【正文】 過閥孔的阻力，主要用于減壓塔。所以，在本課程設(shè)計(jì)中，采用F1型的重閥，重為33g,型號為F1Z3C。反映密度為的氣體以速度通過閥孔時(shí)的動(dòng)能的大小。即閥孔剛?cè)_時(shí)比較適宜，由此可知適宜的閥孔氣速為 求得浮閥個(gè)數(shù)后，應(yīng)在草圖上進(jìn)行試排列。對于大塔，當(dāng)采用分塊式結(jié)構(gòu)時(shí)，不便于錯(cuò)排，相對較小，所以選用錯(cuò)排。如果塔內(nèi)氣相流量變化范圍較大，可采用—排輕浮閥一排重浮閥相間排列，以提高塔的操作彈性。對于分塊式塔板，宜采用等腰三角形錯(cuò)排，此時(shí)常把同一橫排的閥孔中心距，定為75mm，而相鄰兩排間的閥孔中心距可取為65mm，80mm，100mm等幾種尺寸。經(jīng)排列后的實(shí)際浮閥個(gè)數(shù)N和前面所求得的直可能稍有不同，應(yīng)按實(shí)際浮閥個(gè)數(shù)N重新計(jì)算實(shí)際的閥孔氣速和實(shí)際的閥孔動(dòng)能因子?！窬s段： 取浮閥動(dòng)能因子=10,則孔速==m/s每層塔板上的浮閥數(shù)目N為： N==*4/(***)=65個(gè)鼓泡區(qū)為氣液接觸有效區(qū)，其面積（單流型）按下式計(jì)算： 式中，；，則R==x=（+）=Aa=2[*（）1/2+π/180**arcsin（）]=浮閥排列采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距，則可按下式估算間距，即t’=Aa/Nt=(65*)=由于塔徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此，排間距應(yīng)比計(jì)算的要小一些，故取為：。 圖51 精餾段閥孔分布圖按照N=156重新核算孔速及閥孔功能因數(shù) u’01=(Vs1=,N=97) ==～12之間*（4*）=%在4％～15％之間●提餾段：取浮閥動(dòng)能因子=10,則==每層塔板上的浮閥數(shù)目N為：同上計(jì)算N=68個(gè)式中，；，R==；x=（+）= 開孔區(qū)面積：Aa=2[*（）1/2+π/180**arcsin（）]= 浮閥排列采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距，則排間距t’=Aa/Nt=(68*)=由于塔徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此，排間距應(yīng)比計(jì)算的要小一些，故取為：。圖52 提餾段閥孔分布圖按N=156個(gè)重新核算孔速及閥孔功能因數(shù)==,U 02’= F 02’= 在8～12之間*（4*）=％～15％之間第六部分 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算與操作性能負(fù)荷圖 氣體通過浮閥塔板的壓降氣體通過每層浮閥塔板的壓降應(yīng)為：其中為氣體通過一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降，Pa；為氣體通過干板阻力所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，Pa；為氣體克服板上充氣液層的靜壓強(qiáng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，Pa；為氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，Pa。板上所有浮閥剛好全部開啟時(shí)，氣體通過閥孔的速度稱為臨界速度，以表示。為油時(shí)，=～。 本設(shè)備分離甲醇和水的混合液，即液相為碳?xì)浠衔铮扇〕錃庀禂?shù)。所以=+= 則單板壓降1=（）L1g=●提餾段(1) 干板阻力 所以==所以＞所以選用式(a)，==(2) 板上充氣液層阻力?。剑瑒th2==*= (3) 液面張力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計(jì)。降液管內(nèi)的清液層高度用來克服相鄰兩層塔板間的壓強(qiáng)降，板上液層阻力和液體流過降液管的阻力。其中在前面已經(jīng)算出，而是已知的，所以流體流過降液管的壓強(qiáng)降 ，主要是由降液管底隙處的局部阻力造成的，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 塔板上不設(shè)進(jìn)口堰 =()= 塔板上裝有進(jìn)口堰 == 式中，為液體流量，；為堰長，亦即降液管底隙長度，m；為降液管底隙高度，m；為液體通過降液管底隙時(shí)的流速，m/s。