2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>  –––––板式精餾塔的設(shè)計(jì)</p><p><b>  姓名 </b></p><p><b>  班級 </b></p><p><b>  學(xué)號 </b&

2、gt;</p><p><b>  指導(dǎo)老師 </b></p><p><b>  序言</b></p><p>  化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》課程和有關(guān)先修課程(《物理化學(xué)》,《化工制圖》等)所學(xué)知識,完成一個單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué),是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁,在整個教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通

3、過課程設(shè)計(jì),要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法,鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識和技能的能力,問題分析能力,思考問題能力,計(jì)算能力等。</p><p>  精餾是分離液體混合物(含可液化的氣體混合物)最常用的一種單元操作,在化工,煉油,石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動下(有時加質(zhì)量劑),使氣液兩相多次直接接觸和分離,利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同,使易揮發(fā)組

4、分由液相向氣相轉(zhuǎn)移,難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求,精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的,有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì),即需設(shè)計(jì)一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯,采用連續(xù)操作方式,需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。</p><p><b>  目錄</b></p>

5、<p>  一、化工原理課程設(shè)計(jì)任書……………………………………………3</p><p>  二、設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………3</p><p>  1.設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………………3</p><p>  2.精餾塔的物料衡算………………………………………………3</p><p&

6、gt;  3.塔板數(shù)的確定……………………………………………………4</p><p>  4.精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算………………… 8</p><p>  5.精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算………………………………… 10</p><p>  6.塔板主要工藝尺寸的計(jì)算………………………………………… 11</p><p>  7.篩

7、板的流體力學(xué)驗(yàn)算………………………………………………13</p><p>  8.塔板負(fù)荷性能圖……………………………………………………15</p><p>  9.接管尺寸確定……………………………………………………30</p><p>  二、個人總結(jié)…………………………………………………………… 32</p><p>  三、參考書目…

8、……………………………………………………………33</p><p> ?。ㄒ唬┗ぴ碚n程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>  板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>  設(shè)計(jì)題目:</b></p><p>  設(shè)計(jì)分離苯―甲苯連續(xù)精餾篩板塔</p><p>  二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p

9、><p><b>  1、 設(shè)計(jì)任務(wù):</b></p><p>  物料處理量: 7萬噸/年</p><p>  進(jìn)料組成 : 37% 苯,苯-甲苯常溫混合溶液 (質(zhì)量分率,下同)</p><p><b>  分離要求:</b></p><p>  塔頂產(chǎn)品組

10、成苯 ≥95% </p><p>  塔底產(chǎn)品組成苯 ≤6% </p><p><b>  2、 操作條件</b></p><p>  平均操作壓力 : 101.3 kPa </p><p>  平均操作溫度:94℃</p><p>  回流比:

11、 自 選 </p><p>  單板壓降: <=0.9 kPa</p><p>  工時: 年開工時數(shù)7200小時 化工原理課程設(shè)計(jì)</p><p>  三、設(shè)計(jì)方法和步驟:</p><p><b>  1、設(shè)計(jì)方案簡介</b></p><p>  根據(jù)

12、設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的條件和要求,通過對現(xiàn)有資料的分析對比,選定適宜的流程方案和設(shè)備類型,初步確定工藝流程。對選定的工藝流程,主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡要的論述。</p><p>  2、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b> ?。?)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p> ?。?)工藝流程的選擇</p><p>  

13、(3)做全塔的物料衡算</p><p><b>  (4)確定操作條件</b></p><p><b> ?。?)確定回流比</b></p><p> ?。?)理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)</p><p>  (7)確定冷凝器與再沸器的熱負(fù)荷</p><p> ?。?)初估冷凝器與再沸

14、器的傳熱面積</p><p> ?。?)塔徑計(jì)算及板間距確定</p><p> ?。?0)堰及降液管的設(shè)計(jì)</p><p> ?。?1)塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p> ?。?2)塔的水力學(xué)計(jì)算</p><p>  (13)塔板的負(fù)荷性能圖</p><p><b>  

15、(14)塔盤結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>  (15)塔高</b></p><p> ?。?6)精餾塔接管尺寸計(jì)算</p><p>  3、典型輔助設(shè)備選型與計(jì)算(略)</p><p>  包括典型輔助設(shè)備(換熱器及流體輸送機(jī)械)的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號規(guī)格的選定。</p><

