化工原理课程设计的目的与要求
化工原理课程设计课程目标

化工原理课程设计课程目标一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握化工原理的基本概念,如流体力学、热力学、传质与传热等;2. 使学生了解化工过程中常见单元操作的基本原理和设备结构;3. 引导学生运用数学和物理方法分析化工过程中的现象和问题。
技能目标:1. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力,如进行物料和能量平衡计算;2. 提高学生运用图表、数据和实验等方法进行化工过程分析和优化的技巧;3. 培养学生利用专业软件进行化工过程模拟和计算的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的热爱,激发学生学习兴趣和探究精神;2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力,提高解决实际问题的自信心;3. 增强学生对化工行业的社会责任感,认识化工在国民经济发展中的重要作用。
课程性质分析:本课程为化工原理课程设计,旨在通过实际案例和练习,使学生将理论知识与实际工程相结合,提高解决实际问题的能力。
学生特点分析:学生已具备一定的化学、数学和物理基础知识,具有一定的分析问题和解决问题的能力,但实际工程经验不足。
教学要求:1. 注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力;2. 采用案例教学、讨论式教学等方法,激发学生的主动性和创新性;3. 强化过程评价,关注学生的个性化发展。
二、教学内容1. 流体力学基础:流体性质、流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态;2. 热力学基础:热力学第一定律、热力学第二定律、热量传递与能量平衡;3. 传质与传热:质量传递原理、传热原理、对流传质与对流传热;4. 单元操作原理:流体输送、热量交换、分离操作、反应器设计;5. 化工过程模拟与优化:物料与能量平衡计算、过程模拟软件操作、过程优化方法;6. 化工案例分析:典型化工过程分析、设备结构介绍、操作参数优化。
教学大纲安排:第一周:流体力学基础第二周:热力学基础第三周:传质与传热第四周:单元操作原理(一)第五周:单元操作原理(二)第六周:化工过程模拟与优化第七周:化工案例分析与实践第八周:课程总结与评价教材章节及内容:第一章:流体力学(1-3节)第二章:热力学(4-6节)第三章:传质与传热(7-9节)第四章:单元操作原理(10-16节)第五章:化工过程模拟与优化(17-19节)第六章:化工案例分析(20-22节)教学内容科学性和系统性保证:1. 紧密结合教材,按照课程目标组织教学内容;2. 理论与实践相结合,注重培养学生的实际操作能力;3. 由浅入深,循序渐进,使学生系统掌握化工原理知识。
化工设计的课程设计

化工设计的课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解化工设计的基本概念、原理和方法,掌握化工流程的绘制和优化。
2. 使学生掌握化工设备的设计与选型,了解材料选择、工艺参数确定等关键环节。
3. 帮助学生了解化工安全、环保等方面的知识,提高其在化工设计中的责任意识和风险防控能力。
技能目标:1. 培养学生运用CAD等软件绘制化工图纸的能力,提高其空间想象和实际操作能力。
2. 培养学生运用化工原理和计算方法解决实际问题的能力,提高其分析、解决问题的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力,提高其在项目实践中的组织和协调能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对化工设计的兴趣,培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生关注化工行业的发展,使其认识到化工技术在国民经济中的重要性。
3. 引导学生树立安全、环保意识,培养其良好的职业素养和社会责任感。
本课程针对高年级学生,结合化工学科特点,注重理论知识与实践操作的相结合。
通过本课程的学习,使学生能够具备化工设计的基本知识和技能,为未来从事相关工作打下坚实基础。
同时,注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质,提升其在化工行业中的竞争力和发展潜力。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 化工设计基本概念:介绍化工设计的目的、意义、基本原理和方法,使学生了解化工设计在工程实践中的应用。
2. 化工流程绘制与优化:讲解化工流程图的绘制方法,运用CAD等软件进行流程图绘制,分析并优化化工流程。
