化工原理程设计经典PPT课件

本科生课程设计化工原理课程设计主讲教师郝庆兰本科生课程设计化工原理课程设计要求1、课程设计封面1张2、2号图纸2张3、2开坐标纸1张4、16开坐标纸1张5、课程设计用稿纸50页6、按要求顺序装订本科生课程设计化工原理课程设计说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 要求 目录 前言 一、设计任务书 二、设计说明塔型的选择和流程选择 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 说明（包括流程示意图） 三、设计计算所有设计公式和数据来源要说明 四、参考资料设计指导书、化工原理上下册等 附图（塔体总装图、流程图、 图解 交通标志图片大全及图解交通标志牌图片大全及图解建筑工程建筑面积计算规范2013图解乒乓球规则图解老年人智能手机使用图解 理论板和负荷性能图）本科生课程设计封面封面纸：按要求填写封二：设计任务书按《指导书》要求填写题目:日产24吨94%(质量%)乙醇生产的板式塔设计原料液:乙醇-水溶液，含乙醇40%(质量%)(属于低黏度、无固体颗粒、无腐蚀性溶液)产品要求:塔顶馏出液含乙醇94%(质量%)塔底残液(以间接蒸汽加热计!)含乙醇<0.3%本科生课程设计目录按实际完成后的课程设计说明书编写，保留到二级标题。本科生课程设计前言(绪论）正文第一页简洁叙述： 本次课程的设计目的； 板式塔精馏装置分离乙醇—水物系的必要性。本科生课程设计一、设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，乙醇含量：xx%(质量分数)；年产量或日产量：原料液温度：即进料热状态设计要求：塔顶的乙醇含量不小于xx%(质量分数)塔底的乙醇含量不大于xx%(质量分数)按《指导书》要求计算后填写，含量与每位同学的学号有关！本科生课程设计二、设计说明2、说明为什么采用图解理论板法求理论板数？1、本科生课程设计三、生产工艺流程设计3、塔型的选择选择板式塔中的筛板塔★为什么选板式塔？从被分离物系和设备两方面论述；★塔板结构采取什么形式？本科生课程设计4、流程的选择三、生产工艺流程设计本科生课程设计5、加料状况即精馏塔的进料热状态如何确定？论述饱和液体进料的优点（3个方面）；饱和液体进料的方式如何保证？6、加热方式：即塔底加热采取什么形式？直接蒸汽加热，论述直接蒸汽加热的优点。三、生产工艺流程设计本科生课程设计三、生产工艺流程设计本科生课程设计流程图(举例,指导书上也有)本科生课程设计以上是定性的设计以下是定量的设计设计计算需指出，设计中设计变量的个数多于方程的个数（其差值称为设计的自由度），故下文中有些设计变量需要由设计者从经验范围中选定，才能计算出其他量。如果根据某一目标函数（如单位产品设备费用和运行费用之和）来确定这些“自由”的设计变量的取值，就是“优化设计”。“优化设计”有一套专门的算法。本科生课程设计四、设计计算（一）物料衡算（二）回流比R（四）塔径的计算D（新！）（三）理论板数N、实际板数Ne、塔板效率E（五）塔高计算（新！）（一）物料衡算1、原料液组成用xF表示每位同学的进料浓度计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 如下：aF=（30+班号后三位×0.02+学号后两位×0.05）%例如：050311班某同学学号是05031130，则aF=（30+311×0.02+30×0.05）%=37.72%aF是质量分率换算成摩尔分率！2、塔顶产品组成用xD表示aD=（93.5+学号后两位×0.02）%例如：050311班某同学学号是05031130，则：aD=（93.5+30×0.02）%=94.1%换算！3、塔底残液用xW表示以间接蒸汽加热计!含乙醇<0.3%（质量分率）（换算成摩尔分率即可，全体统一！与学号无关）（一）物料衡算4、定回流比RR=(1.1～2)Rmin,R=(1.4+学号后两位×0.01)×Rmin例如：050311班某同学学号是05031130，则R=(1.2+12×0.03)Rmin,=1.56Rmin（一）物料衡算5、全塔物料衡算：按间接蒸汽加热： 按直接蒸汽加热：S=V=V’=(R+1)D要计算直接蒸汽流量S(kmol/h)，需要知道回流比R。