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>  《食品工程原理》</b></p><p><b>  課程設(shè)計</b></p><p>  設(shè)計題目 甲苯-乙苯精餾塔設(shè)計</p><p><b>  學(xué)生姓名  </b></p><p><b>  學(xué)生學(xué)號  </b>&l

2、t;/p><p>  專業(yè)班級 食品1091班</p><p><b>  指導(dǎo)教師  </b></p><p>  設(shè)計時間 2011年12月29號</p><p><b>  目錄</b></p><p><b>  1、概述4</b></p&g

3、t;<p><b>  1.1設(shè)計題目4</b></p><p>  1.2 設(shè)計目的4</p><p>  1.3設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表4</p><p><b>  1.4設(shè)計內(nèi)容4</b></p><p>  1.5設(shè)計方案選定5</p><p&g

4、t;  2、 精餾塔的物料衡算5</p><p>  2.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率5</p><p><b>  2.2物料衡算6</b></p><p>  3、塔板數(shù)的確定6</p><p>  3.1.理論板層數(shù)NT 的求取6</p><p>  3.2圖解法求理論板層

5、數(shù)8</p><p>  3.3實際塔板數(shù)Np的求取8</p><p>  4、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算9</p><p>  4.1 操作壓力計算9</p><p>  4.2操作溫度計算9</p><p>  4.3平均摩爾質(zhì)量的計算9</p><p>  4.4 平

6、均密度計算9</p><p>  4.5 液體平均表面張力的計算11</p><p>  5、精餾塔的塔體工藝尺寸計算12</p><p>  5.1 塔徑的計算12</p><p>  5.2 精餾塔有效高度的計算13</p><p>  6、塔板主要工藝尺寸的計算13</p><p&

7、gt;  6.1 精餾段溢流裝置的計算:13</p><p>  6.2塔板布置14</p><p>  7.塔板流動性能的校核14</p><p>  7.1液沫夾帶的校核14</p><p>  7.2塔板壓降15</p><p>  7.3 降液管液泛校核15</p><p>

8、  8、塔板負(fù)荷性能圖16</p><p>  8.1精餾段塔板負(fù)荷性能圖16</p><p>  9、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備的計算和選型19</p><p>  9.1塔體的空間19</p><p>  9.2精餾塔的附屬設(shè)備19</p><p>  10、所設(shè)計篩板與塔結(jié)構(gòu)的主要結(jié)果匯總于下表19<

9、;/p><p>  11、主要接管尺寸的選取20</p><p>  11.1進料管20</p><p>  11.2回流管20</p><p>  11.3釜液出口管21</p><p>  11.4塔頂蒸汽管21</p><p>  11.5加熱蒸汽管21</p>&l

10、t;p>  12、設(shè)計中的符號說明21</p><p>  13、參考文獻24</p><p><b>  14、結(jié)束語24</b></p><p><b>  1、概述</b></p><p><b>  1.1設(shè)計題目</b></p><p&

11、gt;  甲苯—乙苯精餾裝置設(shè)計</p><p><b>  1.2 設(shè)計目的</b></p><p>  1.2.1 通過甲苯-乙苯精餾裝置設(shè)計,熟悉蒸餾裝置的原理</p><p>  1.2.2加強對“食品科學(xué)與工程”及其化工原理知識的綜合應(yīng)用能力。1.2.2提高自己分析與解決工程的實際問題的能力。1.2.3培養(yǎng)查閱資料,選用公式和收集

12、數(shù)值數(shù)據(jù)的能力,正確地選擇設(shè)計參數(shù)。掌握化工設(shè)計的基本程序和方法。</p><p>  1.2.4加強對“食品科學(xué)與工程”及其化工原理知識的綜合應(yīng)用能力。</p><p>  1.2.5樹立正確的設(shè)計思想和實事求是,嚴(yán)謹(jǐn),負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。</p><p>  1.3設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表</p><p>  在一常壓操作的連續(xù)精餾塔內(nèi)分離甲

13、苯-乙苯混合物。</p><p>  1、處理量: 27000 (噸/年)。</p><p>  2、操作周期:300天/年</p><p>  3、進料組成:甲苯、乙苯的混合溶液,含甲苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。 </p><p>  4、進料狀態(tài): 泡點進料 </p><p>  5、料液初溫 : 35℃ </p

