【正文】 20c21uDB????Re =907500，故0 (ΔΔΔ ?? 39。 的換熱管取 ?? N =1 1?設(shè)管壁粗糙度 ε 為 ，則 ε/ =,??i查得摩擦系數(shù) λ= ????李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計43??? )(t21i PNFppS????ΔΔΔ 殼程流體阻力 SNFppt21o)39。9. 輔助設(shè)備及零件設(shè)計 塔頂冷凝器（固定管板式換熱器）甲醇水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式 估計換熱面積①．甲醇水冷凝蒸汽的數(shù)據(jù)tD=℃ 冷凝蒸汽量： g/)( KVMG ?????李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計41壓力 溫度 ℃ 甲醇冷凝潛熱.,r=②．冷凝水始溫為 12℃，取冷凝器出口水溫為 20℃，在平均溫度 ℃1620t??物性數(shù)據(jù)如下 （甲醇在膜溫 ℃下，水在平均溫度 16℃下）ρ（kg/m 3） Cp(KJ/kg.℃) μ[] λ(w/(m.℃))甲醇水 45510??水 105 ③a. 設(shè)備的熱參數(shù)： ????）（ GQb．冷卻水的流量： skgtCP /)(1..???c．平均溫度差： ℃）（）（Δ ??根據(jù)“傳熱系數(shù) K 估計表”取 K=1100W/(m2.℃) 傳熱面積的估計值為： 2?????將此面積作為公稱面積，在化工原理附錄中選擇換熱器，并列出所選擇的換熱器參數(shù)。39。.精餾段 ?????所以精餾段： 3/ L?提餾段： ?.?OC 3/8kgL?3/890mkgS??E 50??7??hO2.李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計39提餾段 ?????所以提餾段： 3/239。)8..15047)(.95607()07(e .23/ ????? SfTgV LVHu‘?/’‘ 液相負(fù)荷下限線對于平流堰，取堰上液層高度 how= 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式計算3/2)(?整理得 精餾段 提餾段 sl0816. ?精餾段 smS/. ??提餾段 L39。3/39。 ????/2)(。39。39。提餾段：降液管內(nèi)液面高度 PdLdh?? 液 柱‘m01597.)(.)(???OWSdhlh =++= 液柱PdL?H為了防止液泛現(xiàn)象，應(yīng)使 TWdHh??）（ ?/李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計35式中 .50hH體 系 取泡 沫 層 的 相 對 密 重 ， 本—堰 高 ，降 液 管 內(nèi) 液 面 高 度 ，板 間 距 ，?mWdT 液 柱液 柱）（）（ .?????? Td HmsALfSf /1./.?‘’.????故不可能產(chǎn)生降液管內(nèi)液泛。K 值應(yīng)大于 1，宜在 及 之間，塔的操作可有較大彈性。K 值應(yīng)大于 1，宜在 及 之間，塔的操作可有較大彈性。汽k/1.?李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計33提餾段： 汽kghHuLTgV /0584.))(.95607())(057.(e ???????，符合要求。01.)().)(0512. ???? 液體表面張力的阻力計算 計算σh精餾段：表面張力壓頭 液 柱m045..48291036)9810/(4h ????OLd??提餾段：表面張力壓頭 液 )9810/(4h ????OLd??李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計31 氣體通過每層塔板的液柱高 ph精餾段： .??SOuF? ?WL由圖 1259 得液層的有效阻力 液柱lh則 液 ??????lCP kPagL 9818071???提餾段： ??SOuF ?WL由圖 1259 得液層的有效阻力 液柱lh李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計32則 液 ??????lCP kPagL81924075??? 液面落差對于 D 的篩板，液面落差可以忽略不計。?SWC)()/xdD??C2(r得 aAm篩孔按正三角形排列，篩孔數(shù)目 ???tA開孔率為 %)(907.)(?tdo?氣體通過閥孔的氣速為 smVuaS /???