见下文二、（一）物料衡算1、做出x-y相图作对角线根据平衡数据作x-y曲线2、确定最小回流比Rmin若选泡点进料，则q=1，q线为过（xF,xF）点的垂线（二）回流比R确定了回流比R后，要回到物料衡算中再确定直接蒸汽用量S等（若选间接蒸汽加热则不必回到物料衡算）。3、根据Rmin，确定R理论板的求法：捷算法（略）逐板计算法（略）梯级图解法（三）理论板数N、塔板效率E和实际板数Ne1、作出精馏段操作线、提馏段操作线、画梯级精馏段操作线：定点截距法注：直接蒸汽加热时，梯级作到xW*处，读出一位小数。N=梯级数-1另外：局部放大（包括塔顶塔釜放大）2、计算全塔板效率E（新！）O’connel关联图教材P145图11-21：2、计算全塔板效率E（新！）O’connel关联图★横坐标αμav的确定方法：α：平均相对挥发度对非理想溶液可取各板相对挥发度αi的几何平均；步骤：读图，计算，取平均。μav：按指导书公式计算！平均塔温：塔顶和塔釜温度的平均值上面的效率关联图和关联式是针对泡罩塔的，对筛板塔，要乘以修正系数1.1。3、实际塔板数Ne精馏段：Ne1=N1/E提馏段：Ne2=N2/E实际板数取整！塔内流量决定塔径！具体到板式塔，塔的直径为D1、实际气速要使气体在塔内的速度：（四）塔径的计算（新！）uF：液泛气速系数，即最大允许气速umax根据实际情况选取系数液泛气速uF的关联式[Fair,1961]：C：气体负荷参数（四）塔径的计算（新！）2、液泛气速★气体负荷参数C：教材P138例11-3由液气流动参数FP和板间距共同决定！所以在计算塔径前需先选一个板距HT(300mm、400mm和450mm等，见相关资料)。板间距选定后计算FP（FLV）：（四）塔径的计算（新！）FLV的计算：精馏段以塔顶第一层为准提留段以加料板为准★气体负荷参数C：教材P129图11-8：（四）塔径的计算（新！）从图中查出的C20只适用于液相表面张力σ=20mN/m=0.02N/m的情况，如果σ不等20mN/m，需加以修正。（四）塔径的计算（新！）★气体负荷参数C：修正C时要用到混合物（液相）表面张力σ，计算方法：方法一、基团贡献法：各物质“等张比容(parachor)”Pi(分子常数)由原子、基团常数加和而得，这些常数可查表。（四）塔径的计算（新！）★气体负荷参数C：3、塔径的计算算出后圆整，不一定向上圆整！（四）塔径的计算（新！）4、塔径计算小结（四）塔径的计算（新！）5、校核塔径修正气速值修正液泛分率（四）塔径的计算（新！）重新计算流速u和液泛分率u/umax，液泛分率不能超过0.9。若液泛分率超过0.9，则需重新计算塔径，计算后，再次校核是否合适，直至符合要求为止！提馏段塔径的计算（选作）计算后，若精馏段与提馏段的塔径不一样，不设计异径塔，用精馏段统一塔径（四）塔径的计算（新！）计算塔高的公式要根据具体情况选用，如是否设置人孔、手孔等。若物系不含固体杂质、发泡性不强，设置人孔或手孔的间距也可以大一些。推荐公式为《化工 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》介绍：人孔可兼作手孔加料板可兼设人孔或手孔（五）塔高计算（五）塔高计算H—塔高（不包括封头、裙座）m；N—实际的塔板数；S—人孔或手孔的数目，每隔6～8块设一人孔或手孔；HT—塔板间距；HT’—开有人孔或手孔的板间距，手孔Φ150mm，人孔Φ600mm，HT’=HT+Φ；HD—塔顶空间（不包括头盖部分）取1~1.2m；HB—塔底空间（不包括底盖部分）取1m左右；HF—进料板处的板间距，一般可以兼设人孔、手孔。