14、><p>  6、冷卻水的溫度: 30℃ </p><p>  7、飽和蒸汽壓強:2.5Kgf/cm2(1Kgf/cm2=98.066)KPa</p><p>  8、精餾塔塔頂壓強: 4 KPa(表壓)</p><p>  9、單板壓降不大于 0.7 kPa</p><p>  10、總塔效率為 0.6 </p

15、><p>  11、分離要求:塔頂?shù)募妆胶坎恍∮?9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),塔底的 </p><p>  甲苯含量不大于1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。</p><p>  12、設(shè)備型式:篩板</p><p><b>  1.4設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>  1.4.1 精餾塔的物料衡算;1.4.2 塔板數(shù)

16、的確定:1.4.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物件數(shù)據(jù)的計算;1.4.4 精餾塔的塔體工藝尺寸計算;1.4.5塔板主要工藝尺寸的計算;1.4.6塔板的流體力學(xué)驗算:1.4.7 塔板負(fù)荷性能圖;1.4.8 精餾塔接管尺寸計算;1.4.9 繪制生產(chǎn)工藝流程圖;1.4.10 繪制精餾塔設(shè)計條件圖;1.4.11 對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。</p><p><b>  1.5設(shè)計方案選定&l

17、t;/b></p><p>  本設(shè)計任務(wù)為分離甲苯-乙苯混合物。</p><p>  原料液由泵從原料儲罐中引出,在預(yù)熱器中預(yù)熱至35℃后送入連續(xù)板式精餾塔(篩板塔),塔頂上升蒸汽流采用立式自流式冷凝器冷凝后一部分作為回流液,其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻至25℃后送至產(chǎn)品槽;塔釜采用臥式熱虹吸再沸器提供氣相流,塔釜殘液送至廢熱鍋爐。</p><p>  1.5.1 精

18、餾方式:本設(shè)計采用連續(xù)精餾方式。原料液連續(xù)加入精餾塔中,并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。其優(yōu)點是集成度高,可控性好,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所涉濃度范圍內(nèi)甲苯和乙苯的揮發(fā)度相差較大,因而無須采用特殊精餾。</p><p>  1.5.2塔板形式:根據(jù)生產(chǎn)要求,選擇結(jié)構(gòu)簡單,易于加工,造價低廉的篩板塔,篩板塔處理能力大,塔板效率高,壓降較低,在甲苯和乙苯這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。</p><p&g

19、t;  1.5.3 加料方式和加料熱狀態(tài):加料方式選擇加料泵打入。由于原料溫度穩(wěn)定,為減少操作成本采用35℃飽和液體進料。</p><p>  1.5.4 由于蒸汽質(zhì)量不易保證,采用間接蒸汽加熱。</p><p>  2、 精餾塔的物料衡算</p><p>  原料液處理量為3750kg/h,(每年生產(chǎn)300天),塔頂產(chǎn)品組成99%(w/w)甲苯。原料30%(w/w

20、)甲苯-乙苯溶液,釜殘液含1%(w/w)的甲苯溶液。</p><p>  分子量92.13 kg/kmol; 106.16 kg/kmol。</p><p>  2.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率</p><p>  原料摩爾分?jǐn)?shù):(0.3/92.13)/(0.3/92.13+0.7/106.16)=0.3306</p><p>  塔

21、頂摩爾分?jǐn)?shù) : XD=(0.99/92.13)/(0.99/92.13+0.01/106.16)=0.9913</p><p>  塔釜殘液的摩爾分?jǐn)?shù): XW=(0.01/92.13)/(0.01/92.13+0.99/106.16)=0.0115</p><p>  塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量:</p><p>  =0.3306×92.13+(1-0.3

22、306)×106.16=101.5217kgmol</p><p>  MD=0.9913×92.13+(1-0.9913)×106.16=92.2521 kgmol</p><p>  Mw=0.0115×92.13+(1-0.0115)×106.16=105.9987 kgmol</p><p><b>

23、;  2.2物料衡算</b></p><p>  原料的處理量 F=(27000*103)/(300*24*101.5217)=36.9379kmol/h</p><p>  總物料衡算 D+W=36.9379 </p><p>  乙醇的物料衡算 36.9379*0.3306=0.9913×D+0.0

24、115*W</p><p>  聯(lián)立解得:塔頂采出量 D=12.0299 kmolh</p><p>  塔底采出量 W=24.9080 kmolh</p><p><b>  3、塔板數(shù)的確定</b></p><p>  3.1.理論板層數(shù)NT 的求取</p><p><