16、p><b>  4、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總</b></p><p>  5、工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖</p><p><b>  6、設(shè)計(jì)評述</b></p><p><b>  四、參考資料</b></p><p>  《化工原理課程設(shè)計(jì)》天津大學(xué)化工原理教研室,柴誠敬 劉國

17、維 李阿娜 編;</p><p>  《化工原理》(第三版)化學(xué)工業(yè)出版社,譚天恩 竇梅 周明華 等編;</p><p>  《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)工業(yè)出版社,賀匡國編;</p><p>  《化學(xué)工程手冊》上卷 化學(xué)工業(yè)出版社,化工部第六設(shè)計(jì)院編;</p><p>  《常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》 華東理工出版社。</p&g

18、t;<p><b>  二、設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>  1.設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集</p><p>  本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對物料沒有特殊的要求,可以在常壓下操作。對于二元混合物的分離,應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料,將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝,冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流

19、至塔內(nèi),其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系,最小回流比較小,故操作回流比取最小回流比的2倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱,塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝,熱效率比較低,但塔頂冷凝器放出的熱量很多,但其能量品位較低,不能直接用于塔釜的熱源,在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一,充分利用了能量。</p><p>  塔

20、板的類型為篩板塔精餾,篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔,孔徑一般為3~8mm,篩孔在塔板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備,它的主要優(yōu)點(diǎn)有:</p><p>  (1) 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單,易于加工,造價約為泡罩塔的60%,為浮閥塔的80%左右。</p><p>  (2) 處理能力大,比同塔徑的泡罩塔可增加10~15%。</p><p>  (3) 塔

21、板效率高,比泡罩塔高15%左右。</p><p>  (4) 壓降較低,每板壓力比泡罩塔約低30%左右。</p><p><b>  篩板塔的缺點(diǎn)是:</b></p><p>  (1) 塔板安裝的水平度要求較高,否則氣液接觸不勻。</p><p>  (2) 操作彈性較小(約2~3)。</p><p

22、>  (3) 小孔篩板容易堵塞。</p><p>  下圖是板式塔的簡略圖</p><p>  表1 苯和甲苯的物理性質(zhì)</p><p>  表2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓</p><p>  表3 常溫下苯—甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)([2]:例1—1附表2)</p><p>  表4 純組分的表面張力([1]:附錄

23、圖7)</p><p>  表5 組分的液相密度([1]:附錄圖8)</p><p>  表6 液體粘度µ([1]:)</p><p>  表7常壓下苯——甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>  2 精餾塔的物料衡算</p><p>  (1) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩

24、爾質(zhì)量 </p><p> ?。?)原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 </p><p>  (3)物料衡算 原料處理量總物料衡算 121.54=D+W苯物料衡算 121.54×0.409=0.957D+0.070 W聯(lián)立解得 D=42.99 kmol/hW=69.55 kmol/h</p><p>  式中 F------原料液流量&l

25、t;/p><p>  D------塔頂產(chǎn)品量</p><p>  W------塔底產(chǎn)品量</p><p>  3 塔板數(shù)的確定 (1)理論板層數(shù)NT的求取 苯一甲苯屬理想物系,可采用圖解法求理論板層數(shù)。 ①由手冊查得苯一甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù),繪出x ~y圖,見下圖</p><p> ?、谇笞钚』亓鞅燃安僮骰亓鞅?。 采用作圖法求最小回

26、流比。在上圖中對角線上,自點(diǎn)e(0.409,0.409)作垂線ef即為進(jìn)料線(q線),該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 =0.567 , =0.346故最小回流比為取操作回流比為</p><p> ?、矍缶s塔的氣、液相負(fù)荷 </p><p>  (泡點(diǎn)進(jìn)料:q=1)</p><p> ?、芮蟛僮骶€方程 精餾段操作線方程為</p><p&

27、gt;<b>  提餾段操作線方程為</b></p><p>  (2)逐板法求理論板</p><p>  又根據(jù) 可解得</p><p>  =2.475 相平衡方程 </p><p>  = 0.957 =0.901</p><p><b>  

28、0.696</b></p><p>  因?yàn)椋?精餾段理論板 n=5</p><p>  < 所以提留段理論板 n=4</p><p>  全塔效率的計(jì)算(查表得各組分黏度=0.269,=0.277)</p><p><b>  捷算法求理論板數(shù)</b></p><p>&l

