板式精馏塔设计任务书4-3
一、设计题目：
苯―甲苯精馏分离板式塔设计
二、设计任务及操作条件
1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年
操作周期 7200 小时／年
进料组成 48.0％（质量分率，下同）
塔顶产品组成 98.0％
塔底产品组成 3.0%
2、操作条件
操作压力常压
进料热状态泡点进料
冷却水 20℃
加热蒸汽 0.19MPa
3、设备型式筛板塔
4、厂址安徽省合肥市
三、设计内容：
1、概述
2、设计方案的选择及流程说明
3、塔板数的计算(板式塔)
( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;
( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;
4、主要设备工艺尺寸设计
( 1 ) 塔内气液负荷的计算;
( 2 ) 塔径的计算;
( 3 ) 塔板结构图设计和计算；
( 4 )流体力学校核；
( 5 )塔板负荷性能计算；
( 6 )塔接管尺寸计算；
( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
5、辅助设备选型与计算
6、设计结果汇总
7、工艺流程图及精馏塔装配图
8、设计评述
目录
1、概述 (3)
1.1 精馏单元操作的简介 (3)
1.2 精馏塔简介 (3)
1.3 苯-甲苯混合物简介 (3)
1.4设计依据 (3)
1.5 技术来源 (3)
1.6 设计任务和要求 (4)
2、设计计算 (4)
2.1确定设计方案的原则 (4)
2.2操作条件的确定 (4)
2.2.1操作压力 (4)
2.2.2进料状态 (5)
2.2.3加热方式的选择 (5)
2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5)
2.4板式精馏塔的简图 (6)
2.5常用数据表： (6)
3、计算过程 (8)
3.1 相关工艺的计算 (9)
3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9)
3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)
3.1.3 物料衡算 (9)
3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9)
3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10)
3.1.6逐板法求理论塔板数 (10)
3.1.7精馏塔效率的估算 (12)
3.1.8实际板数的求取 (12)
3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)
3.2.1操作压力计算 (12)
3.2.2操作温度计算 (13)
3.2.3平均摩尔质量计算 (13)
3.2.4平均密度计算 (14)
3.2.5液体平均表面张力计算 (15)
3.2.6液体平均粘度计算 (16)
3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17)
3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17)
3.3.2 塔径的计算 (17)
3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19)
3.4 塔板结构尺寸的计算 (19)
3.4.1 溢流装置计算- (19)
3.4.2塔板布置 (21)
3.5筛板的流体力学验算 (23)
3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23)
3.5.2液面落差 (24)
3.5.3雾沫夹带 (24)
3.5.4漏液 (24)
3.5.5液泛 (25)
3.6 塔板负荷性能图 (25)
3.6.1雾沫夹带线 (25)
3.6.2 液泛线 (27)
3.6.3 液相负荷上限线 (29)
3.6.4 液相负荷下限线 (29)
3.6.5 漏液线 (29)
3.7 各接管尺寸的确定 (31)
3.7.1 进料板 (31)
3.7.2 釜残液出料管 (32)
3.7.3回流液管 (32)
3.7.4塔顶上升蒸汽管 (32)
3.8精馏塔结构设计 (32)
3.8.1设计条件 (33)
3.8.2壳体厚度计算 (33)
3.8.3风载荷与风弯矩计算 (34)
3.8.4地震弯矩的计算 (37)
3.9筛板塔的工艺设计计算结果汇总表 (38)
4、总结和设计评述 (39)
4.1设计评述 (39)
4.2总结 (40)
参考文献 (40)
1、概述
1.1 精馏单元操作的简介
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。
1.2 精馏塔简介
精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。
1.3 苯-甲苯混合物简介
化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。
1.4设计依据
本设计依据《化工原理课程设计》的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。
1.5 技术来源
目前，精馏塔的设计方法以严格的计算为主，也有一些简化的模型，但是严格的计算对于连续精馏塔时最常采用的。
1.6 设计任务和要求
原料：苯～甲苯溶液，年产量时6万吨，
苯含量：48%（质量分数），原料液的温度：泡点温度
设计要求：塔顶产品组成98%（质量分数），塔底产品组成3%（质量分数）
2、设计计算
2.1确定设计方案的原则
确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：
1.满足工艺和操作的要求；
2.满足经济上的要求；
3．保证安全生产（例如苯属有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间）。
以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。
2.2操作条件的确定
确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。
2.2.1操作压力
蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
由于苯～甲苯物系对温度的依赖性不强，常压下是液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压。
其中塔顶的压力为101.33kpa。
塔底的压力为101.33+N×0.7kpa
2.2.2进料状态
进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。
2.2.3加热方式的选择
蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热。然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加。采用直接蒸汽加热时，加热蒸汽的压力要高于釜中的压力，以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。
2.3设计方案的选定及基础数据的搜集
