化工原理课程设计2011(1).ppt
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1、化工原理课程设计2011(1)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望化工原理课程设计化工原理课程设计课程开设准备课程设计指导课程设计书写规范与考核 课程设计总结与归档 课程开设准备课程开设准备开课申请设计题目的选择设计参考资料汇总列管换热器的设计板式精馏塔的设计填料吸收塔的设计设计参考书目单设计用书设计参考网址 课程设计指导课程设计指导第一节 概述第二节 板式精馏塔设计第三节 填料吸收塔的设计第四节 列管换热器的设计第一节第一节 概述概述教学内容课程设计指
2、导概述一、课程设计意义与要求二、课程设计的基本内容三、课程设计的步骤工程意识、工程问题解决方法工程意识、工程问题解决方法资料查阅、分析资料查阅、分析工程计算方法、准确性工程计算方法、准确性文字、图表表达文字、图表表达独立完成一般化工过程与设备的设计任务一、课程设计意义与要求一、课程设计意义与要求课程设计指导概述一、课程设计意义与一、课程设计意义与要求要求课程设计指导概述查阅查阅资料资料确定确定方案方案选择选择流程流程计算计算核算核算二、课程设计基本内容二、课程设计基本内容课程设计指导概述设计方案简介主要设备的工艺设计计算典型辅助设备的选型和计算带控制点的工艺流程简图主体设备工艺条件图设计内容设
3、计内容封面(课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间)目录设计任务书设计方案简介;设计条件及主要物性参数表 工艺设计计算;辅助设备的计算及选型;设计评述设计结果汇总表工艺流程图及设备工艺条件图参考资料设计说明书课程设计指导概述三、课程设计步骤三、课程设计步骤课程设计指导概述动员和布置任务绘图和编写说明书设计计算阅读指导书和查阅资料考核和答辩 2 1 3 4 5第二节第二节 板式精馏塔设计板式精馏塔设计1 1 设计原则与步骤设计原则与步骤2 2 理论塔板数的确定理论塔板数的确定3 3 塔板效率和实际塔板数塔板效率和实际塔板数4 4 结构设计结构设计5 5 塔高及辅助设备塔高及辅助设备课程设计指导
4、板式精馏塔设计设计实例设计实例1 1设计实例设计实例2 2筛板塔化工设计计算筛板塔化工设计计算(1)塔的有效高度)塔的有效高度 Z 已知:已知:实际塔板数 NP ;塔板间距 HT;选取塔板间距选取塔板间距 HT:塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系塔体高度:有效高塔体高度:有效高+顶部顶部+底部底部+其它其它 有效塔高:有效塔高:C:气体负荷因子,与 HT、液体表面张力和两相接触状况有关。有关。液泛气速液泛气速两相流动参数两相流动参数 FLV:(2)塔径)塔径 确定原则:确定原则:防止过量液沫夹带液泛 步骤:步骤:先确定液泛气速 uf(m/s);然后选设计气速 u;最后计算塔径 D
5、。对于筛板塔(浮阀、泡罩塔),可查图,C20=(HT、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05筛板塔泛点关联图 选取设计气速选取设计气速 u 选取泛点率:泛点率:u/uf 一般液体,0.6 0.8 易起泡液体,0.5 0.6所需气体流通截面积所需气体流通截面积设计气速设计气速 u=泛点率泛点率 ufADAd 计算塔径计算塔径 D塔截面积:塔截面积:A=AT-Ad塔径塔径说明:计算塔径需圆整,且重新计算实际气速及泛点率。说明:计算塔径需圆整,且
