北京理工大学 本科生毕业设计
VL?L0.50.002743749.80.5（）??()?0.03985 Vs?V1.2542.259取板间距HT=0.35m，取板上液层高度hL=0.07m 则HT-hL=0.35-0.07=0.28(m)
根据以上数据，由《化工原理》下册p158图3—7史密斯关联图查得： C20=0.054
由于物系表面张力为30.62 dyn/cm，不接近C20 dyn/cm，故需校正：
30.620。2C?C20（）?0.054?()0.2?0.06400
2020
?umax?C?L??V749.8?2.259?0.06400??1.164(m/s) ?V2.259取安全系数为0.7，则u= umax×安全系数=1.164×0.7=0.8150（m/s） 塔径：D?4Vs4?1.254??1.397(m) ??u??0.8150按标准塔径圆整为D=1.4m
??则塔截面积：AT?D2??1.42?1.539(m)
44空塔气速：u=
Vs1.254??0.8146(m/s) AT1.539（3）提馏段计算： ??VL?L0.50.03682922.80.5（）??()?0.7332 ??1.4161.148Vs?V取板间距HT′=0.40m，取板上液层高度hL′=0.09m 则HT′- hL′=0.35-0.07=0.31(m)
根据以上数据，由《化工原理》下册p158图3—7史密斯关联图查得： C20′=0.02599
由于物系表面张力为54.30 dyn/cm，不接近C20 dyn/cm，故需校正：
54.300.2 ????0。2C?C20（）?0.02599?()?0.031742020
umax?C???L???V??V??0.03174?922.8?1.148?0.8993(m/s)
1.14820
北京理工大学 本科生毕业设计
取安全系数为0.7，则u′= umax′×安全系数=0.8993×0.7= 0.6295（m/s） 塔径：D??4Vs4?1.416??1.693(m) ??u??0.6295按标准塔径圆整为D′=1.8m
???则塔截面积：AT?D?2??1.82?2.545(m)
44空塔气速：u′=
Vs?1.416??0.5565(m/s) ?2.544AT2.3.4塔板结构设计
(一) 精馏段
板间距HT=0.35m,取板上液层高度hL=0.07m 塔径D=1.4m
根据塔径和液体的流量，选用弓形降液管，不设进口堰，塔板采用单溢流和分块式组装。 (1) 溢流装置 ①堰长lW
取堰长lW=0.65D,即lW=0.65×1.4=0.91(m) ②堰上液层高度hOW
22.84Lh3hOW =E()，取E≈1
1000lw2.84Lh32.849.8753hOW = E()??1?()?0.01392(m)1000lw10000.91hOW>0.006m，符合要求。一般how不应小于6mm,以免液体在堰上分布不均。 ③出口堰高hW
hL=hW+hOW，即hW?hL?hOW?0.07?0.01392?0.05608(m) ④ 降液管底隙高度 ho
ho=hw-0.006=0.05608-0.006= 0.05008(m) ⑤ 弓形降液管宽度Wd和面积Af
lW0.91??0.65 D1.422查《化工原理》下册，图3-12得
AfAT?0.07?Af?0.07?1.539?0.1078(m2)
21
北京理工大学 本科生毕业设计
Wd?0.126?Wd?0.126?1.4?0.1764(m) D⑥ 液体在液管中停留时间θ θ=
Af·HTLS?0.1078?0.35?13.7(s)
0.002743停留时间θ>5s，故降液管尺寸可用。 (2) 塔板布置及浮阀数目与排列 取阀孔动能因数Fo=10 阀孔气速uo=
Fo?v=
102.259VS?6.653(m/s)
1.254每层塔板上的浮阀数N=
?4?do2uo?4?158
?0. 0392?6.653取破沫区宽度：WS=70mm= 0.07m (60~75mm之间)
边缘区宽度：WC=50mm=0.05m (30~50mm之间)
?2?1XRsin] 对于单溢流塔板，鼓泡区面积Aa=2[xR2?X2?oR180式中：
D1.4X??（Wd?WS）??(0.1764?0.07)?0.4536(m)
22D1.4?0.05?0.65(m) R=?WC?22?2?10.45360.65sin]?1.032(m2) Aa=2[0.4536?0.652?0.45362?o0.65180浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，精馏段取同一横排的孔心距t=0.075m，估算相邻两排孔中心线距离t?
Aa1.032t????0.087(m)
Nt158?0.075该塔采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用87 m m，故采用t?=65 m m。
按t=0.075m，t′=0.65 m以等腰三角形叉排方式作图(见以下图2-5)，排得阀数为160个。
22
北京理工大学 本科生毕业设计
图2-5 精馏段的阀孔布置图
按N=160重新核算孔速及阀动能因数： uo=
VS?4?1.254do2N?4?6.561(m/s)
?0.0392?160Fo?u0?v?6.561?2.529?10 阀孔因数变化不大，仍在8~11范围内 塔板开孔率：(二) 提馏段
板间距HT′=0.40m,取板上液层高度hL′=0.09m 塔径D′=1.8m
根据塔径和液体的流量，选用弓形降液管，不设进口堰，塔板采用单溢流和分块式组装。 (2) 溢流装置 ①堰长lW′
取堰长lW′=0.75D′,即lW′=0.75×1.8=1.35(m) ②堰上液层高度hOW′
?22.84Lh3hOW ′=E()，取E≈1
1000l?w23
u0.8146??100%?12.42% uo6.561北京理工大学 本科生毕业设计
?222.84Lh32.84132.63hOW′ = E()??1?()?0.06046(m)?1000l10001.35whOW′>0.006m，符合要求。一般how不应小于6mm,以免液体在堰上分布不均。 ③出口堰高hW
???hL′=hW′+hOW′，即hW?hL?hOW?0.09?0.06046?0.02954(m)
④ 降液管底隙高度 ho′
ho′=hw′-0.006=0.02954-0.006= 0.02354(m) ⑤ 弓形降液管宽度Wd和面积Af
?lW1.35??0.75 D?1.8查《化工原理》下册，图3-12得 ?Af?0.125?Af?0.125?2.544?0.3181(m2) ?AT?Wd?0.157?Wd?0.157?1.8?0.2826(m) D?⑥ 液体在液管中停留时间θ
??Af·HT0.3181?0.40θ′=??5.4(s)
?0.03682LS停留时间θ′>5s，故降液管尺寸可用。 (2) 塔板布置及浮阀数目与排列 取阀孔动能因数Fo=9 阀孔气速uo′=
Fo91.148?v?= ?8.400(m/s)
每层塔板上的浮阀数N′=
VS???1.416?4duo2o?4?142
? 0.039?8.4002取破沫区宽度：WS′=75mm= 0.075m (60~75mm之间) 边缘区宽度：WC′=50mm=0.05m (30~50mm之间)
?2?1XRsin] 对于单溢流塔板，鼓泡区面积Aa′=2[xR2?X2?oR180式中：
D???1.8X??（Wd?WS）??(0.3181?0.075)?0.5424(m)
2224