精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算

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精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)： 1. 查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，正確選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； 2. 樹(shù)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(shí)的勞動(dòng)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(wèn)題的能力； 3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力； 4. 用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。,第一節(jié)　概述,二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 　1、課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （1）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 　對(duì)給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述； （2）主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 　包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3）典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 　對(duì)典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定； （4）工藝流程簡(jiǎn)圖 　以單線圖的形式繪制流程圖，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測(cè)量點(diǎn)； （5）主體設(shè)備工藝條件圖（裝配圖） 　 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；,◇封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間 ）； 　◇ 目錄； 　◇ 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 　◇ 工藝流程及設(shè)計(jì)方案說(shuō)明； 　◇ 設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表； 　◇ 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算； 　◇ 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表； 　◇ 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型； 　◇ 設(shè)計(jì)評(píng)述及設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題的討論； 　◇參考資料。 （2） 工藝流程圖及主體設(shè)備裝配圖；,2、課程設(shè)計(jì)組成 （1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及主要內(nèi)容：,3、注意事項(xiàng) 　整個(gè)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(jiǎn)要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。,,三、化工原理課程設(shè)計(jì)的步驟,,本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行： 1、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、塔板類(lèi)型等進(jìn)行論述。 2、蒸餾塔的工藝計(jì)算 　◇確定理論塔板數(shù)（作圖法）、實(shí)際板數(shù)； 　◇確定塔高和塔徑。,3、塔板設(shè)計(jì)： 　◇設(shè)計(jì)塔板各主要工藝尺寸 　溢流裝置、塔板布置、篩孔或浮閥的設(shè)計(jì)及排列（圖）； 　◇進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算； 　◇畫(huà)出塔的負(fù)荷性能圖。 