tL 39。 塔總體高度的設(shè)計 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為 600mm，塔頂部空間高度為 1200mm。 人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于人進(jìn) 出任何一層塔板。由于裙座內(nèi)徑800mm ,故裙座壁厚取 16mm。 0 .1 0 7LVVu k k??????且 8 0 2 . 0 8 2 . 8 40 . 1 0 7 1 . 7 9 5 /2 . 8 4 ms?? ? ? 除沫器 直徑 4 4 1 . 3 4 1 0 . 9 5 13 . 1 4 1 6 1 . 7 9 5SVDmu? ?? ? ?? 選取不銹鋼除沫器 類型：標(biāo)準(zhǔn)型；規(guī)格： 40100；材料：不銹鋼絲網(wǎng)（ 1Cr18Ni19Ti） ；絲網(wǎng)尺寸：圓絲 。 設(shè)計氣速選?。? 39。 除沫器 在空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。 14 4 1 . 3 4 1 0 . 2 9 2 2 9 23 . 1 4 1 6 2 0VD m m mu? ?? ? ? ?? 塔底進(jìn)氣管 采用直管取氣速 23 /u m s? ，則 24VD u?? 24 4 1 . 2 9 0 . 2 6 7 2 6 73 . 1 4 1 6 2 3VD m m mu? ?? ? ? ?? 筒體與封頭 筒體 1 .0 5 6 1 4 0 0 0 .2 4 .1 22 1 2 5 0 0 .9 mm? ??? ? ??? 壁厚選 6mm，所用材質(zhì)為 A3 封頭 封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本樣封設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑 D=，可查得曲面高mmh 1501?,直邊高度 0 40h mm? ，內(nèi)表面積 mmF，容積30396. mmV。本設(shè)計采用直管進(jìn)料管，管徑計算如下： 4 SFVD u?? 取 Fu ? ， /SV m s? 4 0 .0 0 3 5 7 5 3 .33 .1 4 1 6 1 .6D m m???? 回流管 采用直管回流管，取 Ru ? 。 0 0( 1 ) ( 2 . 4 6 1 ) 3 4 . 0 2 7 9 . 2 3 0 . 1 2 1 /3 6 0 0 3 6 0 0 8 1 3 . 2 0 . 0 2 6 3LLR D Mu m sA??? ? ? ?? ? ??? 000 30 .0 2 5 0 .1 2 1 8 1 3 .2 80390 .3 0 6 1 0e duR ?? ???? ? ?? 0. 22 8005 .0 0 .6 4 4efR ??? 于是 21 8 1 3 . 2 0 . 1 2 10 . 4 0 . 6 4 4 1 7 ( 1 9 1 ) 5 2 12P ?? ? ? ? ? ? ? ?Pa 22 0 . 1 5 8 1 3 . 2 0 . 1 2 11 9 ( 3 . 5 ) 3 3 90 . 6 2P ?? ? ? ? ? ?Pa 所以 0 521 339 860P P a? ? ? ?? 通過以上壓力降核算可知管程和殼程壓力降都小于所要求的 30kPa,所以所選的冷凝器是合適的。管子為正方形斜轉(zhuǎn) 45176。 d0─換熱管外徑， m。 u0─按殼程流通截面積 A0計算的流速，而 A0=h(DnCd0)。 f0─殼程流體的摩檫系數(shù)，當(dāng) Re500(Re)。 而 2010 ( 1) 2cB uP F f n N ?? ? ? 201 23 .5 2B uhPN D ???? ? ????? 式中 F─管子排列方法對壓力降的校正系數(shù)，對正三角形排列 F=,對正方形斜轉(zhuǎn) 45176?，F(xiàn)用埃索法來計算殼程壓降。 取管壁粗糙ε =,相對粗糙度 520id? ??，查λ Re 關(guān)聯(lián)圖可知摩檫因數(shù)λ =。 (1)計算管程壓力降 管程壓力降計算的通式為 ()i i r s pP P P N N? ? ? ? ?? 式中，殼程數(shù) Ns=1,管程數(shù) Np=2?？倐鳠嵯禂?shù)的裕度為 639 481 %639? ? 核算傳熱面積 按核算后所得的總傳熱系數(shù) K0值計算，則完成傳熱任務(wù)所需傳熱面積 0A 為 2003653926. 01 1000 3 9 . 7 74 8 1 5 3 . 0 6 3 6 0 0mQAmKt ?? ? ?? ? ? 而該型號換熱器的實際傳熱面積 A為 2021 8 19 8 3. 14 0. 02 5 3 46 .6 3A d l m?? ? ? ? ? ? 從傳熱面積的核算中也可知，所選的換熱器是可用的。 第 39 頁 殼程數(shù) 1 折流擋板形式 圓缺形 冷凝器的核算 管程對流傳熱系數(shù)α 1 該型號換熱器總管數(shù)為 136 根，由于雙管程，所以管程的截面積 A1為 smA / 21 ???? ? 這樣，管內(nèi)冷卻水的實際流速 1 58332 0 . 7 6 0 /9 9 6 . 3 3 6 0 0 0 . 0 2 1 4u m s???? 33111 ?????? ?? ?Pr CP 對流傳熱系數(shù) 0 .8 0 .41 0 .0 2 3 R e P rd?? ? 111 30 .0 2 0 .7 6 0 9 9 6 .3R e 1 7 9 1 60 .8 4 5 3 1 0du ?? ???? ? ?? 3311 4 . 1 7 6 1 0 0 . 8 4 5 3 1 0P 5 . 6 10 . 6 2 9 3Pr C ???? ? ??? 對流傳熱系數(shù) 0 .8 0 .41 0 .0 2 3 erRPd?? ? )/(3446 7 9 1 2Kmw ?????? 計算殼程流體對流傳熱系數(shù) 0? 