25、;b>  表1</b></p><p><b>  表2</b></p><p>  3.1.1甲苯、乙苯的溫度-組成</p><p>  甲苯-乙苯屬理想物系,可采用圖解法求理論板層數(shù)。</p><p>  根據(jù)(A、B、C為Antoine方程常數(shù)由手冊已查得如表1)求得一系列溫度下甲苯和乙苯的蒸氣壓

26、、。</p><p>  再根據(jù)泡點方程和露點方程得到各組t-x(y)</p><p>  數(shù)據(jù)(如表2),繪出甲苯、乙苯的溫度-組成圖(如圖1)及平衡曲 </p><p><b>  線(如圖2)。 </b></p><p><b>  圖1</b></p><p>

27、;  3.1.2確定操作的回流比R</p><p>  因q=1、xe=xf=0.3306在x~y圖上查得ye=0.4996。故有: </p><p>  而一般情況下R=(1.1~2)Rm ,考慮到精餾段操作線離平衡線較近,故取實際操作的回流比為最小回流比的2倍。</p><p>  即:R=2Rm=5.8189</p><p> 

28、 3.1.3求操作線方程</p><p>  精餾段操作線方程為:</p><p>  L=R×D=5.8189×12.0299=70.0008 kmol/h 提餾段操作線方程為</p><p>  3.2圖解法求理論板層數(shù)</p><p>  精餾段操作線為經(jīng)過點a(0.9913,0.9913)、c(0,0.1

29、454)的直線,與q線交與點d,而提留段操作線為經(jīng)過點d、b(0.0115,0.0115)兩點的直線。在x-y圖中繪出精餾段操作線、提留段操作線、q線,并繪出梯級(如圖2)。</p><p>  圖解得總理論塔板數(shù)NT=19.1119-1=18.1119塊(不含再沸器)。其中精餾段NT1=9塊,提餾段NT2=9.1119塊,第10塊為加料板位置。</p><p>  3.3實際塔板數(shù)Np的

30、求取</p><p>  精餾段:Np1=NT1/0.6=15,取Np1=15塊; </p><p>  提留段:NP2=NT2/0.6=15.1865;取Np2=16塊;</p><p>  總塔板數(shù):NP=Np1+Np2=31塊。</p><p>  4、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算</p><p>  4

31、.1 操作壓力計算</p><p>  4.1.1塔頂操作壓力 =101.3+4=105.3 kPa</p><p>  4.1.2每層塔板壓降 △P = 0.7 kPa</p><p>  4.1.3進料板壓力 = 105.3+0.7×15=115.8 kPa</p><p>  4.1.4塔底操作壓力 :PW=

32、115.8+0.7×16=127 kPa</p><p>  4.1.5精餾段平均壓力 Pm1=(105.3+115.8)/2=110.55 kPa</p><p><b>  4.2操作溫度計算</b></p><p>  查溫度-組成圖可得相應(yīng)溫度如下: 塔頂溫度 :TD=110.783 ℃ 進料

33、板溫度 :TF=125.817 ℃ </p><p>  塔底溫度 :TW=136.983 ℃ 精餾段平均溫度 :Tm1=(110.783+125.817)/2 = 118.301 ℃</p><p>  4.3平均摩爾質(zhì)量的計算</p><p>  4.3.1塔頂平均摩爾質(zhì)量計算:</p><p>  由y1=xD=0.

34、9913,查平衡曲線得x1=0.9825</p><p>  4.3.2進料板平均摩爾質(zhì)量計算</p><p>  由 xF=0.3306,查平衡曲線得yF=0.4996</p><p>  4.3.3塔底平均摩爾質(zhì)量計算</p><p>  由 xW=0.0115,查平衡曲線得yW=0.01151</p><p> 

35、 4.3.4精餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p>  4.4 平均密度計算</p><p>  4.4.1氣相平均密度計算</p><p>  由理想氣體狀態(tài)方程計算,即 </p><p>  4.4.2液相平均密度計算</p><p>  由于已查得液相甲苯、乙苯在某些溫度下的密度(如表3),將其以T為x軸、ρ為y軸

36、分別繪制出甲苯、乙苯的溫度-密度曲線圖(如圖3)。故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計所涉及的溫度范圍內(nèi)的密度可用下式求得: 甲苯ρA=-1.0245T+892.00 ,</p><p>  乙苯 ρB=-0.9521T+889.84 </p><p>  而液相平均密度用計算( 式中表示質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 </p><p><b>  

