【正文】 P＝ kPa 進(jìn)料板壓力 ：PF＝＋15＝ kPa 塔底操作壓力 ：PW＝＋16＝127 kPa 精餾段平均壓力：Pm1＝（＋）/2＝ kPa 提餾段平均壓力：Pm2＝（＋127）/2＝ kPa（二）、操作溫度計算 查溫度組成圖可得相應(yīng)溫度如下： 塔頂溫度 ：TD＝ ℃ 進(jìn)料板溫度 ：TF＝ ℃ 塔底溫度 ：TW＝ ℃ 精餾段平均溫度 ：Tm1＝（＋）/2 = ℃ 提餾段平均溫度 ：Tm2＝（＋）/2 = ℃（三）、平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 由y1=xD=,查平衡曲線得x1= 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計算 由 xF＝，查平衡曲線得yF＝ 塔底平均摩爾質(zhì)量計算 由 xW＝，查平衡曲線得yW＝ 精餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均摩爾質(zhì)量 （四）、平均密度計算 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 液相平均密度計算 由于已查得液相甲苯、乙苯在某些溫度下的密度（如表3），將其以T為x軸、ρ為y軸分別繪制出甲苯、乙苯的溫度密度曲線圖（如圖3）。 液相甲苯、乙苯在某些溫度下的密度?溫度 T/℃60708090100ρ kg/m3甲 苯810乙 苯溫度 T/℃110120130140150ρ kg/m3甲 苯770乙 苯 表3 圖3 ①、塔頂液相平均密度的計算 由TD＝℃ 得： ρDA=＋= kg/m3 ρDB=＋= kg/m3 ②、進(jìn)料板液相平均密度的計算 由TF＝℃ 得： ρFA=＋= kg/m3 ρFB=＋= kg/m3 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 ③、塔底液相平均密度的計算 由TW＝ ℃ 得： ρWA=＋= kg/m3 ρWB=＋= kg/m3 ④、精餾段液相平均密度 ρLm1=(ρDm＋ρFm)/2=（＋）= kg/m3 ⑤、精餾段液相平均密度 ρLm2=(ρFm＋ρFWm)/2=（＋）= kg/m3（五）、液體平均表面張力計算 由于已查得液相甲苯、乙苯在某些溫度下的表面張力（如表4），將其以T為x軸、σ為y軸分別繪制出甲苯、乙苯的溫度表面張力曲線圖（如圖4）。s）甲苯乙苯溫度 T/℃110120130140150粘度（mPa 故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計所涉及的溫度范圍內(nèi)的粘度可用下式算得：甲苯 ：μ=105T2－＋ 乙苯 ：μ=105T2－＋ 液相平均粘度用lgμLm=Σxilgμi計算 塔頂液相平均粘度的計算 由TD＝℃ 得 ： μDA=105－＋ μDA= mPas lgμDm=lg()＋()lg() 解出μDm= mPas μFB=105－＋ μFB= mPas 塔底液相平均粘度的計算 由TW＝℃ 得 ： μWA=105－＋ μWA= mPas lgμWm=lg()＋()lg() 解出μWm= mPas 提餾段液相平均粘度 μLm2=(＋)/2= mPa 液氣動能參數(shù) ： 查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得 負(fù)荷因子： 最大允空塔氣速： 取適宜空塔氣速：μ1== m/s 估算塔徑 ：，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后取塔徑D＝1 m。 液氣動能參數(shù) ： 查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得 負(fù)荷因子： 最大允空塔氣速： 取適宜空塔氣速：μ2== m/s 估算塔徑 ：，為加工方便，圓整取，即上下塔段直徑保持一致. 塔截面積為 AT2==12= m2 表6 板間距與塔徑的關(guān)系⑤塔徑D/mm300～500500～800800～16001600～2400板間距HT/mm200，250，300250，300，350300，350，400，450，500400，450，500，550，600（二）、精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度： Z精=( Np11)HT=(151) =7 m 提餾段有效高度： Z提=( Np21)HT=(161) = m 在進(jìn)料板上方開一人孔H180。各項計算如下： ①、堰長： 取 ②、溢流堰高度hw1 由；，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E1=，對于平直堰，堰上液層高度hOW1可由Francis經(jīng)驗公式計算得： hOW應(yīng)大于6mm，本設(shè)計滿足要求，板上清液層高度 ＝60mm ，故 ③、弓形降液管寬度Wd1和截面積Af1 由查弓形降液管的參數(shù)圖得： 液體在降液管中停留時間： 故降液管設(shè)計合理。 選用凹形受液盤，深度取=50mm。各項計算如下： ①、堰長： 取 ②、溢流堰高度hw2 由；，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E2=，對于平直堰，堰上液層高度hOW2由Francis經(jīng)驗公式計算： hOW應(yīng)大于6mm，本設(shè)計滿足要求 ，板上清液層高度 ＝60mm ，故③、弓形降液管寬度Wd2和截面積Af2 因=，塔徑D相同故Wd2=Wd1= m，Af2=Af1= m2 液體在降液管中停留時間：故降液管設(shè)計合理。 選用凹形受液盤，深度取=50mm。塔板分為3塊。 ③、開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)面積Aa按計算 其中x1=D/2(Wd1＋Ws1 )= (+)= m r1 = D/2Wc1 == m 故 ④、篩孔計算及其排列 本設(shè)計所處理的物系無腐蝕性，可選用δ＝3 mm（一般的厚度為3～4mm）碳鋼板，取篩孔直徑 d01＝5 mm（工業(yè)生產(chǎn)中孔徑一般在3～10mm之間，4～5mm居多），篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為 t1＝3d01＝3 5＝15mm（～5倍孔直徑的中心距） 。塔板分為3塊。 篩孔數(shù)目：n2=n1=2755個 開孔率為： （滿足要求） 每層塔板開孔面積： 氣體通過篩孔的氣速：表8 單流型塔板某些參數(shù)推薦值 塔徑D/mm塔截面積AT/m2（Ad/AT）/% lW/D 弓形降液管降液管面積Ad/mm2堰長lW/mm堰寬bD/mm 800 529，581，640100 125 160 1000 650 714 800120 150 200 1200 794 876 960150 290 240 七 、 篩板的流體力學(xué)驗算 (一) 、塔板壓降 精餾段的塔板壓降 ①、干板阻力hc1計算 干板阻力hc1由 計算 d01/δ＝5/3＝，由孔流系數(shù)圖查得孔流系數(shù)C01＝ 故 ②、氣體通過板上液層的壓降 氣體通過有效流通截面積的氣速，對單流型塔板有： 動能因子： 查充氣系數(shù)圖得充氣系數(shù)：（一般可近似取）。 提餾段的塔板壓降 ①、干板阻力hc2計算 干板阻力hc2由 計算 d02／δ＝5／3＝，查得孔流系數(shù)C02＝ 故 ②、氣體通過板上液層的壓降 氣體通過有效流通截面積的氣速，對單流型塔板有： 動能因子： 查圖得充氣系數(shù)：（一般可近似?。?。 (二)、 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。 (五) 、液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從Hd≤φ(HT+hW) 苯一甲苯物系屬一般物系，取φ＝，則 φ(HT+hW)=(+)= m 而Hd=hP+hL+Δ+hd，板上不設(shè)進(jìn)口堰，本設(shè)計采用平直堰Δ=0，hd可由計算，即 精餾段： 故Hd1=++= m液柱 。 因Hd1和Hd2都小于φ(HT+hW),故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。八、塔板負(fù)荷性能圖（一）、精餾段塔板負(fù)荷性能圖 液相負(fù)荷上限線 ①