【正文】 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 20 T（ ℃ ） ρ L（ kg/m3） ρ V(kg/m3) μ(mPa?s) σ(10^3N/m) M(kg/kmol) 塔頂 加料 板 塔釜 精餾段 MVm= MLm= 提餾段 615,65 MVm= MLm= 第四章 ． 板式塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 板徑的計(jì)算 最大空塔氣速和空塔氣速 最大空塔氣速VVLC ? ?? ??m axu 空塔氣速 m a x)~( uu? 步驟一： 精餾段的氣、液相體積流率為 : 其中 V’=V= kmol/h， L= kmol/h， L’ = kmol/h 其他物性數(shù)據(jù)從匯總表可查得，不一一贅述： sVMV VmVm /m 3s ????? ? 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 21 sLML LmLm / 3s ????? ? 步驟二： 提餾段的氣、液相體積流率為 sMVV VmVms /m 39。39。 3????? ? sMLL LmLms / 39。39。 3?? ??? ? 步驟三： C 由公式 20 ??????? ?CC求取，其中的 C20由附圖 7 查取，圖中橫坐標(biāo)為 精餾段： 2/12/1S ??????????????????VLSL ?? 提餾段： 39。V 39。2/12/1S??????????????????VLSL ?? 取板間距 HT=，板上液層高度 hL=，則 HThL== 圖 7 史密斯關(guān)聯(lián)圖 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 22 查圖 7 得精餾段： C20= 提餾段 :C20= 精餾段負(fù)荷系數(shù) C（精） ????????? ?????????? ?LmCC ? smCVVL / ma x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u== =提餾段負(fù)荷系數(shù) C（提） 39。20 ????????? ?????????? ?LmCC ? smCVVL / 39。m a x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u== = 塔徑 精餾段 ： muVD ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后后為 D= 塔截面積為 222T mD ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 smAVT / ??? 提餾段 ： muVD 39。4 s ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后后為 D= 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 23 塔截面積為 222T mD ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 smAVT / 39。u s ??? 精餾塔高度計(jì) 算 塔高 H LBFTTd HHHSHHSNHH ????????? )2( 其中， dH 為塔頂與第一塊板之間的距離且一般取 1— ， N 為實(shí)際塔板數(shù)，S 為人孔數(shù)且 5～ 7 塊板設(shè)一人孔， TH 為板間距（ m）， ? TH 為人孔處的板間距且一般取 ， FH 為進(jìn) 料板處的板間距且一般取二倍的板間距（ m）， BH 為塔釜與最下一塊板的距離且一般取 1— ， LH 為裙座高度且一般為 — 2m。 注： 1．在塔高計(jì)算時(shí)確定的人孔數(shù)不包括塔頂和塔釜所設(shè)的人孔。 2．此處計(jì)算的塔高是塔總高，即從塔的底座至塔頂封頭處的高度。 塔高 H： LBFTTd HHHSHHSNHH ????????? )2( )2634( ??????????? m 有效高度 Z 精餾段有效高度為： )15(1 ????? THNZ ）（ 精精 m 提餾段有效高度為： )13(1 ????? THNZ ）（ 提提 m 實(shí)際塔板數(shù)為 N=9 塊，板間距 ?TH 由于料液較為清潔，無需經(jīng)常清洗，可取每隔 6 塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目 S 為： 1 個(gè) 人孔的高度為 ，故精餾塔的有效高度為： Z= ??? 提精 ZZ = 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 24 第五章 ．塔板計(jì)算 塔板主要工藝尺寸 精餾段、提餾段溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，可選取單溢流弓形降液管，采用凹型受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： 堰長 Wl 精餾段 取 Wl == = 提餾段 取 Wl == = 溢流堰高度 Wh 溢流堰高度計(jì)算公式： WLW hhh 0?? 選用平直堰，堰上液層高度 h0w依下式計(jì)算，即 精餾段 32s0 ?????????WW lLEh 近似取 E=1，則 mlLEhWW0 1 0 3 6 0 00 0 1 5 0 0 0 0 3232s0 ??????? ????????????? 取板上液層高度 mhL ? ，故 mhhh WLW 0 3 9 1 0 ????? 提餾段 32s0 39。 ?????????WW lLEh 近似取 E=1，則 mlLEhWW0 2 0 3 6 0 00 0 4 0 0 0 39。1 0 0 3232s0 ??????? ????????????? 取板上液層高度 mhL ? ，故 mhhh WLW 0 3 9 2 0 ????? 