實(shí)際降液管中液體和泡沫的總高度大于此值。本課程設(shè)計(jì)中，取=?！裉狃s段(1) 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨? =(2) 液體通過降液管的壓頭損失,計(jì)算同上得出hd2=(3) 板上液層高度 hL2=則=++=因?yàn)椋?，所以＝可見，所以符合防止液泛的要求。此比值稱為泛點(diǎn)百分?jǐn)?shù)，或稱泛點(diǎn)率。若上二式之一算得的泛點(diǎn)率不在規(guī)定的范圍以內(nèi)，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，如板間距、塔徑等，并重新計(jì)算?！窬s段泛點(diǎn)率或泛點(diǎn)率板上流體流徑長度： ZL=D2Wd=*=板上液流面積： =－2=*=圖泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖甲醇和是正常系統(tǒng)，可取物性系數(shù)＝，查泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖得=由泛點(diǎn)率或泛點(diǎn)率代入數(shù)據(jù)得出① F1==%② F2=根據(jù)上兩式計(jì)算出泛點(diǎn)率都在70％以下，故可知霧沫夾帶能夠滿足的要求。（表格待匯總）表61 精餾段和提餾段塔板數(shù)據(jù)總匯精餾段提餾段浮閥數(shù)（單板）/個(gè)6568開孔率/%孔速/單板壓降/Pa出口堰高/m堰上液層高度/m弓形面積/m20．0459弓形寬度/m0．11160．1116停留時(shí)間τ/s降液管底隙高度/m堰長/m霧沫夾帶率% 氣體通過閥孔的氣速較小時(shí)，板上部分液體就會(huì)從孔口直接落下，這種現(xiàn)象稱為漏液。嚴(yán)重的漏液將時(shí)塔板上不能積液而無法操作。 一般取閥孔動(dòng)能因數(shù)=5～6作為控制漏液量的操作下限，此時(shí)，漏液量接近10％?！窬s段 =穩(wěn)定系數(shù)K=uo1/u01’= 故不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重漏液。已知泛點(diǎn)率，取=，即泛點(diǎn)率為80% 對于一定的物系及一定的塔板結(jié)構(gòu)，式中均為已知值，相應(yīng)于=，將各已知數(shù)代入上式，便得出的關(guān)系式，據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線。因?yàn)? ， ， 其中 將上式分別代入，得到：因物系一定塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即 式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值。液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間：求出上限液體流量值（常數(shù)），在圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線?！窬s段：取，*1*（3600*Ls/）2/3=所以（Ls）min=*104m3/s●提餾段：（Ls）min=*104 m3/s 對于 型33g重閥，可取閥孔動(dòng)能因數(shù)=5～6，則可得氣相負(fù)荷下限的閥孔氣速。以=5 作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 ●精餾段(Vs1)min=(π/4)*= m3/s●提餾段(Vs2)min=(π/4)*=根據(jù)上述關(guān)系式：●精餾段：（1）霧沫夾帶線Vs1=（2）降液管液泛線Vs12=（3）液相負(fù)荷上限線Ls max=Af HT/5=*（4）漏液線(Vs1)min=(π/4)*= m3/s（5）液相負(fù)荷下限線（Ls）min=*104m3/s，作出精餾段塔板負(fù)荷性能圖： (1)—霧沫夾帶線；(2)—降液管液泛線；(3)—液相負(fù)荷上限線(4)—漏液線；(5)—液相負(fù)荷下限線從圖21精餾段塔板負(fù)荷性能圖可以得出：① 在精餾段，在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜操作區(qū)內(nèi)；根據(jù)上述關(guān)系式：●提餾段：（1）霧沫夾帶線Vs2=（2）降液管液泛線Vs22=（3）液相負(fù)荷上限線Ls max=Af HT/5=*（4）漏液線(Vs2)min=(π/4)*=（5）液相負(fù)荷下限線（Ls）min=*104m3/s，作出提餾段塔板負(fù)荷性能圖：(1)—霧沫夾帶線；(2)—降液管液泛線；(3)—液相負(fù)荷上限線(4)—漏液線；(5)—液相負(fù)荷下限線第七部分 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精餾塔可視為內(nèi)壓容器。