化工原理课程设计(丙酮-水)

目录第一部分设计概述 ⑶液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力液柱~气体通过每层塔板的高度可计算：（700Pa=设计允许值）2液面落差对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。液沫夹带液沫夹带量，采用公式由%所以故设计中液沫夹带量允许范围内漏液对于筛板塔，漏液点气速：=s实际空速：-稳定系数：故在本实验中无明显漏液。液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液高度应服从式子取而，板上不设进口堰，则有液柱:可知，本设计不会发生液泛

七、塔板负荷性能图1精馏段塔板负荷性能图漏液线/查图知=在操作范围内，任取几个值，已上式计算)液沫夹带线.以ev=液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下：解得VS=：…可作出液沫夹带线2液相负荷下限线液相负荷低于此线就不能保证塔板上液流的均匀分布，将导致塔板效率下降，对于平直堰，取堰上液层高度=作为最小液相负荷标准。=EE=1,则据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限3.'液相负荷上限线以3s作为液体在降液管中停留时间的下限故据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上线4。液泛线为使液体能由上层塔板顺利地流入下层塔板降液管内，须维持的液层高度—令，，，联立得整理得：=列表计算如下&~由此表数据即可做出液泛线5。根据以上各线方程，可做出筛板塔的负荷性能图如下：精馏A）在负荷性能图A上，作出操作点A，连接OA，即可作出操作线。由图可以看出，该筛板的操作上线为液泛控制，下线为漏液控制。由图查得，Vs，max=sVs，min=s故操作弹性为Vs，max/Vs，min=2提馏段塔板负荷性能图漏液线查图知=》在操作范围内，任取几个值，已上式计算—液沫夹带线以ev=液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下：hf==（hw+how），hw=how=1000××(3600LS/2/3=3~则hf=+LS2/3HT-hf=LS2/3解得VS=Ls/(m3/s)》Vs/(m3/s)可作出液沫夹带线2液相负荷下限线=-E=1据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下线3。液相负荷上限线以5s作为液体在降液管中停留时间的下限据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上线4。液泛线、=列表计算如下Ls/(m3/s)—Vs/(m3/s)由此表数据即可做出液泛线5。？根据以上各线方程，可做出筛板塔的负荷性能图如下：B:在负荷性能图B上，作出操作点A，连接OA，即可作出操作线。由图可以看出，该筛板的操作上线为液泛控制，下线为漏液控制。由图查得Vs，max=sVs，min=s故操作弹性为Vs，max/Vs，min=

八、精馏塔的主要附属设备1.塔顶全凝器设计计算%（1）冷凝器的选择：强制循环式冷凝器冷凝器置于塔下部适当位置，用泵向塔顶送回流冷凝水，在冷凝器和泵之间需设回流罐，这样可以减少台架，且便于维修、安装，造价不高。（2）冷凝器的传热面积和冷却水的消耗量塔顶全凝器的热负荷：塔顶温度：tD=C进料板温度：tF=C塔釜温度：tW=100OC塔顶：用内插法求温度tLD=CtVD=C冷凝器的热负荷：\IVD—塔顶上升气体的焓ILD—塔顶镏出液的焓—丙酮的蒸发潜热—水的蒸发潜热蒸发潜热与温度的关系：Tr—对比温度;沸点/OC蒸发潜热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因为R=D=hMD=KomlD1=D*MD=hQC=】因为四川地区夏季平均温度为35OC，所以选用35OC的冷却水，升温10OC.在于是冷凝水用量：qm2CPC在温度为平均温度40OC下查取为（Kg*OC)WC=取冷凝器传热系数：K=A===C》因为QC=公称直径/mm管程数管数管长/mm换热面积/m2?公称压力/KPa500233230002.料液泵设计计算>由于是泵加料，取，进料管管径设料液至加料孔的高度z=，取90弯头料液，Re=：在料液面与进料孔面之间列伯努利方程mm则流量为、，查泵性能图，可得选型如下：泵规格IS50-32-160流量,扬程8m转速1450r/min汽蚀余量效率$48%轴功率配带功率

