畢業(yè)設(shè)計(jì)----年產(chǎn)4.1萬(wàn)噸丙烯精餾浮閥塔設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題 目：年產(chǎn)4.1萬(wàn)噸丙烯精餾浮閥塔設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系：機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b&g

2、t;　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p>　　機(jī)械工程學(xué)院(系) 過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè) 班 學(xué)生</p><p><b>　　摘 要</b></p><p&

3、gt;　　本設(shè)計(jì)為精餾篩板塔。在塔內(nèi)反應(yīng)物以氣液混合形式存在，氣體上升時(shí)，通過(guò)塔板氣孔，液體橫向流過(guò)塔板進(jìn)入降流管裂紋下層塔板。通過(guò)提高分子運(yùn)動(dòng)，可提高塔的效率。</p><p>　　在計(jì)算說(shuō)明部分，先確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行工藝計(jì)算，在此部分確定了最小回流比，進(jìn)行物料計(jì)算、熱量計(jì)算、塔板數(shù)計(jì)算以及塔的汽液負(fù)荷計(jì)算；然后開(kāi)始對(duì)塔的主要尺寸進(jìn)行計(jì)算，主要有塔徑塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算，篩板的流體力學(xué)計(jì)算和輔助設(shè)備的選擇，還配有塔板

4、負(fù)荷性能圖，最后進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對(duì)圓筒和封頭強(qiáng)度校核，計(jì)算了塔的自振周期，及風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩還有最大彎矩，還對(duì)基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓、筋板、蓋板進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算最后對(duì)裙座和塔殼的焊縫進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　塔體總高69 m，塔體直徑2800mm，塔殼壁厚22mm，塔器最大質(zhì)量為621057kg，塔器最小質(zhì)量為176464kg，塔體共分10段，每段6900mm自振周期約為2.85s。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，節(jié)省材料等

5、優(yōu)點(diǎn)；符合了精餾篩板塔生產(chǎn)，達(dá)到技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理的要求，以及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)安全低能耗的原則。滿(mǎn)足了工藝和操作的要求，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)節(jié)約，節(jié)省能源的要求。在生產(chǎn)中應(yīng)注意防止物料泄露，以避免意外發(fā)生。塔體具有一定的剛度和強(qiáng)度，能夠抵御大自然的一般破壞。</p><p>　　關(guān)鍵詞：精餾塔；浮閥塔；丙烯精餾塔；工藝計(jì)算；強(qiáng)度計(jì)算；畢業(yè)設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　Abstract</

6、b></p><p>　　This design for distillation sieve tower. In the tower with gas mixturereactants, gas rises, through the stomata, liquid horizontal plates flows into the drop flow tube plates. The tower crack

7、 by improving the molecular motion, it can improve the efficiency of the tower.</p><p>　　In the first part, that determine the calculation process design, calculation, in this part of the minimum reflux rati

8、o and determine the materials, heat calculating plates calculation, and the steam liquid load calculation, Then began to the main dimensions of the tower is calculated, the main tower diameter tower design and calculatio

9、n of the sieve plate, the fluid mechanics calculation and auxiliary equipment choice, also equipped with tower board meeting performance, the intensity of cylinde</p><p>　　TiZong 69 m high tower, tower body

10、diameter and wall thickness 2200mm 24mm, shell tower for maximum quality 408146kg tower, minimum quality for 168662kg tower, the tower of 7 9500mm, each about 3.2 self-vibration cycle. With simple structure, easy fabrica

11、tion, saving material etc, The float valves with distillation production reached advanced technology, as well as the economic and reasonable requirement of high quality safe low energy principle. Meet the requirement of

12、technology and operation,</p><p>　　Keywords: distillation, sieve, propylene distillation tower, process calculation, strength calculation, graduation.</p><p><b>　　目 錄</b></p>

13、<p>　　原始數(shù)據(jù)…………………………………………………………............5</p><p>　　第一部分 工藝計(jì)算……………………………………………………..5</p><p>　　1.1物料衡算 ……………………………………………………….5</p><p>　　1.2確定塔溫 ……………………………………………………….6</p&

14、gt;<p>　　1.3塔板數(shù)的計(jì)算 ………………………………………………….3</p><p>　　1.4塔徑的計(jì)算 …………………………………………………….9</p><p>　　1.5塔內(nèi)物件的工藝尺寸 ………………………………………. 14</p><p>　　1.6流體力學(xué)演算 ……………………………………………... 17</p&

15、gt;<p>　　1.7 塔的操作負(fù)荷性能圖 ………………………………….... 20</p><p>　　1.8 附屬設(shè)備設(shè)計(jì)……………………………………………… 24</p><p>　　1.9 管徑的確定………………………………………………… 26</p><p>　　第二部分 強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核…………………………………………28<

16、/p><p>　　2.1封頭與筒體厚度計(jì)算…………………………………………..28</p><p>　　2.2質(zhì)量載荷計(jì)算…………………………………………………..29</p><p>　　2.3塔的自振周期…………………………………………………..30</p><p>　　2.4地震載荷及地震彎矩計(jì)算 ……………………………….. 30&l

17、t;/p><p>　　2.5 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算 …………………………………… 32</p><p>　　2.6 圓筒應(yīng)力校核 …………………………………………….. 33</p><p>　　2.7 裙座穩(wěn)定計(jì)算 ……………………………………………….. 34</p><p>　　2.8 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)………………………………………………….