本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量品位较低，不能直接用于塔釜的热源，在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一，充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏，筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3~8mm，筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： (１) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。
(２) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。
(３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
(４) 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。
筛板塔的缺点是：
(１) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
(２) 操作弹性较小(约2～3)。
(３) 小孔筛板容易堵塞。不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液2.4板式精馏塔的简图
2.5常用数据表：
表1 苯和甲苯的物理性质
项目分子式分子量M 沸点（℃）临界温度t
C
（℃）
临界压强P
C
（kPa）
苯A 甲苯B
C
6
H
6
C
6
H
5
—CH
3
78.11
92.13
80.1
110.6
288.5
318.57
6833.4
4107.7
表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压
温度C080.1 85 90 95 100 105 110.6
A P ,kPa 0
B P ，kPa
101.33 40.0
116.9 46.0
135.5 54.0
155.7 63.3 179.2 74.3
204.2 86.0
240.0
表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据（[2]：8P 例1—1附表2）
温度C 0 80.1
85
90
95
100
105
110.6
液相中苯的摩尔分
率
汽相中苯的摩尔分
率
1.000 1.000
0.780 0.900
0.581 0.777
0.412 0.630
0.258 0.456
0.130 0.262
0 0
表4 纯组分的表面张力([1]：378P 附录图7)
温度 80 90 100 110 120 苯，mN/m 甲苯，Mn/m
21.2 21.7
20 20.6
18.8 19.5 17.5 18.4
16.2 17.3
表5 组分的液相密度([1]：382P 附录图8)
温度(℃) 80 90 100 110 120 苯,kg/3m 甲苯,kg/3m
814 809
805 801
791 791 778 780
763 768
表6 液体粘度μL （[1]：365P ）
温度(℃)
80
90 100 110 120 苯（mP a .s ） 甲
苯（mP a .s ） 0.308 0.311
0.279 0.286
0.255 0.264
0.233 0.254
0.215 0.228
表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据
3、计算过程
3.1 相关工艺的计算
3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 A M = 78 kg/kmol 甲苯的摩尔质量 B M = 92kg/kmol
F x =
92
/52.078/48.078
/48.0+=0.5212
D x =92
/02.078/98.078
/98.0+=0.9830
w x =92
/97.078/03.078
/03.0+=0.0352
3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
F M =0.5212?78+（1-0.5212）?92=84.7kg/kmol D M =0.983?78+(1-0.983)?92=78.24kg/kmol W M =0.0352?78+(1-0.0352)?92=91.51kg/kmol 3.1.3 物料衡算
以年工作7200小时，年产6万吨计，进料为：
原物料处理量： F=70.847200
/1067?=98.39 kmol/h
总物料衡算： 98.39=D+W 苯的物料衡算：98.39?0.5215=D ?0.983+W ?0.0352 联立解得： D=50.45 kmol/h W=47.94 kmol/h 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 （1）相对挥发度α
苯的沸点为80.4℃，甲苯的沸点为110.6℃，根据安托尼方程[5]
[5]
1206.35
lg 6.032220.24A
p t
θ
=-
+
（[5]，90页安托尼方程）
[5]
1343.94
lg 6.078219.58B
p t
θ
=-+
得： 1206.35
lg 6.032220.2480.1
A p θ=-
+
103.6061A P kpa θ=
1343.94
lg 6.078219.58110.6
B p θ=-
+
39.2118B P kpa θ= 001/ 2.6422A B P P ?==
同理得0110.6t C =时，243.0387A P kpa θ= 101.7829B P kpa θ=
2 2.3878∴?=，
2.5118∴?===
（2）最小回流比计算： [5]
min (1x )1[]11D D F F
x R x x αα-=
--- （[5],112页式9-46）
()min min min 10.983 1.5118(10.983)
1.12,2,[] 1.21
1.51180.521215212
1.212
2.42
R R R R R R ?-=-==-=-=?=取故
3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程
L =RD=2.42?50.45=122.089kmol/h V =(R+1)D=3.42?50.45=172.539kmol/h V '=V =172.539 kmol/h
L '=V '+W=172.539+47.94=220.479 kmol/h 精馏段操作线方程为 y=
1+R R x+11+R [5]D x =
x 142.242.2++42
.3983
.0=0.708x+0.287 （[5]，106页） 提馏段操作线方程为: y '=V L ''x '-[5]W W x V '=0352.0539.17294.47539.172220.479?-'x =1.278x '-0.010（[5]，106页）
3.1.6逐板法求理论塔板数
（1）交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程计算如下：
相平衡方程变形为x =
y
y
5118.1-5118.2，精馏段操作线方程y=0.708x+0.287
1D y x = = 0.983 ????