37、表3</b></p><p><b>  圖3</b></p><p>  ①、塔頂液相平均密度的計算 由TD=110.783℃ 得:</p><p>  ρDA=-1.0245×110.783+892.00=778.5028 kg/m3</p><p>  ρDB=-0.9521

38、5;110.783+889.84=784.3635 kg/m3 </p><p> ?、凇⑦M料板液相平均密度的計算 由TF=125.817℃ 得:</p><p>  ρFA=-1.0245×125.817+892.00=763.1005 kg/m3</p><p>  ρFB=-0.9521×125.817+889.84

39、=770.0496 kg/m3 進料板液相的質(zhì)量分率 </p><p> ?、?、塔底液相平均密度的計算 由TW=136.983 ℃ 得:</p><p>  ρWA=-1.0245×136.983+892.00=751.6609 kg/m3</p><p>  ρWB=-0.9521×136.983+889.84=759.4

40、184 kg/m3 ④、精餾段液相平均密度</p><p>  ρLm1=(ρDm+ρFm)/2=(778.561+767.9516)=773.2563 kg/m3</p><p>  4.5 液體平均表面張力的計算</p><p>  由于已查得液相甲苯、乙苯在某些溫度下的表面張力(如表4),將其以T為x軸、σ為y軸分別繪制出甲苯、乙苯的溫度-表

41、面張力曲線圖(如圖4)。故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計所涉及的溫度范圍內(nèi)的表面張力可用下式求得: 甲苯 σA=-0.1053T+30.095</p><p>  乙苯 σB=-0.1016T+31.046 </p><p>  而液相平均表面張力用計算 </p><p><b>  表4</b>&l

42、t;/p><p><b>  圖4</b></p><p>  1、塔頂液相平均表面張力的計算 由 TD=110.783℃ 得: σDA=-0.1053×110.783+30.095=18.4296 mN/m </p><p>  σDB=-0.1016×110.783+31.046=19.7904 m

43、N/m</p><p>  σDm=0.9825×18.4296+(1-0.9825)×19.7904=18.4534mN/m 2、進料板液相平均表面張力的計算 由TF=125.817℃ 得:</p><p>  σFA=-0.1053×125.817+30.095=16.8465 mN/m</p><p>  σF

44、B=-0.1016×125.817+31.046=18.2630 mN/m</p><p>  σFm=0.3306×16.8465+(1-0.3306)×18.2630=17.7947 mN/m</p><p>  3、塔底液相平均表面張力的計算 由 TW=136.983℃ 得: σWA=-0.1053×136.983+30.

45、095=15.6707 mN/m </p><p>  σWB=-0.1016×136.983+31.046=17.1285 mN/m</p><p>  σWm=0.0115×15.6707+(1-0.0115)×17.1285=17.1118 mN/m 4、精餾段液相平均表面張力 σLm1=(σDm+σFm)/2=(18.4534+

46、17.7947)/2=18.1241mN/m </p><p>  5、精餾塔的塔體工藝尺寸計算</p><p><b>  5.1 塔徑的計算</b></p><p>  取板間距HT=0.50m,取板上清液層高度 =0.06m。</p><p><b>  液氣動能參數(shù) :</b></p&

47、gt;<p>  查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得</p><p><b>  負(fù)荷因子:</b></p><p>  最大允空塔氣速: </p><p>  取適宜空塔氣速:μ1=0.7μF1=0.95064 m/s</p><p>  估算塔徑 :,按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后取塔徑D=1 m。</p>

48、<p>  塔截面積為 AT1=0.785D2=0.785×12=0.785 m2</p><p>  表6 板間距與塔徑的關(guān)系⑤</p><p>  5.2 精餾塔有效高度的計算</p><p>  精餾段有效高度: Z精=( Np1-1)HT=(15-1) ×0.5=7 m 提餾段有效高度: Z提=( Np2-1

49、)HT=(16-1) ×0.5=0.75 m 在進料板上方開一人孔H´T,其高度為0.5 m 故精餾塔的有效高度Z =Z精+Z提+0.5=7+7.5+0.5=15 m</p><p>  6、塔板主要工藝尺寸的計算</p><p>  6.1 精餾段溢流裝置的計算:</p><p>  因塔徑D=1 m,可選用單溢流弓形降液管平