4、輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)： ◇換熱器的熱負(fù)荷：求取塔頂冷凝器、冷卻器的熱負(fù)荷和所需冷卻水用量；再沸器的熱負(fù)荷和所需加熱蒸汽用量。,◇換熱器的設(shè)計(jì)選型 ◇輸液用泵的型號(hào)：根據(jù)流體的輸送量、楊程和流體物性，選定泵的型號(hào)(在各輸液泵中任選一個(gè)選型)； ◇流程中主要管線的設(shè)計(jì)：先選定物料在管路中的適宜流速，經(jīng)計(jì)算、圓整，最后確定管路尺寸和材質(zhì)。 5、抄寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 6、繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔裝配圖。,第二節(jié)　板式精餾塔的工藝計(jì)算,一、設(shè)計(jì)方案的確定 1、設(shè)計(jì)方案確定的原則： 　◇滿足工藝和操作的要求：保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，質(zhì)量要穩(wěn)定 ，有一定的操作彈性 ，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等)。 　◇經(jīng)濟(jì)方面：要節(jié)省熱能和電能的消耗，降低操作費(fèi)用；減少設(shè)備及基建費(fèi)用。 　◇保證安全生產(chǎn),2、操作壓力的選擇：設(shè)計(jì)壓力一般指塔頂壓力。 　◇蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進(jìn)行。 　◇確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。 　◇減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備?！　?duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無(wú)特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。 　◇本次設(shè)計(jì)，塔頂操作壓力為4kPa（表壓），每層塔板壓降?p≤0.7kPa。,3、進(jìn)料狀況的選擇 　　進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。 　　在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 　　此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。,4、加熱方式的選擇 ◇加熱方式：蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。 若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大(如酒精與水的混合液)，便可采用直接蒸汽加熱。 　◇加熱劑：T＜180℃，常用飽和水蒸氣。 　◇再沸器結(jié)構(gòu)： 　　小塔可在塔底，形式有夾套式、蛇管式、列管式。 　　大塔一般在塔外，形式為列管式，有立式和臥式兩種。,5、冷卻方式 　◇冷卻器：通常在塔頂設(shè)置蒸氣全部冷凝的全凝器。其為輔助設(shè)備，需進(jìn)行選型，多采用列管式，水平或垂直放置。 　◇冷卻劑的選擇：由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。 　◇水的入口溫度：由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計(jì)者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時(shí)溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過(guò)50℃，否則溶于水中的無(wú)機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。,6、熱能的利用 　精餾過(guò)程耗能較多，節(jié)約和合理地利用精餾過(guò)程本身的熱能。 ◇選取適宜的回流比，使過(guò)程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。 ◇塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。,（一）全塔物料衡算 　1、計(jì)算原料液、塔頂、塔底濃度 　2、平均分子量：（原料液MF、塔頂MD 、塔底MW ） 　3、物料衡算求W、D (或F) kmol/h 　4、塔板數(shù)的計(jì)算 　（1）理論板數(shù)的計(jì)算： 　　　作y－x圖、t－x－y圖； 　　　求最小回流比Rmin、實(shí)際回流比R； 　　　圖解法求理論板數(shù)N。