化工原理課程設(shè)計(丙酮-水)

目錄第一部分設(shè)計概述 ⑶液體表面張力的阻力計算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力液柱~氣體通過每層塔板的高度可計算：（700Pa=設(shè)計允許值）2液面落差對于篩板塔，液面落差很小，由于塔徑和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影響。液沫夾帶液沫夾帶量，采用公式由%所以故設(shè)計中液沫夾帶量允許范圍內(nèi)漏液對于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速：=s實(shí)際空速：-穩(wěn)定系數(shù)：故在本實(shí)驗(yàn)中無明顯漏液。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度應(yīng)服從式子取而，板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有液柱:可知，本設(shè)計不會發(fā)生液泛

七、塔板負(fù)荷性能圖1精餾段塔板負(fù)荷性能圖漏液線/查圖知=在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，已上式計算)液沫夾帶線.以ev=液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下：解得VS=：…可作出液沫夾帶線2液相負(fù)荷下限線液相負(fù)荷低于此線就不能保證塔板上液流的均勻分布，將導(dǎo)致塔板效率下降，對于平直堰，取堰上液層高度=作為最小液相負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。=EE=1,則據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限3.'液相負(fù)荷上限線以3s作為液體在降液管中停留時間的下限故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上線4。液泛線為使液體能由上層塔板順利地流入下層塔板降液管內(nèi)，須維持的液層高度—令，，，聯(lián)立得整理得：=列表計算如下&~由此表數(shù)據(jù)即可做出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可做出篩板塔的負(fù)荷性能圖如下：精餾A）在負(fù)荷性能圖A上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即可作出操作線。由圖可以看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下線為漏液控制。由圖查得，Vs，max=sVs，min=s故操作彈性為Vs，max/Vs，min=2提餾段塔板負(fù)荷性能圖漏液線查圖知=》在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，已上式計算—液沫夾帶線以ev=液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下：hf==（hw+how），hw=how=1000××(3600LS/2/3=3~則hf=+LS2/3HT-hf=LS2/3解得VS=Ls/(m3/s)》Vs/(m3/s)可作出液沫夾帶線2液相負(fù)荷下限線=-E=1據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下線3。液相負(fù)荷上限線以5s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無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上線4。液泛線、=列表計算如下Ls/(m3/s)—Vs/(m3/s)由此表數(shù)據(jù)即可做出液泛線5。？根據(jù)以上各線方程，可做出篩板塔的負(fù)荷性能圖如下：B:在負(fù)荷性能圖B上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即可作出操作線。由圖可以看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下線為漏液控制。由圖查得Vs，max=sVs，min=s故操作彈性為Vs，max/Vs，min=

八、精餾塔的主要附屬設(shè)備1.塔頂全凝器設(shè)計計算%（1）冷凝器的選擇：強(qiáng)制循環(huán)式冷凝器冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺架，且便于維修、安裝，造價不高。（2）冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量塔頂全凝器的熱負(fù)荷：塔頂溫度：tD=C進(jìn)料板溫度：tF=C塔釜溫度：tW=100OC塔頂：用內(nèi)插法求溫度tLD=CtVD=C冷凝器的熱負(fù)荷：\IVD—塔頂上升氣體的焓ILD—塔頂鎦出液的焓—丙酮的蒸發(fā)潛熱—水的蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：Tr—對比溫度;沸點(diǎn)/OC蒸發(fā)潛熱KJ/KgTc/K丙酮523!水1002257在tVD=C丙酮：Tr,1=Tr,2=]=Kg同理可得：在tLD=C水：Tr,1=Tr，2==Kg因?yàn)镽=D=hMD=KomlD1=D*MD=hQC=】因?yàn)樗拇ǖ貐^(qū)夏季平均溫度為35OC，所以選用35OC的冷卻水，升溫10OC.在于是冷凝水用量：qm2CPC在溫度為平均溫度40OC下查取為（Kg*OC)WC=取冷凝器傳熱系數(shù)：K=A===C》因?yàn)镼C=公稱直徑/mm管程數(shù)管數(shù)管長/mm換熱面積/m2?公稱壓力/KPa500233230002.料液泵設(shè)計計算>由于是泵加料，取，進(jìn)料管管徑設(shè)料液至加料孔的高度z=，取90彎頭料液，Re=：在料液面與進(jìn)料孔面之間列伯努利方程mm則流量為、，查泵性能圖，可得選型如下：泵規(guī)格IS50-32-160流量,揚(yáng)程8m轉(zhuǎn)速1450r/min汽蝕余量效率$48%軸功率配帶功率

