化工原理課程設(shè)計(jì)--年產(chǎn)2.9萬噸乙醇浮閥塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　一．前言</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融匯貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到以化工單元操作為主的化工設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了

2、解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握典型單元操作設(shè)計(jì)的主要程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。</p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和

3、填料塔。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)目的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上液層進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，氣液相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上（也有并流向下者）與液相接觸進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，氣液相組成沿塔高連續(xù)變化，屬微分接觸操作過程。</p><p>　　工業(yè)上對(duì)塔設(shè)備的主要要求是：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳熱、傳質(zhì)效率高；（3）氣流的摩擦阻力??；（4）操作穩(wěn)定，

4、適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p>　　板式塔大致可分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板、新型垂直篩板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）無降液管的塔板，如穿流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。</p><p>　

5、　浮閥塔廣泛用于精餾、吸收和解吸等過程。其主要特點(diǎn)是在塔板的開孔上裝有可浮動(dòng)的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地進(jìn)入塔板上液層進(jìn)行兩相接觸。浮閥可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)。</p><p>　　浮閥有盤式、條式等多種，國(guó)內(nèi)多用盤式浮閥，此型又分為F－1型（V－1型）、V－4型、十字架型、和A型，其中F－1型浮閥結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、節(jié)省材料，制造方便，性能良好，故在化工及煉油生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)

6、（JB－1118－81）。其閥孔直徑為39mm，重閥質(zhì)量為33g，輕閥為25g。一般多采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好。</p><p>　　浮閥塔的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，操作彈性較大，塔板效率高，氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小，塔的造價(jià)低，塔板結(jié)構(gòu)較泡罩塔簡(jiǎn)單</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)2.9萬噸乙醇浮閥塔設(shè)計(jì)</p&

7、gt;<p>　　原料：乙醇30%,水70%</p><p>　　設(shè)計(jì)要求：塔頂乙醇含量不低于93%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))</p><p>　　釜液乙醇含量不大于3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))</p><p>　　操作壓力：101.33kPa</p><p><b>　　進(jìn)料溫度：20℃</b></p><p&

8、gt;<b>　　進(jìn)料狀況：泡點(diǎn)</b></p><p>　　加熱方式：間接蒸汽加熱</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　總的要求是在符合生產(chǎn)工藝條件下，盡可能多的使用新技術(shù)，節(jié)約能源和成本，少量的污染。精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下：</p><p>　　一：生

9、產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。 二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。  三：流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。  四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。  五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低

10、，安裝檢修方便。  六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)我們根據(jù)所給條件設(shè)計(jì)出塔的各項(xiàng)參數(shù)及其附屬設(shè)備的參數(shù)。</p><p><b>　　二．塔的工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　2.1物料衡算</b></p><p>　　

11、總物料衡算 F=D+W 式(2.1)</p><p>　　易揮發(fā)組分的物料衡算 FXF=DXD+WXW 式(2.2)</p><p>　　式中：F,D,W----進(jìn)料、餾出液和釜?dú)堃旱牧髁?，kmol/h&

12、lt;/p><p>　　XF------進(jìn)料中易揮發(fā)組分的組成，摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　XD----餾出液中易揮發(fā)組分的組成，摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　XW----釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的組成，摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　(1)進(jìn)料組成 XF==0.1436 式(2.3)</p>

13、;<p>　　(2) 釜?dú)堃航M成 XW= =0.01196 式(2.4)</p><p>　　(3)餾出液組成 XD==0.8387 式(2.5)</p><p>　　(4)餾出液平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　MD=xDMA+(1-xD)MB=0.82

14、5;46+(1-0.82)×18=41.48kg/kmol 式(2.6)</p><p>　　(5)餾出液流量D= =78.81kmol/h 式(2.7)</p><p>　　(6)總物料衡算 F=D+W FxF=DxD+Wxw

