四通阀设计指导书
一、总述
1、用途
这份四通阀设计指导书，涉及到所有四通阀的分类、四通阀的选型、设计标准、安装规范，曾出现的社会问题，保证四通阀和系统的稳定可靠性。
2、参考资料及标准
2.1参考资料
四通阀厂家华鹭、三花相关技术资料
2.2参考标准
1、海尔标准：
Q/HR 0503 044－2003空调器用四通电磁换向阀
2、性能标准：
GB/T 7725-2004房间空气调节器
GB/T 17758-1999单元式空气调节机
GB 4706.1－1998 家用和类似用途电器的安全第一部分
通用要求
GB 4706.32－2004 家用和类似用途电器的安全热泵、空调
器和除湿机的特殊要求
二、设计步骤
1、四通阀基本原理及性能指标
高压气体进入毛细管①后进入活塞腔⑤，另一方面，活塞腔④的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀⑥右移，使E、S接管相通，D、C接管相通，于是形成制冷循环如图三。
当电磁线圈处于通电状态，如图二，先导滑阀②在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧③的张力而左移，高压气体进入毛细管①后进入活塞腔④，另一方面，活塞腔⑤的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀⑥左移，使S、C接管相通，D、E接管相通，于是形成制热循环。如图四。
1.2四通阀性能指标
2、 产
品选型 2.1 规格选型
2.2 产品主要结构及材料选择要求
2.3 四通阀在系统中使用 2.
3.1安装位置要求
2.3.1.1安装时四通阀主体处于水平状态，见图1；
2.3.2配管设计要求
2.3.2.1配管时不要使四通阀主体、接管与压缩机发生共振
2.3.2.2对于5匹以上空调机使用的四通阀，如果配管设计不当，可能会使系统产生液压冲击而造成系统或四通阀损坏，设计时请特别注意(四通阀D管应高于
C、E管或者储液罐三者之一，参考图7)。
2.3.2.3压缩机的排气口到四通阀D接管之间应安装消音器。
定压差，如果先换向再启动压缩机则可能会造成换向在中间卡住现象）
3、设计标准要求及图示
图纸中应明确如下要求：
1、相应配管尺寸
2、气密试验压力、耐压试验压力、破坏压力
3、洁净度
4、适用冷媒
5、最小、最大动作压差
6、配套线圈型号、电源、频率、最小动作电压
7、其他关键技术要求或材料、尺寸要求
8、其他未注事项符合企标Q/HR 0503 044－2003。
三、设计雷区及规避措施
附：四通阀换向故障分析
F1 四通阀的结构特点
F1.1 中间流量
由四通阀结构不难发现，当主滑阀处于中间位置状态时，如下图所示，E、S、C三条接管互相串通，有一定的中间流量，此时，压缩机高压管内的冷媒可以直接流回低压管。设计中间流量的目的是当主滑阀处在中间位置时，能起到卸压的作用，避免空调系统受高压破坏。
F1.2压力差与流量的关系
四通阀换向的基本条件是活塞两端的压力差（即排气管与吸气管的压力差）
（F1-F2）必须大于摩擦阻力f ，否则，四通阀将不会换向。换向所需的最低动作压力差是靠系统流量来保证的（如上图所示）。当左右活塞腔的压力差（F1-F2）大于摩擦阻力f 时，四通阀换向开始，当主滑阀运动到中间位置时，四通阀的E、S、C三条接管相互导通，压缩机排出的冷媒一部份会从四通阀D接管直接经E、C接管流向S接管（压缩机回气口），形成瞬时串气状态。此时，若压缩机排出的冷媒流量远大于四通阀的中间流量损失，高低压差不会有大的下降，四通阀有足够大的换向压力差使主滑阀到位；如果压缩机排出的冷媒流量不足时，因四通阀的中间流量损失会使高低压差有较大的下降，当高低压差小于四通阀换向所需的最低动作压力差时，主阀阀便停在中间位置，形成串气。
F2 造成冷媒流量不足的可能原因
F2.1空调系统发生外泄漏，造成系统冷媒循环量不足；
F2.2天气很冷时，冷媒蒸发量不够；
F2.3四通阀与系统匹配不佳，即所选四通阀中间流量大而系统能力小；
F2.4空调机换向时间。一般系统设计为压缩机停机一定时间后四通阀才换向，此时高低压趋于平衡，换向到中间位置便停止，即四通阀换向不到位，主滑阀停在中间位置，下次启动时，由于中间流量作用造成流量不足；
F2.5压缩机启动时流量不足，变频机更明显。
F3 四通阀换向不良的可能原因
根据过去的动作不良事例，汇总如下：
F3.1线圈断线或者电压不符合线圈性能规定，造成先导阀的阀芯不能动作；
F3.2由于外部原因，先导阀部变形，造成阀芯不能动作；
F3.3由于外部原因，先导阀毛细管变形，流量不足，形成不了换向所需的压力差而不能动作；
F3.4 由于外部原因，主阀体变形，活塞部被卡死而不能动作；
F3.5 系统内的杂物进入四通阀内卡死活塞或主滑阀而不能动作；
F3.6 钎焊配管时，主阀体的温度超过了120℃，内部零件发生热变形而不能动作；
F3.7 空调系统冷媒发生外泄漏，冷媒循环量不足，换向所需的压力差不能建立而不能动作；
F3.8 压缩机的冷媒循环量不能满足四通阀换向的必要流量；
F3.9 变频压缩机转速频率低时，换向所需的必要流量得不到保证；
F3.10 涡旋压缩机使系统产生液压冲击造成四通阀活塞部破坏而不能动作。
F5 空调系统四通阀不良的排查步骤
四通阀设计指导书 一、总述 1、用途 这份四通阀设计指导书，涉及到所有四通阀的分类、四通阀的选型、设计标准、安装规范，曾出现的社会问题，保证四通阀和系统的稳定可靠性。 2、参考资料及标准 2.1参考资料 四通阀厂家华鹭、三花相关技术资料 2.2参考标准 1、海尔标准： Q/HR 0503 044－2003空调器用四通电磁换向阀 2、性能标准： GB/T 7725-2004房间空气调节器 GB/T 17758-1999单元式空气调节机 GB 4706.1－1998 家用和类似用途电器的安全第一部分 通用要求 GB 4706.32－2004 家用和类似用途电器的安全热泵、空调 器和除湿机的特殊要求
二、设计步骤 1、四通阀基本原理及性能指标