29、t;b>  由公式 </b></p><p>  代入 Y=0.488</p><p><b>  由</b></p><p>  精餾段實(shí)際板層數(shù)5/0.52=9.610,提餾段實(shí)際板層數(shù)4/0.52=7.69≈8</p><p><b>  進(jìn)料板在第11塊板</b><

30、;/p><p>  4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 (1)操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力= 93.2 kPa</p><p>  塔底操作壓力=109.4 kPa</p><p>  每層塔板壓降 △P=0.9 kPa進(jìn)料板壓力=93.2+0.9×10=102.2kPa精餾段平均壓力 P m =(93.2+102.2)/2=97.7 kPa

31、</p><p>  提餾段平均壓力P m =(109.4+102.2)/2 =105.8 kPa(2)操作溫度計(jì)算 依據(jù)操作壓力,由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度,其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由 安托尼方程計(jì)算,計(jì)算過程略。計(jì)算結(jié)果如下: 塔頂溫度=82.7℃進(jìn)料板溫度=94.2℃ </p><p>  塔底溫度=105.1℃</p><p>  精餾段平

32、均溫度=( 82.7+94.2)/2 = 88.5℃</p><p>  提餾段平均溫度=(94.2+105.1)/2 =99.7℃(3)平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由xD=y1=0.957,代入相平衡方程得x1=0.901</p><p>  進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 </p><p>  由上面理論板的算法,得=0.622, =0.399&

33、lt;/p><p>  塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>  由xw=0.070,由相平衡方程,得yw=0.157</p><p>  精餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p><b>  提餾段平均摩爾質(zhì)量</b></p><p> ?。?)平均密度計(jì)算 ①氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程

34、計(jì)算,精餾段的平均氣相密度即 </p><p>  提餾段的平均氣相密度</p><p> ?、谝合嗥骄芏扔?jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算,即 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由tD=82.7℃,查手冊得 </p><p>  塔頂液相的質(zhì)量分率 </p><p>  進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由tF=94.25.3℃,查手冊得 &l

35、t;/p><p>  進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 </p><p>  塔底液相平均密度的計(jì)算 由tw=105.1℃,查手冊得 </p><p>  塔底液相的質(zhì)量分率 </p><p>  精餾段液相平均密度為 </p><p>  提餾段液相平均密度為</p><p>  (5) 液體平均

36、表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算,即 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD=82.7℃,查手冊得 σA=20.94mN/m σB=21.39 mN/mσLDm=0.957×20.94+(1-0.957)×21.39=20.98 mN/m進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由tF=94.2℃,查手冊得 σA=19.36 m N/m σB=20.21 m N/mσLFm=0.409×19.

37、36+0.591×20.21=19.86 mN/m</p><p>  塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD=105.1℃,查手冊得 σA=19.10 mN/m σB=19.48 mN/mσLwm=0.07×19.10+(1-0.07)×19.48=19.45mN/m精餾段液相平均表面張力為 σLm=(20.98+19.86)/2=20.42 mN/m</p>

38、<p>  提餾段液相平均表面張力為 σ‘Lm=(19.86+19.48)/2=19.85 mN/m(6) 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算,即 lgμLm=Σxilgμi塔頂液相平均粘度的計(jì)算 由tD=82.7℃,查手冊得 μA=0.300 mPa·s μB=0.304 mPa·slgμLDm=0.957×lg(0.300)+ (1-0.95)×lg(0.

39、304)解出μLDm=0.300 mPa·s進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 由tF=94.2℃,查手冊得 μA=0.269 mPa·s μB=0.277 mPa·slg μLFm=0.409×lg(0.269)+ (1-0.409)×lg(0.277)解出μLFm=0.274 mPa·s</p><p>  塔底液相平均粘度的計(jì)算 由tw=105

40、.1℃,查手冊得 μA=0.244 mPa·s μB=0.213 mPa·slgμLwm=0.07×lg(0.244)+ (1-0.07)×lg(0.213)解出μLwm=0.215 mPa·s</p><p>  精餾段液相平均粘度為 μLm=(0.300+0.27)/2=0.287 mPa·s</p><p>  提餾

41、段液相平均粘度為 μ‘Lm=(0.300+0.215)/2=0.258 mPa·s</p><p> ?。?) 氣液負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  5 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 (1) 塔徑的計(jì)

42、算</p><p>  塔板間距HT的選定很重要,它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性,以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。可參照下表所示經(jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。</p><p>  表7 板間距與塔徑關(guān)系</p><p><b>  對精餾段:</b></p><p>  初選板間距,取板上液層高度,</p>