15、 </p><p>　　∴ F=501.2kmol/h W=421.4kmol/h</p><p>　　2.2理論板數(shù)的確定</p><p>　　所謂理論板就是離開某塊塔板的氣液兩相互成平衡,且塔板上的液相組成也是均勻的。</p><p>　　精餾塔的理論板數(shù)可通過“圖解法”求得</p>

16、<p>　　1、確定最小回流比Rmin</p><p>　　在X—Y圖上由（xD，xD）一點(diǎn)向平衡線作切線，與縱軸相交于點(diǎn)b</p><p><b>　?。ㄒ奝7圖2—1）</b></p><p><b>　　由圖，得：</b></p><p>　　， =1.502

17、 式(2.8)</p><p>　　2、選擇適當(dāng)回流比R</p><p>　　根據(jù)公式： 得 式(2.9)</p><p>　　由XW和XD查《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》附錄二，并用內(nèi)插法</p><p>　　求得：D=1.082

18、 W=12.07</p><p><b>　　式(2.10)</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般物系的適宜回流比取為R=(1.1~2.0) </p><p><b>　　由芬斯克方程式：</b></p><p><b>　　式(2.11)</b></p&

19、gt;<p>　　式中： —全回流時(shí)最少理論板層數(shù)（不包括再沸器）</p><p>　　—全塔平均相對(duì)揮發(fā)度，當(dāng)變化不大時(shí)，可取塔頂和塔底的平均值</p><p><b>　　=3.710</b></p><p>　　在 ~2中取若干個(gè)值得下列值</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)繪制N~R圖2-2，由圖

20、可知采用R=2.103較合理。 </p><p>　　3、精餾段操作線方程</p><p>　　由 得： 式(2.12)</p><p>　　4、提餾段操作線方程</p><p>　　由 式(2.13)</p><p>　　且知： L=R

21、83;D</p><p><b>　　=L+qF</b></p><p>　　故，提餾段操作線方程為：</p><p>　　5、理論塔板數(shù)確定NT（圖解法）</p><p>　　圖解理論板的方法與步驟簡(jiǎn)述如下：</p><p>　　設(shè)塔釜采用間接蒸汽加熱，塔項(xiàng)用全凝器（），泡點(diǎn)進(jìn)料。</p&

22、gt;<p>　　首先在圖上作平衡線和對(duì)角線。</p><p>　　作精餾段操作線 自點(diǎn)至點(diǎn)b(精餾段操作線在y軸上的截距)作連線ab或自點(diǎn)a作斜線為的直線ab,即為精餾段操作線。</p><p>　　進(jìn)料線（q線）自點(diǎn)e()作斜率為 的 ef曲線（即為q線）。q線ef與精餾段操作線ab的交點(diǎn)d，就是精餾塔兩操作線的交點(diǎn)。</p><p>　　作提

23、留段操作線 連接點(diǎn)d與點(diǎn) 線即為提餾段操作線，也可自點(diǎn)C開始做斜率為(L+qF)/(L+qF-W)的線段即為提餾段操作線，此線與ab線交點(diǎn)即為d點(diǎn)。</p><p>　　圖解理論版層數(shù) 自點(diǎn) 開始，在精餾段操作線ab與平衡線之間繪直角梯級(jí)，梯級(jí)跨過兩操作線交點(diǎn)d時(shí)，改在提餾段操作線dc與平衡線之間繪直角梯級(jí)，直到梯級(jí)的垂直達(dá)到或超過點(diǎn) 為止，每一個(gè)梯級(jí)代表一層理論板，跨過交點(diǎn)d的梯級(jí)為進(jìn)料板。</p&

24、gt;<p>　　故由圖2-1知，共需18層理論板(不包括再沸器)，第17層為進(jìn)料板。</p><p>　　6、實(shí)際塔板數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)乙醇-水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得：</p><p><b>　　塔頂：℃。</b></p><p><b>　　塔底: ℃。</b>

25、</p><p>　　塔頂和塔底的算術(shù)平均溫度：</p><p><b>　　式(2.14)</b></p><p>　　在87.45℃下，查《化工原理（天大出版）上冊(cè)》P331 水的物理性質(zhì)表</p><p>　　P341 液體黏度表，得</p><p><b>　　根據(jù)公式：<