18、...36</p><p>　　2.9 地腳螺栓 …………………………………………………….37</p><p>　　2.10筋板設(shè)計(jì)……………………………………………………...38</p><p>　　2.11蓋板設(shè)計(jì)……………………………………………………...38</p><p>　　2.12裙座與塔殼的焊縫驗(yàn)算……………………………

19、………...39</p><p>　　2.13 吊柱的強(qiáng)度計(jì)算 …………………………………………... 39</p><p>　　致謝……………………………………………………………………. 41</p><p>　　年產(chǎn)4.1萬(wàn)噸丙烯精餾浮閥塔設(shè)計(jì) </p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p>

20、;<p>　　1） 進(jìn)料組成 </p><p>　　丙烯92.75%、丙烷7.05%、丁烷0.2% </p><p><b>　　2） 分離純度 </b></p><p>　　塔頂丙烯含量>=99.6%,塔釜丙烯含量<=15.2% </p><p>　　3） 塔內(nèi)操作壓力：

21、1.74MPa </p><p>　　4） 建廠地區(qū)有關(guān)資料 </p><p>　　地址：沈陽(yáng) 氣溫：-20～-40℃ </p><p>　　基本風(fēng)壓：q。=45 ㎏/㎡ </p><p>　　地質(zhì)：地震烈度7 級(jí)，土質(zhì)為二類(lèi)場(chǎng)地土 </p><p>　　水文：

22、水量充沛、一次水Tmax<=30℃ </p><p>　　二. 要求提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 </p><p>　　1）工藝計(jì)算書(shū) </p><p>　　2）強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算書(shū) </p><p><b>　　3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) </b></p><p>　　4）設(shè)計(jì)圖紙 0

23、#4 張 </p><p>　　5）專(zhuān)題部分：塔頂?shù)踝≡O(shè)計(jì) </p><p>　　三. 設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容 </p><p><b>　　第一部分 工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　1.1 物料衡算</b></p><p>　　1.1.1 塔頂產(chǎn)品量</

24、p><p><b>　　丙烯 C3H6 ：</b></p><p><b>　　丙烷 ： </b></p><p><b>　　丁烷 ： </b></p><p><b>　　1.2 確定塔溫</b></p><p><b

25、>　　1.2.1塔頂溫度</b></p><p><b>　　假設(shè)60℃</b></p><p>　　∑y=1.29956</p><p><b>　　假設(shè) 46℃ </b></p><p>　　∑y=0.99964 塔頂溫度近似于 46℃</p><p&g

26、t;　　1.2.2 塔釜溫度</p><p><b>　　假設(shè) 48℃ </b></p><p>　　∑Y=0.94147 </p><p>　　假設(shè)塔低溫度為50℃</p><p>　　∑Y=0.99225 塔釜溫度近似于50℃</p><p>　　1.2.3進(jìn)料溫度進(jìn)料溫度</p&g

27、t;<p><b>　　假設(shè) 48℃</b></p><p>　　∑Y=1.04805</p><p>　　假設(shè)進(jìn)料溫度為46℃</p><p>　　∑Y=1.00134 進(jìn)料溫度為46℃</p><p>　　1.3 塔板數(shù)的計(jì)算</p><p>　　1.3.1確定最小回流比<

28、;/p><p><b>　　各組分的相對(duì)揮發(fā)度</b></p><p>　　假定塔內(nèi)各組分的揮發(fā)度恒定，且為衡分子流，取丙烯為輕關(guān)鍵組分，丙烷為重關(guān)鍵組分，由恩德伍德公式求得： </p><p>　　1.3.2 確定最小理論板數(shù)</p><p>　　塔頂丙烯—丙烷的相對(duì)揮發(fā)度 </p><p>

29、　　塔釜丙烯—丙烷的相對(duì)揮發(fā)度 </p><p>　　平均相對(duì)揮發(fā)度 </p><p>　　1.3.3 確定塔板數(shù)</p><p>　　取實(shí)際操作回流比 R=15</p><p>　　查吉利蘭圖 </p><p>　　1.3.4 實(shí)際板數(shù) <

30、/p><p>　　取丙烯—丙烷的分離塔板效率為0.9，所以實(shí)際板數(shù) </p><p>　　1.3.5 確定進(jìn)料位置</p><p>　　設(shè)精餾段和提餾段所需要的理論板數(shù)為n和m（m包括塔釜）則得</p><p>　　進(jìn)料位置在塔頂往下的74層塔板上</p><p><b>　　1.4 塔徑的計(jì)算</b>

31、;</p><p>　　1.4.1 氣液相負(fù)荷及重度</p><p>　　塔頂各組分的臨界性質(zhì)</p><p>　　對(duì)比壓力： </p><p>　　壓縮系數(shù)：Z=0.72</p><p><b>　　體積流量：</b></p><p>　　塔釜各組分的臨界

32、性質(zhì)</p><p>　　對(duì)比壓力： </p><p>　　壓縮系數(shù)：Z=0.69</p><p><b>　　體積流量：</b></p><p>　　進(jìn)料各組分的臨界性質(zhì)</p><p>　　對(duì)比壓力 ： </p><p>　　壓縮系