→相平衡方程
1
11
0.95842.5118 1.5118y x y ==+
210.7080.2870.9655y x =+= ????→相平衡方程
2
22
0.91762.5118 1.5118y x y =
=+
320.7080.2870.9367y x =+= ????→相平衡方程 3
33
0.85492.5118 1.5118y x y =
=+
40.8923y = ????→相平衡方程 40.7674x =
50.8303y = ????→相平衡方程 50.6608x =
60.7548y = ????→相平衡方程 60.5507x =
70.6769y = ????→相平衡方程 70.4548f x x =<
因为7x ＜f x 精馏段理论板 n=6，第7块为进料板 （2）交替使用相平衡方程和提馏段操作线方程计算如下：
相平衡方程变形为x =
y
y
5118.1-5118.2，提馏段操作线方程y=1.278x-0.01
'170.4548x x == ??????
→提馏段操作线方程
''211.2780.010.5712y x =-= 2
2
'
'
2'
0.34652.5118 1.5118y x y =
=+ ??????
→提馏段操作线方程
''321.2780.010.4328y x =-= '30.2330x = ??????
→提馏段操作线方程
'40.2878y =
'
40.1386x = ??????
→提馏段操作线方程
'50.1671y = '50.0740x = ??????
→提馏段操作线方程
'60.0846y = '60.0355x = ??????
→提馏段操作线方程
'70.0354y = '
70.0144w x x =<所以提留段理论板 n=6
3.1.7精馏塔效率的估算
00t (80.1110.6)/295.4C C -
=+=时，相对挥发度计算如下：
1206.35
lg 6.03055=162.2119220.2495.4
A A p p KPa
θ=-
+得： 1343.94
lg 6.078=64.7520219.5895.4
B B p p KPa θ=-
+得
'00/ 2.51A B P P ?==
在95.4℃时查得苯和甲苯的粘度为
=.=0.295
μμ苯甲苯0268，，则：
=0.5212.(10.5212)0.295=0.2809L μ?+-?0268 '=0.2809 2.51=0.7051L αμ?
全塔效率0.245[5]0.245
1
0.49()0.490.53380.7051T L E a μ-==?=
3.1.8实际板数的求取
精馏段实际板层数N(精)=6/0.5338≈12, 提馏段实际板层数N(提)=6/0.5338≈12， 进料板在第13块板
3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
3.2.1操作压力计算 塔顶操作压力D P ＝101.3 kPa
塔底操作压力w P =101.3+24×0.7=118.1kPa 每层塔板压降 △P ＝0.7 kPa
进料板压力F P ＝101.3＋0.7×12＝109.7kPa
精馏段平均压力 P m ＝（101.3＋109.7）／2＝105.5 kPa 提馏段平均压力P m =（109.7+118.1）/2 =113.9 kPa 3.2.2操作温度计算
利用上表数据用试差法计算结果如下：
塔顶温度：由
80.2198.399
1009980.01-80.21
D t --=-得D t =80.4
进料板温度:由 91.452.1250
555090.11-91.40
F t --=-得F t =90.9
塔底温度:由110.560.03520
10109.91110.56
w
t --=--得w t =110.5 精馏段平均温度m t =（ 80.4＋90.9）/2 =85.65℃ 提馏段平均温度m t =（90.9+110.5）/2 =100.7℃ 3.2.3平均摩尔质量计算 （1）塔顶平均摩尔质量计算
由x D=y 1=0.983代入相平衡方程得x 1=0.9584
,0.958478+-m L D M =??（10.9548）92=78.58Kg/K mol v,0.98378+-m D M =??（10.983）92=78.24Kg/K mol
(2)进料板平均摩尔质量计算
由上面理论板的算法，得70.6769y = 70.4548f x x =<，故
v,F 0.676978+-m M =??（10.6769）92=82.52Kg/K mol L,F 0.454878+-m M =??（10.4548）92=85.63Kg/K mol
(3)塔底平均摩尔质量计算
由理论板计算得'70.0354y =，'
70.0144w x x =<
v,W 0.035478+-m M =??（10.0354）92=91.50Kg/K mol
L,W 0.014478+-m M =??（10.0144）92=91.80Kg/K mol
(4)精馏段平均摩尔质量
v,m 78.2482.52
80.382
M +==Kg/K mol
l,m
78.5885.6382.112
M +==Kg/K mol
（5）提馏段平均摩尔质量
v,m 91.5082.52
87.012
M +==Kg/K mol
l,m
91.8085.6388.722
M +==Kg/K mol
3.2.4平均密度计算 （1）气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，精馏段的平均气相密度即
,3,105.580.38
2.848.314(27
3.1585.65)
m v m v m m
P M kg m RT ρ?=
=
=?+
提馏段的平均气相密度
,'3,113.987.01
3.198.314(273.15100.7)
m v m v m m
P M kg m RT ρ?=
=
=?+
（2）液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算，即
a.塔顶液相平均密度的计算 由D t ＝80.47℃，查手册得
33815.48,809.99A B kg m kg m ρρ== 塔顶液相的质量分率0.98A α= ，则：
,,10.980.02815.37L Dm L Dm kg kmol ρρ=+= b.进料板液相平均密度的计算 由tF ＝90.9℃，查手册得
33801.94,799.17A B kg m kg m ρρ== 进料板液相的质量分率
0.454878
0.410.454878(10.4548)92
A α?=
=?+-?