26、/b></p><p><b>　　式(2.15)</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　根據(jù)公式：</b></p><p><b>　　式(2.16)</b></p><p><

27、b>　　得：</b></p><p><b>　　7、實(shí)際板數(shù)</b></p><p><b>　　根據(jù)公式：</b></p><p><b>　　式(2.17)</b></p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)：</b></p>

28、<p>　　2.3塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1設(shè)計(jì)中所用參數(shù)的確定</p><p>　　(1)定性溫度的確定</p><p>　　由查《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》附錄二，</p><p>　　得： tF=84.7℃</p><p>　　精餾段平均溫度℃

29、 式(2.18)</p><p>　　提餾段平均溫度℃ 式(2.19)</p><p>　　2.3.2 精餾段參數(shù)的確定</p><p>　　(1)平均組成 由，參考《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》附錄二，氣液平衡相圖可確定精餾段的平均氣液相組成</p><p>　　(2)精餾段

30、氣相體積流率及密度的確定</p><p>　　精餾段 式(2.20)</p><p><b>　　=2.268</b></p><p>　　平均相對(duì)分子質(zhì)量為：</p><p><b>　　g/mol</b></p><p

31、><b>　　精餾段氣相平均密度</b></p><p><b>　　式(2.21)</b></p><p>　　(3)精餾段液相體積流率及密度的確定</p><p><b>　　式(2.22)</b></p><p>　　平均相對(duì)分子質(zhì)量為：</p>&l

32、t;p><b>　　g/mol</b></p><p>　　由X=0.3160查《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》附錄二，乙醇—水物系氣液平衡數(shù)據(jù)，的</p><p>　　. 式(2.24)</p><p>　　L=0.001764</p><p>　　(4)精餾段

33、液體表面張力的確定</p><p>　　查化工原理上冊(cè)液體表面張力共線圖和水的物理性質(zhì)的：</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　物質(zhì)的表面張力：</b></p><p>　　2.3.3提餾段其相應(yīng)體積流率及密度</p><p>　?。?）平均組

34、成 由℃ 查乙醇水物系氣液平衡數(shù)據(jù)：</p><p><b>　?。▋?nèi)插法）</b></p><p>　?。?）提餾段氣相體積流率及密度的確定</p><p><b>　　式(2.25)</b></p><p><b>　　式(2.26)</b></p>

35、<p>　?。?）提餾段液相體積流率及密度的確定</p><p>　　2.3.4塔板工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　(1)初步選塔板間距=450mm=0.45m</p><p>　　空塔氣速 式(2.27)</p><p>　　精餾段 式(

36、2.28)</p><p><b>　　表2.1</b></p><p><b>　　(2)塔徑的計(jì)算</b></p><p><b>　　1、初步計(jì)算塔徑</b></p><p><b>　　式(2.29)</b></p><p>

37、;　　一般適宜的空塔氣速u為極限空塔氣速的倍</p><p>　　即 式(2.30)</p><p><b>　　式(2.31)</b></p><p>　　取板間距HT=0.45m,取上板液層高度hL=0.05m，則圖中參數(shù)值為</p><p

38、>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù),由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得</p><p><b>　　式(2.32)</b></p><p>　　==0.09083=2.457m/s</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為 </p><p>　　故 塔徑D=1.296m</p><p><b>

39、　　2、塔徑圓整值</b></p><p>　　初步算出D后，應(yīng)按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)圓整并核算實(shí)際的氣速</p><p><b>　　圓整后D=1.4m</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速：</b></p><p><b>　　式(2.33)</b><

40、/p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　在0.6-0.8之間的范圍內(nèi) </p><p>　　2.3.5溢流裝置與流體流型</p><p>　　板式塔的溢流裝置包括溢流堰，降液管及受液盤，本設(shè)計(jì)采用單流型具有弓形降液管塔板的溢流裝置，單流型，液體流徑較長(zhǎng)，板面利用好，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直徑是在2.2m以下的

