化工原理课程设计 崔凯 09121358
Hd=φ(HT+hw)=0.6×(0.5+0.045)=0.327m 第一点：取Lh?100m3/h
lh(lw)2.5=lh(1.26)2.5=1001.782=56.12
lwD?0.7
∴可由液流收缩系数（参见《化工原理》下册P134 图10-48）得E=1.063
how=2.84×10-3E(lhlw)23=2.84×10-3×1.063×(1001.26)23=0.0558m
∑hf=0.153×(lslwh0)=0.153×(2100/36001.26×0.04)=0.0465m
2 hl=β(how+hw)=0.58×(0.0558+0.045)=0.0585m液柱
hd=Hd-(how+hw+∑hf+hl) =0.327-(0.0558+0.045+0.0465+0.0585)
=0.1212Uo=(2ghdρLC0ρV2)0.5 =(2×9.8×0.1212×958.31×0.720.7970.52)0.5
=(1480.7)=38.48 Vh=U0A0×3600=38.48×0.16×3600=22164.5m3/h 第二点：取 Lh?110m3/h
lh(lw)2.5=lh(1.26)2.5=1101.78=61.73
lwD?0.7
∴可由液流收缩系数（参见《化工原理》下册p184 图10-48）得
E=1.072
how=2.84×10E(-3lhlw)23=2.84×10-3×1.072×(1101.26)23=0.0599m
∑hf=0.153×(lslwh0)=0.153×(2110/36001.26×0.04)=0.0562m
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hl=β(how+hw)=0.58×(0.0599+0.045)=0.0608m液柱
hd=Hd-(how+hw+∑hf+hl)=0.1051 Uo=(=(2ghdρLC0ρV2)0.52×9.8×0.1051×958.31×0.720.7972)0.5
=35.83 Vh=U0A0×3600=35.83×0.16×3600=20638.08m3/h
若同样将溢流液泛线近似看成直线，连接以上两点即可求得（附图5：线3）
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精馏塔示意图（CAD版）
由上述计算数据，根据《石油化工设备设计选用手册》及《钢制压力容器》塔设备部分的规定，利用Autocad2008对精馏塔进行设计，示意图如下（省略板面设计及螺丝设置）：
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辅助设备选型
精馏装置的主要附属设备包括蒸汽冷凝器、塔底再沸器、原料预热器、直接蒸汽鼓管、物料输送管及泵等。前四种设备本质上属换热器，并多采用列管式换热器，管线和泵属输送装置。 （一）回流冷凝器
按冷凝器与塔的位置，可分为：整体式、自流式和强制循环式。 （1） 整体式
按冷凝器与精馏塔做成一体。这种布局的优点是上升蒸汽压降较小，蒸汽分布均匀，可用于凝液难以用泵输送或用泵输送有危险的场合。缺点是塔顶结构复杂，不便维修，当需用阀门、流量计来调节，需较大位差，须增大塔顶板和冷凝器间距离，导致塔体过高。该型式常用于减压精馏和传热面较小的场合。 （2） 自流式
将冷凝器装在塔顶附近的台架的高度来获得回流和采出所需的位差。 （3） 强制循环式
当冷凝器传热面过大，装在塔顶附近对造价和维修都是不利的。故将冷凝器装在离塔顶较远的低处，用泵向塔提供回流液。将回流管置于冷凝塔上部，冷凝器置于地面。凝液借压差流入回流罐中，这样可以减少台架，且便于维修，主要用于常压或加压蒸馏。在一般情况下，冷凝器采用卧式，因为卧式的冷凝液膜较薄，故对流传热系数较大，且卧式便于安装和维修。 综上所述，选择常压下操作的强制循环冷凝器。 （二）再沸器
精馏塔塔底的再沸器可分为：釜式再沸器、热虹式再沸器及强制循环再沸器。
(1)釜式再沸器
一种是卧式再沸器，壳方为釜液沸腾，管内可以加热蒸汽。另一种是夹套式再沸器，液面上方必须留有蒸发空间，一般液面维持在容积的70%左右。夹套式再沸器，常用于传热面较小或间歇精馏中。
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(2)热虹吸式再沸器
它是依靠釜内部分汽化所产生的汽、液混合物。其密度小于塔底液体
密度，由密度差产生静压差使液体自动从塔底流入再沸器，因此又称自然循环再沸器。这种型式的再沸器气化率不大于40%，否则传热不良。
（3）强制循环再沸器
对于高粘度液体和热敏性气体，宜用泵强制循环式再沸器。因流速大，停留时间短，便于调控和调节液体循环量。
综上所述，考虑到此设计中，粘度不是很大，选择虹吸式再沸器。因此可以不必用泵就可使液体循环。
（三）接管直径
各接管直径由流体流速及其流量，按连续性方程决定，即
d?4Vs?u
（1） 塔顶蒸汽出口管径DV
蒸汽出口管中的允许气速UV应不产生过大的压降；
（2） 回流液管径DR
冷凝器安装在塔顶时，冷凝液靠重力回流，一般流 0.2-0.5m/s； （3） 进料管径dF
料液由高位槽进塔时，料液流速取0.4-0.8m/s。由泵输送时流速取为1.5-2.5m/s； (4) 釜液排除塔径dW
釜液流出的速度一般取0.5-1.0m/s； （5）饱和水蒸气管
饱和水蒸气压力在295kpa（表压）以下时，蒸汽在管中流速取为20-40m/s：表压在785kpa以下时，流速取为40-60m/s：表压在2950kpa以上时，流速取为80m/s。
（四）加热蒸汽鼓泡管
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