,,二、工藝計(jì)算,（2）全塔效率ET 可查P145頁(yè)圖11-21確定(篩板塔、浮閥塔應(yīng)進(jìn)行校正) 　或：??av =0.1～1.0時(shí)， ?。?）實(shí)際塔板數(shù)NP　 　　分別求精餾段和提餾段所需實(shí)際板數(shù)，確定進(jìn)料板位置。 （二）塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù) 　1、操作壓強(qiáng),平均壓強(qiáng)：pm(精)=( pD+ pF)/2 　pm(提)=( pW+ pF)/2,2、操作溫度 塔頂tD ：可由t-x-y圖查得塔頂tD 、塔底tW 、進(jìn)料處tF 。,平均溫度：tm(精)=( tD+ tF)/2 　tm(提)=( tW+ tF)/2,如圖：xF=0.5， xw=0.05時(shí)， 　　泡點(diǎn)進(jìn)料tF=92℃ 　?。饵c(diǎn)進(jìn)料tF=101℃） 　　塔底　tw=108℃ 提餾段平均溫度： 　 　tm=( tW+ tF)/2 　　＝(92+108)/2＝100 ℃,110,2、平均摩爾質(zhì)量 （1）由塔頂、塔底、進(jìn)料處的濃度計(jì)算平均摩爾質(zhì)量； （2）計(jì)算精餾段平均摩爾質(zhì)量MVm (精)、 MLm (精)； （3）計(jì)算提餾段平均摩爾質(zhì)量MVm (提)、 MLm (提)。 　 如塔頂：y1 = xD =0.966， 可查得x1 =0.916 氣液平衡關(guān)系 　則：MVDm= 0.966×78.11+(1－0.966) ×92.13=78.59 kg/kmol 　 MLDm= 0.916×78.11+(1－0.916) ×92.13=79.29 kg/kmol,3、平均密度 （1）氣相平均密度 （2）液相平均密度 （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處氣、液相平均密度； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均密度。,平均密度：?Lm (精)=(?LD+ ?LF)/2 　　　　　?Vm (精)=(?VD+ ?VF)/2 　?Lm (提)=(?LW+ ?LF)/2 　　　　　?Vm (提)=(?VW+ ?VF)/2,4、液體平均表面張力 （1）液相平均表面張力 （2）查塔頂、塔底、進(jìn)料溫度下的液體的表面張力； （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處液相平均表面張力； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均表面張力。 5、液體平均粘度 （1）液相平均粘度 （2）查塔頂、塔底、進(jìn)料溫度下的液體的粘度； （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處液相平均粘度； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均粘度。,物性參數(shù)表,(三)　氣液負(fù)荷的計(jì)算 精餾段：V＝(R＋1)D kmol/h m3/s 　　　　 L＝RD m3/s 提餾段： V?＝V ＋(q－1)F 　　　　 L? ＝L ＋F,,,,,◇設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：塔高、板間距、塔徑、塔板形式、溢流裝置、塔板布置、流體力學(xué)效驗(yàn)及負(fù)荷性能圖等。,◇設(shè)計(jì)目的：塔板設(shè)計(jì)是以塔內(nèi)氣液的物流量、操作條件和特性數(shù)據(jù)為依據(jù)，設(shè)計(jì)出具有良好性能(壓降小、彈性寬、效率高)的塔板結(jié)構(gòu)尺寸。 ◇設(shè)計(jì)的基本思路：以塔內(nèi)氣液的物流量和板上的氣液組成、溫度、壓力等條件為依據(jù)，先參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步確定有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算，校核單項(xiàng)指標(biāo)是否符合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍，再繪制負(fù)荷性能圖，考核其操作彈性等綜合指標(biāo)是否合適。如不符合要求必須調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，重復(fù)上述設(shè)計(jì)步驟，直到滿意為止。,第三節(jié)　板式塔主要尺寸的計(jì)算,◇設(shè)計(jì)過(guò)程： 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取某段塔板（如精餾段、提餾段）條件下的參數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以此確定塔的尺寸，應(yīng)盡量保持塔徑相同，以便于加工制造。 　