41、塔徑普遍采用此型。而方形降液管能充分利用塔內(nèi)空間，提供較大降液面積及兩相分離空間。</p><p><b>　?。?）堰長(zhǎng)</b></p><p>　　堰長(zhǎng)lw=（0.6~0.8）D 式(2.34)</p><p>　　取堰長(zhǎng)lw=0.6D=0.6×1.4

42、=0.84m</p><p><b>　?。?）出口堰高h(yuǎn)w</b></p><p>　　hl=hw+how故hw=hl-how 式(2.35)</p><p><b>　?。?）&

43、lt;/b></p><p>　　采用平直堰，堰上液層高度高可按 </p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P39 圖2-10 取E=1.02，</p><p>　　取hL=0.05 hw=0.05-0.01116=0.003884 m</p><p><b>　　2.3.6 降液管</b>&

44、lt;/p><p>　?。?）降液管寬度Wd和面積Af</p><p>　　，由弓型降液管的寬度與面積圖查得</p><p>　　， ， 式(2.36)</p><p>　　則Af=0.08770m2 Wd=0.154m</p><p>　　按驗(yàn)算降液管內(nèi)液體停留時(shí)間

45、 式(2.37)</p><p>　　停留時(shí)間>5s，故降液管尺寸可用</p><p>　　(2)降液管底隙高度 </p><p>　　降液管底隙高度及降液管下端與塔板間的距離，以表示。為了保證良好的液封又不致使阻力太大，一般可取降液管底隙處液體流速，所以取</p><p>　　2.3.7 塔板設(shè)計(jì)&l

46、t;/p><p>　　塔板的板面一般分四部分，即：</p><p>　?。?）開孔區(qū) 為布置篩孔，浮閥等部件的有交叉?zhèn)髻|(zhì)區(qū)，亦稱鼓泡區(qū)。</p><p>　　塔板上的鼓泡面積 式(2.38)</p><p><b>　　式(2.39)</b></p><p><b>

47、;　　取邊緣區(qū)域?qū)挾龋?lt;/b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　X=0.476m R=0.65m</p><p>　　將X ，R代入公式中的</p><p><b>　?。?）溢流區(qū)</b></p><p>　　溢流區(qū)面積

48、 Af=0.08770 m2</p><p><b>　?。?）安定區(qū)</b></p><p>　　開孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開孔區(qū)域?yàn)榘捕▍^(qū)，其作用為使自降液管流出液體在塔板上均勻分布并防止液體夾帶泡沫進(jìn)入降液管。</p><p><b>　　為寬度</b></p><p><b>　?。?

49、）無效區(qū)</b></p><p>　　在靠近塔壁的塔板部分需要留出圈邊緣區(qū)域或供支撐塔板的邊梁之用，稱之為無效區(qū)。其寬度: </p><p>　　2.3.8 浮閥塔的開孔率及閥孔排列</p><p><b>　?。?）閥孔孔徑</b></p><p>　　F1型浮閥的孔徑為39mm.</p>

50、<p><b>　　表1.2</b></p><p><b>　　表1.3</b></p><p>　　(2)塔板布置與浮閥數(shù)目及排列</p><p>　　浮閥全開時(shí)的閥孔氣速稱為閥孔臨界氣速</p><p>　　氣閥臨界動(dòng)能因素F0=

51、 式(2.40)</p><p>　　選用F1型重閥，閥孔直徑=39mm，底邊孔中心距t=75mm</p><p>　　取閥孔動(dòng)能因子F0=12</p><p><b>　　孔速</b></p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù) 式(2.41)</p>

52、<p>　　取邊緣區(qū)域?qū)挾萕c=0.05mWs=0.07m</p><p>　　塔板上的鼓泡面積=1.113m </p><p>　　h=Aa/(0.075n)=86.28 取h=90mm</p><p>　　浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一排的孔心距t=75mm=0.075m</p><p>　?。ò磘=75mm，