43、<p><b>  故;</b></p><p>  查教材P131圖 得C20=0.071;依式</p><p>  校正物系表面張力為時</p><p>  可取安全系數(shù)為0.8,則(安全系數(shù)0.6—0.8),</p><p><b>  故</b></p><p

44、>  按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.6m,則空塔氣速0.820m/s。</p><p><b>  對提餾段:</b></p><p>  初選板間距,取板上液層高度,</p><p><b>  故;</b></p><p>  查[2]:圖3—8得C20=0.106;依式</p>&

45、lt;p>  校正物系表面張力為時</p><p>  可取安全系數(shù)為0.8,則(安全系數(shù)0.6—0.8),</p><p><b>  故</b></p><p>  按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.820m/s。</p><p>  將精餾段和提溜段相比較可以知道二者的塔徑不一致,根據(jù)塔徑的選擇規(guī)定,

46、對于相差不大的二塔徑取二者中較大的,因此在設(shè)計(jì)塔的時候塔徑取1.6m</p><p>  6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>  (1) 溢流裝置計(jì)算 因塔徑D=1.6m,可選用單溢流弓形降液管,采用平行受液盤。對精餾段各項(xiàng)計(jì)算如下: a)溢流堰長:單溢流去lW=(0.6~0.8)D,取堰長為0.66D=0.66×1.6=1.056m</p><p

47、><b>  b)出口堰高:</b></p><p><b>  由,</b></p><p>  查[2]:圖3—11,知E=1.042,依式</p><p><b>  可得</b></p><p><b>  故</b></p>

48、<p>  c)降液管的寬度與降液管的面積:</p><p>  由查([2]:圖3—13)得,</p><p><b>  故,</b></p><p>  利用([2]:式3—10)計(jì)算液體在降液管中停留時間以檢驗(yàn)降液管面積,</p><p>  即(大于5s,符合要求)</p><p&

49、gt;  d)降液管底隙高度:取液體通過降液管底隙的流速(0.07---0.25)</p><p>  依([2]:式3—11):符合()</p><p><b>  e)受液盤</b></p><p>  采用平行形受液盤,不設(shè)進(jìn)堰口,深度為60mm</p><p><b>  同理可以算出提溜段</b

50、></p><p>  a)溢流堰長:單溢流去lW=(0.6~0.8)D,取堰長為0.66D=0.8×1.6=1.056m</p><p><b>  b)出口堰高:</b></p><p><b>  由</b></p><p>  查[2]:圖3—11,知E=1.02,依式<

51、;/p><p><b>  可得</b></p><p><b>  故</b></p><p>  c)降液管的寬度與降液管的面積:</p><p>  由查([2]:圖3—13)得,</p><p>  故, </p><p>

52、;  利用([2]:式3—10)計(jì)算液體在降液管中停留時間以檢驗(yàn)降液管面積,</p><p>  即(大于5s,符合要求)</p><p>  d)降液管底隙高度:取液體通過降液管底隙的流速(0.07---0.25)</p><p>  依([2]:式3—11):符合()</p><p><b>  (2) 塔板布置 </b&

53、gt;</p><p>  精餾段①塔板的分塊 因D≥800mm,故塔板采用分塊式。查表3-7得,塔極分為4塊。對精餾段:</p><p>  a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m(30~50mm),安定區(qū)寬度,(當(dāng)D〈1.5m時,Ws=60~75mm〉</p><p>  b)依([2]:式3—18):計(jì)算開空區(qū)面積</p><p><

54、;b>  ,</b></p><p>  c)篩孔數(shù)與開孔率:取篩空的孔徑為,正三角形排列,一般碳的板厚為,取,</p><p><b>  故孔中心距</b></p><p>  篩 孔數(shù)個, 則(在5—15范圍內(nèi))</p><p>  則每層板上的開孔面積

55、為</p><p>  氣體通過篩孔的氣速為</p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m(30~50mm),安定區(qū)寬度,(當(dāng)D〈1.5m時,Ws=60~75mm〉</p><p>  b)依([2]:式3—18):計(jì)算開空區(qū)面積</p><p&g

56、t;  , </p><p>  c)篩孔數(shù)與開孔率:取篩空的孔徑為,正三角形排列,一般碳的板厚為,取,</p><p><b>  故孔中心距</b></p><p>  篩孔數(shù)個, 則(在5—15范圍內(nèi))</p><p>  則每層板上的開孔面積為</