九、设计结果一览表项目|符号单位计算数据精馏段提留段【各段平均温度℃平均流量气相VS？m3/s液相LSm3/s》实际塔板数N块149板间距HT)m塔的有效高度Zm*塔径Dm空塔气速um/s;塔板液流形式单流型单流型溢&流装置溢流管型式弓形弓形·堰长lwm堰高}hwm溢流堰宽度Wdm，底与受液盘距离hom/板上清液层高度hLm孔径domm《孔中心距tmm孔数@n孔15501550开孔面积m2}筛孔气速uom/s塔板压降hP<kPa液体在降液管中停留时间τs,降液管内清液层高度Hdm雾沫夹带eVkg液/kg气~负荷上限液沫夹带控制液沫夹带控制负荷下限》负荷下限控制漏液控制气相最大负荷VS·maxm3/s气相最小负荷VS·minm3/s操作弹性塔顶全凝器公称直径mm500管长mm3000换热面积m2泵规格IS50-32-160十、符号说明英文字母Aα－阀孔的鼓泡面积m2Af－降液管面积m2AT－塔截面积m2b－操作线截距c－负荷系数（无因次）c0－流量系数（无因次）D－塔顶流出液量kmol/hD－塔径md0－阀孔直径mET－全塔效率（无因次）E－液体收缩系数（无因次）－物沫夹带线kg液/kg气F－进料流量kmol/hF0－阀孔动能因子m/sg－重力加速度m/s2HT－板间距mH－塔高mHd－清液高度mhc－与平板压强相当的液柱高度mhd－与液体流径降液管的压降相当液柱高度mhr－与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度mhf－板上鼓泡高度mhL－板上液层高度mh0－降液管底隙高度mh02v－堰上液层高度mhp－与板上压强相当的液层高度mhσ－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度mh2v－溢液堰高度mK－物性系数（无因次）Ls－塔内下降液体的流量m3/sLw－溢流堰长度mM－分子量kg/kmolN－塔板数Np－实际塔板数NT－理论塔板数P－操作压强PaΔP－压强降Paq－进料状态参数R－回流比Rmin－最小回流比u－空塔气速m/sw－釜残液流量kmol/hwc－边缘区宽度mwd－弓形降液管的宽度mws－脱气区宽度mx－液相中易挥发组分的摩尔分率y－气相中易挥发组分的摩尔分率z－塔高希腊字母α－相对挥发度μ－粘度Cpρ－密度kg/m3σ－表面张力下标r－气相L－液相l－精馏段q－q线与平衡线交点min－最小max－最大A－易挥发组分B－难挥发组分十一、参考文献[1]王志魁.化工原理（第三版）[M].北京：化学工业出版社，2005、1[2]刘雪暖、汤景凝.化工原理课程设计[M].山东：石油大学出版社，2001、5[3]贾绍义、柴诚敬.化工原理课程设计[M].天津：天津大学出版社，2002、8[4]夏清、陈常贵.化工原理（下册）[M].天津：天津大学出版社，2005、1[5]《化学工程手册》编辑委员会.化学工程手册—气液传质设备[M]。北京：化学工业出版社，1989、7[6]陈敏恒化工原理（下）[M].北京：化学工业出版社，1989[7]姚玉英.化工原理（下）[M].天津：天津科技出版社，1999[8]谭天恩化工原理（下）[M].北京：化学工业出版社，1994

十二、设计小结精溜塔的设计，在化工行业有较广的应用，通过短短一周的设计，使我认识到精溜在应用是十分广泛的，但是，要把此塔设计好，是有一定难度的，它不仅要求我们拥有较高的理论基础，还要求我们掌握一定的实践基础。本次课程设计比上次难难度大，主要是计算复杂，计算量大考虑的细节较多，对同一个设备分成两部分进行考虑，既相互独立又须彼此照应，始终要考虑计算是为一个设备进行。通过这次设计，使我认识到作为过控专业的学生，不仅要学好《化工原理》等专业课，还要对设备等相关内容都要学好用好，只有这样才能为以后的工作打下坚实的基础。在整个设计中要考虑很多问题，尤其是一些不容易引起重视细节问题，否则“小毛病出大问题”，这就要我考虑问题要全面详细。学以致用，要多学各方面的知识并充分利用，用融合的，相互联系的知识能更好地解决问题。由于是工程上的问题，我们设计的不能像理论上那样准确，存