提餾段：取 3/,4?OOdtmd則 t=12mm對單溢流型塔板，開孔區(qū)面積 可用下式計算，即aA)sin180(2A2rxxra?????查表 1033 弓形寬度與面積 取 , 。?SWC提餾段： 查表 1033 弓形寬度與面積 取 , 。ouOh 塔板布置及篩孔數(shù)目與排列 塔板的分塊D≥800mm，故塔板采用分層，查表塔板分為 3 塊。39。hoWSOulL?39。即 = 也可按下式計算：Oh李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計27 式中 液體通過底隙時的流速，m/s。39。?? 汽汽 kgkghHuefTgV /./0579.)(1).39。39。39。fA液層上部的氣體速度 smVufTSg /39。 %27/39。 ?????停留時間： 5s6..2/)(/H???SfLA?李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計26提餾段：求液面梯降 ).160(2/)(b????由圖 1246 得 =d4.?內(nèi)外堰間距離 ?取 ?? ,8.)2(A239。?hHfT4625.39。W ）（ ,.5?hwL .0?? 弓形降液管寬度 Wd 和面積 Af精餾段：求液面梯降 )(2/)(b????由圖 1246 得 =d4?內(nèi)外堰間距離 ?取 ?? ,8)2(A2T?查圖可知 7./f ???Tf0. %2/fA液層上部的氣體速度 smVufTSg /??? ，hLf 39。?故 39。39。 ???SlL由圖 1248 查得 E= 3/2)(。 ??取 為 。 ??可 忽 略?求 L前面已假設(shè)： mhL05.39。李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計24mhLf 39。選用單溢流弓形管降液管，不設(shè)進(jìn)口堰,采用凹形受液盤。液體自受液盤橫向流過塔板至溢流堰。 ???SfTLA?自以上兩項核算初步認(rèn)為塔徑取 是合適的。 ?????停留時間： 5s4..7/)(/H39。?.39。 ???? ，mhLf 39。39。39。 mDT??查圖可知 ./f ???Tf07.39。39。??LTh由圖 1241 得到 ?20C?.20)/(?允許有效空塔速度 smSLg /).(08./)(u(max) ????‘’? =39。39。39。 提餾段 設(shè) =, =39。 汽汽 kgkguefTgV /.10/023.)().39。39。39。?LT由圖 1241 得到 ??.20)/(?李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計19允許有效空塔速度 smCSLg /).248()(u(max) ??????取安全系數(shù)為 , =39。 3i3 ??????mmX?sPa?精餾段平均液相粘度 sam???提餾段平均液相粘度 P????提全塔平均液相粘度 smam????李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計183． 塔徑的確定 精餾段設(shè) ?T05.39。?VSM 液相表面張力的確定：查《化工原理》附錄 2 水的物理性質(zhì)及附錄 9 有機液體的表面張力共線圖知：塔頂液相表面張力℃, ?Dt mNmNb/,/???? mNxba /.)901(9)(1 ???????進(jìn)料板液相表面張力℃, ?Ft ba /64.,/16???xba /.)(2 ??????塔底液相表面張力℃，?Wt mNmNba /,/??xba /)(3 ??????精餾段平均液相表面張力 /.362?精李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計17提餾段平均液相表面張力 mN/????提全塔平均液相表面張力 /.4831?? 液體平均粘度計算 imX?lglg??塔頂液體粘度:℃, smPasPaBA ????,350?? 1mim1 ?????μX sPa?進(jìn)料板液體粘度:℃,?Wt sasaBA???.,?? 39。39。v/.890kgRTMp?液相流量 ： /.39。 xbaL???氣相密度： （氣相視為理想氣體）3m39。 ??液相密度： 339。?t李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計15 塔內(nèi)物料平均分子量、張力、流量及密度的計算 密度及流量設(shè)甲醇為 a，水為 b甲醇分子量為：( )　　　aM水的分子量為： kg/kmol ( )　　　bⅠ、精餾段精餾段平均溫度 ℃查 txy 圖得 x a＝，y a＝查表得： = (按飽和液體計)，?3/?b?3/mkg液相平均分子量： kolgMxxbaal /)1(????