1、化工原理課程設(shè)計(jì)1ppt課件化工原理1ppt課件化工原理課程設(shè)計(jì)的作用1.化工原理的培養(yǎng)目標(biāo)之一； 工程觀點(diǎn)/定量計(jì)算/實(shí)驗(yàn)技能/設(shè)計(jì)能力2.培養(yǎng)自學(xué)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力；3.通過設(shè)計(jì)計(jì)算培養(yǎng)“四心”； 細(xì)心、耐心、信心、責(zé)任心4.通過設(shè)計(jì)計(jì)算，了解做事的“程序”。 “胸有成竹”2ppt課件化工原理課程設(shè)計(jì)的作用1.化工原理的培養(yǎng)目標(biāo)之一；2ppt課掌握化工原理課程設(shè)計(jì)的方法 英文中的“5WH” 1. What + Why-知其然，知其所以然； 設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)原理 2. Who+ When+ Where-故事的三要素； 3. How-1)How to design 設(shè)計(jì)步驟 2)How t

2、o deal with design data設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理計(jì)算規(guī)則、圓整、校核等3ppt課件掌握化工原理課程設(shè)計(jì)的方法 英文中的“5WH”3ppt課件設(shè)計(jì)型計(jì)算的主要特征1.“從無到有”為設(shè)計(jì)施工單位提供設(shè)備尺寸、接管方位、工藝條件參數(shù)等。2.“校核設(shè)備”由于條件變化對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行校核計(jì)算，為實(shí)際生產(chǎn)節(jié)省資源。4ppt課件設(shè)計(jì)型計(jì)算的主要特征1.“從無到有”為設(shè)計(jì)施工單位提供南 京 工 業(yè) 大 學(xué)化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專業(yè):化學(xué)工程與工藝 班級(jí):化工07058/化強(qiáng)0701 姓名 ： . 設(shè)計(jì)日期： 2010 年 06 月 14 日至 2010 年 06 月 25 日設(shè)計(jì)題

3、目：常 壓 二 元 篩 板 精 餾 塔 的 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)條件：5ppt課件南 京 工 業(yè) 大 學(xué)5ppt課件設(shè)計(jì)題目：常 壓 二 元 篩 板 精 餾 塔 的 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)條件：體系：丙酮水已知：進(jìn)料量F：240kmol/h 進(jìn)料濃度ZF： 0.15進(jìn)料狀態(tài)：q1,冷液進(jìn)料(1.08)6ppt課件設(shè)計(jì)題目：常 壓 二 元 篩 板 精 餾 塔 的 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目：常 壓 二 元 篩 板 精 餾 塔 的 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)條件：操作條件：塔頂壓強(qiáng)p頂=4 kPa(表壓)， 單板壓降不大于0.7kPa。塔頂冷凝水一般采用深井水，溫度t12；塔釜加熱方式：1）直接蒸汽加熱； 2)間接蒸汽加熱，一般采用3kg

4、f/cm2水蒸汽。全塔效率：ET = 52%分離要求：1)xD=99.5(乙醇水體系xD=88)； 2)xW=0.2（乙醇水體系xW=1）； 3)回流比R/Rmin =1.6 。7ppt課件設(shè)計(jì)題目：常 壓 二 元 篩 板 精 餾 塔 的 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：一、流程的設(shè)計(jì)；二、物料衡算；三、1.理論板數(shù)NT；2.ET；3.N；四、工藝計(jì)算和物性1.P m；2.t m；3.M m；4.m；5.m；6.Lm；五、負(fù)荷計(jì)算8ppt課件設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：8ppt課件設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：六、1、塔徑D2、溢流裝置 單溢流 弓形降液管；平形降液管平形溢流堰lw0.66D,hw；wd；Ad；h03、塔板布置

5、4、n,5、Z6、塔高9ppt課件設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：9ppt課件設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：七、流體力學(xué)驗(yàn)證1.Hp；2.ev；3.漏液；4.液泛八、塔板負(fù)荷圖九、總圖十、附屬設(shè)備及接管尺寸 核心： 精餾段、提餾段計(jì)算及校核 換熱器的計(jì)算及校核10ppt課件設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容：10ppt課件氯仿苯體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa)11ppt課件氯仿苯體系11ppt課件甲醇水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa) 12ppt課件甲醇水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa)12ppt丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa)參考教材P306 13ppt課件丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.32