50、直堰,采用凹形液盤。各項計算如下: </p><p>  6.1.1堰長: 取</p><p>  6.1.2溢流堰高度hw1 </p><p>  由;,根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E1=1.031,對于平直堰,堰上液層高度hOW1可由Francis經(jīng)驗公式計算得:</p><p>  hOW應(yīng)大于6mm,本設(shè)計滿足要求,板上清

51、液層高度 =60mm ,故</p><p>  6.1.3弓形降液管寬度Wd1和截面積Af1  由查弓形降液管的參數(shù)圖得:</p><p>  液體在降液管中停留時間:</p><p>  故降液管設(shè)計合理。 6.1.4降液管底隙高度ho1</p><p>  取降液管底隙的流速則 (不宜小于0.02~0.025 m,滿

52、足要求)</p><p>  hW1-ho1=44.2-34.86=9.34 mm>6 mm故降液管底隙高度設(shè)計合理。 選用凹形受液盤,深度取=50mm。 </p><p><b>  6.2塔板布置</b></p><p>  6.2.1塔板的分塊 因D1≥800mm,故塔板采用分塊式。塔板分為3塊。<

53、/p><p>  表7 塔板分塊數(shù)與塔徑的關(guān)系</p><p>  6.2.2破沫區(qū)(安定區(qū))寬度、無效邊緣區(qū)確定 取破沫區(qū)寬度:==0.06 m ;取無效邊緣區(qū):Wc1=0.05 m。6.2.3開孔區(qū)面積計算</p><p>  開孔區(qū)面積Aa按計算 其中x1=D/2-(Wd1+Ws1 )= 0.5-(0.11+0.06)=0.33

54、m r1 = D/2-Wc1 =0.5-0.05=0.45 m 故 6.2.4篩孔計算及其排列 本設(shè)計所處理的物系無腐蝕性,可選用δ=3 mm(一般的厚度為3~4mm)碳鋼板,取篩孔直徑 d01=5 mm(工業(yè)生產(chǎn)中孔徑一般在3~10mm之間,4~5mm居多),篩孔按正三角形排列,取孔中心距t為 t1=3d01=3 × 5=15mm(通常采用2.5~5倍孔直徑的中心距) 。

55、 篩孔數(shù)目: 開孔率為:(開孔率一般在5~15%之間,滿足要求)</p><p><b>  每層塔板開孔面積:</b></p><p>  氣體通過篩孔的氣速: </p><p>  7.塔板流動性能的校核</p><p>  7.1液沫夾帶的校核</p><p>  液沫夾帶

56、量可用式計算: </p><p><b>  精餾段液沫夾帶量</b></p><p> ?。炈憬Y(jié)果表明產(chǎn)生的霧沫夾帶量在本設(shè)計范圍內(nèi)允許)</p><p><b>  7.2塔板壓降</b></p><p>  7.2.1干板阻力hc1計算 干板阻力hc1由 計算

57、d01/δ=5/3=1.6667,由孔流系數(shù)圖查得孔流系數(shù)C01=0.8011 故7.2.2氣體通過板上液層的壓降</p><p>  氣體通過有效流通截面積的氣速,對單流型塔板有:</p><p><b>  動能因子:</b></p><p>  查充氣系數(shù)圖得充氣系數(shù):(一般可近似?。?。</p><p>

58、  故7.2.3液體表面張力的阻力計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由計算 </p><p>  7.2.4氣體通過每層塔板的液柱高度hp可按下式計算,即 氣體通過每層塔板的壓降為 : </p><p> ?。M足工藝要求)。 </p><p>  7.3 降液管液泛校核</p><p>  為防止

59、塔內(nèi)發(fā)生液泛,降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從Hd≤φ(HT+hW) 苯一甲苯物系屬一般物系,取φ=0.5,則 φ(HT+hW)=0.5×(0.50+0.04394)=0.27197 m 而Hd=hP+hL+Δ+hd,板上不設(shè)進口堰,本設(shè)計采用平直堰Δ=0,hd可由計算,即 精餾段: 故Hd1=0.08953+0.06+0.001527=0.1511 m液柱 。 因Hd1小于

60、φ(HT+hW),故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。 </p><p>  通過流體力學(xué)驗算,可認(rèn)為精餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適,若要做出最合理的設(shè)計,還需重選及,進行優(yōu)化設(shè)計,在此不再贅敘。</p><p><b>  8、塔板負(fù)荷性能圖</b></p><p>  8.1精餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p>  8

