课程设计。
梧州学院数理系 10林产化工班谭国西学号1000604026
设计题目： 分离苯-甲苯的常压筛板蒸馏塔设计。
一． 计算塔板数。
根据下表数据作出苯-甲苯的y-x相图。
表1 苯-甲苯物系在总压101.325kpa下的t-x(y)图。
xd=0.98 , q=1 , xf=0.25 , yp= 0.
916 , xp=0.98 , rmin=(xd-yd)/(yp-xp)=(0.25-0.
445)/(0.916-0.98)=3.
047,r=1.8rmin=5
精馏段操作线在y轴上的截距为：xd/(r+1)=0.98/(5+1)=0.163
在y-x图上，依据xd=0.98，xf=0.25，xw=0.
01分别作垂直线，与对角线交于d,f,w 3点。按精馏段操作线截距0.163定出点i，连接di为精馏段操作线。
与精馏段操作线交于f点，连接wf为提留段操作线。由下图可知总理论塔板数为 14.6，精馏段理论塔板数为 8，提留段理论塔板数为 7
全塔效率e0=1.1 e0泡罩=54％
实际塔板数n实=n理/e。
根据理论板数n理和全塔板效率e0可求出实际塔板数n实。
n实=n理/ e0=14.6/59.4％=24.58≈25
二、 塔板设计。
1．塔板初步设计。
1）预计所设计的塔为中型，暂定采用单流型塔板，板距600mm。
2）估计塔径。
fp=（vl/vg）(ρl/ρg)0.5=(ml/mg)(ρg/ρl)0.5=25000/30000×(2.69/694)0.5
ml,mg分别代表液，气的质量流率。根据上述算出的参数及所设的板距（600mm）由查表得c20=0.11 ,c=c20(6/20)0.
2=0.11×(21/20)0.2=0.
11液泛速度uf=
气体体积流速va=30000/(3600×2.69)=3.098m3s-1
取液泛分率等于0.85，得出塔的有效截面积为an=3.098/(0.85×1.76)=2.07m2
取ad/a=0.12（有图表可知），则塔的总截面积a=an/(1-0.12)=2.07/(1-0.12)=2.35m2
塔径d=1.73m
此塔经较小，板上液体流率也会较小，故采用单流型塔板为宜。根据表11-1，ad/a可取为0.12.
故上述计算结果仍可采用。又因为塔径为1.73m时，原来规定的板距600m亦合用，将塔径调整为d=1.
9m，得出塔截面积为a=2.84m2
3）参考表11-1中所列的推荐数据，估定规格为。
降液管总截面积ad=0.12a=0.12×2.84=0.34m2
塔净截面积an=0.88a=0.88×2.84=2.50m2
塔板工作面积aa=0.76a=0.76×2.84=2.16m2
孔总面积a0=0.10a=0.10×2.84=0.28m2
孔径d0=5mm,板厚tp=2.5mm,堰高hn=50mm
2.水力学性能计算。
1）修正气速数值及液泛分率数值：
u=vg/an=3.098/2.50=
液泛分率=u/uf=1.24/1.76=0.70
2）计算液沫夹带分率根据fp=0.052及液泛分率0.70，在图11-9（筛板塔液沫夹带分率的关联图）中读取出ψ=0.04
3）塔板压降根据式（11-6）△ht=h0+ht
干板压降。根据式（11-10）（筛板的孔流系数）中读出c0=0.77
u0=vg/ao=3.098/0.28=
所以。h0=1/2g(u0/c0)2(ρg/ρl)=1/2×9.81×(11.06/0.77)2×(2.69/694)=0.04m
气体通过泡沫层的压降。
根据式（11-8）he=(hw+how)β
已规定堰高hw=0.05m
采用单流型，ad/a=0.12，这里的ad为单个降液管的截面积，从图11-16（弓形降液管道截面的尺寸参数比例）中查得。
lw/d=0.76,wd/d=0.11
lw=0.76d=0.76×1.9=1.44m
wd=0.11d=0.11×1.9=0.21m
按单侧设有降液管夹计算hw,液体流率 vl取总量，故得vl=25000/694=36.02m3h-1
由图11-11（弓形堰的校正系数）查得fw=1.04
故由式（11-9）堰液头，how=0.0028fw(vl/lw)2/3=0.0028×1.04×(36.0/1.44)2/3=0.025m
ua =va/aa=3.098/2.16=
uaρ1/2g=1.43×2.691/2 =1.92
由图11-12（筛板上的充气系统数）查得充气系统数。
he=β(hw +how)=0.60×(0.05+0.025)=0.045m清液柱。
3.计算结果。
1）主要规格。
2)水力学性能。
负荷性能图。
漏液线，根据式（11-10），漏液点的干板压降为。
h ′o=0.0056+0.13×(hw+how)-hδ 已知：hw=0.05m,hδ =0.0025m
堰液头how与vl有关，由式（11-9）
how=0.0028fw(vl/lw)2/3=0.0028×1.03×(3600vl/1.44)2/3=0.531vl2/3
故有：h′ 0=0.0056+0.13×(0.05+0.531vl2/3)-0.0025=0.0096+0.069vl2/3
根据干板压降的式11-1得。
h0=1/2g(u0/u)2ρg/ρl=1/2g(vg/a0c0)2(ρg/ρl)=1/2g(vg/(0.28*0.77))2(2.69/694)=4.25×10-3va2
令h′o=ho,得漏液点vg与vl的关系为。
0.0096+0.069vl2/3=4.25×10-3vg
即。据此列表。
由此可绘出漏液线，如图1所示的线①
液体流率下限线，规定how=6mm或0.006m限，在上述中已求得how=0.531vl
将达到下限的how值代入0.006=0.531vl
解出此式vl=0.00120m3/s
据此可绘出流体流率下限线如图1所示的线②
液体流率上限线。
以液体在降液管内的停留时间为3秒规定液体流率上限。
停留时间=hdad/vl
代入得3=(0.1643×0.34)/vl
解得液体的上限流率vl=0.0186m3s-1
据此绘出液体流率上限线，如图1所示的线③
液泛线。当降液管内的泡沫液面等于板距与堰高之和，便达到液泛。
即 h′d=hd/ψ=ht+hw
ht+hw+how+△+hd=(ht+hw)ψ
其中ht=0.6m，hw=0.05m,液面差△=0，泡沫相对密度ψ=0.5，how=0.531vl2/3
由式11-15 得降液管压头损失。
hd=1.39/g(vl/ada)=42.707vl2
塔板压降△ht=h0+he
由上述得h0=4.25×10-3va2
he=β(hw+how)=0.6×(0.05+0.531vl2/3)
化简得。据此列表。
据此绘出液泛线，如图1所示的线④
雾沫夹带上限线。
令可允许的雾沫夹带最大量为0.1kg ，并将已知的量和关系式代入式11-19
ea=0.0057/δ[u/(ht-2.5×(hw+how))]3.2
0.1=0.0057/21×[va/2.16/((0.6-2.5(0.05+0.392vl2/3)))3.2
化简后得 va=5.502-13.414vl2/3
据此绘出雾沫夹带上限如图1所示的线。
据此列表。本设计的操作条件为vl=0.01m3 s-1,va=3.
098m3 s-1,在图1中以点a表示此操作点，作连接线oa分别与极限负荷线①②相交。由两点的纵坐标值可知最小的负荷 s-1 .最大负荷va=3.
098m3 s-1.
于是得：操作弹性=3.098/1.736 =1.785。
本设计中的系数c0,fw,β，的值是保持不变的。
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