氣相平均分子量： mlyybaav /)(液相密度： 3/?????氣相密度： （氣相視為理想氣體）3m/.1kgRTMvpS液相流量 ： / 34??????Ls?氣相流量： /79..13. 3?VSⅡ、提餾段提餾段平均溫度：℃查 txy 圖得 ,5.?aayx李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計1633/,/????液相平均分子量： olMxxbaal /78.)(39。對于物性無特殊要求的采用常壓操作。讀圖可知：精餾段理論板數(shù) 9 塊，提餾段理論板數(shù)=6 塊 實際板層數(shù)的確定(以逐板計算法為依據(jù)) 塊精 ?塊 （ 不 包 括 再 沸 器 ）提 6?塊提精 9?P李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計142．精餾塔操作條件計算 操作壓強的選擇 應(yīng)該根據(jù)處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性原則。若塔頂采用分凝器，則分凝器相當(dāng)于一塊理論版，應(yīng)從總梯級數(shù)中減去 1；塔底再沸器是否相當(dāng)于一塊理論板需要看再沸器的型式，一般情況下可以看做一塊理論板予以扣除。李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計134) 從點 a 開始在平衡線和精餾段操作線之間做梯級，當(dāng)梯級跨過兩段操作線交點 d 時，改在相平衡線和提餾段操作線之間做梯級，直到梯級達(dá)到或跨過 b 點為止。2) 在 x 軸上定出 、 、 三點，并通過三點做垂線交對角線于 a、e、b 三點。李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計11根據(jù)已知條件編寫逐板計算程序，利用 MATLAB 程序進(jìn)行求解，運行可得如下結(jié)果：計算結(jié)果精餾段理論塔板數(shù)為：9(塊)提餾段理論塔板數(shù)為：+000(塊)共需理論塔板數(shù)為：+001(塊)由上往下，各塔板上的液相組成：a = Columns 1 through 11 Columns 12 through 15 由上往下，各塔板上的氣相組成：b = Columns 1 through 11 Columns 12 through 15 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計12操作線上的點 平衡線上的點（ ） （ ）,.X0?,?YX( ) ( )8271 82542（ ） （ ）6., 6.,.33( ) ( )7903?YX 0978744?YX（ ） （ ）15., 15.,.5( ) ( )625 6263（ ） （ ）,?Y ,.7?YX( ) ( )917 9508（ ） （ ）53.,.8 3.,( ) ( )4202209?YX 40700?YX（ ） （ ）9., 95.,( ) ( )655812 22（ ） （ ）07.,?Y 07.,?YX( ) ( )99143 5944?（ ） （ ）.,.514 .,.51 M—T 圖解法圖解法以在 yx 直角坐標(biāo)中的直角階梯法最為常用。 mm1 ???????? mW XXVXLY 逐板計算法逐板計算法,就是從塔頂或塔底出發(fā),交替使用相平衡方程和操作線方程,逐板計算各理論板的氣、液相組成,直到達(dá)到規(guī)定的分離要求為止。第三節(jié) 板式精餾塔的工藝計算1．理論塔板數(shù)的計算與實際板數(shù)的確定 理論板數(shù)計算 物料衡算質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換：質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù)F? 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計9已知進(jìn)料量 ，進(jìn)料組成 ，進(jìn)料hKmol/240F??FX1?q設(shè)計要求： 衡算方程 ： ????????????????????? hKmolWDDFWD / q 線方程 ??Xq線 方 程 為 ：讀圖可知平衡線和 q 線交點為 8,.eeY Rmin 和 R 的確定 ???XYD2316..1i??R 精餾段操作線方程的確定精餾段操作線方程： ??????? 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