九、設(shè)計結(jié)果一覽表項目|符號單位計算數(shù)據(jù)精餾段提留段【各段平均溫度℃平均流量氣相VS？m3/s液相LSm3/s》實(shí)際塔板數(shù)N塊149板間距HT)m塔的有效高度Zm*塔徑Dm空塔氣速um/s;塔板液流形式單流型單流型溢&流裝置溢流管型式弓形弓形·堰長lwm堰高}hwm溢流堰寬度Wdm，底與受液盤距離hom/板上清液層高度hLm孔徑domm《孔中心距tmm孔數(shù)@n孔15501550開孔面積m2}篩孔氣速uom/s塔板壓降hP<kPa液體在降液管中停留時間τs,降液管內(nèi)清液層高度Hdm霧沫夾帶eVkg液/kg氣~負(fù)荷上限液沫夾帶控制液沫夾帶控制負(fù)荷下限》負(fù)荷下限控制漏液控制氣相最大負(fù)荷VS·maxm3/s氣相最小負(fù)荷VS·minm3/s操作彈性塔頂全凝器公稱直徑mm500管長mm3000換熱面積m2泵規(guī)格IS50-32-160十、符號說明英文字母Aα－閥孔的鼓泡面積m2Af－降液管面積m2AT－塔截面積m2b－操作線截距c－負(fù)荷系數(shù)（無因次）c0－流量系數(shù)（無因次）D－塔頂流出液量kmol/hD－塔徑md0－閥孔直徑mET－全塔效率（無因次）E－液體收縮系數(shù)（無因次）－物沫夾帶線kg液/kg氣F－進(jìn)料流量kmol/hF0－閥孔動能因子m/sg－重力加速度m/s2HT－板間距mH－塔高mHd－清液高度mhc－與平板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨萴hd－與液體流徑降液管的壓降相當(dāng)液柱高度mhr－與氣體穿過板間上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萴hf－板上鼓泡高度mhL－板上液層高度mh0－降液管底隙高度mh02v－堰上液層高度mhp－與板上壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊簩痈叨萴hσ－與克服液體表面張力的壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萴h2v－溢液堰高度mK－物性系數(shù)（無因次）Ls－塔內(nèi)下降液體的流量m3/sLw－溢流堰長度mM－分子量kg/kmolN－塔板數(shù)Np－實(shí)際塔板數(shù)NT－理論塔板數(shù)P－操作壓強(qiáng)PaΔP－壓強(qiáng)降Paq－進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)R－回流比Rmin－最小回流比u－空塔氣速m/sw－釜?dú)堃毫髁縦mol/hwc－邊緣區(qū)寬度mwd－弓形降液管的寬度mws－脫氣區(qū)寬度mx－液相中易揮發(fā)組分的摩爾分率y－氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分率z－塔高希臘字母α－相對揮發(fā)度μ－粘度Cpρ－密度kg/m3σ－表面張力下標(biāo)r－氣相L－液相l(xiāng)－精餾段q－q線與平衡線交點(diǎn)min－最小max－最大A－易揮發(fā)組分B－難揮發(fā)組分十一、參考文獻(xiàn)[1]王志魁.化工原理（第三版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005、1[2]劉雪暖、湯景凝.化工原理課程設(shè)計[M].山東：石油大學(xué)出版社，2001、5[3]賈紹義、柴誠敬.化工原理課程設(shè)計[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002、8[4]夏清、陳常貴.化工原理（下冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005、1[5]《化學(xué)工程手冊》編輯委員會.化學(xué)工程手冊—?dú)庖簜髻|(zhì)設(shè)備[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989、7[6]陳敏恒化工原理（下）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989[7]姚玉英.化工原理（下）[M].天津：天津科技出版社，1999[8]譚天恩化工原理（下）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994

十二、設(shè)計小結(jié)精溜塔的設(shè)計，在化工行業(yè)有較廣的應(yīng)用，通過短短一周的設(shè)計，使我認(rèn)識到精溜在應(yīng)用是十分廣泛的，但是，要把此塔設(shè)計好，是有一定難度的，它不僅要求我們擁有較高的理論基礎(chǔ)，還要求我們掌握一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計比上次難難度大，主要是計算復(fù)雜，計算量大考慮的細(xì)節(jié)較多，對同一個設(shè)備分成兩部分進(jìn)行考慮，既相互獨(dú)立又須彼此照應(yīng)，始終要考慮計算是為一個設(shè)備進(jìn)行。通過這次設(shè)計，使我認(rèn)識到作為過控專業(yè)的學(xué)生，不僅要學(xué)好《化工原理》等專業(yè)課，還要對設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容都要學(xué)好用好，只有這樣才能為以后的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。在整個設(shè)計中要考慮很多問題，尤其是一些不容易引起重視細(xì)節(jié)問題，否則“小毛病出大問題”，這就要我考慮問題要全面詳細(xì)。學(xué)以致用，要多學(xué)各方面的知識并充分利用，用融合的，相互聯(lián)系的知識能更好地解決問題。由于是工程上的問題，我們設(shè)計的不能像理論上那樣準(zhǔn)確，存