3. 化工设备设计与选型:学习化工设备的设计原理,掌握设备选型的依据和方法,了解材料选择、工艺参数确定等关键环节。
4. 化工安全与环保:介绍化工设计中安全、环保方面的知识,分析典型事故案例,提高学生在设计过程中的风险防控能力。
5. 化工设计实例分析:结合实际案例,分析化工设计过程中的关键问题,使学生学会运用所学知识解决实际问题。
教学内容安排如下:第一周:化工设计基本概念及方法;第二周:化工流程绘制与优化;第三周:化工设备设计与选型;第四周:化工安全与环保;第五周:化工设计实例分析及总结。
化工原理课程设计

化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法,包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等,培养学生分析和解决化工问题的能力。
1.掌握流体的密度、粘度、热导率等物理性质。
2.理解流体力学的基本方程,包括连续方程、动量方程和能量方程。
3.掌握流体流动和压力降的基本理论,包括层流和湍流、管道流动和开放流动等。
4.理解气液平衡的基本原理,包括相图、相律和相变换等。
5.掌握传质过程的基本方法,包括扩散、对流传质和膜传质等。
6.能够运用流体力学基本方程分析流体流动问题。
7.能够计算流体流动和压力降的基本参数,如流速、压力降等。
8.能够分析气液平衡问题,确定相态和相组成。
9.能够运用传质过程的基本方法分析和解决化工问题。
情感态度价值观目标:1.培养学生对化工原理学科的兴趣和热情。
2.培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。
3.培养学生团队协作和自主学习的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等。
1.流体的物理性质:包括密度、粘度、热导率等,通过实例讲解其测量方法和应用。
2.流体力学基本方程:讲解连续方程、动量方程和能量方程,并通过实例分析其应用。
3.流动和压力降:讲解层流和湍流的特性,分析管道流动和开放流动的压力降计算方法。
4.气液平衡:讲解相图、相律和相变换的基本原理,并通过实例分析气液平衡问题。
5.传质过程:讲解扩散、对流传质和膜传质的基本方法,并通过实例分析传质问题的解决方法。
三、教学方法本节课采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法:用于讲解流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等基本概念和理论。
2.讨论法:通过小组讨论,引导学生主动思考和分析化工问题,提高学生的分析和解决问题的能力。
3.案例分析法:通过分析实际化工案例,使学生更好地理解和应用化工原理,培养学生的实际操作能力。
化工原理课程设计第三版课程设计

化工原理课程设计第三版课程设计1. 概述本次课程设计旨在通过实际操作和分析,让学生深入了解化工原理的核心概念和应用技能。
在设计中,学生们将探索化工分离过程的原理、工艺流程设计以及设备的选择和优化等方面的知识。
2. 实验目的本课程设计旨在培养学生以下方面的能力:1.理解化工分离过程的基本原理和特点;2.掌握工艺流程设计和设备选择与优化的方法;3.培养实际操作和分析的能力,并通过设计和分析来掌握化工原理的应用技能。
3. 实验设备•微型蒸馏装置•真空干燥器•震荡器•多层螺旋板塔•分离漏斗•等温滴定计•气相色谱分析仪4. 实验内容4.1 实验1:蒸馏分离乙醇和水4.1.1 实验目的通过蒸馏操作分离出乙醇和水,并对蒸馏过程进行分析和优化,掌握蒸馏分离的基本原理和操作技能。
4.1.2 实验步骤1.分别称取50mL乙醇和水混合溶液,加入微型蒸馏装置中;2.开启蒸馏设备,调整冷却水温度和采样速率;3.收集蒸馏出的乙醇和水,分别测定其含量和纯度,记录数据;4.对蒸馏过程进行分析和优化,根据实验数据推算出最优的蒸馏条件。
4.1.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。
4.2 实验2:干燥和筛分分离颗粒4.2.1 实验目的通过干燥和筛分操作分离出颗粒,并对操作过程进行分析和优化,掌握干燥和筛分的基本原理和操作技能。
4.2.2 实验步骤1.将颗粒放入真空干燥器内,开启干燥器并设定温度和干燥时间;2.在震荡器内加入干燥后的颗粒,进行筛分操作;3.对干燥和筛分过程进行分析和优化,根据实验数据推算出最优的操作条件。
4.2.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。
4.3 实验3:多层螺旋板塔分离气体混合物4.3.1 实验目的通过在多层螺旋板塔内对气体混合物进行分离操作,分析其分离机理和选择最优的工艺条件。
4.3.2 实验步骤1.将混合气体通过多层螺旋板塔,进行分离处理;2.对分离后的气体进行收集和测量,记录数据;3.对分离过程进行分析和优化,选择最优的工艺条件。