33、數(shù)：Z=0.71</p><p><b>　　體積流量：</b></p><p><b>　　精餾段氣相流量：</b></p><p><b>　　提留段氣相流量： </b></p><p><b>　　氣相密度：</b></p><p

34、><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p><b>　　進(jìn)料：</b></p><p><b>　　液相密度：</b></p><p><b>　　塔頂質(zhì)量分率：</b></p

35、><p>　　液相重度：丙烯 丙烷 丁烷 </p><p><b>　　塔釜的質(zhì)量分率：</b></p><p>　　液相重度：丙烯 丙烷 丁烷 </p><p><b>　　進(jìn)料質(zhì)量分率：</b></p><p>　　液相重度： 丙烯 丙烷 丁烷553</

36、p><p><b>　　液相密度：</b></p><p><b>　　精餾段液相密度：</b></p><p><b>　　提留段液相密度：</b></p><p><b>　　液相流量：</b></p><p><b>　

37、　精餾段液相流量：</b></p><p><b>　　提留段液相流量：</b></p><p>　　1.4.2 初估塔徑</p><p><b>　?。?）精餾段：</b></p><p>　　氣相密度 氣相流量 </p><p>　　液相密度

38、 液相流量 </p><p><b>　　動(dòng)能參數(shù)：</b></p><p>　　取塔板間距： 塔板清夜層高度： 查《浮閥塔》3-1圖得：</p><p>　　塔頂溫度下液相的表面張力：丙烯 丙烷</p><p>　　塔徑： 圓整為2.8m</p><p><b>　

39、?。?）提餾段：</b></p><p>　　氣相密度 氣相流量 </p><p>　　液相密度 液相流量 </p><p>　　取塔板間距：，塔板清夜高度：m 查《浮閥塔》 圖3-1 得C20=0.061</p><p>　　塔頂溫度下液相的表面張力：丙稀丙烷</p><p&g

40、t;<b>　　丁烷</b></p><p>　　塔徑： 圓整后D=2.8m</p><p>　　實(shí)際塔截面積： </p><p><b>　　空塔氣速：</b></p><p>　　1.5 塔內(nèi)物件的工藝尺寸</p><p><b>　　1.5.1

41、精餾段</b></p><p>　　根據(jù)液相流量，塔徑為2.8米確定采用分塊式雙流型塔板，并選用弓形降液管。</p><p><b>　　(1)溢流堰</b></p><p><b>　　取堰長(zhǎng) </b></p><p><b>　　強(qiáng)度校核</b></p&

42、gt;<p>　　從圖3-10中得： </p><p><b>　　故溢流管橫截面積 </b></p><p><b>　　弓形溢流管寬度 </b></p><p><b>　　實(shí)際操作氣速</b></p><p>　　液流收縮系數(shù)E=1.12</p>

43、;<p><b>　　堰上液流高度 </b></p><p>　　溢流堰高 圓整 </p><p>　　塔板上層實(shí)際清液高度 </p><p><b>　　(2) 溢流管</b></p><p>　　液體在溢流管中平均停留時(shí)間 </p><p><b

44、>　　溢流管中液體流速 </b></p><p><b>　　溢流間隙 ，則 </b></p><p>　?。?）安全區(qū)和無(wú)效區(qū)</p><p>　　安全區(qū) 時(shí)，，無(wú)效區(qū) 。</p><p>　?。?）塔板布置及浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　取閥孔動(dòng)能因子，則孔速為<

45、;/p><p>　　取每層塔板上的浮閥數(shù),即</p><p>　　取邊緣區(qū)寬度m， 破沫區(qū)寬度m，計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)</p><p><b>　　面積，即</b></p><p><b>　　，故，</b></p><p>　　弧長(zhǎng)m </p>&

46、lt;p><b>　　面積 </b></p><p><b>　　板間連接處長(zhǎng)</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角叉排，取同一橫排的孔的中心距m，則可估算排間距，</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　mm<

47、;/b></p><p>　　考慮到塔的直徑比較大，必須采用分塊式塔板，而且各分板之間的支撐和連接也要占去一部分鼓泡區(qū)的面積，因此，排間距不宜采用107mm，應(yīng)小于此值，故取，按，以等腰三角形叉排方式排列排得浮閥數(shù)347個(gè)。</p><p>　　按重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：</p><p>　　閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在9~12范圍內(nèi)。</p>

48、<p><b>　　塔板開(kāi)孔率</b></p><p><b>　　1.5.2 提餾段</b></p><p>　　根據(jù)液相流量，塔徑為2.8米確定采用分塊式雙流型塔板，并選用弓形降液管。</p><p><b>　　溢流堰 </b></p><p><b&g

49、t;　　取堰長(zhǎng) </b></p><p>　　強(qiáng)度校核 </p><p>　　從圖3-10中得： </p><p><b>　　故溢流管橫截面積 </b></p><p><b>　　弓形溢流管寬度 </b></p><p>　　液流收縮系數(shù)E=1

50、.06</p><p><b>　　堰上的液流高度 </b></p><p>　　溢流堰高度 ，圓整 。</p><p>　　塔板上層清液實(shí)際高度 </p><p><b>　　溢流管</b></p><p>　　流體在溢流管內(nèi)平均停留時(shí)間 </p><

51、;p><b>　　溢流管中流速 </b></p><p><b>　　溢流間隙 ，則 </b></p><p>　?。?）安全區(qū)和無(wú)效區(qū)</p><p>　　安全區(qū) 時(shí)，，無(wú)效區(qū) 。</p><p>　?。?）塔板布置及浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　取閥孔動(dòng)能