6、5kPa)參考教材P丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa) 5 ， 劉雪暖，湯景凝?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)。 14ppt課件丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa) 5 丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa) ，時(shí)鈞，余國(guó)淙，汪家鼎?；瘜W(xué)工程手冊(cè)。 15ppt課件丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa) ，15p丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù) 16ppt課件丙酮水體系汽液平衡數(shù)據(jù)16ppt課件板 式 塔一、板式塔結(jié)構(gòu)及性能（1） 板式塔結(jié)構(gòu) 進(jìn)料回流液塔頂氣相塔底液相17ppt課件板 式 塔一、板式塔結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)料回流液塔頂氣相塔底液相17塔板結(jié)構(gòu) 氣體通道 形式很多，如

7、篩板、浮閥、泡罩等，對(duì)塔板性能影響很大。 降液管（液體通道） 液體流通通道，多為弓形。 受液盤 塔板上接受液體的部分。 溢流堰 使塔板上維持一定高度的液層，保證兩相充分接觸。18ppt課件塔板結(jié)構(gòu) 氣體通道 降液管（液體通道） 受液盤 溢流浮閥塔板結(jié)構(gòu)19ppt課件浮閥塔板結(jié)構(gòu)19ppt課件（2） 塔板上的氣液兩相流動(dòng)20ppt課件（2） 塔板上的氣液兩相流動(dòng)20ppt課件汽、液兩相接觸方式 兩相流動(dòng)的推動(dòng)力 全塔：逆流接觸塔板上：錯(cuò)流接觸液體：重力氣體：壓力差21ppt課件汽、液兩相接觸方式 兩相流動(dòng)的推動(dòng)力 全塔：逆流接觸 塔板上理想流動(dòng)情況： 液體橫向均勻流過塔板，氣體從氣體通道上升，均

8、勻穿過液層。 氣液兩相接觸傳質(zhì)，達(dá)相平衡，分離后，繼續(xù)流動(dòng)。 塔板上的非理想流動(dòng)情況： 氣相或液相返混 液沫夾帶、氣泡夾帶 ，即：返混現(xiàn)象 后果：板效率降低。 不均勻流動(dòng) 液面落差（水力坡度）：引起塔板上氣體分布不均勻； 塔壁作用（阻力）：引起塔板上液體分布不均勻。后果：使塔板上氣液接觸不充分，板效率降低。22ppt課件 塔板上理想流動(dòng)情況： 塔板上的非理想流動(dòng)情況：后果：板效液泛現(xiàn)象二、 塔內(nèi)氣、液兩相異常流動(dòng) （1）液泛 如果由于某種原因，使得氣、液兩相流動(dòng)不暢，使板上液層迅速積累，以致充滿整個(gè)空間，破壞塔的正常操作，稱此現(xiàn)象為液泛。23ppt課件液泛現(xiàn)象二、 塔內(nèi)氣、液兩相異常流動(dòng) （1

9、）液泛 23ppt1) 過量霧沫夾帶液泛原因： 氣相在液層中鼓泡，氣泡破裂，將霧沫彈濺至上一層塔板； 氣相運(yùn)動(dòng)是噴射狀，將液體分散并可攜帶一部分液沫流動(dòng)。 液泛氣速： 開始發(fā)生液泛時(shí)的氣速。24ppt課件1) 過量霧沫夾帶液泛原因：液泛氣速： 24ppt課件2）降液管液泛 當(dāng)塔內(nèi)氣、液兩相流量較大，導(dǎo)致塔板阻力及降液管內(nèi)阻力增大時(shí)，均會(huì)引起降液管液層升高，以致達(dá)到上一層塔板，破壞降液管的正常流動(dòng)，直至液相逐漸充滿塔板空間，發(fā)生液泛。說明：兩種液泛互相影響和關(guān)聯(lián)，其最終現(xiàn)象相同。25ppt課件2）降液管液泛 當(dāng)塔內(nèi)氣、液兩相流量較大，（2） 嚴(yán)重漏液 漏液量增大，導(dǎo)致塔板上難以維持正常操作所需的