,,10.41801.940.59/799.17,800.30L Fm L Fm kg kmol ρρ=+=
c.塔底液相平均密度的计算 由t w ＝110.5℃，查手册得
33776.66,778.99A B kg m kg m ρρ== 塔底液相的质量分率
0.014478
0.01220.014478(10.0144)92
A α?=
=?+-?
,,10.0122/776.66(10.0122)/778.99,778.96L wm L wm kg kmol ρρ=+-=
d.精馏段液相平均密度为
,815.37800.30
807.842
L m kg kmol ρ+=
=
e.提馏段液相平均密度为
',800.30778.96
789.632
L m kg kmol ρ+=
=
3.2.5液体平均表面张力计算
液相平均表面张力依下式计算，即 ,1
n
L m i i i x σσ==∑
(1)塔顶液相平均表面张力的计算 由 D t ＝80.4℃代入方程得 ：
A σ=21.19mN/m
B σ=21.66 mN/m
,0.98321.19(10.983)21.6621.20L m σ=?+-?= mN/m
(2)进料板液相平均表面张力的计算 由90.9F t =℃代入方程得 :
A σ=19.88 mN/m
B σ=20.50 mN/m
,0.454819.88(10.4548)20.5020.22L m σ=?+-?= mN/m
(3)塔底液相平均表面张力的计算 由110.5w t = ℃代入方程得 ：
A σ=17.43 mN/m ,
B σ=18.35mN/m
,0.014417.43(10.0144)18.3518.34L m σ=?+-?=mN/m
（4）精馏段液相平均表面张力为
,21.2020.22
20.712
L m σ+=
=mN/m
（5）提馏段液相平均表面张力为
,18.3420.22
19.282
L m σ+=
=mN/m
3.2.6液体平均粘度计算
液相平均粘度依下式计算，即 ,lg lg L m i
i
x μμ
=∑
（1）塔顶液相平均粘度的计算 由80.4D t =℃代入方程得 ：
A μ=0.31mPa ·s,
B μ=0.31 mPa ·s
,lg 0.983lg 0.31(10.983)lg 0.31L m μ=?+-?解出,L m μ=0.31mPa ·s
（2）进料板液相平均粘度的计算 由90.9F t =℃代入方程得 :
A μ=0.28mPa ·s,
B μ=0.28 mPa ·s
,lg 0.4548lg 0.28(10.4548)lg 0.28L m μ=?+-?解出,L m μ=0.28 mPa ·s
(3)塔底液相平均粘度的计算
由w 110.5t =1℃代入方程得 ：
A μ=0.24mPa ·s,
B μ=0.25 mPa ·s
,lg 0.4548lg 0.28(10.4548)lg 0.28L m μ=?+-?解出,L m μ=0.25 mPa ·s
（4）精馏段液相平均粘度为：
,L m μ=(0.31+0.28)/2=0.295mPa ·s
（5）提馏段液相平均粘度为：
,L m μ=(0.28+0.25）/2=0.265 mPa ·s
3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算
3.3.1 塔内气液负荷的计算 3.3.1.1 精馏段：
()1(2.421)50.45172.54/V R D Kmol h =+=+?=
3172.5480.38
1.36/36003600
2.84
Vm S vm V M V m s ρ??=
==?
2.4250.45122.09/L RD Kmol h ==?=
3122.0982.11
0.0034/36003600807.84
Lm Lm LM Ls m s ρ?=
==?
30.0034360012.24/h L m h =?=
3.3.1.2提馏段：
'(1)172.54/V V q F Kmol h =+-=
'3172.5487.01
1.31/36003600 3.19
Vm S vm V M V m s ρ??=
==?
'122.09198.39220.48/L L qF Kmol h =+=+?=
'
3220.4888.72
0.0069/36003600789.63
Lm Lm LM Ls m s ρ?=
==?
'30.0069360024.84/h L m h =?=
3.3.2 塔径的计算
塔板间距H T 的选定很重要，它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性，
以及塔的安装、检修等都有关。可参照下表所示经验关系选取。
板间距与塔径关系(5 ,148页)
塔径D T ，m 0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0 板间距H T ，
mm
200～300
250～350
300～450
350～600
400～600
3.3.2.1 对精馏段：
初选板间距0.45T H m =，取板上液层高度0.08L h m =，
故0.450.080.37T L H h m -=-=；112
2
0.0034807.840.0421.36 2.84S Lm S vm L V ρρ??????
=?= ??? ???????
查“史密斯关联图 ”得0.37T L H h m -=，C 20=0.082；依式2
.02020?
?
?
??=σC C
校正物系表面张力为20.71/mN m 时0.2
0.2
2020.710.0720.08252020C C σ??
??
==?= ?
?
??
