浮阀精馏塔课程设计

课程设计
补充说明（略）
一 课程设计的目的 1 了解程序设计方法，应用综合内容，确定一个设 备的相关配件的参数。（泵的选择、管道的连接、直 径的确定） 2 综合应用知识进行设计 3 培养查阅资料的能力 4 学会应用说明文字描写说明书，知道相应的规格
二 内容 1 方案简介 选择一个合适的流程（塔板的类型等） 浮阀塔板
2 工艺计算
1)确定最小回流比R →R，作精操线、提操线， 求理论板→ 1)确定最小回流比Rmin→R，作精操线、提操线，→求理论板→ 确定最小回流比 求实际板数（作图） 求实际板数（作图）
2)求出Vs′,Vs,Ls、Ls′→D（塔径） 2)求出Vs′,Vs,Ls、Ls′→D（塔径） 求出Vs′,Vs,Ls
0
w 0
5 塔板布置 溢流区 安定区 边缘区 鼓泡区
阀孔中心距 排间距
降 液 管 长 度
各种塔板版面大致可分 为三个区域： 为三个区域：降液管所 占的部分称为溢流区； 占的部分称为溢流区； 塔板开空部分称为鼓泡 区；图中破沫部分称为 无效区。 无效区。
边缘区宽度
降液管宽度 破沫区宽度
塔直径
6 浮阀数的确定和排列
3．堰上液层高度 ．
how = 2.84×10−3 E( Lh 2/3 ) Lw
4．液体通过降液管的阻力 ．
hc = 0.153( Ls 2 ) lw h0
5．降液管到下板间距 h0
h 一般情况下， 一般情况下， 值应使液体通过降液管的阻力不要超过 25mm。 h − h = 6 ~ 13mm 25mm。
8 辅助设备的选型 全凝器、冷却器、换热器（再沸器），所有的进 全凝器、冷却器、换热器（再沸器），所有的进 ）， 出口管、高位槽， 口、出口管、高位槽，泵的型号
9 工艺流程图
工艺条件图（塔的结构图） 10 工艺条件图（塔的结构图）
装订： 装订：简装
其他注意事项
教室点名、需辅导员的签字的假条，否则旷课 论 下课后借绘图工具和专用教室 合理安排时间 按照上课时间、晚自习的时间安排到专用教室 完成作业 闹钟和世界杯 注意饮食和锻炼
提示： 提示：
人孔直径500mm 手孔直径250mm 视孔直径150mm 阀门处：手孔 加料板：视孔 塔底： 人孔 塔顶：人孔 不需要经常清洗时，每隔6—8块板设置一个，物料脏污，需要经 常清洗时，每隔3—4块板设置一个， 理论板数 坐标纸，梯级图解（局部放大） 负荷性能图 全塔效率=60% 热量衡算 Q损 5% 板间距，由塔径确定 H=Hd+(n-2)HT+Hb+Hf 顶 Hd=1.2～1.5m n-2 :间距n-1-加料板 Hb与存液量有关 1.2～2.0m板与液面最底间距(10---15分钟的停留 时间） Hf=2HT 加料板处的高度
课程设计学时和学分： 课程设计学时和学分：集中1.5周（6月28-7月7日），1学分 集中在教学楼的绘图教室 各班分别借绘图教室和绘图工具 具体安排： 具体安排： 1．指导老师集中下达课程设计任务并明确有关注意事项， 学生查阅、收集有关设计资料、确定设计方案，1天。 2．物料衡算，能量衡量，主要设备的结构设计和工艺尺寸的 设计计算、辅助设备主要工艺尺寸的计算，4天。 3．绘制工艺流程图和主要设备的工艺条件图、编写设计说明 书，提交作业，3天。
化工原理
课程设计
一、大 纲
适用专业： 适用专业：生物工程、环境工程、食品科学与工程、化学工程 与工艺、轻化 轻化、动科、制药等四年制本科。 轻化 要 求：
1．查阅资料、收集合适的数据和使用有关手册、图表以及正确 选用计算公式的能力； 2．正确选择相关单元操作设计的设计参数，具有从技术上可行 和经济上合理两方面分析问题的工程观点和能力； 3．正确、快速地进行相关单元操作主要设备及某些辅助设备计 算，具有准确地、快速地进行工程计算的能力； 4．通过相关单元操作的设计，掌握化工设计的基本程序和方 法，具有用简洁文字和适当图表表达自己设计思想的能力。
分段分别计算：求气液密度，塔顶第一块板气液物性→ 分段分别计算：求气液密度，塔顶第一块板气液物性→D，塔 釜气液物性→D′，最后选择较大的圆整作为所求的塔径。 釜气液物性→D′，最后选择较大的圆整作为所求的塔径。 一般采用的是单流型) （一般采用的是单流型)
塔板面上溢流形式
D[mm] U型流 型流 1000 1400 2000 3000 4000 5000 6000 <7 <9 <11 <11 <11 <11 <11
1．降液管 ． （1）降液管的作用和液体在降液管的停留时间 一般要求停留时间大于3 5s,即按下式计算： 一般要求停留时间大于3～5s,即按下式计算： 即按下式计算
Af H T 降液管容积m3 τ= = 3 液体体积流量m / s Ls
（2）降液管的形状
Af
Af (a)圆 形 （ b)弓 形
