江苏科技大学化工原理课程设计
表3 各组分得饱和蒸汽压与温度得关系
温度（℃）
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
正戊烷（Pa）
24400 37830 56160 82030 115100 159400 214100 282600 366400 467700 588500
正己烷（Pa）
6028 10090 16160 24940 37250 54030 76350 105400 142400 188800 244400
查表3并计算精馏段A物质的蒸汽压：
159400?115100(42.45?40)?125953.5 PA，精?115100?10查表3并计算精馏段B物质的蒸汽压：
54030?37250(42.45?40)?41361.1 PB，精?37250?10查表3并计算全塔A物质的蒸汽压：
p上?p下159400?115100(t?t下)?115100?(48.46?40) 1010?152577.8kPapA?p下?查表3并计算全塔B物质的蒸汽压：
p上?p下54030?37250(t?t下)?37250?(48.46?40) 1010?51445.8a8kPpB?p下?计算精馏段相对挥发度?j：
p?125953.5A?j????3.05
pB41361.1计算全塔相对挥发度?：
??152577.8=2.96
51445.88 3、平均摩尔质量
塔顶汽液混合物平均摩尔质量：由xD=y1=0.987和相平衡方程 x=y/(?-(?-1)y） 得x1=0.962
MVDm=0.987×72+0.013×86=72.182（kg/kmol）
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MLDm=0.962×72+0.038×86=72.532（kg/kmol） 方程x=y/(?-(?-1)y）得xF=0.440。
MVFm=0.7×72+0.3×86=76.2（kg/kmol） MLFm=0.44×72+0.56×86=79.84（kg/kmol） 精馏段汽、液混合物平均摩尔质量： MVm=（72.182+76.2）/2=74.191（kg/kmol） MLm=（72.532+79.84）/2=76.186（kg/kmol）
4、平均密度
（1）气相平均密度 由理想气体状态方程计算，即
ρ
Vm=
进料板汽、液混合物平均摩尔质量：由图解理论板（见附图1），得yF=0.7和相平衡
pmMVm109.88?74.191??3.11（kg/m3） RTm8.314??42.45?273.15? （2）液相平均密度
内插关系式： ???下??上??下10(t?t下) （2.1）
液相混合物密度：
1??aA?A?aB?B （2.2）
其中，aA 、aB分别为正戊烷（A），正己烷（B）组分的质量分率，?A 、?B分别为A，B纯组分的密度。
可根据塔顶、塔釜、加料板的质量分率及各纯组分的密度求得三处混合液的密度同时可计算三段的平均温度
??(?1??2)/2
表4 各组分的液相密度与温度的关系
温度
?C?
0正戊烷（kg/m）
645.9
636.2 626.2 616 605.5 594.8 583.7
17
3正己烷（kg/m）
675.1 666.2 657.2 648.1 638.9 629.5 620.0
30 10 20 30 40 50 60
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70 80 90 100 572.2 560.3 547.9 535 610.2 600.2 589.9 579.3
查表4并根据式（2.1）、（2.2）计算塔顶液相平均密度?d：
?dA??下??上??下10(t?t下)?616?605.5?616(36.86?30)?608.797
10?dB??下??上??下10(t?t下)?648.1?1638.9?648.1(36.86?30)?641.7910?609.204kg/m3
641.79?L,Dm?0.987608.797?0.013
加料板液相平均密度?LFm：617.202kg/m3 精馏段平均密度?Lm：613.203kg/m3 5、液相平均表面张力
内插关系式：
???下?混合物表面张力：
?Lm=
?上??下10(t?t下) （2.3）
?x?ii （2.4）
各段表面张力：
?Lm?(?LDm??LFm)/2 （2.5）
塔顶与塔釜的表面张力可近似用纯物质表面张力代替
表5 各组分的表面张力与温度的关系
温度
?C?
0正戊烷（kg/m）
18.20 17.10 16.0 14.92 13.85 12.80 11.76 10.73 9.72 8.726
18
3正己烷（kg/m）
20.1 19.06 18.02 17.0 15.99 14.99 14.0 13.02 12.0 11.11
30 10 20 30 40 50 60 70 80 90
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100 7.752 10.18
根据式（2.3）、（2.4）可得精馏段平均表面张力?Lm：
?dA??下??上??下10(t?t下)?14.92?13.85?14.92(36.86?30)?21.051015.99?17(36.86?30)?16.31 10?dB??下??上??下10(t?t下)?17??L,Dm=0.987×21.05+0.013×16.31=20.99
计算，同理可得：
?L,Fm=14.23
计算得：
?Lm?(?LDm??LFm)/2=(20.99+14.23)/2=17.61（×10^-3N/m）
6、液相平均粘度
内插关系式：
???下?混合液体粘度
log??xAlog?A?(1?xA)log?B （2.7）
?上??下10(t?t下) （2.6）
?B=(?d+?f)/2 （2.8）
?=(?d+?w)/2 （2.9）
表6 各组分的粘度与温度的关系
温度
?C?
0正戊烷（kg/m）
0.199
0.184 0.172 0.161 0.151 0.127 0.117
3正己烷（kg/m）
0.255 0.235 0.217 0.202 0.189 0.177 0.166
340 50 60 70 80 90 100
查表6并根据式（2.6）、（2.7）、（2.8）计算精馏段平均粘度?Lm：
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?A??下??上??下10(t?t下)?0.199?0.184?0.199(48.04?40)?0.5069100.235?0.255(48.04?40)?0.64896
10?B??下??上??下10(t?t下)?0.255?
log??xAlog?A?(1?xA)log?B?0.44?log 0.5069 ?(1?0.44)?log0.64896?-0.235
?Lm?0.582mPa?s
2.2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
1．查史密斯关联图的方法是分别由精馏段和提馏段的参数得史密斯关联图的横坐标A(精)和A（提），以及曲线值B,获得C20值。
2．板间距是由塔径来选用的，在未知塔径的情况下，可根据进料的情况设塔径的范围，查得板间距。由设定的板间距计算出塔径后，再核实板间距是否合适，如不合适，重新设定板间距后计算塔径。
塔径计算需要确定空塔气速u，空塔气速由极限空塔气速（最大空塔气速）umax乘以安全系数得到，计算空塔气速需要知道操作物系的负荷系数C，C值由表面张力为20dyn/cm的物系负荷系数C20计算而得，C20由史密斯关联图查得。
图三 史密斯关系图
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