化工原理课程设计

a1
1000
a2
2100
3000
b1
m
精馏装置的工艺设计
◎ 任务:完成整套装置的流程设计、物料与热量衡算、 塔及附件设计、辅助设备选型设计。 1.设计方案的确定 1.1 设计方案的确定 (1)精馏方式的选择 (间歇、连续、特殊精馏、与其 它分离方法组合) 溶液的分离应首选蒸馏。 ◎ 分离要求高的分离应首选连续精馏;仅当α<1.1或α=1 时才可考虑特殊精馏。 ◎ 小批量多品种时可考虑间歇精馏。
段分别计算)。
tm 1 t F tW ; p m 1 p F pW 2 2
PF,PW由PD+n×板压降求得。
x xF xW 2 ; y y F yW 2 ,与xF,xW平衡
M L xM A 1 x M B ; MV yM A 1 y M B
3.2 塔径的计算
初选板间距:Ht↑→umax↑→u↑→DT↓,H↑(cf.表5-1)
筛板塔板间距: DT ,m : 0.8~1.2
1.4~2.4
2.6~6.6
Ht,mm:300~500 400~700 450~800 (间隔50mm)
板上清液层高度:hL=0.05~0.10m (0.06即可); D=1.2m,Ht=0.45;D=1.4m,Ht=0.4m
此处水冷至30℃送往贮槽,热能利用问题暂不考虑。
1.2
工艺流程说明
◎ 工艺流程图(cf. p.216),原料预热器可画成列管式,
塔顶回流部分修改(见参考图)。
◎ 工艺流程说明:按流程顺序用文字叙述。
原料→塔顶D、塔底W去向,经过设备用名称(代号)
表示,同时说明工艺参数的控制。
〖例〗来自前道工序的苯-甲苯混合液送入原料贮槽(V
化工原理课程设计完整版

化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法,了解化工生产的基本过程和设备,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)熟悉化工生产的基本过程和设备;(3)掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工过程设计和优化能力;(3)学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和沟通能力;(2)增强学生对化工行业的认识和兴趣;(3)培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.化工原理基本概念和原理:包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备:包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法:包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下:第1-2周:化工原理基本概念和原理;第3-4周:化工生产过程和设备;第5-6周:化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,引导学生理解和掌握;2.案例分析法:分析实际案例,让学生学会运用化工原理解决实际问题;3.实验法:进行实验操作,培养学生的实践能力和实验技能;4.小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括:1.教材:《化工原理》;2.参考书:相关化工原理的教材和学术著作;3.多媒体资料:教学PPT、视频、动画等;4.实验设备:反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计的目的与要求

目录一、化工原理课程设计的目的与要求二、化工原理课程设计的内容三、安排与要求四、设计步骤1.收集基础数据2.工艺流程的选择3.做全塔的物料平衡4.确定操作条件5.确定回流比6.理论板数与实际板数7.确定冷凝器与再沸器的热负荷8.初估冷凝器与再沸器的传热面积9.塔径计算与板间距确定10.堰及降液管的设计11.塔板布置及筛板塔的主要结构参数12.筛板塔的水力学计算13.塔板结构14.塔高参考文献设计任务书一、化工原理课程设计的目的与要求通过理论课的学习和生产实习,学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。
对于一个未来的工程技术人员来说,如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。
本课程设计的目的也正是如此。
化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计,要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。