高压气体进入毛细管①后进入活塞腔⑤，另一方面，活塞腔④的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀⑥右移，使E、S接管相通，D、C接管相通，于是形成制冷循环如图三。 当电磁线圈处于通电状态，如图二，先导滑阀②在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧③的张力而左移，高压气体进入毛细管①后进入活塞腔④，另一方面，活塞腔⑤的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀⑥左移，使S、C接管相通，D、E接管相通，于是形成制热循环。如图四。 1.2四通阀性能指标
2、 产 品选型 2.1 规格选型 2.2 产品主要结构及材料选择要求 2.3 四通阀在系统中使用 2. 3.1安装位置要求 2.3.1.1安装时四通阀主体处于水平状态，见图1；
2.3.2配管设计要求 2.3.2.1配管时不要使四通阀主体、接管与压缩机发生共振 2.3.2.2对于5匹以上空调机使用的四通阀，如果配管设计不当，可能会使系统产生液压冲击而造成系统或四通阀损坏，设计时请特别注意(四通阀D管应高于 C、E管或者储液罐三者之一，参考图7)。 2.3.2.3压缩机的排气口到四通阀D接管之间应安装消音器。 定压差，如果先换向再启动压缩机则可能会造成换向在中间卡住现象）
设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
目录 摘要 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28)
浮阀塔设计示例 设计条件 拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。 V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s； ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3； σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。 设计计算过程 （一）塔径 u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍 u＝（0.6～0.8）u F C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为： H T =0.6m，板上液层高度h L =0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。由所给出的工艺条件校正得：
取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为： D = 1.4m； 在0.6～0.8范围间，合适。 （二）溢流装置 1）降液管尺寸 l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15 因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2) 弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2) 5s，合适。
2）溢流堰尺寸 由以上设计数据可求出： l w =0.7×1.4=0.98m 采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E 近似取1，即 溢流堰高:h w =h L -h ow =0.083-0.033=0.05m u 0′= 0.228m/s ； 降液管底隙高度： 浮阀数及排列方式: 1）浮阀数 初取阀孔动能因数F 0 = 11，阀孔气速为： 每层塔板上浮阀个数 ： （个） 2）浮阀的排列 按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。 W d = 0.21m ，选取无效边缘区宽区 W C = 0.05m 、破沫区宽度W S =0.075m ，由下
-- - 目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8) 3.2.2平均分子量 (8) 3.2.3物料衡算 (8) 3.3塔板数的确定 (8) 3.3.1理论塔板数N T的求取 (8) 3.3.2求理论塔板数N T (9) 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) 3.4.1操作压强P m (12) 3.4.2温度t m (12) 3.4.3平均分子量M精 (12) 3.4.4平均密度ρM (13) 3.4.5液体表面X力σm (13) 3.4.6液体粘度μm L， (14) 3.4.7精馏段气液负荷计算 (14) 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) 4.3.1堰长l W (16) 4.3.2出口堰高h W (16)
4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16) 4.3.4降液管底隙高度h o (17) 4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18) 4.5.2淹塔 (18) 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 4.7.1雾沫夹带线 (19) 4.7.2液泛线 (20) 4.7.3液相负荷上限线 (20) 4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20) 4.7.5液相负荷下限线 (21) 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)