c. 許用應(yīng)力該精餾塔筒體采用鋼板卷焊而成，材料選擇Q235A，根據(jù)GB3274，查得： d. 焊縫系數(shù)按照GB150規(guī)定，焊縫系數(shù)主要考慮焊縫形式與對焊縫進(jìn)行無損檢驗(yàn)長度兩個(gè)因素，本設(shè)計(jì)采用全焊透對接焊，對焊縫作局部無損探傷，則=表71 筒體的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力/MPa設(shè)計(jì)溫度/℃許用應(yīng)力/MPa焊縫系數(shù)150113 封頭本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料選用Q235A,除封頭的拼接焊縫需100%探傷外，其余均為對接焊縫局部探傷。裙座較其他的支座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)備的主要支撐形式。由于塔徑較大，所以座圈與塔體間采取對接焊縫。裙座結(jié)構(gòu)主要有座圈，基礎(chǔ)環(huán)，螺栓座及人孔。座圈承受著塔的各種外載荷，并把它全部傳給基礎(chǔ)環(huán)。螺栓座的作用是用來安裝地腳螺栓。人孔的高度取為800mm，直徑為450mm。人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔體的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于工作人員進(jìn)入任何一層塔板。但由于設(shè)置人孔處的的塔板間距要增大，且人孔設(shè)置過多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，所以一般板式塔每隔10～20層塔板或5～10m塔段，才設(shè)置一個(gè)人孔。在本設(shè)計(jì)中，共有39塊塔板，所以共設(shè)置6個(gè)人孔，塔頂和塔釜各設(shè)置一個(gè)人孔，在進(jìn)料處設(shè)置一個(gè)人孔，剩余一個(gè)看具體情況安排。人孔的形狀一般有圓形和橢圓形兩種。本設(shè)計(jì)的工作壓力不大，所以采用圓形人孔。當(dāng)操作溫度低于350℃時(shí)，應(yīng)采用平焊法蘭，人孔法蘭的密封面形式及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同?！?公稱直徑為450～600mm。在設(shè)置人孔處，板間距為400mm，塔內(nèi)的人孔手柄以mm的圓鋼制造，螺栓螺母數(shù)量為16個(gè)，螺栓直徑長度為2095，螺柱數(shù)量為16個(gè)，螺柱直徑長度為20120，總質(zhì)量為114kg。 吊 柱為方便室外較高的整體塔裝填，補(bǔ)充和更換填料，安裝和拆卸塔內(nèi)件，塔頂需設(shè)置吊柱。吊柱設(shè)置方位應(yīng)使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能站在平臺(tái)上操縱手柄，讓經(jīng)過吊鉤的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔的內(nèi)件。選用吊柱時(shí)，依據(jù)的基本參數(shù)是臂長S（mm）和設(shè)計(jì)載荷G（kg）。在本課程設(shè)計(jì)中，取懸臂長度S為塔的中心線與人孔伸出塔體的筒體長度之和，即S=600+200=800mm，設(shè)計(jì)載荷G（kg），吊柱的立柱用無縫鋼管，其他零件采用Q235A。在本設(shè)計(jì)中，塔徑D=1200 mm，選用吊柱起吊重量G=500kg的吊柱，500是指吊柱起吊時(shí)的質(zhì)量，查得臂長S=900 mm ，高度L=3150 mm ，上下支座高度差H=900 mm ，1088 ，懸臂曲率半徑R=750mm，墊板距離e=250mm，吊鉤與封板距離L，質(zhì)量為222kg。