设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑,最终以简洁的文字,表格及图纸正确地把设计表达出来.本次设计是在教师指导下,由学生独立进行的没计,因此,对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会,是培养化工技术人员的一个重要坏节。
通过设计,学生应培养和掌握:1,正确的设计思想和认真负责的设计态度设计应结合实际进行,力求经济、实用、可靠和先进。
2,独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力设计由学生独立完成,教师只起指导作用。
学生在设计中碰到问题可和教师进行讨论,教师只做提示和启发,由学生自已去解决问题,指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性,学生应自己负责计算结果的准确性,可靠性.’学生在设计中可以相互讨论,但不能照抄。
为了更好地了解和检查学生独立分析问题和解决向题的能力,设计的最后阶段安排有答辩.若答辩不通过,设计不能通过。
3,精馏装置设计的一般方法和步骤4,正确运用各种参考资料,合理选用各种经验公式和数据由于所用资料不同,各种经验公式和数据可能会有一些差别。
化工原理课程设计模板

化工原理课程设计模板一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握化工原理中流体流动与传输的基本概念,包括流体性质、流动状态及流体力学方程。
2. 学习并掌握热量传递的三种基本方式,即导热、对流和辐射,及其在化工过程中的应用。
3. 掌握质量传递的基本原理,包括扩散、对流传质和膜分离等,并能应用于化工单元操作中。
4. 分析典型化工单元操作的工作原理和设备结构,理解其工程实践意义。
技能目标:1. 能够运用流体力学原理,解决实际流体流动问题,如流量测量、泵和风机的选型等。
2. 能够运用热量传递原理,分析和解决化工过程中的热量控制问题,如换热器的设计和优化。
3. 能够运用质量传递原理,进行物质的分离和提纯,如吸收、蒸馏等操作。
4. 能够结合单元操作原理,设计简单的化工流程,进行初步的工程计算和设备选型。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热情,激发学生探索科学规律的积极性。
2. 培养学生的工程意识,使其认识到化工原理在国民经济发展中的重要地位和作用。
3. 培养学生的团队协作精神和沟通能力,使其在解决实际问题时能够与他人合作,共同完成任务。
4. 培养学生的创新思维,使其在遇到问题时能够主动思考,寻求解决方案。
本课程针对高年级本科生,结合化工原理的学科特点,以理论知识与工程实践相结合的方式进行教学。
课程目标旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上,能够运用所学知识解决实际问题,并培养其工程素养和创新能力,为未来从事化工领域的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 流体流动与传输:包括流体性质、流体静力学、流体动力学、流体流动阻力与能量损失、泵与风机等章节内容。
- 流体性质:密度、粘度、表面张力等。
- 流体静力学:压力、压强、流体静力平衡。
- 流体动力学:连续性方程、伯努利方程、动量方程。
- 流体流动阻力与能量损失:摩擦阻力、局部阻力、雷诺数。
- 泵与风机:类型、工作原理、性能参数。
2. 热量传递:涵盖导热、对流、辐射及换热器设计等内容。
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目录一、化工原理课程设计的目的与要求二、化工原理课程设计的内容三、安排与要求四、设计步骤1.收集基础数据2.工艺流程的选择3.做全塔的物料平衡4.确定操作条件5.确定回流比6.理论板数与实际板数7.确定冷凝器与再沸器的热负荷8.初估冷凝器与再沸器的传热面积9.塔径计算与板间距确定10.堰及降液管的设计11.塔板布置及筛板塔的主要结构参数12.筛板塔的水力学计算13.塔板结构14.塔高参考文献设计任务书一、化工原理课程设计的目的与要求通过理论课的学习和生产实习,学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识。
对于一个未来的工程技术人员来说,如何运用所学知识去分析和解决实际问题室至关重要的。
本课程设计的目的也正是如此。
化工原理课程设计是化工专业的学生在校学习期间第一次进行的设计,要求每位同学独立完成一个实际装置(本次设计为精馏装置)的设计。
设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑,最终以简洁的文字,表格及图纸正确地把设计表达出来.本次设计是在教师指导下,由学生独立进行的没计,因此,对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会,是培养化工技术人员的一个重要坏节。