滨州学院 课程设计任务书 一、课题名称 甲醇——水分离过程板式精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 原料：甲醇、水溶液 处理量：3200Kg/h 原料组成：33%（甲醇的质量分率） 料液初温：20℃ 操作压力、回流比、单板压降：自选 进料状态：冷液体进料 塔顶产品浓度：98%（质量分率） 塔底釜液含甲醇含量不高于1%（质量分率） 塔顶：全凝器 塔釜：饱和蒸汽间接加热 塔板形式：筛板 生产时间：300天/年，每天24h运行 冷却水温度：20℃ 设备形式：筛板塔 厂址：滨州市 三、设计内容 1、设计方案的选定 2、精馏塔的物料衡算 3、塔板数的确定 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数） 5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6、塔板主要工艺尺寸的计算
滨州学院化工原理课程设计说明书 7、塔板的流体力学验算 8、塔板负荷性能图（精馏段） 9、换热器设计 10、馏塔接管尺寸计算 11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸） 12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸） 13、撰写课程设计说明书一份 设计说明书的基本内容 ⑴课程设计任务书 ⑵课程设计成绩评定表 ⑶中英文摘要 ⑷目录 ⑸设计计算与说明 ⑹设计结果汇总 ⑺小结 ⑻参考文献 14、有关物性数据可查相关手册 15、注意事项 ⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源 ⑵每项设计结束后列出计算结果明细表 ⑶设计最终需装订成册上交 四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期） 1、设计动员，下达设计任务书0.5天 2、收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天 3、初步确定设计方案及设计计算内容5-6天 4、绘制总装置图2-3天 5、整理设计资料，撰写设计说明书2天 6、设计小结及答辩1天
1插装阀概述二通插装阀是插装阀基本组件（阀芯、阀套、弹簧和密封圈）插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀，早期又称为逻辑阀。 1.1二通插装阀的特点 二通插装阀具有下列特点：流通能力大，压力损失小，适用于大流量液压系统；主阀芯行程短，动作灵敏，响应快，冲击小；抗油污能力强，对油液过滤精度无严格要求；结构简单，维修方便，故障少，寿命长；插件具有一阀多能的特性，便于组成各种液压回路，工作稳定可靠；插件具有通用化、标准化、系列化程度很高的零件，可以组成集成化系统。 1.2二通插装阀的组成 二通插装阀由插装元件、控制盖板、先导控制元件和插装块体四部分组成。图1是二通插装阀的典型结构。 图1二通插装阀的典型结构 控制盖板用以固定插装件，安装先导控制阀，内装棱阀、溢流阀等。控制盖板内有控制油通道，配有一个或多个阻尼螺塞。通常盖板有五个控制油孔：X、Y、Z1、Z2和中心孔a(见图2)。由于盖板是按通用性来设计的，具体运用到某个控制油路上有的孔可能被堵住不
用。为防止将盖板装错，盖板上的定位孔，起标定盖板方位的作用。另外，拆卸盖板之前就必须看清、记牢盖板的安装方法。 图2盖板控制油孔 先导控制元件称作先导阀，是小通径的电磁换向阀。块体是嵌入插装元件，安装控制盖板和其它控制阀、沟通主油路与控制油路的基础阀体。 插装元件由阀芯、阀套、弹簧以及密封件组成(图3)。每只插件有两个连接主油路的通口，阀芯的正面称为A口；阀芯环侧面的称作B 口。阀芯开启，A口和B口沟通；阀芯闭合，A口和B口之间中断。因而插装阀的功能等同于2位2通阀。故称二通插装阀，简称插装阀。 图3插装元件 根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套座直径不同。三种组件均有两个主油口A和B、一个控制口x，如图4所示。 a)方向阀组件b)压力阀组件c)流量阀组件 1-阀套2-密封件3-阀芯4-弹簧5-盖板6-阻尼孔7-阀芯行程调节杆 图3-89插装阀基本组件 2插装阀主要组合与功能 2.1插装方向控制阀 插装阀可以组合成各式方向控制阀。 1作单向阀
浮阀塔课程设计说明书
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中 参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=-
由图53-查得0825 .020 =c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832 .0)20 ( 2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34 m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 3 2 )(100084.2W h OW l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===?=，查得m l h m L W h m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则
化工原理课程设计Ⅱ ——浮阀塔的选型设计 专业班级: 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