由于塔中兩相流動(dòng)情況和傳質(zhì)過(guò)程的復(fù)雜性，許多參數(shù)和塔板尺寸需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)選取，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免要進(jìn)行試差，計(jì)算結(jié)果也需要工程標(biāo)準(zhǔn)化。,一、精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、塔的有效高度和板間距 已知：實(shí)際塔板數(shù) NP ； 選取塔板間距 HT；,塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,實(shí)際塔體高度＝有效高＋頂部空間＋底部空間＋塔裙座高度,有效塔高：,0.8,① 最大空塔氣速（液泛氣速，課本P.128—129）,2、塔徑估算 確定原則： 防止過(guò)量液沫夾帶液泛 步驟： 先確定最大空塔氣速 umax (m/s)； 然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)氣速 u； 最后計(jì)算塔徑 D。,篩板塔，可查教材Smith圖 求 C20 ； 浮閥塔可查數(shù)據(jù)手冊(cè)書(shū)確定C20 。,篩板塔氣體負(fù)荷因子關(guān)聯(lián)圖,課本P.129,② 選取設(shè)計(jì)氣速 u 選取泛點(diǎn)率： u / umax 一般液體， 0.6 ～0.8 易起泡液體， 0.5 ～ 0.6,設(shè)計(jì)氣速 u = 泛點(diǎn)率 ×umax,氣體流通有效截面積An,③ 計(jì)算塔徑 D(教材P137),A：塔截面 Ad：降液管截面,,說(shuō)明：計(jì)算得到的塔徑需圓整。 標(biāo)準(zhǔn)直徑為：0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0（m）……。 直徑確定后應(yīng)重新計(jì)算實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。,lw/D的確定：,Ad/A也可由lw/D查圖得（教材P.137）,lw/D,Ad /A 和 Wd /D,,,底隙： hb 堰頭液高： h0W 堰高： hW,3、溢流裝置設(shè)計(jì)（教材P136）,① 溢流型式的選擇 依據(jù)：塔徑 、流量； 型式：?jiǎn)瘟餍?、回流型、雙流型等。,回流型　　　　　單流型　　　　　雙流型,液流型式選取參考表,② 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圓形。 降液管截面積：一般Ad/A = 0.06 ~ 0.12 ，由lw /D確定(圖11-16) Ad/A 過(guò)大，氣液兩相接觸傳質(zhì)區(qū)小，生產(chǎn)能力和板效率將較低； Ad/A 過(guò)小，易產(chǎn)生氣泡夾帶，引起降液管液泛。 底隙 hb ：應(yīng)小于hw ，通常在 30 ~ 40 mm。 　　液體流經(jīng)底隙的流速 ub =Ls/ (lwhb)， 　　　一般ub = 0.07—0.25m/s。,溢流堰（又稱(chēng)出口堰） 　　作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過(guò)。 型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。 主要尺寸：堰高h(yuǎn)w和堰長(zhǎng)lw,堰高 hW：直接影響塔板上液層厚度 過(guò)小，相際傳質(zhì)面積過(guò)??； 過(guò)大，塔板阻力大，效率低。 常、加壓塔： hW =50 ~ 80 mm ； 減壓塔： hW = 25 mm 。 hW = hL － h0W 　板上液層高度（常壓）： 　　 hL = 50～100mm,E 可由圖11-11查取(P.131) 。若Lh不是過(guò)大，可近似取E=1。,堰上方液頭高度 hOW可用經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算：,how過(guò)小時(shí)，板上液體流動(dòng)不均，效率降低，可調(diào)整lW/D 。,Lh ：液體流量m3/h,堰長(zhǎng) lW ：對(duì)于弓形降液管,堰長(zhǎng)由計(jì)算得到的塔徑確定,lW/D也可根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦值按塔徑選取,① 受液區(qū)和降液區(qū) 一般兩區(qū)面積相等。 ②邊緣區(qū) 　小塔： 　大塔：,③ 安定區(qū)： 入口安定區(qū)：因板上液面落差，減少漏液 出口安定區(qū)：避免夾帶氣泡的液體進(jìn)入降液管,4、塔板及其布置,塔徑小于0.9m時(shí)可用整塊板； 塔徑較大時(shí)，常采用分塊式塔板。,5、篩孔、閥孔的尺寸和排列 （1）篩板塔,單流型弓形降液管塔板：,④ 有效傳質(zhì)區(qū)(開(kāi)孔區(qū))：,篩孔直徑 d0 : 3 ~ 8 mm 　　常用d0 : 3、3.5、6、8mm 孔中心距 t : 　　常壓: t ＝(3~4) d0　取整。 　