??
max 0.0825 1.389/m s μ=== 可取安全系数为0.8，则（安全系数0.6—0.8），max 0.80.8 1.389 1.112/m s μμ==?=
故 1.2482D m =
=
=
截留面积为：2221.4 1.539(m )44
T A D ∏∏
=
?=?= 实际空塔气速为： 1.36
0.88371.539
S T V A μ===m/s
按标准,塔径圆整为1.4m,则空塔气速0.8837m/s 。 3.3.2.2对提馏段：
初选板间距0.45T H m =，取板上液层高度0.08L h m =，
故0.450.080.37T L H h m -=-=；112
2
0.0069789.630.08291.31 3.19S Lm S vm L V ρρ??????
=?= ??? ???????
查“史密斯关联图 ”得0.37T L H h m -=，C 20=0.072；依式2
.02020?
?
?
??=σC C
校正物系表面张力为19.28/mN m 时0.2
0.2
2019.280.0720.07152020C C σ??
??
==?= ?
?
??
??
'max 0.0715 1.1226/m s μ=== 可取安全系数为0.8，则（安全系数0.6—0.8），'max 0.80.8 1.12260.8981/m s μμ==?=
故 1.3627D m =
=
=
截留面积为：2221.4 1.539(m )44
T A D ∏∏
=
?=?= 实际空塔气速为： 1.31
0.85121.539
S T V A μ=
==m/s 按标准,塔径圆整为1.4m,则空塔气速0.8512m/s 。
将精馏段和提溜段相比较可以知道二者的塔径不一致，根据塔径的选择规定，对于相差不大的二塔径取二者中较大的，因此在设计塔的时候塔径取1.4m 。 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 有效高度计算公式为(1)(N -1)T
T T T
N Z H H E =-?=?实 精馏段有效高度
Z 精=（N 精-1）H T =（12-1）×0.45=4.95m 提馏段有效高度为
Z 提=（N 提-1）H T =（12-1）×0.45=4.95m
在进料板处开一个人孔，其高度为0.6m ，故精馏塔的有效高度为 Z=（Z 精+Z 提）+0.6=4.95+4.95+0.6=10.5m
精馏塔的实际高度为（塔的两端空间：塔顶空间1.5m,塔底空间1.5m ） Z 实=Z+1.5+1.5=13.5m
3.4 塔板结构尺寸的计算
3.4.1 溢流装置计算-
因塔径D ＝1.6m ，可选用单溢流弓形降液管，采用平行受液盘。 3.4.1.1堰长W l
单溢流W l =（0.6+0.8）D [2] ([2],39页)
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计内容： 1.装配图1张； 2.零件图3张； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V
板式精馏塔设计方案 第三节精馏方案简介 (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液由泵从原料储罐中引岀，在预热器中预热至84 C后送入连续板式精馏塔(筛板塔)，塔顶上升蒸汽 流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25 C后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 第四节：精馏工艺流程草图及说明
、流程方案的选择
1. 生产流程方案的确定: 原料主要有三个组分：C2°、C3二、C3°,生产方案有两种：（见下图A , B ）如 任务书规定： 图（A ） 为按挥发度递减顺序采出，图（B ）为按挥发度递增顺序采出。在基本有机化工 生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较常见。 因各组分采出之 前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而图（B ）所示方法中，除最难挥发组 分外。其它组分在采出前需经过多次汽化和冷凝才能得到产品， 能量（热量和冷 量）消耗大。并且，由于物料的循环增多，使物料处理量加大，塔径也相应加大， 再沸器、冷凝器的传热面积相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故 应选用图（A ）所示的是生产方案。 2. 工艺流程分离法的选择： 在工艺流程方面，主要有深冷分离和常温加压分离法。 脱乙烷塔，丙烯精制 塔采用常温加压分离法。因为 C2, C3在常压下沸点较低呈气态采用加压精馏沸 点可提高，这样就无须冷冻设备，可使用一般水为冷却介质，操作比较方便工艺 简单，而且就精馏过程而言，获得高压比获得低温在设备和能量消耗方面更为经 济一些，但高压会使釜温增加，引起重组分的聚合，使烃的相对挥发度降低，分 离难度加大。可是深冷分离法需采用制冷剂来得到低温， 采用闭式热泵流程，将 精馏塔和制冷循环结合起来，工艺流程复杂。综合考滤故选用常温加压分离法流 程。 1、 脱乙烷塔：根据原料组成及计算：精馏段只设四块浮伐 塔板,塔顶采用分 凝器、全回流操作 2、 丙烯精制塔：混合物借精馏法进行分离时它的难易程度取决 于混合 物的沸点差即取决于他们的相对挥发度丙烷一丙烯的 C2 C3 = C3 ° iC4 W% 5.00 73.20 20.80 0.52 0.48 100 工艺特点: 原料 C 工 C 。 (A ) (B )
《化工设备设计基础》 课程设计计算说明书 学生姓名：学号： 所在学院： 专业： 设计题目： 指导教师： 2011年月日 目录 一.设计任务书 (2)
二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目 根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。
设计题目： 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。 例：精馏塔（DN1800）设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 （1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)； （2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)； （3）根据介质的不同，拟定管口方位； （4）结构设计，确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算 （1）确定塔体、封头的强度计算。 （2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。 （3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。 （4）裙式支座的设计验算。 （5）水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 （1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 （2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料： [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求
汽车设计课程设计计算说明书题目：轻型客车四档中间轴式变速器设计院别：xxxxxx 专业：xxxxx 班级：xxxxxxxx 姓名：xxxxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxxxxxxx 二零一五年一月十九日