通过设计,学生应培养和掌握:1,正确的设计思想和认真负责的设计态度设计应结合实际进行,力求经济、实用、可靠和先进。
2,独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力设计由学生独立完成,教师只起指导作用。
学生在设计中碰到问题可和教师进行讨论,教师只做提示和启发,由学生自已去解决问题,指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性,学生应自己负责计算结果的准确性,可靠性.’学生在设计中可以相互讨论,但不能照抄。
为了更好地了解和检查学生独立分析问题和解决向题的能力,设计的最后阶段安排有答辩.若答辩不通过,设计不能通过。
3,精馏装置设计的一般方法和步骤4,正确运用各种参考资料,合理选用各种经验公式和数据由于所用资料不同,各种经验公式和数据可能会有一些差别。
设计者应尽可能了解这些公式、数据的来历、使用范围,并能正确地选用。
设计前,学生应该详细阅读设计指导书、任务书,明确设计目的、任务及内容。
设计中安排好自己的工作,提高工作效率。
二,化工原理课程设计(精馏装置)的内容1、选择流程,画流程图。
2、做物料衡算,列出物料衡算表。
3、确定操作条件(压力,温度)。
4、选择合适回流比,计算理论板数。
5、做热量衡算,列出热量衡算表。
6、选择换热器,计算冷却介质及加热介质用量。
7、完成塔扳设计。
8、编写设计计算说明书。
设计结束时,学生应提交的作业有:工艺流程图一张,塔板结构图一张,设计说明书一份。
三,安排与要求设计进行两周,大致可分为以下几个阶段:1、准备(一天)教师介绍有关课程设计的情况,下达设计任务书.学生应详细阅读设计任务书,明确设计目的,设计任务.设计内容及设计步骤.安排好今后两周的工作。
2、设计计算阶段(四~五天)按设计任务及内容进行设计计算,有时甚至需要对几个不同的方案进行设计计算,并对设计结果进行分析比较,从中选择出较好的方案,计算结束后编写出设计计算说明书。
设计计算说明书应包含:目录、设计任务书、流程图、设计计算、计算结果及所引用的资料目录等。
设计计算说明书除了有数字计算之外还应有分析,只有数字计算,而无论述分析,这样的设计是不完整的,也是不能通过的。
计算部分应列出计算式,代入数值,得出结果。
计算结果应有单位。
说明书一律用16开纸写,文字部分要简练,书写要清楚。
说明书要标上页码,加上封面,装订成册。
3、绘图阶段(三~四)。
根据设计结果绘制塔盘结构图。
塔板结构图应能表示出塔盘结构的工作原理、结构特点、各组成零(部)件的相互位置的装配关系。
图中应有反映塔盘规格、性能的尺寸,零件之间装配关系的尺寸,外型轮廓尺寸及安装尺寸。
图中应当标明装配、安装、验收所要达到的技术要求。
图中每个不同的零(部)件必须有编号,并在明细表中逐项依次填写零件序号名称、规格、图号(或标准号)等内容。
制图必须严格按制图标准进行。
图面清晰易懂,视图、尺寸等足够而不多余。
4、答辩(二天)答辩安排在最后两天进行。
答辩前学生应将设计计算说明书装订成册,连同折迭好的图纸一起交给教师。
答辩时学生先摘要汇报一下自己的设计工作,然后回答教师提出的问题。
四、设计步骤精馏装置设计的内容与步骤大致如下:1、收集基础数据设计所需的基础数据包括:①进料流量及组成。
②分离要求。
③原料的热力学状态。
④冷却介质及其温度、加热介质及温度。
⑤物性数据(如密度、表面张力等)。
上述基础数据中①、②两项由设计任务给出。
③、④两项若任务中未曾给出,则应根据具体情况确定。
物性数据可从有关资料中查取。
2、工艺流程的选择精馏装置一般包括塔顶冷凝器,塔釜再沸器,原料预热器及流体输送泵等。
流程选择应结合实际进行,考虑经济性、稳定性。
如进料是否需要预热、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型式等。
当塔顶需汽相出料时,采用分凝器,除此之外,一般均采用全凝器。
对于小塔,通常将冷凝器放于塔顶,采用重力回流。
对于大塔,冷凝器可放至适当位置,用泵进行强制回流。
再沸器的型式有立式与卧式、热虹吸式与强制循环式之分。
当传热量较小时,选用立式热虹吸式再沸器较为有利。
传热量较大时,采用卧式热虹吸式再沸器。
当塔釜物料粘度很大,或易受热分解时,宜采用泵强制循环型再沸器。
几种再沸器型式如图1所示。
精馏装置中,有可能被利用来预热进料的热量有塔顶蒸汽的潜热和塔釜残液的显热。
塔顶蒸汽潜热大,而温度较低,塔釜残液温度高。
而显热的热量少。
在考虑这些热量的利用时要注意经济上的合理性及操作上的稳定性。
3、做全塔的物料平衡对于双组分的连续精馏塔,由总物料平衡及组分物料平衡有F W D =+F W D Fx Wx Dx =+ (1)根据进料流量F 及组成F x ,分离要求,解方程组(1)即可求得馏出液流率D 及残液流率W 。
4、确定操作条件(压力、温度)精馏操作最好在常压下进行。