00310000 ?????????????????????????wPe Cud ??? ?? ?? 取換熱列管中心距 t=32mm。2139。在此前提下，)/()()/( KkgKJKkgKJKk m o lKJC P ?????? 表 31 各自 對應(yīng)的相關(guān)物性數(shù)據(jù) 第 38 頁 項目 種類 Cp(KJ/(kg˙ K)) ρ /(kg/m3) μ /Pa˙ s λ /W˙ m1K1 混合氣體 ?106 冷卻后的混合液體 ?103 冷凝水 ?103 ?103 計算冷卻水流量 hkgttC QG P cc /58 332)2035( 539 26)( 3 312 ???? ????? 冷凝器的計算與選型 冷凝器選擇列管式，逆流方式。 取進(jìn)口（冷卻水）溫度為 t1=20℃ (夏季 ) 冷卻水出口溫度一般不超過 40℃，否則易結(jié)垢，取出口溫度 t2=35℃。9 1 . 8 8 / 9 1 . 8 8 5 5 . 2 1 5 0 7 2 . 6 9 /WWM k g m o lD M W k J k g?? ? ? ? ? ? ?? ?1?????????????? VBDVADLDVD HXHXII ? ? ? ?kgkJIIDRQ LDVDC/16???????? 第三章 輔助設(shè)備 冷凝器的選型 本設(shè)計冷凝器選用重力回流直立或管殼式冷凝器 原因：因本設(shè)計冷凝器與被冷凝氣體走管間，對于蒸餾塔的冷凝器，一般選管殼式冷凝器或空冷器，螺旋板式換熱器，以便及時排 出冷凝液。 原因：冷卻水方便易得，清潔不易結(jié)垢，升溫線越高，用水量越小，但平均溫差小，傳熱面積大，綜合考慮選擇 15℃。飽和水蒸氣 冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高，冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減少，但水蒸氣壓力不宜太高。 3m ax ? 所以可得 ??? ssVV操作彈性 第 35 頁 第二章 熱量衡算 相關(guān)介質(zhì)的選擇 加熱介質(zhì)的選擇 選用飽和水蒸氣，溫度 140℃, 工程大氣壓為 。 按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 smVs /39。 按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 smVs / 3m ax ? ,氣相負(fù)荷下限 smVs / 3m in ? ，所以可得 ??? ssVV操作彈性 提餾段負(fù)荷性能圖如下： 第 34 頁 在操作性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，即為操作線。min ???????? ?????????? ?? 按上式作出的液相負(fù)荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的豎直線，見圖中的線(y5’ ). 精餾段負(fù)荷性 能圖如下： 第 33 頁 在操作性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，即為操作線。 3/2 ?????????wsl LE ?取 、代入 wl 的值則可求出 ? ?minsL和 ? ? 39。)( 32020min ?????? ??,即負(fù)荷性能圖中的線 (y4’ )。 提鎦段：smFNdVvs/ 39。m a x3m a x TfsTfs HALsmHAL ??????? 顯然由式 所得到的液相上限線是 一條與氣相負(fù)荷性能無關(guān)的豎直線，即負(fù)荷性能圖中的線 (y3’ )。 提 鎦段： 539。 第 31 頁 由式 秒～ 53???STf L HA? 可知，液體在降液管內(nèi)最短停留時間為 3～ 5 秒。 液相負(fù)荷上限線 為了使降液管中液體所夾帶的氣泡有足夠時間分離出，液體在降液管中停留時間不應(yīng)小于 3～ 5s。sL 39。330 ??????? NmkgmkgmhmH LvwT ????mlw ? ； mh 39。/39。323。在操作范圍內(nèi)任取若干 sL 值，依3222 SSS LLV ??? sL 0 sV 用上 述坐標(biāo)點便可在 ssLV負(fù)荷性能圖中繪出液泛線，圖中的 (y2)。 330 ??????? NmkgmkgmhmH lvwT ????mlw ? ； mh ? ； 0 ? 代入上式。/。2 0 6。即 owdwlcowdwpwT hhhhhhhhhhhhhH ??????????????? ?? )( 式中， gUh Lvc ?? 干板靜 壓 板 靜20? ，板上液層靜壓頭降 Ll hh 0?? 從式 owwL hhh ?? 知， Lh 表示板上液層高度， 32 ????????? wsow lLEh。利用兩點確定一條直線，便可在負(fù)荷性能圖中得到霧沫夾帶的上限線。 第 29 頁 由于塔徑較大，所以取泛點率 1 80F??，依上式有 ??? ??? ss LV 整理后得 ?? SS LV 即 SS LV ?? 即為負(fù)荷性能圖中的線 (1) 此式便為霧沫夾帶的上限線方程，對應(yīng) 一條直線。從以上計算的結(jié)果可知，其泛點率都低于 80%，所以霧沫夾帶量能滿足 干氣）（液） /k g ( kgeV ?的要求。 ???? ??????F 及%% 39。 計算霧沫夾帶量 Ve 判斷霧沫夾帶量 Ve 是否在小于 10%的合理范圍內(nèi)，是通過計算泛點率 1F 來完成的。本 第 27 頁 設(shè)計 39。 (5)堰上液流高度 owh 前已求 出 mhow ? 這樣 mhhhhhH owdwfd 1 6 0 1 8 ??????????? 為了防止液泛，按式： )( wTd hHH ??? ，取校正系數(shù) ?? ，選定板間距 ?TH , mhw ? mhH wT 2 4 )0 4 ()( ?????? 從而可知 mhHmH wTd 2 4 )(1 2 ???? ?，符合防止液泛的要求。 (1)計算干板靜壓頭降 ch 由式