板厚：碳鋼（3~ 4mm）、不銹鋼2~ 4mm 。,孔氣速：,孔數(shù)：,開(kāi)孔率φ(常壓): 通常為 0.10 ~ 0.14。 有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。,選定do，計(jì)算得到Aa后，可確定孔數(shù)n，并核算開(kāi)孔率? ； 畫(huà)出塔板排孔圖。,（2）浮閥塔 　浮閥型式：F1、V-4、V-6、十字架 　浮閥孔徑 ：d0 =39 mm 排列方式：正三角形和等腰三角形 孔中心距 t : 正三角形排列時(shí)：75、100、125mm 　　 大塔常采用分塊，不便錯(cuò)排，可按等腰三角形排列： t =70、75、80、90、100等,液流方向,,液流方向,,順排,錯(cuò)排(常用),閥孔數(shù)：,動(dòng)能因子：,適宜閥孔氣速u(mài)0 : 常壓塔： u0 =3～7m/s 減壓塔： u0 ＞10m/s 開(kāi)孔率(常壓)：,hf 為板上泡沫層高度： 有效傳質(zhì)區(qū)的氣速： u=Vs/(A －Ad),二、 塔板流動(dòng)性能的校核 對(duì)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。,1、 液沫夾帶量校核 單位質(zhì)量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質(zhì)量（或摩爾） ev ： kg 液體 / kg氣體，或 kmol液體 / kmol氣體,要求： ev ≤ 0.1 kg 液體 / kg氣體。,(1)篩板塔：查關(guān)聯(lián)圖或用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev,說(shuō)明：兩式計(jì)算的F1中的較大值若超過(guò)允許值，應(yīng)調(diào)整塔板間距或塔徑。,,（2）浮閥塔：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求泛點(diǎn)率F。,為控制液沫夾帶量過(guò)大，應(yīng)使泛點(diǎn)率 F≤0.8～0.82,單流型：液體在塔板上流動(dòng)的行程 Z = D－2Wd 塔板上的液流面積 An = A－2Ad 物性系數(shù)(正常系統(tǒng)) K =1.0 泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù) CF 查圖求取,塔板阻力：塔板阻力 hp包括 以下幾部分: 干板阻力 hc—?dú)怏w通過(guò)板上孔的阻力（設(shè)無(wú)液體時(shí)）； 液層阻力 he —?dú)怏w通過(guò)液層阻力； 克服液體表面張力阻力 hσ—孔口處表面張力。,2、塔板阻力的計(jì)算和校核,（1）干板阻力hc　　 　　浮閥塔,臨界孔速,? =1.15 —校正系數(shù) C0— 孔流系數(shù)，查圖得。,塔板孔流系數(shù),篩板塔,d0＜12mm,d0≥12mm,孔徑與板厚之比,（2）液層阻力 he,充氣系數(shù)? 　浮閥塔： ? ＝0.5 　篩板塔：由Fa查圖求?,單板壓降 說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可增加開(kāi)孔率或 降低堰高。,（3）克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)）,故塔板阻力：,3、降液管液泛校核 　　為防止降液管液泛，應(yīng)保證降液管內(nèi)液流暢通。液體經(jīng)降液管下降時(shí)，要克服各種阻力，故必須在降液管中維持一定的高度清液層。,降液管中清液柱高度 (m),其中hw 、 h0w已確定， hp 已算出，還要計(jì)算出 ?、hd,（1） 液面落差Δ一般較小，可不計(jì)。 浮閥塔Δ可忽略。 　　篩板塔若D≤1600mm時(shí)，Δ可忽略。不可忽略時(shí)：,一般要求： Δ<0.5hc,（2）液體通過(guò)降液管阻力 hd,不設(shè)進(jìn)口堰時(shí)：,設(shè)進(jìn)口堰時(shí)：,Av：液流經(jīng)堰時(shí)的最小斷面,泡沫層高度,要求：,說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可減小塔板阻力或增大塔板間距。,泡沫層相對(duì)密度Ф ：不易起泡物系：Ф=0.6～0.7 　一般物系： Ф=0.5 ～0.6 　　　　　　　　　易起泡物系： Ф=0.3～0.4,4、 液體在降液管中停留時(shí)間校核 目的：避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。,停留時(shí)間：,要求：,說(shuō)明：停留時(shí)間過(guò)小，可增加降液管面積 或增大塔板間距。