武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
t?78.1578.15?78.41 tD=78.28℃ ?D89.43?74.7281.82?89.43t?100100?95.5 塔釜tW： tW=99.83℃ ?W0?1.900.6993?0?t?t82.05?78.28精馏段平均温度 t1?FD??80.17℃
22?t?t82.05?99.83提馏段平均温度 t2?FW??90.94℃
22塔顶tD：
全塔的平均温度tm?tD?tf?tw3?78.28?82.05?99.83?86.72℃
3
3.3.2 液体平均黏度和实际塔板数计算
表3-4水在不同温度下的黏度
温度／℃ 81 82 ?黏度／mPa?s 0.3521 0.3478 温度／℃ 90 91 黏度／mPa?s 0.3165 0.3130
精馏段平均温度t1=80.17℃
80.7?79.880.17?79.8?，x1=46.21%
39.65?50.79x1?50.7980.7?79.880.17?79.8?，y1=63.82%
61.22?65.64y1?65.64液相组成x1：
气相组成 y1：
在温度80.17℃下查得水的粘度?H2O?0.3564mpa?s由液体黏度共线图可得
?乙醇?0.425mpa?s?L??Xi?Lin
因为
所以有
?L精?0.4621?0.425?(1?0.4621)?0.3564?0.372810
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?精= y1x20.6382?0.5379??2.053y2x10.3618?0.4621-0.245ET精?0.49?(?精?L精)?0.245=0.49??2.053?0.3728?提馏段平均温度t2=90.94℃ 液相组成x2：
?=52.3%
95.5?89.090.94?89.0，x2=5.625% ?1.9?7.21x2?7.2195.5?89.090.94?89.0?，y2=32.37%
17.00?38.91y2?38.91气相组成y2：
在温度90.94℃下查得水的粘度?H2O?0.3132mpa?s由液体黏度共线图可得
?乙醇?0.365mpa?s
?L提?0.05625?0.365?(1?0.05625)?0.3132?0.3161 ?提=y1x20.3237?0.94375??8.304 y2x10.6763?0.05625-0.245ET?0.49?(?提?L提)?0.245=0.49??8.304?0.3161? (Np)精?NR12==23 ET0.521=38.7%
(Np)提?NS?13-1==5.2 经圆整后取6块 ET0.387全塔所需塔板数：Np?(Np)精?(Np)提=23+6=29 全塔效率： ET?(NT?1)/Np=15-1?100%=48.3% 29 11
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3.3.3操作压力及平均摩尔质量计算
操作压力：
塔顶操作压力（绝压）： PD=101.3+4=105.3KPa，取每层压强降：?P?0.7KPa 进料板压力：PF?PD?N精?P?105.3?0.7?23?121.4KPa 塔底压力：PW?PD??PNP?105.3?0.7?29?125.6KPa 精馏段平均压力：PPF?PD精m?2?121.4?105.32?113.35KPa 提馏段平均压力：PPF?PW121.4?提m?2?125.62?123.5KPa 精馏段的平均摩尔质量
精馏段平均温度t?1=80.17℃ 液相组成x?79.880.17?79.81：
80.739.65?50.79?x，x1=46.21%
1?50.79气相组成 y80.7?79.880.171：
61.22?65.64??79.8y，y1=63.82%
1?65.64所以 M?L1?46?0.4621?18?(1?0.4621)?30.94 kg/kmol M?V1?46?0.6382?18?(1?0.6382)?35.87 kg/kmol 提馏段平均摩尔质量 提馏段平均温度t?2=90.94℃ 液相组成x?89.090.94?2：
95.51.9?7.21?89.0x，x2=5.625%
2?7.21气相组成y95.5?89.090.942：
17.00?38.91??89.0y，y2=32.37%
2?38.91所以 M?L2?46?0.05625?18?(1?0.05625)?19.575 kg/kmol M?V2?46?0.3237?18?(1?0.3237)?27.06 kg/kmol
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3.3.4平均密度计算
已知：混合液密度 依式
1?L=
?aAA??aBB（a为质量分数，M为平均相对分
??ToM子质量）混合汽密度 ： ?v?求得在t1与t2下乙醇与水的密度。不
22.4T?0同温度下乙醇和水的密度见表5-2。
表5-2不同温度下乙醇和水的密度
温度/℃ 80 85 90 1、精馏段
平均温度t1=80.17℃
??乙
735 730 724
?水
971 968.6 965.3
温度/℃ 95 100
?乙
720 716
?水
961.85 958.4
85?8080.17?80?，?乙=734.83 kg/m3
730?735?乙?735
85?8080.17?80? , ?水=971.69 kg/m3
968.6-971.8?水?971.8在精馏段，液相平均密度?L1：
1?L1?0.4621?46/[0.4621?46?18?(1?0.4621)]1?0.6870
?734.83971.69?L1?795.54kg/m3
气相平均密度?V1：
?V1=
2、提馏段
35.87?273.15=1.2380 kg/m3
22.4?(273.15?80.17)平均温度 t2=90.94℃ 95?90?90.94?90， ?乙=723.248 kg/m3
720?724??乙?724 液相平均密度?L2：
95?9090.94?90， ?=964.6514 kg/m3 水?961.85?965.3?水?965.313
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1?L2?0.05625?46/[0.05625?46?18?(1?0.05625)]1?0.1322 ?723.248964.9412?L2?924.134kg/m3
气相平均密度?V2：
?V2=
27.06?273.15=0.906 kg/m3
22.4?(273.15?90.94)3.3.5液体平均表面张力计算
二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算
1/41/4?1/4??sw?w??so?o
mxwVwx0V0 ?0?注：?w?
xwVw?x0V0xwVw?x0V0?sw?xswVs/Vw ?s0?xs0Vs/V0
2/3??q/w??q???oVo2/3?B?lg???wVw? ? , Q?0.441?????T??q???w?2??swA?B?Q , A?lg???so?? , ?sw??so?1 ?式中下角标，w,o,s分别代表水、有机物及表面部分；xw、xo指主体部分的分子数，Vw、Vo主体部分的分子体积，δw、δo为纯水、有机物的表面张力，对乙醇q = 2。
（1）精馏段：t1?80.17?C
Vw?mw?wmo?18?22.63m3/kmol
795.54Vo?
?o?46?37.09m3/mol 1.2414