10、液面，無法操作。此漏液為嚴(yán)重漏液，稱相應(yīng)的孔流氣速為漏液點(diǎn)氣速 。26ppt課件（2） 嚴(yán)重漏液 漏液量增大，導(dǎo)致塔板上難以維持正常三、常用塔板的類型（1）泡罩塔板優(yōu)點(diǎn)：塔板操作彈性大，塔效率也比較高，不易堵。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，塔板阻力大。 組成：升氣管和泡罩27ppt課件三、常用塔板的類型（1）泡罩塔板優(yōu)點(diǎn)：塔板操作彈性大，塔效率圓形泡罩條形泡罩泡罩塔28ppt課件圓形泡罩條形泡罩泡罩塔28ppt課件（2）篩板塔板優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板阻力小。 目前，廣泛應(yīng)用的一種塔型。塔板上開圓孔，孔徑：3 - 8 mm，大孔徑篩板：12 - 25 mm。29ppt課件（2）篩板塔板優(yōu)點(diǎn)：

11、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板阻力小。塔板上開圓（3）浮閥塔板圓形浮閥條形浮閥浮閥塔盤方形浮閥30ppt課件（3）浮閥塔板圓形浮閥條形浮閥浮閥塔盤方形浮閥30ppt課件優(yōu)點(diǎn)：浮閥根據(jù)氣體流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，提高了塔板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時(shí)具有較高塔板效率，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：浮閥易脫落或損壞。方形浮閥F1型浮閥31ppt課件優(yōu)點(diǎn)：浮閥根據(jù)氣體流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，提高了塔板的操作彈性、（4）多降液管（MD）塔板 優(yōu)點(diǎn)：提高允許液體流量32ppt課件（4）多降液管（MD）塔板32ppt課件 五. 篩板塔化工設(shè)計(jì)計(jì)算（1）塔的有效高度 Z 已知：實(shí)際塔板數(shù) NP ； 塔板間距 HT； 選

12、取塔板間距 HT ：理論塔板數(shù)計(jì)算軟件塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系塔體高度：有效高+頂部+底部+ 其它 有效塔高：33ppt課件 五. 篩板塔化工設(shè) C：氣體負(fù)荷因子，與 HT、 液體表面張力和兩相接觸狀況有關(guān)。 液泛氣速兩相流動(dòng)參數(shù) FLV：（2）塔徑 確定原則： 防止過量液沫夾帶液泛 步驟： 先確定液泛氣速 uf (m/s)； 然后選設(shè)計(jì)氣速 u； 最后計(jì)算塔徑 D。34ppt課件 C：氣體負(fù)荷因子，與 HT、 液體表面張力和兩相接對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖 ，C20=(HT 、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.02

13、0.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖35ppt課件對(duì)于篩板塔(浮閥、泡罩塔)，可查圖 ，C20=(HT 、FL 選取設(shè)計(jì)氣速 u 選取泛點(diǎn)率： u / uf 一般液體， 0.6 0.8 易起泡液體，0.5 0.6所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速 u = 泛點(diǎn)率 ufADAd 計(jì)算塔徑 D塔截面積：A = AT - Ad塔徑說明：計(jì)算塔徑需圓整，且重新計(jì)算實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。36ppt課件 選取設(shè)計(jì)氣速 u 所需氣體流通截面積設(shè)計(jì)氣速 u = 泛（3）溢流裝置設(shè)計(jì) 溢流型式的選擇 依據(jù)：塔徑 、流量； 型式：?jiǎn)瘟餍?、U 形流型、雙流型、階

14、梯流型等。 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圓形。 降液管截面積：由Ad/AT = 0.06 0.12 確定； 底隙 hb ：通常在 30 40 mm。 溢流堰（出口堰） 作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過。 型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。37ppt課件（3）溢流裝置設(shè)計(jì) 降液管形式和底隙 溢流堰（出38ppt課件38ppt課件堰長(zhǎng) lW ：影響液層高度。堰高 hW：直接影響塔板上液層厚度 過小，相際傳質(zhì)面積過??； 過大，塔板阻力大，效率低。 常、加壓塔：40 80 mm ； 減壓塔：25 mm 左右。 說明：通常應(yīng)使溢流強(qiáng)度qVLh/lW 不大于100130 m3/（