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 25 弓形降液管寬度 dW 及截面積 fA 圖 8 DWd/ 和 Tf AA/ 值與 LW/D 的關(guān)系 精餾段 由 ?DlW ，查圖 8 得： ?TfAA ?DWd ， 故： 20 7 8 9 9 mAA Tf ???? mDW d ???? 依式s3600L HA Tf?? 驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即 ? ?ssL HA Tf s ??? ????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 提餾段 由 ?DlW ，查圖 8 得： ?TfAA ?DWd 故： 20 8 5 9 9 mAA Tf ???? mDW d ???? 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 26 依式39。3600 sL HA Tf??驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即 ? ?ssL HAs Tf 39。3600 ??? ????? 降液管底隙高度 0h 計(jì)算公式：0s0 39。3600 39。 ulLhW? 精餾段 ： 取 smu /39。0 ? ，則 mulLh W 39。3600 39。 0s0 ??? ??? ? ?mmhh W 0 1 0 2 1 0 3 9 ????? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 選 用凹形受液盤，深度 39。 50Wh mm? 。 精餾段、提餾段塔板布置 圖 9 塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù) 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 27 (1)塔板的分塊 因 D? 800mm,故塔板采用分塊式 .應(yīng)將塔盤分塊，保持有一塊通道板，兩塊弓形板， 其余為矩形板，分塊情況如下： 表 9 塔徑與分塊數(shù)的關(guān)系 塔徑（ mm） 8001200 14001600 18002021 20212400 分塊數(shù) 3 4 5 6 因此，塔板分為 3塊 . (2)邊緣區(qū)寬度確定 取 WS=WS39。= m,WC= m (3)開孔區(qū)面積計(jì)算 對于單溢流型塔板，開孔區(qū)面積可用下式計(jì)算 22 2 12 s in180a rxA x r x r? ???? ? ????? 式中： x=D/2(Wd+Ws)=(+)= r=D/2WC= 故 Aa=2?( 22 ? + 2?? arcsin )= 篩孔 計(jì)算及其排列 因?yàn)樗幚淼奈锵禑o腐蝕性 ,可選用 ? =3mm 的碳 鋼板 ,取篩孔直徑 d0=5mm,篩孔按正三角形排列 ,取孔中心距 t=3d0=3? 5=15mm 篩孔數(shù)目 n=2 A= ?=3136 開孔率為 ?=( td0 )=( )2=% 氣體通過閥孔的氣速為 U0=0AVS = ? =武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 28 精餾段、提餾段篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 精餾段、提餾段塔板壓降 干板阻力 hc 計(jì)算 hc=（00uC ）2(LV?? ) 精餾段 由 d0/? =5/3=，查圖得 C0= 故 hc=( )2( )= m液柱 提餾段 由 d0/? =5/3=，查圖得 C0= 故 h39。c=( )2( )= 氣體通過液層的阻力 hL計(jì)算 hL=? hL 精餾段 ua=fAAVTS? = ? =F0=? =（ s? m1/2） 查圖得 ? = 故 hL=? hL=? （ hw+how） =? （ +） = 提餾段 u39。a=f39。 AAVTS? = ? =F39。0= =（ s? m1/2） 查圖得 39。? = 故 h39。l=? h39。L= 39。? （ h39。w+h39。ow） =? （ +） = 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 29 液體表面張力的阻力計(jì)算 精餾段 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 h? =0gd4LL?? = 3?? ?? ?= 提餾段 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 h39。? =0gd39。39。4LL?? = 3?? ?? ?= 所以 精餾段 氣體通過每層塔板的液柱高度 hp=hc+hl+h? =++= 液柱 氣體 通過每層塔板的壓降為 ? Pp=hp L? g=??=(設(shè)計(jì)允許值 ) 提餾段 氣體通過每 層塔板的液柱高度 h39。p=h39。c+h39。l+h39。? =++= 液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 ? P39。p=h39。p L39。? g=??=(設(shè)計(jì)允許值 ) 液面落差 對于篩板塔，液面落差較小，且本題的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響 . 液沫夾帶 液沫夾帶量 ev=L? ?? (fa hu?TH) 精餾段 hf==? = 武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙 30 故 ev=3 ???? ? ( ? )= 液 /kg 氣 液 /kg 氣 提餾段 h39。f=39。L=? = 故 e39。v=3 ???? ? ( ? )= 液 /kg 氣 液 /kg 氣 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 ev 在允許范圍內(nèi) 漏液 精餾段 對于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算： u0， min=