52、因子，則孔速為</p><p>　　取每層塔板上的浮閥數(shù),即</p><p>　　邊緣區(qū)寬度m， 破沫區(qū)寬度m，計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)</p><p><b>　　面積，即</b></p><p><b>　　，故，</b></p><p>　　弧長(zhǎng)m <

53、/p><p><b>　　面積 </b></p><p><b>　　板間連接處長(zhǎng)</b></p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角叉排，取同一橫排的孔的中心距m，則可估算排間距，</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　考慮到塔的

54、直徑比較大，必須采用分塊式塔板，而且各分板之間的支撐和連接也要占去一部分鼓泡區(qū)的面積，因此，排間距不宜采用112mm，應(yīng)小于此值，故取，按，以等腰三角形叉排方式排列排得浮閥數(shù)347個(gè)。</p><p>　　按重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：</p><p>　　閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在9~12范圍內(nèi)。</p><p><b>　　塔板開(kāi)孔率</b>

55、;</p><p>　　1.6 流體力學(xué)演算</p><p><b>　　1.6.1 精餾段</b></p><p>　?。?）氣體通過(guò)浮閥塔板的壓降</p><p><b>　　干板阻力：</b></p><p><b>　　，故</b></p&

56、gt;<p>　　板上充氣液層阻力： </p><p>　　本設(shè)備分離的液相為碳?xì)浠衔铮扇】諝庀禂?shù)</p><p>　　液體表面張力的阻力：很小，可忽略不計(jì)</p><p><b>　?。?）液面落差</b></p><p>　　因?yàn)樗砸好媛洳詈雎圆挥?jì)。</p><p><

57、;b>　?。?）液沫夾帶</b></p><p>　　按式子3-28及3-29計(jì)算泛點(diǎn)率，即</p><p>　　泛點(diǎn)率= 及泛點(diǎn)率= </p><p>　　其中，板上液流流徑長(zhǎng)度</p><p><b>　　板上液流面積</b></p><p>　　按表查取物性系數(shù)K=1.0，

58、由圖3-13查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù),將以上數(shù)值</p><p>　　代入3-28及3-29，得： </p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p>　　根據(jù)兩個(gè)式子計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在0.8以下，故可知霧沫夾帶線(xiàn)能滿(mǎn)足kg（液）/kg（氣）<

59、;/p><p><b>　　的要求。</b></p><p><b>　　(4) 淹塔</b></p><p>　　為防止淹塔，必須控制降液管中清液層高度</p><p>　　與氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋懊嬉呀?jīng)算出</p><p>　　B.液體通過(guò)降液管的壓頭損失（

60、不設(shè)進(jìn)口堰）</p><p><b>　　C.板上清液層高度</b></p><p><b>　　故有：</b></p><p>　　故符合防止淹塔的要求。</p><p><b>　　1.6.2 提餾段</b></p><p>　?。?）氣體通過(guò)浮閥塔

61、板的壓降</p><p><b>　　干板阻力：</b></p><p><b>　　，故</b></p><p>　　板上充氣液層阻力： </p><p>　　本設(shè)備分離的液相為碳?xì)浠衔?，可取空氣系?shù)</p><p>　　液體表面張力的阻力：很小，可忽略不計(jì)</p&

62、gt;<p><b>　?。?）液面落差</b></p><p>　　因?yàn)樗砸好媛洳詈雎圆挥?jì)。</p><p><b>　?。?）液沫夾帶</b></p><p>　　按式子3-28及3-29計(jì)算泛點(diǎn)率，即</p><p>　　泛點(diǎn)率= 及泛點(diǎn)率= </p><p

63、>　　其中，板上液流流徑長(zhǎng)度</p><p><b>　　板上液流面積</b></p><p>　　按表查取物性系數(shù)K=1.0，由圖3-13查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù),將以上數(shù)值</p><p>　　代入3-28及3-29，得： </p><p><b>　　泛點(diǎn)率=</b></p>&l

64、t;p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p>　　根據(jù)兩個(gè)式子計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在0.8以下，故可知霧沫夾帶線(xiàn)能滿(mǎn)足kg（液）/kg（氣）</p><p><b>　　的要求。</b></p><p>　　(4) 淹塔（液泛）</p><p>　　為防止淹塔，必須控制降液管中清液層高度

65、</p><p>　　與氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?，前面已?jīng)算出</p><p>　　B.液體通過(guò)降液管的壓頭損失（不設(shè)進(jìn)口堰）</p><p><b>　　C.板上清液層高度</b></p><p><b>　　故有：</b></p><p>　　故符合防止淹塔的

66、要求。</p><p>　　1.7 塔的操作負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　1.7.1 精餾段</b></p><p>　?。?）過(guò)量霧沫夾帶線(xiàn)</p><p>　　依據(jù)式子3-28給出，即</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><

67、;p>　　按照泛點(diǎn)率為0.8計(jì)算如下：</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　　或：</b></p><p>　　由上式可知，霧沫夾帶線(xiàn)為直線(xiàn)，則在操作范圍內(nèi)取兩個(gè)值，依據(jù)上式算出相應(yīng)的&l