53、h=90mm，以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù)172個(gè)）</p><p>　　在9到12之間 （閥孔動(dòng)能因數(shù)F0變化不大，符合要求）</p><p>　　塔板開孔率Ф 在10%~14%之間，符合要求</p><p>　　2.3.9塔板流體動(dòng)力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　?。?）氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降</p><p

54、>　?、俑砂遄枇?式(2.42)</p><p>　　u0=9,615<uoc</p><p>　　故 式(2.43)</p><p><b>　?、诎迳铣錃庖簩幼枇?lt;/b></p><p>　　取充氣系數(shù)ξ0=0.5

55、 hI=ξ0hL=0.5×0.05=0.025m液柱</p><p>　　③液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小忽略不計(jì)。</p><p>　　因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐邽?lt;/p><p>　　故 hp=0.07019m</p><p><b>　　(2)液泛</b>&l

56、t;/p><p>　　為了使液體能由上層塔板穩(wěn)定的流入下層塔板，降液管必須維持一定高度的液柱。降液管內(nèi)的清液及高度Hd用來克服相鄰兩塔板的壓強(qiáng)降。板上液層阻力和液體流過降液管的阻力。</p><p>　　為了防止液泛發(fā)生，應(yīng)保證降液管中當(dāng)量清液層高度不超過上層塔板的出口堰，為此，應(yīng)使</p><p>　　Hd≤φ(HT+hw) Hd=hp+h

57、l+hd</p><p>　?、贇怏w通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊后w高度hp，前已算hp=0.07019mm</p><p>　　②液體通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)口堰</p><p>　　故 式(2.44)</p><p>　　③板上液層高度，前已選定hl=0.05m</p><p>　　則Hd=12.1

58、4mm</p><p>　　取φ=0.3 則 φ(HT+hw)=14.66mm</p><p>　　可見　Hd＜φ(HT+hw),符合防止淹塔的要求</p><p><b>　　(3)霧沫夾帶</b></p><p>　　通常，用操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液泛時(shí)的空塔氣速的比值作為估算霧沫夾帶的指標(biāo)，此比值稱為泛點(diǎn)率

59、</p><p>　　在下列泛點(diǎn)率數(shù)值范圍內(nèi)，一般可保證霧沫夾帶達(dá)到規(guī)定指標(biāo)，即ev＜0.1 kg液/kg氣</p><p>　　大塔 泛點(diǎn)率<80%</p><p>　　直徑0.9 m以下的塔 泛點(diǎn)率<70%</p><p>　　減壓塔

60、 泛點(diǎn)率<75%</p><p>　　泛點(diǎn)率 式(2.45)</p><p>　　板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度ZL=D-2Wd=1.092m</p><p>　　板上液體面積Ab=AT-2Af=1.363m2</p><p>　　取K=1.0，由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得CF=0.105</p>

61、<p>　　泛點(diǎn)率=0.6041<0.8</p><p>　　或泛點(diǎn)率 式(2.46)</p><p>　　=66.53%<80%</p><p>　　故泛點(diǎn)率66.53%</p><p>　　泛點(diǎn)率在80％以下，故知霧沫夾帶量能滿足ev＜0.1 kg液/kg氣的要求</p&g

62、t;<p><b>　?。?）漏液驗(yàn)算</b></p><p>　　取閥孔動(dòng)能因數(shù)作為控制漏液流量的操作下限。此時(shí)漏液量接近10%</p><p>　　2.3.10塔板的負(fù)荷性能圖</p><p>　　當(dāng)塔板的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)均已確定后，應(yīng)將極限條件下—的關(guān)系標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中，從而得到塔板的適宜氣液相操作范圍，此即塔板的負(fù)荷性能圖。