目录 前言--------------------------------------------------------1设计任务书------------------------------------------------2 设计计算及验算------------------------------------------3 塔板工艺尺寸计算---------------------------------------------3 塔的流体力学验算---------------------------------------------7 塔板负荷性能图------------------------------------------------9 分析与讨论-----------------------------------------------13 结果列表--------------------------------------------------14
化工原理课程设计任务书 拟建一浮阀塔用以分离甲醇—水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），是根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。已知条件： 要求： 1.进行塔的工艺计算和验算 2.绘制负荷性能图 3.绘制塔板的结构图 4.将结果列成汇总表
5.分析并讨论 前言 浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。为了控制阀片的浮动范围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。前者称十字架型，后者称V型。目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。 浮阀塔总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。 ⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 ⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 ⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。
板式连续精馏塔设计任务书 一、设计题目：分离苯一甲苯系统的板式精馏塔设计 试设计一座分离苯一甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 %，分离后苯的纯度达到 98 %, 塔底馏出液中苯含量不得高于1% （以上均为质量百分数） 二、操作条件 厂址拟定于天津地区。 设计内容 1. 设计方案的确定及流程说明 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3. 精馏塔的物料衡算 4. 塔板数的确定 5. 塔体工艺尺寸的计算 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算 7. 塔板流体力学验算 8. 绘制塔板负荷性能图 9. 塔顶冷凝器的初算与选型 10. 设备主要连接管直径的确定 11. 全塔工艺设计计算结果总表 12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图 13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论 1. 塔顶压强： 2. 进料热状态： 3. 回流比： 加热蒸气压强: 单板压降： 4 kPa （表压）； 101.3 kPa （表压）; 塔板类型 浮阀塔板 四、 生产工作日 每年300天，每天 24小时运行。 五、 厂址
一、绪 论 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2.1 设计流程 2.2 设计要求 2.3 设计思路 2.4 设计方案的确定 三、全塔物料衡算 3.2 物料衡算 四、塔板数的确定 4.1 理论板数的求取 4.2 全塔效率实际板层数的求取 五、精馏与 提馏段物性数据及气液负荷的计算 5.1 进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 5.4 液相液体表面张力的计算 目录 5.5 塔内各段操作条件和物性数据表 11 六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 14 6.1塔径的计算 14 6.2塔板主要工艺尺寸计算 15 6.3 塔板布置及浮阀数目与排列 17 5.2 气相平均密度和气相负荷计算 10 5.3 液相平均密度和液相负荷计算 10 11
四通换向阀的结构与工作原理: 1、四通换向阀的构成 四通换向阀主要由四通气动换向阀（主阀）、电磁换向阀（控制阀）及毛细管组成。主阀内由滑块、活塞组成活动阀芯，主阀阀体两端有通孔可使两端的毛细管与阀体内空间相连通，滑块两端分别固定有活塞，活塞两边的空间可通过活塞上的排气孔相通。控制阀由阀体和电磁线圈组成。阀体内有针型阀芯。主阀与控制阀之间有三根（或四根）毛细管相连，形成四通换向阀的整体。 四通换向阀的工作原理, 主阀的管口（4）连接于压缩机高压排气口，管口（2）连接于压缩机低压吸气口。（1）、（3）两个管口分别连接蒸发器的出气口和冷凝器的进气口。按图所示，（3）接冷凝器进气口，（1）接蒸发器出气口。 当电磁阀不通电时，系统工作于制冷状态，控制阀因弹簧1的作用，阀心移至左端，处于释放状态，此时毛细管E与C连通。因为E接在低压吸气管上，所以毛细管C及主阀内左端空间均为低压，高压气体由主阀管口4进入主阀，经活塞I的排气孔使主阀内的右端空间成为高压，推动主阀阀芯移至左端，管口2与管口1连通而管口4与管口3连通，系统形成制冷循环状态。（如图所示） 当电磁阀通电时，电磁力吸动控制阀阀芯向右移动，毛细管E与D相连。主阀内右端空间成为低压，高压气体经活塞II的排气孔进入主阀内左端空间，推动阀芯移向右端，管口2与管口3连通而管口4与管口1连通，蒸发器、冷凝器的功能对换，系统转换成制热循环状态。