68、t;/p><p>　　，即可作出霧沫夾帶線(xiàn)。</p><p><b>　　(2)液泛線(xiàn)</b></p><p>　　聯(lián)立式子3-19a， 3-25以及3-27有，</p><p>　　忽略上式的，將上式中所有的量與.的關(guān)系代入上式，整理得：</p><p><b>　　即：</b>

69、;</p><p><b>　　或：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)取若干個(gè)值，依據(jù)上式算出相應(yīng)的值，列于下表中：</p><p><b>　　漏液線(xiàn)</b></p><p>　　對(duì)于F1型重閥，依據(jù)計(jì)算，而</p><p><b>　　則：</b&

70、gt;</p><p>　　據(jù)此做出與液流量無(wú)關(guān)的漏液線(xiàn)</p><p>　　(4) 液相負(fù)荷上限線(xiàn)</p><p>　　液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中的停留時(shí)間不低于3~5s，依據(jù)式子3-10有： </p><p>　　以5s做為液體在降液管中的停留時(shí)間下限，則：</p><p>　　依此可以做出液相負(fù)荷

71、上限線(xiàn)，液相上限線(xiàn)是與氣體流量無(wú)關(guān)的豎直直線(xiàn)（4）</p><p>　　(5) 液相負(fù)荷下限線(xiàn)</p><p>　　取堰上液層高度做為液體負(fù)荷下限條件，依據(jù)的計(jì)算式算出</p><p><b>　　的下限值：</b></p><p>　　依此可以做出液相負(fù)荷下限線(xiàn)，該線(xiàn)為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直直線(xiàn)（5）</p>

72、<p><b>　　性能圖如下：</b></p><p><b>　　1.7.2 提餾段</b></p><p>　?。?）過(guò)量霧沫夾帶線(xiàn)</p><p>　　依據(jù)式子3-28給出，即</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><

73、p>　　按照泛點(diǎn)率為0.8計(jì)算如下：</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　　或：</b></p><p>　　由上式可知，霧沫夾帶線(xiàn)為直線(xiàn)，則在操作范圍內(nèi)取兩個(gè)值，依據(jù)上式算出相應(yīng)的<

74、;/p><p>　　，即可做出霧沫夾帶線(xiàn)（1）。</p><p><b>　　(2)液泛線(xiàn)</b></p><p>　　聯(lián)立式子3-19a， 3-25以及3-27有，</p><p>　　忽略上式的，將上式中所有的量與.的關(guān)系代入上式，整理得：</p><p><b>　　即：</b&

75、gt;</p><p><b>　　或：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)取若干個(gè)值，依據(jù)上式算出相應(yīng)的值，列于下表中：</p><p>　　根據(jù)上表可以做出液泛線(xiàn)（2）</p><p><b>　　漏液線(xiàn)</b></p><p>　　對(duì)于F1型重閥，依據(jù)計(jì)算，而&l

76、t;/p><p><b>　　則：</b></p><p>　　據(jù)此做出與液流量無(wú)關(guān)的漏液線(xiàn)</p><p>　　(4) 液相負(fù)荷上限線(xiàn)</p><p>　　液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中的停留時(shí)間不低于3~5s，依據(jù)式子3-10有： </p><p>　　以5s做為液體在降液管中的停留時(shí)

77、間下限，則：</p><p>　　依此可以做出液相負(fù)荷上限線(xiàn)，液相上限線(xiàn)是與氣體流量無(wú)關(guān)的豎直直線(xiàn)（4）</p><p>　　(5) 液相負(fù)荷下限線(xiàn)</p><p>　　取堰上液層高度做為液體負(fù)荷下限條件，依據(jù)的計(jì)算式算出</p><p><b>　　的下限值：</b></p><p>　　依此可

78、以做出液相負(fù)荷下限線(xiàn)，該線(xiàn)為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直直線(xiàn)（5）</p><p><b>　　性能圖如下：</b></p><p>　　1.8 附屬設(shè)備的選擇</p><p>　　1.8.1 全凝器的熱量衡算</p><p><b>　　塔頂溫度46℃</b></p><p>　　

79、總傳質(zhì)系數(shù)K的取值范圍一般為，取。</p><p><b>　　出料溫度：</b></p><p><b>　　采用水冷卻：</b></p><p><b>　　1.8.2 再沸器</b></p><p>　　塔釜溫度50℃時(shí)，查T(mén)-H圖</p><p>

80、;　　總傳質(zhì)系數(shù)K的取值范圍一般為，取。</p><p><b>　　出料溫度：</b></p><p>　　選擇100℃沸水： </p><p><b>　　1.9 管徑的確定</b></p><p>　　1.9.1 塔頂蒸汽管 </p><p><b>　

81、　取</b></p><p>　　圓整為282mm ，取外徑315mm ，壁厚5mm ，內(nèi)徑為315mm。</p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=300mm，法蘭外徑D=485mm。</p><p><b>　　1.9.2 回流管</b></p><p><b>　　用泵回流，取</b>&l

82、t;/p><p>　　圓整為260mm，取外徑為325mm，壁厚為5mm，內(nèi)徑為315mm。</p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=300mm，法蘭外徑D=485mm</p><p><b>　　1.9.3 進(jìn)料管</b></p><p><b>　　用泵運(yùn)輸，所以</b></p><p