不能在常压下进行时,可根据下述因素考虑加压或减压操作。
(1)、对热敏性物质,为降低操作温度,可考虑减压操作。
(1)立式热虹吸型 (2)泵强制循环型()()(3)卧式再沸器图1 几种再沸器型式(2)、若常压下塔釜残液的泡点超过或接近200℃时,可考虑减压操作。
因为加热蒸汽温度.一般低于200℃。
(3)、最方便最经济的冷却介质为水。
若常压下塔顶蒸汽全凝时的温度低于冷却介质的温度时可考虑加压操作。
还应该指出压力增大时,操作温度随之升高,轻、重组分相对挥发度减少、分离所需的理论板数增加。
在确定操作压力时,除了上面所述诸因素之外。
尚需考虑设备的结构、材料等。
通常按下述步骤确定操作压力。
(1)、选择冷却介质,确定冷却介质温度。
最为方便、来源最广的冷却介质为水。
设计时应了解本地区水的资源情况及水温。
(2)、确定冷却器及回流罐系统压力P冷。
塔顶蒸汽全部冷凝时的温度一般比冷却介质温度高10~20℃。
冷却器和回流罐系统压力即为该温度下的蒸汽压(平衡压力),可由泡点方程求得。
∑==ciDjixK11(2)式中K i—平衡常数。
烃类K i可由资料〔1〕〔2〕查得。
(3)、确定塔顶和塔釜压力。
塔顶压力P顶等于冷凝器压力P冷加上蒸汽从塔顶至冷凝器的流动阻力△P顶→冷凝器,即P顶=P冷+△P顶→冷凝器(3)塔釜压力P 底等于塔顶压力加上全塔板阻力△P 塔。
全塔阻力△P 塔等于塔板阻力乘实际板数,即P 底=P 顶+△P 塔= P 顶+n △P 板 (4)式中:△P 板一塔板阻力,通常为3~5〔mm 汞柱〕在确定了操作压力之后,塔顶温度可由式(5)确定。
塔釜温度由式(6)确定。
∑∑===ci i Di i i k x k y 11 (5) ∑==c i wj ix K 11 (6)5、确定回流比对于平衡线向下弯曲的物系,最小回流比的计算式为q q qD m x y y x R --= (7)式中:q x ,q y —q 线与平衡线交点座标。
当进料为饱和液体时,最小回流比也可用式(8)计算,进料为饱和蒸汽时,按式(9)计算。
()⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=F D F D m x x x x R 1111αα (8) ()11111-⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=F D F D m x x x x R αα (9) 汽液混合进料时,最小回流比的计算式为:()()()011==-+=q m q m m R q R q R (10)式中:()1=q m R ——泡点进料时的m R ,按式(8)计算。
()0=q m R ——露点进料时的m R ,按式(9)计算。
由上式可知,最小回流比和进料液化分率q 有关。
当泡点进料时,q=1。
露点进料时,q=0。
若进料压力高于塔的操作压力,且原料液温度较高时,进入塔内后可因压力降低而产生绝热汽化。
绝热汽化温度T 及液化分率可由绝热汽化方程组(11)计算。
()∑==-+ci i i Fi q K K x 111 hH h H q F --=(11) 式中:H 、h —汽相、液相焓。
h F —原料液焓。
方程(11)可由试差法解得,方法如下:a 、根据进料温度及组成,求得h F ;b 、假设汽化温度,查得K i ;c 、由方程(11)的第一式求得q 及汽,液相组成;d 、由假设温度及求得的汽,液相组成计算汽、液相焓H 及h ;e 、将H ,h ,h F 虾代入方程(11)的第二式,若等式成立,则计算正确;若等号不成立,则重设温度,重复(b)至(e)过程。
适宜回流比通常为最小回流比的1.2~2倍,设计时应根据理论板和回流比的关系图(图2)确定。
图2是在假设若干个不同的回流比下,分别用简捷法求出相应的理论板数,然后,由计算结果作图而得到的。
显然适宜回流比应在图中曲线斜率变化最大处。
6、理论板数与实际板数NR 适宜Rm R图2 理论板和回流比关系图对于双组份精馏塔,求解理论板数可用图解法或简捷法。
若理论板数较多,且溶液接近于理想溶液时,可作简捷法计算。
简捷法求理论扳数时,有吉利兰(Gilliland)法和埃尔巴一马道克斯(Erbar-Maddox)法。
据称埃尔巴法比吉利兰法精度要高,但埃尔巴法只能用于泡点进料,且指明回流比为最适宜回流比,而一般回流比大多高于这个数值〔5〕。
图解法和简捷法的具体作法可参阅教材,此处不再讨论。
实际板数等于理论板数除以总板效率,即TE N N 理实(12) 式中:实N ——实际板数理N ——不包括分凝器、再沸器在内的理论板数。
T E ——总板效率(全塔效率)影响总板效率的因素较多,目前尚无准确的关联式可用于计算,只能根据经验估计。
对于双组分精馏塔,多在0.5~0.7左右〔6〕。
7、确定冷凝器和再沸器的热负荷Q c 、Q r 对于全凝器,由冷凝器热平衡可得:()()D c h H D R Q -+=11 (13) 式中:R —回流比。