3、四通换向阀应用中的注意事项! a）四通换向阀的各接口焊接应严密、可靠，避免出现假焊、虚焊等不良现象； b）四通换向阀不应出现与其它管路、部件碰撞、摩擦现象，以避免造成噪音及部件损坏等后果 c）四通换向阀线圈应固定牢固，避免出现松动现象，影响四通阀吸合的可靠性 d）四通换向阀在焊接时必须采取有效的降温措施，以防置在焊接过程中因高温引起阀芯变形，造成部件报废； e）使用中四通换向阀的四根管路应为2热2凉，如出现温差过小或无温差，说明四通换向阀高、低压已经串气，应及时更换四通换向阀。 四根毛细管连接主阀与控制阀的四通换向阀原理介绍 主阀与控制阀有四根毛细管连接的四通换向阀，与三根毛细管连接的四通换向阀相比较，控制阀下边的三根毛细管连接方法相同，但在控制阀上增加了一根毛细管连接至主阀的高压进气管4，多了一条高压通道。这种四通换向阀的控制阀与主阀在结构和动作原理上基本一致，即：控制阀本身也是一个四通换相阀。 当系统处于制冷状态时，电磁线圈不通电，控制阀释放，阀芯因弹簧力作用移至左端，毛细管E与C连通，B与D连通，主阀管口4 内的高压通过毛细管B、D进入主阀内右端空间，主阀内左端空间经毛细管C、E连至低压出气口2，主阀内部压力为右高左低，活塞带动滑块移向左端，管口2与1连通，4与3连通；
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 ：皓升 学号：1001010310 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书 (1) 一、塔板工艺尺寸计算 (2) （1）塔径 (2) （2）溢流装置 (3) （3）塔板布置及浮阀数目与排列 (4) 二、塔板部结构图 (6) 三、塔板流体力学验算 (7) （1）气相通过浮阀塔板的压强降 (7) （2）夜泛 (7) （3）雾沫夹带 (8) 四、塔板负荷性能图 (9) (1)雾沫夹带线 (9) ⑵液泛线 (10) ⑶液相负荷上限线 (10) ⑷漏液线 (11) ⑸液相负荷下限线 (11) 五、汇总表 (13)
设计任务书 拟建一浮阀塔用以分离甲醇——水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。 已知条件： 其中：n为学号 要求： 1.进行塔的工艺计算和验算 2.绘制负荷性能图 3.绘制塔板的结构图 4.将结果列成汇总表 5.分析并讨论
一 、塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l C u ρρρ-=m ax 式中C 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0963.0)01 .1819(89.10064.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 5.0=，板上液层高度m h l 07.0= ，则图中参数值为 m h H L T 38.007.045.0=-=- 由图53-查得085.020=c ，表面力./38m mN =σ 0.2 0.2 2038() 0.085=0.096 20 20c c σ ?? =?=? ??? max 0.096 2.73/u m s =?= 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max u=0.6u =0.6 2.73=1.63m/s ? 则塔径D 为： 1.22D m = == 按标准塔径圆整D=1.4m ，则 塔截面积： 2 22 54.1)4.1(4 14.34m D A T =?==π
化工原理课程设计—浮阀塔塔板设计 专业:化学工程与工艺 班级:化工0701 姓名:曾超 学号：0701010101 成绩: 指导教师：张克铮
题目: 拟建一浮阀塔用以分离苯—氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 塔径欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5.05.0==v l h h V L ρρ取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=,则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=-由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ
0832.0)20(2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996.29.8410832.0max =-?= 取安全系数为0。6，则空塔气速为
m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361.144=??==π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积22201.2)6.1(4 14.34m D A T =?==π （1）实际空塔气速s m A V u T s /801.001.261.1=== 溢流装置选用单溢流弓形降液管,不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l :取堰长D l W 66.0=,即 m l W 056.16.166.0=?=②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 32 )(100084.2W h OW l L E h =近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===?=，查得m l h m L W h m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则 ③弓形降液管宽度d W 和面积f A : 66.0=D l W 由图103-查得：124.0,0721.0==D W A A d T f ,则 2145.001.20721.0m A f =?=m W d 199.06.1124.0=?= 停留时间s L H A L H A s T f h T f 88.10006 .045.0145.03600=?===θ