61、.1.1液相負(fù)荷上限線</p><p><b> ?、?lt;/b></p><p>  8.1.2液相負(fù)荷下限線</p><p>  取平堰堰上液層高度m,。</p><p><b> ?、?lt;/b></p><p>  8.1.3霧沫夾帶線</p><p>

62、;<b>  式中</b></p><p><b>  代入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>  簡化得: </b></p><p>  在操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式算出對應(yīng)的值列于下表:</p><p>  依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出霧沫夾帶線

63、 ③</p><p><b>  8.1.4液泛線</b></p><p>  在操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式算出對應(yīng)的值列于下表:</p><p>  依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線 ④</p><p>  8.1.5漏液線(氣相負(fù)荷下限線)</p&g

64、t;<p><b>  漏液點氣速</b></p><p><b>  ,整理得:</b></p><p>  在操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式算出對應(yīng)的值列于下表:</p><p>  依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線 ⑤</p><p>

65、;<b>  8.1.6操作彈性</b></p><p><b>  操作氣液比 </b></p><p>  操作彈性定義為操作線與界限曲線交點的氣相最大負(fù)荷與氣相允許最小負(fù)荷之比,即:</p><p><b>  操作彈性=</b></p><p>  將所得上述五個方程

66、繪制成精餾段塔板負(fù)荷性能圖(如圖6) 圖 6 </p><p>  9、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備的計算和選型</p><p><b>  9.1塔體的空間</b></p><p>  9.1.1根據(jù)《化工原理課程設(shè)計》P11

67、7頁</p><p>  通常取塔頂空間高度(1.5-2.0) 取=1.8=1.80.5=0.9m</p><p>  9.1.2塔底空間 取=2.5m</p><p>  9.1.3封頭高度 取=0.35m</p><p>  9.1.4裙座高度 取=3.5m</p><p>  9.1.5

68、塔高H H=Z++++=15+0.9+0.35+2.5+3.5=22.25m</p><p>  9.2精餾塔的附屬設(shè)備</p><p>  精餾塔的附屬設(shè)備包括蒸汽冷凝器、產(chǎn)品冷卻器、再沸器、原料泵、原料儲罐、釜液儲罐、產(chǎn)品儲罐、釜液冷卻器、分配器</p><p>  再沸器采用臥式熱虹吸式再沸器,冷凝器采用立式自流式</p>&l

69、t;p>  10、所設(shè)計篩板與塔結(jié)構(gòu)的主要結(jié)果匯總于下表</p><p>  序 號 項 目 數(shù)值</p><p>  1 平均溫度tm,oC 118.301</p><p>  2

70、 平均壓力Pm,kPa 110.55</p><p>  3 氣相流量Vs,(m3/s) 0.6708</p><p>  4 液相流量Ls,(m3/s) 0.00244<

71、/p><p>  5 實際塔板數(shù) 31</p><p>  6 有效段高度Z,m 7</p><p>  7 塔徑D,m

72、 1</p><p>  8 板間距,m 0.5</p><p>  9 溢流形式 單溢流</p><p>  10 降液管形式

73、 弓形</p><p>  11 堰長,m 0.7</p><p>  12 堰高,m 0.0442</p><p>  13

74、 板上液層高度,m 0.06</p><p>  14 堰上液層高度,m 0.00158</p><p>  15 降液管底隙高度,m 0.000625 </p><p> 

75、 16 安定區(qū)寬度,m 0.06 </p><p>  17 邊緣區(qū)寬度,m 0.005</p><p>  18 開孔區(qū)面積,m2 0.5395&

76、lt;/p><p>  19 篩孔直徑,m 0.005</p><p>  20 篩孔數(shù)目,個 2755</p><p>  21 孔中心距t,m

77、 0.015</p><p>  22 開孔率,% 10.0778</p><p>  23 空塔氣速u,m/s 0.95064</p><p>  24

78、 篩孔氣速,m/s 12.4337</p><p>  25 穩(wěn)定系數(shù)K 1.22</p><p>  26 每層塔板壓降,Pa 679.1</p

79、><p>  27 負(fù)荷上限 液泛控制</p><p>  28 負(fù)荷下限 漏液控制</p><p>  29 液沫夾帶ev,(kg液/kg氣)

80、 0.00734</p><p>  30 氣相負(fù)荷上限,m3/s 0.007065</p><p>  31 氣相負(fù)荷下限,m3/s 0.007065</p><p>  32