圖25 吊柱的結(jié)構(gòu)型式；；；；；；；；； 操作平臺(tái)與梯子 操作平臺(tái)操作平臺(tái)應(yīng)設(shè)置在人孔、塔頂?shù)踔刃枰?jīng)常檢修和操作的地方。平臺(tái)下的地面往往是通道，所以底層平臺(tái)凈空高度不應(yīng)小于2m。操作平臺(tái)的寬度應(yīng)根據(jù)檢修需要而定，～，當(dāng)平臺(tái)設(shè)在人孔附近時(shí)，；用作修理塔盤用的平臺(tái)。 梯子不經(jīng)常操作的平臺(tái)，可采用直梯。直梯高度一般不應(yīng)超過5m，當(dāng)超過5m時(shí)，應(yīng)設(shè)中間休息平臺(tái)，當(dāng)直梯標(biāo)高超過4m時(shí)，應(yīng)設(shè)安全籠，從地面（平臺(tái)面）～。當(dāng)塔體上有加強(qiáng)圈時(shí)，則距離還須適當(dāng)放大。本課程設(shè)計(jì)設(shè)置三個(gè)操作平臺(tái)，距離三個(gè)人孔中心1000mm各設(shè)置一個(gè)，平臺(tái)全部為鋼結(jié)構(gòu)，材料用Q235AF；采用籠式扶梯，梯子所有構(gòu)件均采用Q235AF。 則 查熱軋無縫鋼管規(guī)格與重量，取，進(jìn)管的實(shí)際流速=取dD=查管子規(guī)格表得塔頂出料管采用不銹鋼無縫鋼管取Dw=查管子規(guī)格表得塔底出料管則采用不銹鋼無縫鋼管。常壓操作，取D=592mm查管子規(guī)格表得塔釜蒸汽進(jìn)去管用的不銹鋼無縫鋼管。 塔頂回流管由泵輸送時(shí)，取 =37mm查管子規(guī)格表得塔頂回流管采用的不銹鋼無縫鋼管。塔間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)通過流體力學(xué)驗(yàn)算，權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益，反復(fù)調(diào)整。板間距大，可允許氣流速度較高，塔徑可小些。一般來說，取較大的板間距對提高操作彈性有力，安裝檢修方便，但會(huì)增加塔的造價(jià)。其選擇可參照表101塔間距與塔徑的關(guān)系。所以根據(jù)上表可以知道原設(shè)計(jì)值相符。本設(shè)計(jì)取450mm。進(jìn)料段空間高度HF取決于進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀況，一般HF比HT大，有時(shí)要大一倍，為了防止進(jìn)料直沖塔板，常在進(jìn)料口處考慮安裝沖突實(shí)施，如防沖板，入口堰，緩沖管等，HF應(yīng)保證這些實(shí)施的安裝。 塔頂空間高度HD塔頂空間高度HD指塔頂?shù)谝粚铀宓剿敺忸^的底邊處的距離，其作用是安裝塔板和開人孔的需要，也是氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，必要時(shí)還安裝破沫裝置。本設(shè)計(jì)取HD＝＝1200mm 塔底空間高度HB塔的底部空間高度是指塔底最底層塔板到塔底下封頭切線的距離。（2）再沸器的安裝方式及安裝高度；（3）塔底液面至最下層塔板之間要留有1～2m的間距， m。 HT——塔板間距，mm。T——開有人孔的塔板間距，mm。HB——塔底空間高度，mm。S——人孔數(shù)目（不包括塔底和塔底人孔）?；蛘撸仙羝?jīng)過冷凝器部分冷凝下來，作為回流液回流至塔內(nèi)，余下蒸汽再進(jìn)入冷凝器，冷凝下來并進(jìn)而冷卻至一定溫度作為產(chǎn)品取出。h北京：科學(xué)出版社，2009[9] 李國庭,陳煥章,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008[10] [M].天津:天津大學(xué)出版社,2000.[11] (上冊)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003 化工原理課程設(shè)計(jì)個(gè)人總結(jié)化工原理課程設(shè)計(jì)對于每個(gè)人來講應(yīng)該都是處理量比較大的一個(gè)課程，大學(xué)以來遇到的最麻煩的一個(gè)任務(wù)，計(jì)算量真心很大，最恐怖的是計(jì)算錯(cuò)誤數(shù)據(jù)出問題，改了無數(shù)次，辛苦是有回報(bào)的，強(qiáng)大的計(jì)算量將我體內(nèi)的靈活因子又激發(fā)了出來，恍惚間回到了高三，計(jì)算題的反應(yīng)能力大大恢復(fù)了，獨(dú)立思考的能力也得到大大提升，因?yàn)閏op