四通换向阀的结构与工作原理 1、四通换向阀的构成 四通换向阀主要由四通气动换向阀（主阀）、电磁换向阀（控制阀）及毛细管组成。主阀内由滑块、活塞组成活动阀芯，主阀阀体两端有通孔可使两端的毛细管与阀体内空间相连通，滑块两端分别固定有活塞，活塞两边的空间可通过活塞上的排气孔相通。控制阀由阀体和电磁线圈组成。阀体内有针型阀芯。主阀与控制阀之间有三根（或四根）毛细管相连，形成四通换向阀的整体。 2、四通换向阀的工作原理, 主阀的管口（4）连接于压缩机高压排气口，管口（2）连接于压缩机低压吸气口。（1）、（3）两个管口分别连接蒸发器的出气口和冷凝器的进气口。按图所示，（3）接冷凝器进气口，（1）接蒸发器出气口。 当电磁阀不通电时，系统工作于制冷状态，控制阀因弹簧1的作用，阀心移至左端，处于释放状态，此时毛细管E与C连通。因为E接在低压吸气管上，所以毛细管C及主阀内左端空间均为低压，高压气体由主阀管口4进入主阀，经活塞I的排气孔使主阀内的右端空间成为高压，推动主阀阀芯移至左端，管口2与管口1连通而管口4与管口3连通，系统形成制冷循环状态。（如图所示） 当电磁阀通电时，电磁力吸动控制阀阀芯向右移动，毛细管E与D相连。主阀内右端空间成为低压，高压气体经活塞II的排气孔进入主阀内左端空间，推动阀芯移向右端，管口2与管口3连通而管口4与管口1连通，蒸发器、冷凝器的功能对换，系统转换成制热循环状态。 3、四通换向阀应用中的注意事项! a）四通换向阀的各接口焊接应严密、可靠，避免出现假焊、虚焊等不良现象； b）四通换向阀不应出现与其它管路、部件碰撞、摩擦现象，以避免造成噪音及部件损坏等后果 c）四通换向阀线圈应固定牢固，避免出现松动现象，影响四通阀吸合的可靠性 d）四通换向阀在焊接时必须采取有效的降温措施，以防置在焊接过程中因高温引起阀芯变形，造成部件报废； e）使用中四通换向阀的四根管路应为2热2凉，如出现温差过小或无温差，说明四通换向阀高、低压已经串气，应及时更换四通换向阀。 四根毛细管连接主阀与控制阀的四通换向阀原理介绍 主阀与控制阀有四根毛细管连接的四通换向阀，与三根毛细管连接的四通换向阀相比较，控制阀下边的三根毛细管连接方法相同，但在控制阀上增加了一根毛细管连接至主阀的高压进气管4，多了一条高压通道。这种四通换向阀的控制阀与主阀在结构和动作原理上基本一致，即：控制阀本身也是一个四通换相阀。 当系统处于制冷状态时，电磁线圈不通电，控制阀释放，阀芯因弹簧力作用移至左端，毛细管E与C连通，B与D连通，主阀管口4 内的高压通过毛细管B、D进入主阀内右端空间，主阀内左端空间经毛细管C、E连至低压出气口2，主阀内部压力为右高左低，活塞带动滑块移向左端，管口2与1连通，4与3连通； 当系统处于制热状态时，电磁线圈通电，电磁力的作用使控制阀阀芯移向右端，毛细管E 与D连通，B与C连通，主阀内左端成为高压而右端变成低压，阀芯被推向右端，管口2与3连通，4与1连通。
前言 精馏按其操作方式可分为简单蒸馏、闪蒸和精馏等。前两者是仅进行一次部分汽化和部分冷凝的过程，故只能部分的分离液体混合物；后者是进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到近乎完全的分离。 将单级分离加以组合变成多级分离。若将第一级中溶液的部分汽化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝，然后再将冷凝液在第二级中进行部分汽化，此时所得 气相组成为y 2，且y 2 必大于y 1 (第一级气相产品组成)，若部分汽化的次数越多， 所得蒸气的组成也越高，最后所得到几乎纯态的易挥发组分。同理，若将从各分离器中所得到的液相产品进行多次的部分汽化和分离，那么这种级数越多，所得液相产品的组成越低，最后可得几乎纯态的难挥发组分。因此，汽化和部分冷凝是使得混合液得以完全分离的必要条件。 不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会同时产生传热和传质的双重作用，所以使上级液相回流与下一级气相直接接触，就可以省去中间加热器和冷凝器，因此，回流和溶液的部分汽化而产生上升蒸气是保证精馏过程连续操作的两个必不可少的条件。 总之，精馏是将由不同挥发度的组分所组成的混合液在精馏塔中同时多次地部分汽化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。 实现精馏操作的塔设备有板式塔和填料塔两大类，本次设计容为板式塔中的浮阀塔。
1流程的选择 乙醇——水混合液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部释放的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
1 引言 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯—甲苯的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中。 1.1 精馏塔对塔设备的要求 1.生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 2.效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 3.流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 4.有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 5.结构简单，造价低，安装检修方便。 6.能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.2 浮阀塔的优点 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30。 但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。