一、变速器的功用与组成 ----------------------------------------------------------------- - 4 - 1.变速器的组成------------------------------------------------------------------------ - 4 - 二、变速器的设计要求与任务 ----------------------------------------------------------- - 5 - 1.变速器的设计要求 ----------------------------------------------------------------- - 5 - 2.变速器的设计任务 ----------------------------------------------------------------- - 5 - 三、变速器齿轮的设计 -------------------------------------------------------------------- - 6 - 1.确定一挡传动比 -------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.各挡传动比的确定 ----------------------------------------------------------------- - 7 - 3.确定中心距--------------------------------------------------------------------------- - 8 - 4.初选齿轮参数------------------------------------------------------------------------ - 9 - 5.各挡齿数分配----------------------------------------------------------------------- - 11 - 四、变速器的设计计算 ------------------------------------------------------------------- - 16 - 1.轮齿强度的计算 ------------------------------------------------------------------- - 16 - 2中间轴的强度校核 ------------------------------------------------------------------- 20- 五、结论-------------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------- - 28 - 摘要 现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。变速器在发动机和汽车之间主要起着匹配作用，通过改变变速器的传动比，可以使发动机在最有利的工况范围内工作。 本次设计的是轻型客车变速器设计。它的布置方案采用四档中间轴式、同步器换挡，并对倒挡齿轮和拨叉进行合理布置，前进挡采用圆柱斜齿轮、倒档采用圆柱直齿轮。两轴式布置形式缩短了变速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。 首先利用已知参数确定变速器各挡传动比、中心矩，然后确定齿轮的模数、压力角、齿宽等参数。由中心矩确定箱体的长度、高度和中间轴及二轴的轴径，然后对中间轴和各挡齿轮进行校核，验证各部件选取的可靠性。最后绘制装配图及零件图。
板式精馏塔设计方案 一、设计方案确定 1.1 精馏流程 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。 塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下： （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。
CAD/CAM课程设计任务书 一、设计题目：中间轴零件的CAD/CAM设计 二、设计目的 CAD/CAM课程设计是开设《机械CAD/CAM》课程之后进行的一个实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的： 1.掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。 2.掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。 3.通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的基础技能。 三、设计任务 本课程设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务： 1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块、 制造模块及仿真模块的功能及建模原理。 2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型、着色渲染、生成不同视 图，最终完成零件的造型设计。 3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。如刀 位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理。 4、编写课程设计说明书。 四、设计要求 1、要求设计过程在计算机上完成。 2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。 正文：宋体五号，单倍行距； 页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“CAD/CAM课程设计说明书”字 样；页脚：右下脚页码。 3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、 设计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容） 4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。 1
塔设备设计说明书精选 文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 035 036 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组
目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便
板式精馏塔设计任务书 1、概述 1.1 精馏单元操作的简介 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。 1.2 精馏塔简介 精馏塔是一圆形筒体，塔装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。 简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。 1.3 苯-甲苯混合物简介 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。 1.4设计依据 本设计依据《化工原理课程设计》的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。 1.5 技术来源
《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师
化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论
五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录 前言............................................................... 错误！未定义书签。 摘要 (2) 关键字 (2) 第二章设计参数及要求 (2) 1.1符号说明 (2) 1.2.设计参数及要求 (3) 3 3 第二章材料选择 (4) 2.1概论 (4) 2.2塔体材料选择 (4) 2.3 裙座材料的选择 (4) 第三章塔体的结构设计及计算 (5) 3.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 (5) 3.2 塔设备质量载荷计算 (5) 3.3 风载荷和风弯矩 (6) 3.4 地震弯矩计算 (7) 3.5 各种载荷引起的轴向应力 (7) 3.6 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (8) 3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (9) 3.7.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (9) 9 3.8塔设备结构上的设计 (10) 10 10 板式塔的总体结构 (11) 小结 (11) 附录 (11) 附录一有关部件的质量 (11)
附录二矩形力矩计算表 (12) 附录三螺纹小径与公称直径对照表 (12) 参考文献 (12) 前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 1.1符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；