57、p><p>  氣體通過篩孔的氣速為</p><p>  7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 </p><p>  塔板的流體力學(xué)計(jì)算,目的在于驗(yàn)算預(yù)選的塔板參數(shù)是否能維持塔的正常操作,以便決定對有關(guān)塔板參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整,最后還要作出塔板負(fù)荷性能圖。</p><p>  (1) 氣體通過篩板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨扔?jì)算 </p><

58、;p><b>  精餾段:</b></p><p>  a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋阂?,查《干篩孔的流量系數(shù)》圖得,C0=0.78由式</p><p>  b)氣體穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>  ,</b></p><p>  由與關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù)=0.

59、61,依式</p><p>  c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>  依式,故</b></p><p><b>  則單板壓強(qiáng):</b></p><p>  (2) 液面落差 對于篩板塔,液面落差很小,且本例的塔徑和液流量均不大,故可忽略液面落差的影響。 (3)

60、霧沫夾帶</p><p>  故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶。</p><p><b>  (4) 漏液</b></p><p><b>  由式</b></p><p>  篩板的穩(wěn)定性系數(shù),故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會產(chǎn)生過量漏液。</p><p><b>  (5)

61、 液泛</b></p><p>  為防止降液管液泛的發(fā)生,應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p><b>  依式, 而</b></p><p>  H=0.073+0.037+0.001=0.11m</p><p><b>  取,則</b></p><p>

62、;  故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會發(fā)生液泛。</p><p>  根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算,可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。</p><p><b>  提溜段:</b></p><p>  a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋阂?,查《干篩孔的流量系數(shù)》圖得,C0=0.78由式</p><p>  b)氣體穿過板上液層壓降相

63、當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>  , </b></p><p>  由與關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù)=0.65,依式</p><p>  c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p>  依式, 故</p><p><b>  則單板壓強(qiáng):&l

64、t;/b></p><p>  (2) 液面落差 對于篩板塔,液面落差很小,且本例的塔徑和液流量均不大,故可忽略液面落差的影響。 (3) 液沫夾帶</p><p>  故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶。</p><p><b>  (4) 漏液</b></p><p><b>  由式</b&

65、gt;</p><p>  篩板的穩(wěn)定性系數(shù),故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會產(chǎn)生過量漏液。</p><p><b>  (5) 液泛</b></p><p>  為防止降液管液泛的發(fā)生,應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p><b>  依式, 而</b></p><p><b&

66、gt;  H=0.098m</b></p><p><b>  取,則</b></p><p>  故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會發(fā)生液泛。</p><p>  根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算,可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。</p><p>  8 塔板負(fù)荷性能圖 </p><p>  

67、精餾段:(1) 漏液線 由 ,得 在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-19。 表3-19</p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。 (2) 霧沫夾帶線 以 ev=0.1kg液/kg氣為限,求 Vs-Ls關(guān)系如下: 由 聯(lián)立以上幾式,整理得</p><p>  在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-2

68、0。 表3-20</p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。 (3) 液相負(fù)荷下限線 對于平直堰,取堰上液層高度hOW=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由式3-21得 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。 (4) 液相負(fù)荷上限線 以θ=4s作為液體在降液管中停留時間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線0.0474。 (5) 液泛線 令 由聯(lián)立得

69、忽略hσ,將hOW與Ls,hd與Ls,hc與Vs的關(guān)系式代人上式,并整理得 式中:將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理,得在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-22。 表3-22</p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。 根據(jù)以上各線方程,可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖,如圖所示。 </p><p>  圖3-23 精餾段篩板負(fù)荷性能圖 </p>

70、<p>  在負(fù)荷性能圖上,作出操作點(diǎn)P,連接OP,即作出操作線。由圖可看出,該篩板的操作上限為液泛控制,下限為漏液控制。由上圖查得 Vs,max=1.064 m3/s Vs,min=0.324 m3/s故操作彈性為 Vs,max / Vs,min=3.381所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于表3-23。 </p><p><b>  提餾段</b></p><p

71、>  (1) 漏液線 由 ,得在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-19。 表3-19</p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。 (2) 液沫夾帶線 以 ev=0.1kg液/kg氣為限,求 Vs-Ls關(guān)系如下: 由 </p><p>  在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-20。 表3-20<