浮阀塔课程设计 1 2020年4月19日
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 姓名：孙皓升 学号： 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书............................................................ 错误!未定义书签。 一、塔板工艺尺寸计算 ....................................... 错误!未定义书签。 （1）塔径.................................................... 错误!未定义书签。 （2）溢流装置............................................... 错误!未定义书签。 （3）塔板布置及浮阀数目与排列 ............... 错误!未定义书签。 二、塔板内部结构图 ............................................ 错误!未定义书签。 三、塔板流体力学验算 ....................................... 错误!未定义书签。 （1）气相经过浮阀塔板的压强降............. 错误!未定义书签。 （2）夜泛................................................... 错误!未定义书签。 （3）雾沫夹带.............................................. 错误!未定义书签。 四、塔板负荷性能图 ........................................... 错误!未定义书签。 (1)雾沫夹带线................................................ 错误!未定义书签。 ⑵液泛线 ........................................................ 错误!未定义书签。 ⑶液相负荷上限线......................................... 错误!未定义书签。 ⑷漏液线 ........................................................ 错误!未定义书签。 ⑸液相负荷下限线......................................... 错误!未定义书签。 五、汇总表 ........................................................... 错误!未定义书签。
浮阀塔课程设计说 明书
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： 要求： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max
式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=- 由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832.0)20 ( 2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如 下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算：
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： 物系 液相密度ρL 3-?m kg 气相密度ρV 3-?m kg 液相流量L S 13-?s m 气相流量V S 13-?s m 表面张力σ 1-?m N 苯-氯苯 841.9 2.996 0.006 1.61 0.0209 要求： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 m a x u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=- 由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832.0)20 ( 2.020=?=σ c c
s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m/s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34 m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 3 2 )(100084.2W h OW l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0O W 3===?=，查得m l h m L W h m h h h O W L W 029.0021.005.0=-=-=则 ③弓形降液管宽度d W 和面积f A ： 66.0=D l W 由图103-查得： 124.0, 0721.0==D W A A d T f ，则 2145.001.20721.0m A f =?= m W d 199.06.1124.0=?=