15、mh）。 或： 雙流型:單流型：39ppt課件堰長(zhǎng) lW ：影響液層高度。堰高 hW：直接影響塔板上液層厚(4) 塔板及其布置 受液區(qū)和降液區(qū) 一般兩區(qū)面積相等。 入口安定區(qū)和出口安定區(qū) 其中， E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取 E =1。堰上方液頭高度 hOW ：要求： 邊緣區(qū)：bcbdbslWrx40ppt課件(4) 塔板及其布置其中， E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取 （5）篩孔的尺寸和排列 篩孔： 有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。 篩板開孔率 ： 單流型弓形降液管塔板： 有效傳質(zhì)區(qū)： 雙流型弓形降液管塔板：bcbdbslWrxd0t41ppt課件（5）篩孔的尺寸和排列單流型弓形降液管塔板：

16、 有效傳質(zhì)區(qū)：篩孔直徑 d0 : 3 8 mm (一般)。 12 25 mm (大篩孔) 孔中心距 t : (2.55) d0 取整。 開孔率: 通常為 0.08 0.12。 板厚：碳鋼（3 4mm）、不銹鋼。 篩孔氣速：篩孔數(shù)：d0t42ppt課件篩孔直徑 d0 : 3 8 mm (一般)。篩孔氣速：(6) 塔板的校核 對(duì)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。 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氣體單位時(shí)間夾帶到上層塔板的液體質(zhì)量（或摩爾） e： kg 液體 / h 或 kmol液體 / h 液沫夾帶分率

17、：夾帶的液體流量占橫過塔板液體流量的分?jǐn)?shù)。 故有： 所以43ppt課件(6) 塔板的校核 液沫夾帶量校核所以43ppt課件說明：超過允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。 ev的計(jì)算方法：方法1：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求，進(jìn)而求出ev。方法2：用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev。式中Hf 為板上泡沫層高度：要求： ev 0.1 kg 液體 / kg氣體。44ppt課件說明：超過允許值，可調(diào)整塔板間距或塔徑。 ev的計(jì)算方法 塔板阻力的計(jì)算和校核 塔板阻力： 塔板阻力 hf包括 以下幾部分: （a）干板阻力 h0氣體通過板上孔的阻力（設(shè)無液體時(shí)）； （b）液層阻力 hl 氣體通過液層阻力； （c）克服液體表面張力阻

18、力 h孔口處表面張力。清液柱高度表示：（a）干板阻力h045ppt課件 塔板阻力的計(jì)算和校核 塔板阻力 hf包括 以下幾部分:清d0/C0塔板孔流系數(shù)C0 孔流系數(shù)46ppt課件d0/C0塔板孔流系數(shù)C0 孔流系數(shù)46ppt課件（b）液層阻力 hl查圖求充氣系數(shù)47ppt課件（b）液層阻力 hl查圖求充氣系數(shù)47ppt課件說明：若塔板阻力過大，可增加開孔率或 降低堰高。（c）克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)） 降液管液泛校核故塔板阻力：降液管中清液柱高度 (m)48ppt課件說明：若塔板阻力過大，可增加開孔率或 降低堰高。（c）克服液（a） 液面落差一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求：

19、0.5h0（b） 液體通過降液管阻力 hd包括底隙阻力 hd1和進(jìn)口堰阻力hd2。無進(jìn)口堰時(shí)：49ppt課件（a） 液面落差一般較小，可不計(jì)。當(dāng)不可忽略時(shí)，一般要求泡沫層高度要求：說明：若泡沫高度過大，可減小塔板阻力或 增大塔板間距。泡沫層相對(duì)密度：對(duì)不易起泡物系，易起泡物系， 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：說明：停留時(shí)間過小，可增加降液管面積 或 增大塔板間距。50ppt課件泡沫層高度要求：說明：若泡沫高度過大，可減小塔板阻力或 增大（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力 h0 （b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速 u0 說明：如果穩(wěn)定系數(shù)k過小，可 減小開孔率 或 降低堰高。 嚴(yán)重漏液校核 漏液點(diǎn)氣速 u0 ：發(fā)生嚴(yán)重漏液時(shí)篩孔氣速。 穩(wěn)定系數(shù)：要求：51ppt課件（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干板阻力 h0 （b）計(jì)算漏液點(diǎn)