,（1）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力 h0 ′,（2）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速 u0,min,5、 嚴(yán)重漏液校核 漏液點(diǎn)氣速 u0,min ：發(fā)生嚴(yán)重漏液時(shí)的孔氣速。 穩(wěn)定系數(shù)：,要求： 篩板塔：,說(shuō)明：如果穩(wěn)定系數(shù)K過(guò)小，可減小開(kāi)孔率或降低堰高。,浮閥塔：一般取F=5時(shí)對(duì)應(yīng)的閥孔氣速為漏液點(diǎn)氣速 u0,min,不發(fā)生漏液時(shí)，動(dòng)能因子 F0=5,由u0,min可算出此時(shí)的最小氣相量Vs，是一水平直線。,① 過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線） 篩板塔： 　 規(guī)定：ev = 0.1（ kg 液體 / kg氣體） 為限制條件。,6、塔板的負(fù)荷性能圖——確定塔板的操作彈性,可整理出u與L關(guān)系，因u又與V有關(guān)，故可關(guān)聯(lián)出V與L關(guān)系。,板上泡沫層高度： 有效傳質(zhì)區(qū)的氣速： u=Vs/(A －Ad),浮閥塔：令泛點(diǎn)率　F1=0.8,可整理出Vs與Ls關(guān)系。 Vs與Ls關(guān)系為直線方程，有兩點(diǎn)即可確定直線 。,②嚴(yán)重漏液線（氣相下限線）,浮閥塔： 不發(fā)生漏液時(shí)，動(dòng)能因子 F0=5,由u0,min可算出此時(shí)的最小氣相量Vs，是一水平直線。,當(dāng)：hL＜30mm，　或d0＜3mm,一般情況：,篩板塔：,可由上式關(guān)聯(lián)出L與V的關(guān)系。,整理出： 液相下限線是一條垂直與L軸的直線,與氣相流量無(wú)關(guān)。,流體流量過(guò)低，塔板上的液層就不均勻，因此流體流量應(yīng)使堰上液層高度how達(dá)到0.006m：,③液相下限線,④ 液相上限線,可得Ls=常數(shù)的垂直線。,液體流量過(guò)大則降液管內(nèi)超負(fù)荷，流體在其中停留時(shí)間短使其中的泡沫來(lái)不及破碎，為此規(guī)定液體在降液管中的停留時(shí)間最短為3～5s。,⑤ 降液管液泛線,液體或氣體流量過(guò)大，便會(huì)導(dǎo)致液泛。為避免液泛，降液管內(nèi)泡沫層高度應(yīng)小于板間距與堰高之和。,如浮閥塔：,塔板的操作彈性： 　或,畫(huà)出塔板負(fù)荷性能圖,三、塔高計(jì)算,（1）塔頂空間HD：一般取1.2～1.5m （2）塔底空間HB 　使儲(chǔ)液量停留3～5min，保證塔底料液不被排完。 　塔底液面距最下層塔板間1～2m。 （3）人孔數(shù)目 　D≥1000mm，為安裝、檢修方便，每隔6～8層塔設(shè)一人孔； 　人孔直徑一般450～600mm；設(shè)人孔處的板間距≥600mm。 （4）塔高,四、塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總,實(shí)際塔板數(shù)： 進(jìn)料板位置： 塔總高度： 精餾段塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 提餾段塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表,一、塔盤(pán) 　當(dāng)塔徑大于800mm時(shí)可采用分塊,第四節(jié)　塔的機(jī)械設(shè)計(jì),二、塔體： 選用材料：可查得材料的許用應(yīng)力[ ?] t,注意：計(jì)算出的壁厚應(yīng)圓整。 Di：塔內(nèi)徑mm C：壁厚附加量，可取C＝3mm; [ ?] t ：材料的許用應(yīng)力， Mpa pc：工作壓力，Mpa ?：焊縫系數(shù)(≤1)，可取?＝0.85,塔體的壁厚：,焊接接頭系數(shù)f,三、封頭 常用的是橢圓形，封頭壁厚與塔體一致或稍厚， 封頭選取參見(jiàn)輕院設(shè)計(jì)教材附錄二。,四、容器法蘭：參見(jiàn)附錄三,法蘭密封面形式,結(jié)構(gòu)繪草圖,a.板式平焊,HG20592-97 管法蘭類(lèi)型：,b.帶頸對(duì)焊法蘭,五、裙座：參見(jiàn)附錄四,其它尺寸見(jiàn)手冊(cè),裙座與塔體的連接,六、接管及管法蘭 （1）管徑確定 　根據(jù)流體性質(zhì)選取適宜的流速u(mài)（課本第一章P.33）； 　計(jì)算管徑d 　根據(jù)管規(guī)格圓整。 （2）接管長(zhǎng)度：根據(jù)管的公稱(chēng)直徑，確定接管長(zhǎng)度。　 （3）根據(jù)管的公稱(chēng)直徑，選擇管法蘭。附錄六,一、傳熱設(shè)備 冷凝器、再沸器、進(jìn)料預(yù)熱器及產(chǎn)品冷卻器 可任選一進(jìn)行計(jì)算并選用(參見(jiàn)化工原理上冊(cè)) 二、 除沫器：見(jiàn)手冊(cè) 三、原料泵：教材第二章,第五節(jié)　輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型,