83、>　　圓整為68mm，取外徑為89mm，壁厚為3.5mm，內(nèi)徑為82mm。</p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=80，法蘭外徑D=200mm</p><p>　　1.9.4 塔釜出料管</p><p><b>　　取</b></p><p>　　圓整為22mm，取外徑為32mm，壁厚3.5mm，內(nèi)徑為25mm。<

84、;/p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=25mm，法蘭外徑D=115mm。</p><p>　　1.9.5 釜液進(jìn)再沸器管</p><p><b>　　取</b></p><p>　　圓整為276mm，取外徑為325mm，壁厚5mm，內(nèi)徑為315mm。</p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=300mm，法蘭外徑

85、D=485mm。</p><p>　　1.9.6 再沸器蒸汽入塔管</p><p><b>　　采用直管，所以。</b></p><p>　　圓整為283mm，取外徑325mm，壁厚5mm，內(nèi)徑為315mm。</p><p>　　公稱(chēng)直徑DN=300mm，法蘭外徑D=485mm。</p><p>

86、　　1.10 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)GB150規(guī)定可以采取補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，接管選用16MnR。</p><p>　　1.10.1 塔頂蒸汽管</p><p>　　所需的最小補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p

87、><p><b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　1.10.2 回流管</p><

88、p>　　所需的最小補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</

89、b></p><p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　1.10.3 進(jìn)料管</p><p>　　所需的最小補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p><p&

90、gt;<b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　1.10.4 塔釜出料管</p><p>　　所需的

91、最小補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</b></

92、p><p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　1.10.5 釜液再沸器管</p><p>　　所需的最小補(bǔ)強(qiáng)面積：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p><p><

93、b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　1.10.6再沸器入塔管</p><p>　　所需的最小補(bǔ)強(qiáng)面積：

94、</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　筒體剩余面積： </p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　接管剩余面積： </p><p><b>　　其中：</b></p>

95、<p><b>　　故開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</b></p><p>　　第二部分 強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核</p><p>　　筒體材料16MnDR，基本風(fēng)壓： </p><p>　　地質(zhì)：地震烈度7 級(jí)，土質(zhì)為二類(lèi)場(chǎng)地土 </p><p>　　塔上每隔9米安裝一個(gè)操作平臺(tái)，共 7個(gè)，平臺(tái)寬 1.2m，單位質(zhì)量，包角 180

96、°。設(shè)計(jì)壓力 ，設(shè)計(jì)溫度-20～-40℃，塔殼的厚度附加量3mm,裙座的厚度附加量2mm，裙座采用圓柱形裙座，裙座高3m。塔殼外表面保溫層 100mm，保溫材料密度 300 。</p><p>　　塔內(nèi)裝有 120 層塔盤(pán)，每層塔盤(pán)上存留介質(zhì)高度為100mm，介質(zhì)密度800 。</p><p><b>　　塔整體高度H= </b></p>&

97、lt;p>　　2.1 封頭與筒體</p><p>　　塔殼材料16MnDR，， 裙座材料為Q235-A， 。計(jì)算壓力P=1.74MPa</p><p><b>　?。?）圓筒 =</b></p><p>　　因鋼板最小厚度為4mm，加上厚度附加量=0 , =3,并圓整后取名義厚度=22mm，有效厚度=19mm。</p>

98、<p><b>　?。?）封頭 =</b></p><p>　　因鋼板最小厚度為4mm，加上厚度附加量=0 , =2, 并圓整后取名義厚度=22mm，有效厚度=19mm。</p><p>　　2.2 質(zhì)量載荷計(jì)算 </p><p>　　(1) 塔殼和裙座質(zhì)量 </p><p>　　(2) 人孔、法蘭、接管等

99、附件質(zhì)量 </p><p>　　(3) 內(nèi)部構(gòu)建質(zhì)量 </p><p>　　(4保溫材料質(zhì)量 </p><p>　　（5） 平臺(tái)和扶梯質(zhì)量</p><p>　?。?） 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量 </p><p>　　（7） 沖水質(zhì)量 </p><p>　?。?） 塔器的操作質(zhì)量 &l

100、t;/p><p>　?。?） 塔器的最大質(zhì)量 </p><p>　?。?0） 塔器的最小質(zhì)量 </p><p>　　將塔分為10段，每段6.9米</p><p>　　2.3 塔的自振周期</p><p>　　2.4地震載荷及地震彎矩計(jì)算</p><p>　　因，須考慮高震型影響。</p&

101、gt;<p>　　I—I 截面地震彎矩：</p><p><b>　　截面地震彎矩：</b></p><p>　　2.5 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算</p><p>　　將塔沿高度均分為7段：</p><p>　　I—I 截面風(fēng)彎矩：</p><p><b>　　截面風(fēng)彎矩：<

102、;/b></p><p><b>　　最大彎矩：</b></p><p><b>　　I—I 截面 </b></p><p><b>　　截面 </b></p><p>　　2.6 圓筒應(yīng)力校核</p><p>　　2.7 裙座穩(wěn)定校核</

103、p><p>　?。?）0—0截面 </p><p>　　裙座殼為圓柱形，裙座材料為Q235-A，，</p><p><b>　　可知：</b></p><p>　　查B=157 MPa </p><p><b>　?。?）I—I截面</b></p><

104、p>　　2.8 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2.9 地腳螺栓</b></p><p>　　地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力：</p><p><b>　　取M Pa</b></p><p><b>　　地腳螺栓螺紋小徑：</b></p><p&g