四、设计计算（六）塔板的结构设计（七）流体力学校核（八）适宜的汽、液流量范围：负荷性能图（九）热量衡算、附属设备设计等（六）塔板、降液管的结构设计思路名称　符号　经验范围（六）塔板、降液管的结构设计（六）塔板、降液管的结构设计根据经验范围选定各个长度尺寸：塔板直径D:同塔径堰长Lw：选取Lw/D=0.68～0.76堰上液层高度hOw：经验式堰高hw：选取hw=25-75mm,常压塔推荐40-60mm（需校核）降液管底隙hH：20mm<ho<hw-（5～10)mm1、堰及溢流管尺寸（六）塔板、降液管的结构设计降液管截面积Ad:按公式计算弓形降液管宽度Wd：按公式计算1、堰及溢流管尺寸（六）塔板、降液管的结构设计安定区宽度Ws:50~100mm，根据情况具体选定孔区到塔壁距离Wc（边缘区）：25～75mm孔径do:do=3～5mm孔距t:t=(2.5～5)do板厚tp:tp=3～4mm不锈钢tp=2～2.5m2、塔板布置（本次设计推荐参数）（六）塔板、降液管的结构设计孔数的确定：开孔率的计算公式各异，本设计推荐较常用的筛孔的排布为正三角形排列时：2、塔板布置（本次设计推荐参数）（六）塔板、降液管的结构设计校核项目：堰上液头单板压降液沫夹带降液管内液面高度液体在降液管内停留时间漏液（七）流体力学校核图同学们先试着定性判断影响上述校核结果的尺寸因素．Francis公式：为避免试算，可取Fw=1.02要求how>6mm，才能保证液体的溢流沿堰均匀。要求how>6mm，才能保证液体的溢流沿堰均匀。不合格怎么办？1、校核堰上液头how（已完成）（七）流体力学校核图（2）校核单板压降气体单板压降由干板压降和液层压降加和。其中，气体通过筛孔的压降可借用流体通过孔板流动的公式：气体通过泡沫层的压降：修正系数β:查图11-12（省略）或β≈0.6。六、流体力学校核图11-10（2）校核单板压降六、流体力学校核全塔压降：工业酒精精馏塔釜表压一般为0.18-0.2at（17.7~19.6kpa）,设计要求为塔釜表压力不高于0.3at（29.4kpa）七、流体力学校核（3）校核液沫夹带板式塔即使在低于液泛气速下操作，气体中仍带有液沫，液沫夹带会导致板效率下降，筛板塔操作上限受其限制。下层板的液体被带到上层板与其中的液体混合常用的计算模型：eG<0.1七、流体力学校核（3）校核液沫夹带液沫夹带量的两种表示方法及要求：图11-12FLV：液泛分率常用的计算模型：eG<0.1七、流体力学校核（3）校核液沫夹带影响液沫夹带的最主要的因素为气速u及板间距。当计算得到的结果有eG>0.1不符和要求时，应适当加大塔径或加大板间距。（4）校核降液管内液面高度七、流体力学校核降液管内液面高度不能高过堰顶，否则就会发生液泛。（4）校核降液管内液面高度七、流体力学校核根据Bernoulli定理：(5)校核液体在降液管内停留时间校核要求：τ>3s，否则过多的气泡来不及从降液管内的液体中解脱出来，而带入下层塔板。七、流体力学校核漏液的关联式较多，这里介绍一个简单的计算模型：先计算漏液时的干板压降：再由干板压降的计算公式（前已用过）：计算出漏液时的气体孔速uomin校核的要求：u/uomin>1.5七、流体力学校核(6)校核漏液计算结果（1）主要尺寸板型 型 塔径D m 板距Ht mm 降液管截面积Ad m2 降液管底隙 mm堰长lw mm堰高hw mm孔径d0 mm 板厚tp mm 孔总面积A0 m2 计算结果（2）水利学性能液泛分率液沫夹带分率单板压降△Ht降液管内液体停留时间堰上液头高度降液管内液面高度Hd（3）几个气速值液泛气速uF漏液点气速U0，min实际气速u筛孔气速u0八、负荷性能图——适宜的汽、液流量范围教材P134：图11-14气量过小：漏液气量过大：液末夹带液量过小：液面分布不均匀液量过大：液面落差大，甚至液泛现将堰液头、液沫夹带、液泛、停留时间、漏液等各项流体力学核中的公式和指标列在下面：f(VL,VG)F(VL’)<0.006液体流量下限线G(VL,VG)<0.1液末夹带上限线H(VL,VG)<…漏液线J(VL)>3液体流量上限线K(VL,VG)<L(VG)八、负荷性能图——适宜的汽、液流量范围手算时，可将各曲线看作直线，就可根据两个(VL,VG)点确定各线。操作线,操作上下限,操作弹性F(VL)==0.006G(VL,VG)==0.1H(VL,VG)==…J(VL)==3K(VL,VG)==L(VG)八、负荷性能图——适宜的汽、液流量范围操作线:原点和操作点(VL，VG)的连线(塔顶)八、负荷性能图——适宜的汽、液流量范围九、热量衡算、附属设备设计等请按指导书要求的浅度和广度进行.