72、;/p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。 (3) 液相負(fù)荷下限線 對于平直堰,取堰上液層高度hOW=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由式3-21得 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。 (4) 液相負(fù)荷上限線 以θ=4s作為液體在降液管中停留時間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線0.0474。 (5) 液泛線 令 由聯(lián)立得忽略hσ,將hOW與Ls

73、,hd與Ls,hc與Vs的關(guān)系式代人上式,并整理得 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理,得在操作范圍內(nèi),任取幾個Ls值,依上式計(jì)算出Vs值,計(jì)算結(jié)果列于表3-22。 表3-22</p><p>  由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。 根據(jù)以上各線方程,可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖,如圖所示。 </p><p>  所設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總于表。</p><p><b>

74、;  設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p>  9. 各接管尺寸的確定</p><p><b>  1 進(jìn)料管</b></p><p><b>  進(jìn)料體積流量</b></p><p>  取適宜的輸送速度,故</p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB2

75、31-64),規(guī)格:</p><p><b>  實(shí)際管內(nèi)流速:</b></p><p><b>  2 釜?dú)堃撼隽瞎?lt;/b></p><p><b>  釜?dú)堃旱捏w積流量:</b></p><p>  取適宜的輸送速度,則</p><p>  經(jīng)圓整選

76、取熱軋無縫鋼管(YB231-64),規(guī)格:</p><p><b>  實(shí)際管內(nèi)流速:</b></p><p><b>  3 回流液管</b></p><p><b>  回流液體積流量</b></p><p>  利用液體的重力進(jìn)行回流,取適宜的回流速度,那么</p&

77、gt;<p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64),規(guī)格:</p><p><b>  實(shí)際管內(nèi)流速:</b></p><p><b>  4 塔頂上升蒸汽管</b></p><p>  塔頂上升蒸汽的體積流量:</p><p><b>  取適宜速度,那么<

78、/b></p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64),規(guī)格:</p><p><b>  實(shí)際管內(nèi)流速:</b></p><p>  5 再沸氣產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)口管</p><p>  通入塔的水蒸氣體積流量:</p><p><b>  取適宜速度,那么</b

79、></p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64),規(guī)格:</p><p><b>  實(shí)際管內(nèi)流速:</b></p><p><b>  二、個人總結(jié)</b></p><p>  課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知

80、識去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個教學(xué)計(jì)劃中,它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>  課程設(shè)計(jì)不同于平時的作業(yè),在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生自己做出決策,即自己確定方案,選擇流程,查取資料,進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算,并要對自己的選擇做出論證和核算,經(jīng)過反復(fù)的分析比較,擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以,課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。</p><p>  通過課程設(shè)計(jì)

81、,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個能力的訓(xùn)練和培養(yǎng):</p><p>  1. 查閱資料,選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力;</p><p>  2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性,又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性,并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想,在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力;</p><p>  3. 迅速準(zhǔn)確的

82、進(jìn)行工程計(jì)算的能力;</p><p>  整個設(shè)計(jì)是由論述、計(jì)算和繪圖三部分組成。論述應(yīng)該條理清晰,觀點(diǎn)明確;計(jì)算要求方法正確,誤差小于設(shè)計(jì)要求,計(jì)算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處;圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。</p><p>  設(shè)計(jì)后期的答辯,及時了解學(xué)生設(shè)計(jì)能力的補(bǔ)充過程,也是提高設(shè)計(jì)水平,交流心得和擴(kuò)大收獲的重要過程。答辯通常包括個別答辯和公開答辯兩種形式。個別答辯的目的不僅是對學(xué)生進(jìn)

83、行全面考核,更主要的是促進(jìn)學(xué)生開動腦筋,提高設(shè)計(jì)水平。所以,在個別答辯后,應(yīng)允許學(xué)生修改補(bǔ)充自己的圖紙和說明書。公開答辯是在個別答辯的基礎(chǔ)上,選出幾個有代表性的學(xué)生在全班公開答辯,實(shí)際上是以他們的中心發(fā)言來引導(dǎo)全班性的討論,目的是交流心得、探討問題和擴(kuò)大收獲。</p><p>  三、參考書目 ⑴匡國柱,史啟才主編 《化工單元過程及設(shè)備課程教材》,化學(xué)工業(yè)出版社,2005.1 ⑵天津大學(xué)華工學(xué)院柴誠敬主編《化

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