63、負(fù)荷性能圖由以下五條線組成。</p><p><b>　?。?）霧沫夾帶線</b></p><p>　　當(dāng)氣相負(fù)荷超過此線時(shí)，霧沫夾帶量將過大，使效率嚴(yán)重下降，塔板適宜操作區(qū)應(yīng)在霧沫夾帶線以下。對(duì)常壓，塔徑大于900mm的大塔，泛點(diǎn)率=80%為其霧沫夾帶上限，則：</p><p>　　依據(jù)泛點(diǎn)率 式(2.47)</p>&l

64、t;p><b>　　整理得</b></p><p><b>　　(2)液泛線</b></p><p>　　指降液管內(nèi)泡沫層允許達(dá)到最大值時(shí)的—關(guān)系</p><p>　　聯(lián)立：hp=hc+hI+hσ Hd=hp+hL+hd Hd＜φ(HT+hw)</p><

65、p>　　得：φ(HT+hw)= 由上式確定液泛線，忽略hσ項(xiàng)，</p><p>　　液泛線方程為 式(2.48)</p><p>　　其中， 式(2.49)</p><p><b>　　式(2.50)</b></p><p><b>　　式(2

66、.51)</b></p><p><b>　　式(2.52)</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　?。?）液體負(fù)荷上限線</p><p>　　當(dāng)降液管尺寸一定時(shí)，若液體流量超過某一限度使液體在降液管的停留時(shí)間過短，則其中氣泡來不及釋放就被帶入下一層塔板

67、，造成氣相返混，降低塔板效率。</p><p><b>　　式(2.53)</b></p><p>　　以θ=5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則</p><p>　　(4)漏夜線——?dú)庀嘭?fù)荷下限線</p><p>　　對(duì)于F1型重閥，泄漏量接近10%為確定氣相負(fù)荷下限的依據(jù)</p><p>

68、<b>　　依據(jù) 計(jì)算</b></p><p>　　則又知 式(2.54)</p><p>　　式中d0，N，ρv提均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負(fù)荷Vs的下限值，據(jù)此作出與液體流量無關(guān)的水平漏夜線</p><p>　　以F0=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則</p><p>　　(5) 液相負(fù)荷下限線</p&

69、gt;<p>　　為保證板上液流分布均勻，提高氣液接觸效果，取堰上液層上高度how=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件</p><p>　　依計(jì)算出下限值，依此作出液相負(fù)荷下限線，該線為氣相流出無關(guān)的豎直線</p><p>　　取E=1.02 式(2.55)</p><p><b>　　則</b></p&g

70、t;<p><b>　?。?）塔的操作彈性</b></p><p>　　在塔的操作液氣比下，做出操作線OP（操作點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線），OP與負(fù)荷性能圖交點(diǎn)的氣相負(fù)荷max與min之比稱為操作彈性</p><p>　　操作彈性=max/min=2.526</p><p><b>　　三.參考文獻(xiàn)</b><

71、/p><p>　　華東理工大學(xué)化工原理教研室編. 化工過程設(shè)備及設(shè)計(jì). 廣州：華南理工大學(xué)出版社. 1996.02</p><p>　　天津大學(xué)化工原理教研組，化工原理課程設(shè)計(jì)，天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994</p><p>　　《化學(xué)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì)，化學(xué)工程手冊(cè)（第13篇）汽液傳質(zhì)設(shè)備. 化學(xué)工業(yè)出版社，1987</p><p>　　賈紹義

72、，柴誠(chéng)敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津大學(xué)出版社，2002</p><p>　　路秀林，王者相等.塔設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004</p><p>　　陳敏恒，化工原理上下冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，1998</p><p>　　成都科技大學(xué)化工原理編寫組，化工原理下冊(cè)，成都科技大學(xué)出版社，1991</p><p>　　E.E.路德維希，化工裝

73、著的工藝設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，1983</p><p>　　詹天福，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社，1991</p><p><b>　　四．致謝</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)說明書完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在此過程中，xx老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思和資料的收

74、集方面，還是在設(shè)計(jì)的研究方法，我都得到了xx老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。</p><p>　　最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行評(píng)