6、重新计算实际气速及泛点率。(3)溢流装置设计)溢流装置设计 溢流型式的选择溢流型式的选择 依据:依据:塔径、流量;型式型式:单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管:弓形弓形、圆形。降液管截面积:由Ad/AT=0.06 0.12 确定;底隙 hb:通常在 30 40 mm。溢流堰(出口堰)溢流堰(出口堰)作用作用:维持塔板上一定液层,使液体均匀横向流过。型式型式:平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。堰长堰长 lW:影响液层高度。堰高堰高 hW:直接影响塔板上液层厚度 过小,过小,相际传质面积过小;过大过大,塔板阻力大,效率低。常、加压塔:40 80 m
7、m;减压塔:25 mm 左右。说明:通常应使溢流强度说明:通常应使溢流强度qVLh/lW 不大于不大于100130 m3/(m h)。)。或:双流型:单流型:(4)塔板及其布置塔板及其布置 受液区和降液区受液区和降液区 一般两区面积相等。入口安定区和出口安定区入口安定区和出口安定区 其中,E:液流收缩系数,:液流收缩系数,一般可近似取 E=1。堰上方液头高度堰上方液头高度 hOW:要求:要求:边缘区:边缘区:bcbdbslWrx(5)筛孔的尺寸和排列)筛孔的尺寸和排列 筛孔筛孔:有效传质区内,常按正三角形排列。筛板开孔率筛板开孔率:单流型弓形降液管塔板单流型弓形降液管塔板:有效传质区:有效传质
8、区:双流型弓形降液管塔板双流型弓形降液管塔板:bcbdbslWrxd0t筛孔直径筛孔直径 d0:3 8 mm(一般)。12 25 mm(大筛孔)孔中心距孔中心距 t:(2.55)d0 取整。开孔率开孔率:通常为 0.08 0.12。板厚:板厚:碳钢(3 4mm)、不锈钢。筛孔气速:筛孔气速:筛孔数:筛孔数:d0t(6)塔板的校核塔板的校核 对初步设计的结果进行调整和修正。液沫夹带量校核液沫夹带量校核单位质量(或摩尔)气体所夹带的液体质量(或摩尔)ev:kg 液体/kg气体,或 kmol液体/kmol气体单位时间夹带到上层塔板的液体质量(或摩尔)e:kg 液体/h 或 kmol液体/h 液沫夹带
9、分率:夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。故有:所以说明:说明:超过允许值,可调整塔板间距塔板间距或塔径塔径。ev的计算方法的计算方法:方法1:利用Fair关联图求,进而求出ev。方法2:用Hunt经验公式计算ev。式中Hf 为板上泡沫层高度:要求要求:ev 0.1 kg 液体/kg气体。塔板阻力的计算和校核塔板阻力的计算和校核 塔板阻力:塔板阻力:塔板阻力 hf包括 以下几部分:(a)干板阻力 h0气体通过板上孔的阻力(设无液体时);(b)液层阻力 hl 气体通过液层阻力;(c)克服液体表面张力阻力 h孔口处表面张力。清液柱高度表示:(a)干板阻力)干板阻力h0d0/C0塔板孔流系数C0
10、 孔流系数孔流系数(b)液层阻力)液层阻力 hl查图求充气系数查图求充气系数说明:说明:若塔板阻力过大,可增加开孔率增加开孔率或 降低堰高。降低堰高。(c)克服液体表面张力阻力克服液体表面张力阻力(一般可不计)降液管液泛校核降液管液泛校核故塔板阻力:降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度(m)(a)液面落差液面落差一般较小,可不计。当一般较小,可不计。当不可忽略时不可忽略时,一般要求:一般要求:0.5h0(b b)液体通过降液管阻力液体通过降液管阻力 hd包括底隙阻力 hd1和进口堰阻力hd2。无进口堰时:无进口堰时:泡沫层高度泡沫层高度要求:要求:说明:说明:若泡沫高度过大,可减小塔板阻力减小