81、 操作彈性 3.88</p><p>  33 塔頂空間高度,m 0.9</p><p>  34 塔底空間,m 2.5</p&

82、gt;<p>  35 封頭高度,m 0.35</p><p>  36 裙座高度,m 3.5</p><p>  37 塔高H,m

83、 22.25 </p><p>  11、主要接管尺寸的選取</p><p><b>  11.1進料管</b></p><p>  有已知料液流率為3750kg/h,取料液密度為988.1kg/m3,則料液體積流率為取管內(nèi)流速uf=0.5m/s,則進料管得直徑取進料管尺寸φ76*4</p>

84、<p><b>  11.2回流管</b></p><p>  有已知回流液流率為1636.613.6kg/h,取回流液密度為778.561kg/m3,則回流液體積流率為取回回流管尺寸為φ25*2.5</p><p><b>  11.3釜液出口管</b></p><p>  由已知釜液流率為4480.342k

85、g/h,取釜液密度為988.1kg/m3,則釜液體積流率取管內(nèi)流速Uw=2m/s,則釜液出口管直徑取釜液出口管尺寸為φ89*4</p><p><b>  11.4塔頂蒸汽管</b></p><p>  近似取精餾段體積流率為塔頂蒸汽體積流率VT,并取管內(nèi)蒸汽uT=15m/s,則塔頂蒸汽管直徑取塔頂蒸汽管尺寸為φ168*28</p><p>&

86、lt;b>  11.5加熱蒸汽管</b></p><p>  取加熱蒸汽管內(nèi)蒸汽流速uT=0.6 m3/s,加熱蒸汽密度3.25kg/ m3,流速取15m/s,則加熱蒸汽管徑取加熱蒸汽管尺寸為φ219*7</p><p>  12、設(shè)計中的符號說明</p><p><b>  英文字母</b></p><p

87、>  Ap——塔板鼓泡區(qū)面積,m2;</p><p>  Af——降液管截面積,m2;</p><p>  A0——篩孔面積,m2;</p><p>  AT——塔截面積,m2;</p><p>  C——負(fù)荷系數(shù),無因次;</p><p>  C20——20dyn/cm時的負(fù)荷系數(shù),無因次</p

88、><p>  Cf——泛點負(fù)荷系數(shù),無因次;</p><p>  Cp——比熱,kJ/kg&S226;K;</p><p>  d0——篩孔直徑,m;</p><p><b>  D——塔徑,m;</b></p><p>  D——塔頂產(chǎn)品流量,kmol/h或kg/h;</p&g

89、t;<p>  eV——霧沫夾帶量,kg(液)/kg(氣) ;</p><p>  E——液流收縮系數(shù),無因次;</p><p>  ET——總板效率或全塔效率,無因次;</p><p>  F——原料流量,kmol/h或kg/h;</p><p>  g——重力加速度,m/s2;</p><p&g

90、t;  hd——干板壓降,m;</p><p>  hd——液體通過降液管的壓降,m;</p><p>  ht——氣相通過塔板的壓降,m;</p><p>  hf——板上鼓泡層高度,m;</p><p>  hl——板上液層的有效阻力,m;</p><p>  hL——板上液層高度,m;</p&g

91、t;<p>  h0——降液管底隙高度,m;</p><p>  h0w——堰上液層高度,m;</p><p>  hp——與單板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺;</p><p>  hW——溢流堰高度,m;</p><p>  hσ——與克服表面張力的壓強降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺;</p><p>  H

92、d——降液管內(nèi)清液層高度,m;</p><p>  HT——塔板間距,m;</p><p>  I——物質(zhì)的焓,kJ/kg;</p><p>  K——穩(wěn)定系數(shù),無因次;</p><p>  lW——堰長,m;</p><p>  LS——塔內(nèi)液體流量,m3/s;</p><p>&

93、lt;b>  M——分子量;</b></p><p><b>  n——篩孔總數(shù);</b></p><p>  NT——理論板數(shù);</p><p><b>  N——實際板數(shù);</b></p><p>  P——操作壓強,Pa;</p><p> 

94、 ΔP——單板壓強,Pa;</p><p>  ΔPp——通過一層塔板的壓強降,Pa/層;</p><p>  q——進料熱狀況參數(shù),無因次;</p><p>  Q——熱負(fù)荷,kJ/h;</p><p>  QB——再沸器熱負(fù)荷,kJ/h;</p><p>  QC——全凝器熱負(fù)荷,kJ/h;</p