105、t;　　取地腳螺栓為M64,40個(gè)。</p><p><b>　　2.10 筋板</b></p><p><b>　　2.11 蓋板</b></p><p>　　2.12 裙座與塔殼對(duì)接焊縫校核</p><p>　　2.13 吊柱的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　2.13.1

106、 設(shè)計(jì)載荷</p><p>　　載荷在吊鉤位置垂直作用時(shí)，其設(shè)計(jì)載荷W應(yīng)考慮到吊載荷，繩拉力和動(dòng)載荷系數(shù)等，因之得出：,式中：起吊載荷，N0</p><p>　　2.13.2 曲桿部分的校核</p><p>　　吊柱受載荷時(shí)，AD段可按彎矩及軸向力作用的曲桿計(jì)算，其中軸向壓縮應(yīng)力</p><p>　　彎矩的最大值放在A點(diǎn)，A點(diǎn)的外側(cè)受壓縮，壓

107、縮應(yīng)力</p><p>　　在A點(diǎn)的外側(cè)搜拉伸，拉伸應(yīng)力為</p><p><b>　　對(duì)于管狀斷面 </b></p><p>　　以上式子中：A——吊柱管的斷面面積,mm2；</p><p>　　——最大應(yīng)力，Pa；</p><p>　　和——吊柱管的外徑和內(nèi)經(jīng)，cm；</p>&

108、lt;p>　　S—— 吊柱懸臂長(zhǎng)度，cm；</p><p>　　K——斷面換算系數(shù)；</p><p>　　R——吊柱管軸線(xiàn)的彎曲半徑，cm；</p><p><b>　　已知：</b></p><p><b>　　將代入公式得：</b></p><p><b>

109、;　　，符合要求。</b></p><p>　　2.13.3柱的校核</p><p>　　吊柱的AB段可視為B端固定，A端只有受偏心載荷的長(zhǎng)柱。</p><p>　　柱中應(yīng)力的計(jì)算公式為：</p><p>　　最大應(yīng)力出現(xiàn)于處，展開(kāi)并舍高次項(xiàng)得：</p><p><b>　　以上各式中：</

110、b></p><p>　　—— 吊柱斷面中心至該斷面任一小單元的距離，cm；</p><p>　　—— 吊柱斷面的慣性半徑，cm；</p><p>　　E —— 彈性模量，Pa；</p><p>　　—— AB 段長(zhǎng)度，cm；</p><p>　　取碳鋼彈性模量 E=200GPa</p><

111、p><b>　　則有已知得</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　Tower equipment</p><p>　　Tap plate tower and the equipment is divided into two major categories of packed

112、tower. In recent years, due to the emergence of new type of filler, the application of packed column gradually increased, but the Department of Atmospheric or pressurized structures, especially large diameter tower, mult

113、i-lateral line of the gas-liquid mass transfer equipment, is currently still the main tray column, therefore, the development of and high-performance low-dropout plate still has practical significanc</p><p>

114、　　Large pressure drop, low efficiency is not conducive to increasing energy conservation, development and research to this end the valve tray-oriented products, such as guided floating valve tray, valve tray-oriented por

115、tfolio, profile guided floating valve tray. Combination of valve tray-oriented direction by the rectangular and trapezoidal valve combination valve guide, valve guide profile is also divided into rectangular shape with t

116、he ladder. </p><p>　　Although the valve tray-oriented direction and combination valve tray has at home and abroad in more than 1500 towers receive the application and obtain good results, but how will Trays

117、of small bubbles of gas dispersed in-depth study is needed. Valve Trays result for the continuous phase liquid, gas for the dispersed phase, the gas from small bubbles into large bubbles, increase the mass transfer surfa

118、ce area. Reservation-oriented valve tray all the advantages of improving the dispersion of gas</p><p>　　Performance-oriented profile valve in the gas entering the tray from the valve hole, the first being th

119、e shape of the valve gear by scattered holes, and then through the edge of Valve teeth, tearing further decentralization, thereby greatly improving the dispersion of gas improved mass transfer efficiency.</p><

120、p>　　In this paper, oriented to the tooth with the combination of valve tray oriented for floating valve tray of fluid mechanics and mass transfer performance and efficiency of the comparative experiment. </p>&

121、lt;p>　　Experimental equipment of 1600mm × 400mm rectangular tower. The whole tower is divided into three tiers, the lower plate makes for a uniform gas distribution, the middle layer for the experimental plate, t

122、he upper foam board for the catch. Catch tray foam board type and opening rate of the same plate and experimental - swirl the top with two pieces of board, foam board with the collection of catch entrainment. Leakage of

123、liquid from the liquid in a bottom outlet collection. Plate in the experime</p><p>　　Experiments in fluid mechanics, air - water system, air from the blower input, gas flow rate measured by the completion of

124、 trusteeship; water transport using centrifugal pumps, liquid flow from the rotameter settings, from the experimental tray return tank liquid recycle .</p><p><b>　　塔設(shè)備</b></p><p>　　塔