11、塔板阻力或 增大塔板间距。增大塔板间距。泡沫层相对密度:对不易起泡物系,易起泡物系,液体在降液管中停留时间校核液体在降液管中停留时间校核 目的:目的:避免严重的气泡夹带。停留时间:停留时间:要求:要求:说明:说明:停留时间过小,可增加降液管面积增加降液管面积 或 增大塔板间距。增大塔板间距。(a)计算严重漏液时干板阻力严重漏液时干板阻力 h0(b)计算漏液点气速漏液点气速 u0 说明:说明:如果稳定系数k过小,可 减小开孔率减小开孔率 或 降低堰高。降低堰高。严重漏液校核严重漏液校核 漏液点气速漏液点气速 u0 :发生严重漏液时筛孔气速。稳定系数:稳定系数:要求:要求:过量液沫夹带线(气相负荷
12、上限线)过量液沫夹带线(气相负荷上限线)规定:ev =0.1(kg 液体/kg气体)为限制条件。(6)塔板的负荷性能图)塔板的负荷性能图确定塔板的操作弹性 液相下限线液相下限线整理出:规定:严重漏液线(气相下限线)严重漏液线(气相下限线)代入相关公式,如hOW、u0,整理出。液相上限线液相上限线 降液管液泛线降液管液泛线规定:塔板的操作弹性:塔板的操作弹性:或第三节第三节 填料吸收塔设计填料吸收塔设计1 1 设计任务设计任务 在单位时间所应处理的气体总量;在单位时间所应处理的气体总量;气体组成;气体组成;被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度;被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度;所使用的吸收液;所
13、使用的吸收液;所使用的吸收液;所使用的吸收液;课程设计指导填料吸收塔设计 操作温度和压力。操作温度和压力。操作温度和压力。操作温度和压力。课程设计指导填料吸收塔设计1010气体出口装置气体出口装置9 9液体进口装置液体进口装置8 8液体分布装置液体分布装置7 7填料压紧装置填料压紧装置6 6填料填料5 5塔体塔体4 4液体再分布器液体再分布器3 3填料支承板填料支承板2 2液体出口装置液体出口装置1 1气体进口气体进口编号编号名名 称称2 2 设计过程设计过程课程设计指导填料吸收塔设计2.1吸收流程的确定吸收流程的确定2.2填料的选择填料的选择2.3基础物性数据基础物性数据2.4物料衡算物料衡
14、算2.5填料塔的工艺尺寸的计算填料塔的工艺尺寸的计算2.6填料层压降计算填料层压降计算2.7塔内辅助装置的选择和计算塔内辅助装置的选择和计算2.1 2.1 吸收流程的确定吸收流程的确定课程设计指导填料吸收塔设计 根据气、液两相流动方向的不同,分为逆流操作根据气、液两相流动方向的不同,分为逆流操作和并流操作两类,工业上常采用和并流操作两类,工业上常采用逆流逆流操作。操作。一般需对吸收后的溶液继以脱吸,使溶剂再生,循环使一般需对吸收后的溶液继以脱吸,使溶剂再生,循环使用。因此,需一个完整的用。因此,需一个完整的吸收吸收-脱吸流程脱吸流程。2.1 2.1 吸收流程的确定吸收流程的确定课程设计指导填料
15、吸收塔设计1-吸收塔;吸收塔;2-富液泵;富液泵;3-贫液泵;贫液泵;4-解吸塔解吸塔2.2 2.2 填料的选择填料的选择课程设计指导填料吸收塔设计拉西环拉西环鲍尔环鲍尔环弧鞍形填料弧鞍形填料矩鞍形填料矩鞍形填料网网环环波纹填料结构波纹填料结构阶梯环阶梯环金属鞍环金属鞍环长期的研究,开发出许多性能优良的填料,如图是几种填料的形状。长期的研究,开发出许多性能优良的填料,如图是几种填料的形状。2.2 2.2 填料的选择填料的选择课程设计指导填料吸收塔设计拉西环拉西环拉西环拉西环鲍尔环鲍尔环鲍尔环鲍尔环阶梯环阶梯环阶梯环阶梯环 环环环环按填料结构及其使用方式可以分为按填料结构及其使用方式可以分为散堆
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- 化工 原理 课程设计 2011
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