2． ．
泛点率由下列二式求之（采用计算结果中较大的数值）： 泛点率由下列二式求之（采用计算结果中较大的数值）：
F1 = 100CV % 0.785 AT K C F
100CV + 136 Ls Z % Ab K CF
及
F1 =
其中
CV = Vs
ρG ρ L − ρG
流体力学验算和负荷性能图(精馏段计算） 7 流体力学验算和负荷性能图(精馏段计算） 塔的正常操作受以下因素影响： 塔的正常操作受以下因素影响： （1）塔板压降 液泛（ （2）液泛（线2） 雾沫夹带（ （3）雾沫夹带（线1） 漏液（ （4）漏液（线4） （5）液面落差 最大气相量 操作弹性= 操作弹性=----------最小气相量
1.浮阀塔型式 1.浮阀塔型式 2.阀的排列 2.阀的排列 浮阀一般按正三角形排列， 浮阀一般按正三角形排列，也 有采用等腰三角形排列的。 有采用等腰三角形排列的。 浮阀中心距可取75、100、 浮阀中心距可取75、100、 75 125、150mm等几种。 125、150mm等几种 等几种
3．塔板压降（液体阻力） 塔板压降（液体阻力） （1）干板压降
3 工艺尺寸
a. 板间距的选取
塔径 D/m 板间距H 板间距HT/mm 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.6 1.6~2.0 2.0~2.4 ＞2.4 500~800 ≥600
200~300
300~350
350~450
450~600
b. 塔径
D=
4Vs u π
umax
4 gd = 3ζ
ρL − ρV ρL − ρV =C ρV ρV
三、主要步骤: 主要步骤:
查阅、收集资料 （手册、标准图纸、参考资料越充分越好）
化学工程手册 化工工艺设计手册 化工设备设计基础
确定方案 （画出工艺流程草图，参考讲义P4，草稿纸） 工艺计算（参考讲义及教材下册） 制图（工艺流程图、工艺条件图，参考讲义最后一页）
• 任务书说明
教研室主任不填、泡点加料（配置预热器）、塔底温度计算出来、间接 蒸汽加热、加热蒸汽表压2 kgf/cm2（再沸器）、生产能力以产品计，即 D，一年以300天计算，每天24小时生产、常压操作 、塔顶全凝器
• 设计计算说明书参考格式 （讲义目录） 讲义目录）
1 封面 2 设计任务书 3 目录 （包括附图） 前言 设计方案确定 物料衡算和操作线 热量衡算 塔板数的计算 主要工艺尺寸计算 流体力学验算和负荷性能图 辅助设备选择及接管尺寸计算 参考文献 符号说明 结束语 附图纸 （坐标纸，1#和2#图纸各一张，折叠装订进说明书）
Lh[m3/h]
单溢流 <45 <70 <90 <110 <110 <110 <110 双溢流 阶梯流
90~160 110~200 110~230 110~250 110~250
200~300 230~350 250~400 250~450
最常用的降液管为弓形降液管
( a )U型流 ( b )单溢流 ( c )双溢流 ( d )阶梯式双溢流
课程设计的考核办法： 课程设计的考核办法： 1、课程设计结束后，学生应提交装订好的课程设计说明书、 工艺流程图和主要设备的工艺条件图（各一张）。 2、指导老师将根据学生在课程设计期间的学习态度，结合设 计说明书质量及设计计算的情况和图纸质量，综合后按“优、 良、中、及格、不及格”评定课程设计说明书成绩，按“合格、 不合格”评定课程设计综合成绩。 3、课程设计说明书、设计计算情况和图纸成绩占总成绩的70 ％，平时表现、出勤情况占总成绩的30％。
) 0. 2
C = C 20 ( 然后
σ
0.02 C 20 − 查smith关联图
σ − 表面张力
N/m
u = (0.6 ~ 0.8)umax
ρV C = umax ρL −ρV
史密斯关联图 （教材P160）
4 溢流装置的设计计算 降液管 溢流堰 受液盘和入口堰
进口与降液间水平距离 h1≥h0
mm的大塔 一般用受液盘， 的大塔， mm以上 以上， D＞800 mm的大塔，一般用受液盘，深50 mm以上，如图
溢流堰Leabharlann We 降液管 how hw HT h0 筛板 溢流堰 lw Af Aa Ws Af r x Wd
图 10－ 17 单 溢 流 塔 板 示 意 图
为使液流均匀通过塔板， 堰长 lw ：为使液流均匀通过塔板，一般对单溢流
lw = 0.6 ~ 0.8 D
对双溢流 lw = 0.5 ~ 0.7
D
一般堰上最大液流量，不宜超过100～ h)。 一般堰上最大液流量，不宜超过100～130m3/(m h)。 100
∆p干＝19.9 u0 0.175
ρL
阀全开后
u0 2 ρ G ∆p干＝5.34 2g ρL
（2）通过液层的