机械设计课程设计计算 说明书 题目: 二级齿轮减速器设计 学院： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 年月日
目录 一、设计任务书……………………………………………………………………………… 1.1 机械课程设计的目的………………………………………………………………… 1.2 设计题目……………………………………………………………………………… 1.3 设计要求……………………………………………………………………………… 1.4 原始数据……………………………………………………………………………… 1.5 设计内容……………………………………………………………………………… 二、传动装置的总体设计…………………………………………………………………… 2.1 传动方案……………………………………………………………………………… 2.2 电动机选择类型、功率与转速……………………………………………………… 2.3 确定传动装置总传动比及其分配………………………………………………… 2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩……………………………………… 三、传动零件的设计计算…………………………………………………………………… 3.1 V带传动设计…………………………………………………………………………… 3.1.1计算功率…………………………………………………………………………… 3.1.2带型选择…………………………………………………………………………… 3.1.3带轮设计…………………………………………………………………………… 3.1.4验算带速…………………………………………………………………………… 3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度……………………………………………… 3.1.6包角及其验算……………………………………………………………………… 3.1.7带根数……………………………………………………………………………… 3.1.8预紧力计算………………………………………………………………………… 3.1.9压轴力计算………………………………………………………………………… 3.1.10带轮的结构………………………………………………………………………… 3.2齿轮传动设计…………………………………………………………………………… 3.2.1高速级齿轮副设计………………………………………………………………… 3.2.2低速级齿轮副设计………………………………………………………………… 四、轴的设计………………………………………………………………………………… 4.1高速轴设计……………………………………………………………………………… 4.1.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.1.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.2中间轴设计……………………………………………………………………………… 4.2.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.2.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.3低速轴设计……………………………………………………………………………… 4.3.1选择轴的材料……………………………………………………………………… 4.3.2初步估算轴的最小直径…………………………………………………………… 4.3.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸…………………………………………… 4.4校核轴的强度…………………………………………………………………………… 4.4.1按弯扭合成校核高速轴的强度…………………………………………………… 4.4.2按弯扭合成校核中间轴的强度……………………………………………………
板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料组成 48.0％（质量分率，下同） 塔顶产品组成 98.0％ 塔底产品组成 3.0% 2、操作条件 操作压力常压 进料热状态泡点进料 冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市 三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述
目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24)
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1
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苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日
课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%(以上均为质量%)。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa(表压); 2.进料热状况,自选; 3.回流比,自选; 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa; 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日330天,每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明; 2.塔的工艺计算; 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日
2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 2.组分的液相密度ρ(kg/m 3) 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14. 1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。 3.组分的表面张力σ(mN/m)
3 2020年5月29日 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B B A B A m x x σσσσσ+= (B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率) 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 附参考答案:苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。
课程设计报告书题目：双级斜齿圆柱齿轮减速器设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 130175 课程学分 2.0 起始日期 封面纸推荐用210g/m2的绿色色书 编辑完后需将全文绿色说明文字删除，格式不变
课程设计报告格式说明： 1.文字通顺，语言流畅，无错别字，电子版或手写版，手写版不得 使用铅笔书写。 2.请按照目录要求撰写；一级标题为一、二、……序号排列，内容 层次序号为：1、1.1、1.1.1……。 3.对于电子版：一级标题格式：宋体，4号，加粗，两端对齐。 4.对于电子版：正文格式：宋体，小4号，不加粗，行距为固定值 20磅，段前、段后为0行；首行缩进2字符；左右缩进0字符。 5.对于电子版：页边距：上2cm，下2cm，左2.5cm、右2cm页码： 底部居中。 6.所有的图须有图号和图名，放在图的下方，居中对齐。如：图1 模 拟计费系统用例图。 7.所有的表格须有表号和表名，放在表的上方，居中对齐。如：表1 计费功能测试数据和预期结果。 8.所有公式编号，用括号括起来写在右边行末，其间不加虚线。 9.图纸要求： 图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写；必须按国家规定标准或工程要求绘制。