125、設(shè)備分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。近年來(lái)由于新型填料的出現(xiàn)，填料塔的應(yīng)用逐漸增多，但對(duì)于常壓或加壓物系，特別是大塔徑、多側(cè)線(xiàn)的氣液傳質(zhì)設(shè)備，目前仍以板式塔為主，因此，開(kāi)發(fā)和研究高效低壓降塔板仍具有實(shí)際意義。浮閥塔在板式塔中占有重要地位，由于塔板上設(shè)有浮動(dòng)部件，它具有良好的操作性能。工業(yè)上常用的為F1型（V1型）浮閥塔板，F(xiàn)1型浮閥塔板具有很多優(yōu)點(diǎn)，但因塔板上液面梯度較大，使汽體在液體流動(dòng)方向上分布不均勻，塔板的進(jìn)口端易產(chǎn)生過(guò)量的泄漏，塔板的

126、出口端導(dǎo)致汽體噴射，二者均使壓降增大，效率降低；F1型浮閥為圓形，從閥孔出來(lái)的汽體向四面八方吹出，使塔板上的液體返混程度較大，降低了塔板效率；塔板兩側(cè)的弓形部位，液體無(wú)主體流動(dòng)，通過(guò)滯止區(qū)的汽體幾乎無(wú)組成變化，這使塔板效率明顯降低。</p><p>　　壓降大、效率低不利于增產(chǎn)節(jié)能，為此開(kāi)發(fā)和研究了導(dǎo)向浮閥塔板系列產(chǎn)品,如導(dǎo)向浮閥塔板、組合導(dǎo)向浮閥塔板、齒形導(dǎo)向浮閥塔板。組合導(dǎo)向浮閥塔板由矩形導(dǎo)向浮閥與梯形導(dǎo)向浮

127、閥組合而成，齒形導(dǎo)向浮閥也分為矩形與梯形狀。</p><p>　　盡管導(dǎo)向浮閥塔板與組合導(dǎo)向浮閥塔板已在國(guó)內(nèi)外1500多個(gè)塔器中獲得應(yīng)用并取得好的效果，但如何將塔板上氣體分散為小氣泡還需進(jìn)行深入研究。因浮閥塔板上液相為連續(xù)相，氣相為分散相，將氣相由大氣泡轉(zhuǎn)為小氣泡，可增加傳質(zhì)表面積。保留導(dǎo)向浮閥塔板的一切優(yōu)點(diǎn)，改善氣相的分散狀況，本著該構(gòu)思，本文開(kāi)發(fā)了一種齒形導(dǎo)向浮閥塔板。</p><p>

128、;　　齒形導(dǎo)向浮閥表現(xiàn)在氣體從閥孔進(jìn)入塔板時(shí)，首先被齒形狀的閥孔所分散，然后再通過(guò)浮閥邊緣的齒縫，進(jìn)一步被分散撕裂，從而大大提高了氣體的分散度，提高了傳質(zhì)效率。</p><p>　　本論文對(duì)齒形導(dǎo)向浮閥塔板與組合導(dǎo)向浮閥塔板進(jìn)行了流體力學(xué)性能和傳質(zhì)效率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備為1600mm×400mm的矩形塔。全塔分為三層，下層為一塊篩板使得氣體均勻分布，中間層

129、為實(shí)驗(yàn)塔板，上層為捕沫板。捕沫板的塔板型式和開(kāi)孔率與實(shí)驗(yàn)塔板相同—塔頂裝有兩塊旋流板，配合捕沫板收集霧沫夾帶。液體泄漏由裝在塔底的液體排出口收集。在實(shí)驗(yàn)板塔節(jié)上設(shè)有有機(jī)玻璃塔壁，從而可以觀察塔板上的氣液接觸狀況。在實(shí)驗(yàn)板下部的塔節(jié)上裝有兩對(duì)視鏡，可以觀察泄漏情況。</p><p>　　在流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，采用空氣—水系統(tǒng)，空氣由鼓風(fēng)機(jī)輸入，氣體流量由畢托管測(cè)定；自來(lái)水用離心泵輸送，液體流量由轉(zhuǎn)子流量計(jì)設(shè)定，由實(shí)驗(yàn)塔

130、板流出的液體返回水槽循環(huán)使用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　彈指一揮間，大學(xué)生活已接近尾聲，四年的跋涉，四個(gè)月的準(zhǔn)備，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于畫(huà)上句號(hào)。在論文即將完成之際， 我的心頭該如釋重負(fù)，但設(shè)計(jì)過(guò)程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去，從論文選題伊始直至課題的順利完成，可敬的師長(zhǎng)和熱情的同學(xué)給予了我無(wú)私的幫助，在此請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝

131、意！</p><p>　　能夠順利完成設(shè)計(jì)離不開(kāi)老師的悉心指導(dǎo)，為我指點(diǎn)迷津。兩位老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文且教我做人。雖時(shí)間不長(zhǎng)卻給予終生收益無(wú)窮之道。</p><p>　　感謝烯烴小組的同學(xué)們，設(shè)計(jì)過(guò)程中互相研究互相討論查缺補(bǔ)漏幫助我解決了不少細(xì)節(jié)上的困難，同時(shí)也建立了真摯的友誼，是我一生最寶貴的財(cái)富。</p><p>　　

132、最后，要感謝關(guān)心和鼓勵(lì)我的人，謝謝大家。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】塔設(shè)備設(shè)計(jì) 魏兆燦 李寬宏 主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1988年</p><p>　　【2】鋼制塔式容器 JB4710-92 中華人民共和國(guó)化學(xué)工業(yè)部等發(fā)布 1992年</p><p>　　【