95、><p>  QL——熱負(fù)荷損失,kJ/h;</p><p>  r——汽化潛熱,kJ/kg;</p><p>  R——氣體常數(shù),8314J/kmol&S226;K;</p><p>  R——回流比,無因次;</p><p>  t——溫度,℃或K;</p><p>  t—

96、—孔心距,m;</p><p>  T——溫度,℃或K;</p><p>  Ts——塔頂溫度,℃或K;</p><p>  T’s——回流液溫度,℃或K;</p><p>  u ——空塔氣速,m/s;</p><p>  Ua ——按板上層液上方有效流通面積計氣速,m/s;</p><

97、p>  Umax ——極限空塔氣速,m/s;</p><p>  uo ——篩孔氣速,m/s;</p><p>  uoM ——漏液點氣速,m/s;</p><p>  u’o ——降液管底隙處液體流速,m/s;</p><p>  V ——精餾段上升蒸汽量,kmol/h;</p><p>  Vh ——塔內(nèi)氣

98、相流量,m3/h;</p><p>  Vs ——塔內(nèi)氣相流量,m3/s;</p><p>  V’——提餾段上升蒸汽量,kmol/h;</p><p>  W ——釜殘液流量,kmol/h或kg/h;</p><p>  ——冷卻水量,kg/h;</p><p>  Wh ——加熱蒸氣量,kg/h;</p&g

99、t;<p>  Wc ——邊緣區(qū)寬度,m;</p><p>  Wd ——弓形降液管的寬度,m;</p><p>  Ws ——破沫區(qū)的寬度,m;</p><p>  x ——液相組成,摩爾分率;</p><p>  y ——氣相組成,摩爾分率;</p><p>  Z ——塔的有效高度,m。</p

100、><p><b>  希臘字母</b></p><p>  α——相對揮發(fā)度,無因次;</p><p>  ε’o——板上液層充氣系數(shù), 無因次;</p><p>  ι——液體在降液管內(nèi)停留時間, 無因次;</p><p>  μ——粘度, mPa.s ;</p><p> 

101、 ρ——密度,kg/m3;</p><p>  φ——液體的表面張力,N/m;</p><p>  Φ——校正系數(shù), 無因次。</p><p><b>  13、參考文獻</b></p><p>  [1]《化工過程及設(shè)備設(shè)計》,華南化工學(xué)院化工原理教研組,華南化工學(xué)院出版社,1986</p><p&

102、gt;  [2]《化工原理》,上冊。陳敏恒,從德茲,方圖南,齊鳴齋 編,化學(xué)工業(yè)出版社,北京2000</p><p>  [3] 天津大學(xué)化工原理教研室編.化工原理(上、下冊,第二版)[M]. 天津:天津科技出版社,1996</p><p>  [4] 柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計[M]. 天津:天津科技出版社,1996</p><p>  [5] 潘國昌. 化工設(shè)備

103、設(shè)計[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2001</p><p>  [6] 婁愛娟,吳志泉,吳敘美. 化工設(shè)計[M]. 上海:華東理工大學(xué)出版社,2002</p><p>  [7] 黃璐. 化工設(shè)計[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000</p><p>  [8] 童景山. 流體的熱物理性質(zhì)[M]. 北京:中國石化出版社,1996</p><p

104、>  [9] 童景山. 流態(tài)化干燥工藝與設(shè)備[M]. 北京:科學(xué)出版社,1989</p><p><b>  14、結(jié)束語</b></p><p>  對課程設(shè)計有了比較深刻的認(rèn)識,在平常的食品工程原理課程學(xué)習(xí)中總是只針對局部進行了計算,而對參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認(rèn)識。平常的學(xué)習(xí)總會有題設(shè)的條件,省去了我們很多勞動,但在設(shè)計中大量用到了物性數(shù)據(jù)是我們需要自己去查

105、取的。</p><p>  設(shè)計中我學(xué)會了離開老師進行自主學(xué)習(xí),參看多本指導(dǎo)書,還查閱了一些超星圖書館中的資料。這樣的設(shè)計讓我從中獲得了一些自信,覺得專業(yè)還是學(xué)了不少東西的,至少學(xué)會了一種研究的方法,將來工作中或?qū)W習(xí)遇到了什么困難或從未接觸過的領(lǐng)域,我也不再會感到畏懼。因為我已經(jīng)有了一定的自主研究的能力,我能通過自學(xué)慢慢的將問題化解。</p><p>  設(shè)計幫助我更好的熟悉了WORD、E

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