（参考文献范例） 参考文献 （参考文献标题为三号，宋体，加粗，居中，上下空一行） （正文为五号，宋体，行距为固定值20磅,重要资料必须注明具体出处，详细到页码；网上资料注明日期。） 1. 参考文献的著录采用顺序编码制，在引文处按论文中引用文献出现的先后以阿拉伯数字连续编码。参考文献的序号以方括号加注于被注文字的右上角，内容按序号顺序排列于文后。 2. 所引参考文献必须包含以下内容： *引用于著作的———作者姓名﹒书名﹒出版地：出版者，出版年﹒起止页码． 如：［1］周振甫. 周易译注［M］．北京：中华书局，1991. 25. ［2］Clark Kerr. The Uses of the University. Cambridge: Harvard University Press, 1995. 50. *引用于杂志的———作者姓名﹒文章名﹒刊名，年，卷（期）：起止页码． 如：［1］何龄修．读顾诚《南明史》［J］．中国史研究，1998,（3）：16~173． ［2］George Pascharopoulos. Returns to Education: A Further International Update and Implications. The Journal of Human Resources, 1985, 20（4）: 36~38. *引用论文集、学位论文、研究报告类推。 *引用论文集中的析出文章的―― 如：［1］瞿秋白．现代文明的问题与社会主义［A］．罗荣渠．从西化到现代化［C］．北京：北京大学出版社，1990. 121~133．［2］Michael Boyle-Baise. What Kind of Experience? Preparing
一、设计任务 1. 结构设计任务 完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容： ⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。 2. 设计计算内容 完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。 二、设计条件 1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =； 2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?； 3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类； 4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ； 5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ； 三、设备强度及稳定性校核计算 1. 选材说明 已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ 2=350 3m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ， 高度为1200m m ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?；壳 3m m ，裙座厚度附加量2m m ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。 通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。对该塔进行强度和稳定计算。 2. 主要受压元件壁厚计算
课程名称：汽车制造工艺学课程设计课程代码： 设计周数： 1 学分： 1 设计单位：机电学院实训地点：机电学院设计时间：2013-06-24至201306-28 课程设计说明书本栏目应包含以下内容（由实训生本人填写）： 1、设计的任务； 2、设计方法、步骤与内容； 3、设计的总结与体会 一、变速箱中间轴的加工工艺设计 1、设计的任务 主要从零件图查阅资料，总结以往所学的知识，分析中间轴加工过程 中各部步骤的工艺过程，详述半圆槽加工专用夹具的设计。从毛坯的选择 到工件的最终加工完成，每一步都根据查阅资料，按照国家标准进行过程 设计，并选择最优方案达到节约成本，方便加工的要求。本设计根据理论 分析结合实际操作完善加工的工艺。半圆槽的夹具设计中采用V型块的定位方式，手动偏心轮夹紧，使得零件加工方便，定位精准。因此要求我们起码做到下面的三点要求： 1、能运用汽车制造工艺学课程中基本理论，正确地解决一个零件的制造加工工艺，及工序内容，设备，夹辅具等的选择，保证零件的加工质量。 2、学会使用手册及图标资料，掌握运用标准资料、手册查阅有关技术资料的能力。 3、学生独立完成设计任务内容，利用计算机进行辅助设计，设计资料符合国家职业有关标准。 二、设计方法、步骤和内容 1.机械加工工艺规程设计
1.1 轴类零件的作用及结构 1．该零件表面由圆柱面、外螺纹、齿轮、半圆槽等组成的。其中多个径向 尺寸和轴向尺寸有较高的尺寸精度、表面粗糙度和位置公差要求。零件图 尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求。该零件属于锻件，毛坯尺寸 为Φ70X395mm，切削工艺性良好。 1.2 零件的工艺分析 （1）根据加工余量算出背吃刀量，进行试切削，然后修正背吃刀量。正确 使用量具，必须检查和调整零位，仔细计算工件的各部分尺寸，对留有磨 削余量的工件，铣半圆槽是留有余量。注意及时关闭机动进给或提前关闭 机动进给，用手动进给刀长度尺寸。认真看清图样尺寸要求，正确使用刻 度盘，看清刻度值。 （2）车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线重合；调整车床主轴与床身导 轨的平行度；尽量减少工件的伸出长度，或另一端顶尖支撑，增加装夹刚性；选择合适的刀具材料，或适当降低切削速度。 （3）消除或防止由于车床刚性不足而引起的震动；增加车刀刚性和正确装夹车刀；同时增加工件的装夹性；合理选择车刀角度；进给量不宜太大， 精车余量和切削速度应该选择恰当。 （4）对于齿部加工应注意选择基准面，保证加工精度。一般选择轴端面和轴的中心线为基准。选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定 位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只 要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广 泛用于成批生产中。滚齿加工后一般留有0.07～0.10 mm的余量，为剃齿加工。 （5）对于半圆槽的加工采用V型块定位夹紧，因为V型块具有对中性，便于加工时的定位。加工时应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样 可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已 精加工的外圆表面。 1.3 零件毛坯的选择 类型；锻件 理由：轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高 的抗拉、抗弯及抗扭强度。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由 锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 材料；18CrMnTi 1.4工艺方案设计 1．定位基准的选择 定位基准的精度对半圆槽加工精度有直接的影响。轴类加工一般选择 顶尖孔定位，半圆槽的加工定位一般选择端面定位。合理地选择定位基准，
河南科技学院化工原理（下）课程设计 处理量为7万吨/年二硫化碳和四氯化碳体系精馏分离板式塔设计 学院：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工094班 姓名：吕庆宝 指导教师：杨胜凯
【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 二工艺条件 生产能力：7万吨每年（料液） 年工作日：7200小时 原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分率，下同） 产品组成：馏出液 96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳 操作压力：塔顶压强为常压 进料温度：泡点 进料状况：自定 加热方式：直接蒸汽加热 回流比：自选 三设计内容 1 确定精馏装置流程; 2 工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5 主要附属设备设计计算及选型 四设计结果总汇 将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。
五参考文献 列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。 流程的设计及说明 图1 板式精馏塔的工艺流程简图 工艺流程：如图1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。 【已知参数】: