填料塔课程设计
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目录前言 (1)第一章概述 (4)1.1 吸收的目的 (4)1.2 吸收塔的用途 (4)1.3 设计方案的确定 (4)第二章填料吸收塔概况 (7)2.1填料吸收塔 (7)2.2流向选择 (7)2.3吸收剂的选择 (8)2.4填料的相关内容 (8)第三章基本数据 (12)3.1操作条件 (12)3.2相关物性参数 (12)3.3设计参数 (12)3.4基本数据换算 (12)第四章吸收塔的设计 (13)4.1乙醇--水气液平衡相图 (13)4.2吸收剂用量、塔径、压降及填料层高度计算 (13)第五章塔的结构设计 (17)5.1筒体的设计 (17)5.2封头的设计 (17)5.3除沫器的设计 (18)5.4液体进料管设 (19)5.5喷淋装置设计 (19)5.6法兰的设计 (20)5.7填料压板的设计 (20)5.8填料支撑装置的设计 (20)5.9手孔的设计 (21)5.10吸收塔支座的设计 (21)5.11气体进料管设计 (21)5.12液体出料管设计 (22)5.13气体出管设计 (22)5.14泵的选择 (22)第六章填料吸收塔主要尺寸 (23)设计小结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附图:填料吸收塔装配图前言第一章概述1.1吸收的目的在化学工业中,经常需将气体混合物中的各个组分加以分离,其目的是:(1)回收或捕获气体混合物中的有用物质,以制取产品;(2)除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理,或除去工业放空尾气的有害物质,以免污染大气。
1.2吸收塔的用途塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的结构型式,可分为板式塔与填料塔两大类。
按气﹑液两相接触方式的不同可将吸收设备分为级式接触与微分接触两大类,填料塔即为微分接触式气液传质设备。
板式塔内设置一定数量塔板,气体以泡沫或喷射形式穿过板上液层进行物质和热传递,气液相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。
填料塔化工原理课程设计填料塔是一种常见的化工设备,广泛应用于化工、环保、石油等领域。
填料作为塔内的主要组成部分,对于塔内的传质、反应等过程起着至关重要的作用。
因此,在化工原理课程设计中,填料塔的设计和优化是必不可少的一部分。
填料塔化工原理课程设计主要包括以下内容:一、填料的选择和设计填料的种类繁多,不同的填料有着不同的物理化学性质和结构特征,对于塔内传质、反应等过程有着重要的影响。
在填料选择时,需要根据实际工艺要求和特定条件进行选择,同时考虑填料的成本、维护和清洗难度等因素。
设计填料塔需要考虑的因素包括:填料堆积密度、总塔体积、填料层数、塔径、塔高、塔底和塔顶结构等。
这些因素需要通过计算和模拟来确定最佳的设计参数,以满足特定的工艺要求。
二、塔内流体传输和传质填料塔中的流体传输和传质是塔内传质过程的关键。
塔内传质过程可以用物理和数学模型来描述和分析,以确定传质速率、传质效率等基本参数。
主要的传质模型包括:对流传质、扩散传质、反应传质等。
对于填料塔的设计和优化,需要进行流体传输和传质的数值模拟和实验验证。
实验验证可以通过建立实验装置,通过对工艺参数和填料种类的变化,来实现对塔内传质的观测和分析。
数值模拟可以基于参数偏微分方程或者多相流模型,来模拟塔内传质过程,从而得到设计和优化的基本参数。
三、塔内反应过程填料塔中的反应过程是化工原理课程设计的另一个关键部分。
填料塔由于具有大量的表面积、液膜和气液界面,为反应过程提供了良好的反应条件。
塔内反应过程主要包括:吸收、脱吸附、萃取、沉淀等反应过程。
在设计和优化填料塔反应过程时,需要考虑多种因素,如反应物浓度、反应速率、塔高、填料种类等。
通过物理学和化学动力学等基本原理,可以建立反应过程的模型,从而对反应过程进行分析和优化设计。
四、优化设计与实践填料塔化工原理课程设计的最后一部分是优化设计与实践。
通过对填料塔的设计和优化,可以实现工艺目标的达成。
同时,优化设计也需要根据实际情况和运行经验进一步调整和改善,以适应工艺的不断发展和变化。
填料塔课程设计丙酮一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握填料塔的基本原理、设计和应用。
通过本课程的学习,学生将能够:1.描述填料塔的结构和原理,理解其在化工、环保等领域的应用。
2.分析填料塔的设计参数,包括塔径、塔高、填料类型等,并能够进行初步的设计计算。
3.掌握填料塔的操作和维护方法,确保其稳定运行。
在情感态度价值观方面,学生将能够:1.认识化工行业的重要性和影响力,提高对化工工艺的兴趣和热情。
2.培养严谨的科学态度和良好的职业道德,注重安全生产。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括填料塔的原理、设计和应用。
具体安排如下:1.填料塔的基本原理:介绍填料塔的工作原理、填料类型和选择原则。
2.填料塔的设计:学习填料塔的设计方法,包括塔径、塔高、液气流速等参数的计算。
3.填料塔的应用:探讨填料塔在化工、环保等领域的实际应用案例。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法:1.讲授法:讲解填料塔的基本原理、设计和应用。
2.案例分析法:分析实际案例,让学生更好地理解填料塔的运用。
3.实验法:安排实验室实践,让学生亲自动手操作,提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:《化工工艺设备设计》等有关填料塔的教材。
2.参考书:提供相关的专业书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、视频等,帮助学生形象地理解填料塔的原理和设计。
4.实验设备:准备填料塔模型等实验设备,供学生进行实践操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采取以下评估方式:1.平时表现:评估学生的课堂参与度、提问回答等情况,以考察其对课程内容的掌握程度。
2.作业:布置相关的设计题目,评估学生对填料塔原理和设计的理解和应用能力。
3.考试:期末进行闭卷考试,测试学生对填料塔知识的掌握程度。
六、教学安排本课程的教学安排如下:1.课时:共计32课时,每课时45分钟。
化工课程设计填料塔设计一、教学目标本节课的学习目标包括:知识目标:学生需要掌握填料塔的基本概念、类型和设计方法;了解填料塔在化工过程中的应用和重要性。
技能目标:学生能够运用所学的知识,独立完成填料塔的设计计算;能够分析并解决实际工程中的问题。
情感态度价值观目标:培养学生对化工行业的兴趣和热情,提高学生对工程实践的重视,培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括:1.填料塔的基本概念和类型:介绍填料塔的定义、结构和工作原理,分析不同类型填料塔的特点和应用范围。
2.填料塔的设计方法:讲解填料塔的设计步骤和方法,包括填料的选择、塔径的确定、塔高的计算等。
3.填料塔在化工过程中的应用:介绍填料塔在化工过程中的重要作用,分析其在不同领域的应用案例。
4.实际工程案例分析:通过分析实际工程中的填料塔设计案例,使学生能够将理论知识应用于实际问题解决。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法:1.讲授法:教师通过讲解填料塔的基本概念、设计方法和应用案例,使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法:学生进行小组讨论,分享不同类型的填料塔设计和应用经验,培养学生的团队合作精神和创新意识。
3.案例分析法:分析实际工程中的填料塔设计案例,引导学生运用所学知识解决实际问题。
4.实验法:安排实验室实践环节,让学生亲自操作填料塔设备,增强学生的实践能力和操作技能。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法,将采用以下教学资源:1.教材:选用权威的化工教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:推荐相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,通过图片、图表和动画等形式,直观地展示填料塔的原理和设计方法。
4.实验设备:提供填料塔实验装置,让学生亲身体验填料塔的操作和应用。
五、教学评估本节课的评估方式包括:1.平时表现:通过观察学生的课堂参与、提问回答、小组讨论等,评估学生的学习态度和积极性。
. I大学课程论文课程论文题目:填料塔的设计设计任务书1、设计题目:水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计2、工艺操作条件:〔1〕操作平均压力常压〔2〕操作温度t=20℃〔3〕每年生产时间:7200h。
〔4〕选用填料类型及规格自选。
3、设计任务:完成填料塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图,编写设计说明书。
目录一、摘要二、设计方案简介2.1吸收剂的选择2.2吸收流程的选择2.3吸收塔设备及填料的选择2.3.1吸收塔设备2.3.2吸收塔填料2.4吸收剂再生的选择2.5操作参数的选择三、吸收塔的工艺计算3.1根底物性数据3.1.1液相物性数据3.1.2气相物性数据3.1.3气液相平衡数据103.2物料衡算3.3湍球塔工艺尺寸的计算3.3.1塔径3.3.2填料数据计算和支撑板构造3.4填料层高度3.5流体力学计算3.5.1各阶段工况气速的计算3.5.2球层压力降△P3.5.3球层扩展阶段时的膨胀高度3.6湍球塔的辅助构造3.6.1支承板及档网3.6.2除沫器3.6.3液体分布器3.7填料塔附属高度计算3.8湍球塔的流体力学参数计算3.8.1全塔压降3.8.2气体动能因子3.9附属设备的计算和选择3.9.1接收尺寸的计算举例3.9.2离心泵的选择和计算四、工艺设计计算结果汇总汇总与主要符号说明五、对过程的评述和有关问题的讨论六、完毕语摘要:吸收操作在化学工业中是一种重要的别离方法,本次设计采用水吸收矿石焙烧炉送出的气体,入塔的炉气流量为2000m3/h,其中进塔SO2的摩尔分率为0.05,SO2的吸收率到达95%吸收效果以减少对大气的污染,属于物理吸收。
影响吸收的因素主要为溶质在吸收剂中的溶解度,其吸收速率主要决定于气相或液相与界面上溶质的浓度差,以及溶质从气相向液相传递的扩散速率。
本设计本设计采用填料塔,塔高8.7m,塔径0.7m,采用聚丙烯空心球填料,具有通量大、阻力小、传质效率高等优点,可以到达较好的通过能力和别离效果。
吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解吸收填料塔的基本概念,掌握其工作原理和应用场景。
2. 学生能够掌握吸收填料塔的构造、性能参数及其对吸收效率的影响。
3. 学生能够掌握吸收填料塔的设计原则和计算方法。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,进行吸收填料塔的选型和计算。
2. 学生能够分析吸收填料塔在实际工程中的应用,并提出优化方案。
3. 学生能够通过实验和模拟等方法,验证吸收填料塔的设计效果。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到吸收填料塔在环保和节能领域的重要意义,增强环保意识。
2. 学生通过吸收填料塔的学习,培养解决实际工程问题的兴趣和自信心。
3. 学生在团队协作中,培养沟通、交流和合作的能力。
课程性质:本课程为化学工程与工艺专业的一门专业课程,旨在帮助学生掌握吸收填料塔的基本理论、设计和应用。
学生特点:学生已具备一定的化学基础和工程观念,具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求:结合实际案例,采用理论教学、实验操作和课后练习相结合的方式,使学生能够将所学知识应用于实际工程问题。
在教学过程中,注重培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,并为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 吸收填料塔的基本概念与工作原理- 吸收填料塔的定义及其在化工中的应用- 吸收填料塔的工作原理及分类2. 吸收填料塔的构造与性能参数- 填料的种类、结构及其对吸收效率的影响- 填料塔的流体力学性能和传质性能参数3. 吸收填料塔的设计原则与计算方法- 设计原则及其考虑因素- 填料塔的塔径、塔高、填料层高度等计算方法4. 吸收填料塔的选型与应用- 填料塔选型的原则及方法- 填料塔在化工、环保等领域的应用案例5. 实验与模拟- 吸收填料塔的实验操作方法- 计算机模拟在吸收填料塔设计中的应用教学大纲安排:第一周:吸收填料塔的基本概念与工作原理第二周:吸收填料塔的构造与性能参数第三周:吸收填料塔的设计原则与计算方法第四周:吸收填料塔的选型与应用第五周:实验与模拟教学及课后实践教学内容依据课程目标和教材章节进行安排,注重理论与实践相结合,通过讲解、案例分析、实验和模拟等多种方式,使学生掌握吸收填料塔的相关知识。
水吸收填料塔课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握填料塔的基本概念、分类和结构特点;2. 使学生了解水吸收过程中填料塔的工作原理;3. 帮助学生理解影响填料塔传质效果的主要因素。
技能目标:1. 培养学生运用化学原理分析填料塔传质过程的能力;2. 提高学生运用实验方法研究填料塔传质效果的能力;3. 培养学生运用CAD等软件进行填料塔设计的初步技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化学工程学科的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;3. 增强学生的环保意识,使其认识到化学工艺在环保领域的重要性。
本课程针对高中年级学生,结合化学工程学科特点,注重理论联系实际,提高学生的实践操作能力。
通过本课程的学习,使学生能够掌握填料塔的相关知识,培养其解决实际工程问题的能力,同时培养其良好的情感态度和价值观。
课程目标具体、可衡量,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 填料塔的基本概念与分类:介绍填料塔的定义、作用及分类,重点讲解散装填料塔和规整填料塔的结构特点及优缺点。
2. 填料塔的工作原理:阐述水吸收过程中填料塔内气液两相的流动特性,分析传质过程的基本原理。
3. 影响填料塔传质效果的因素:分析填料类型、填料层高度、气液流速等参数对传质效果的影响。
4. 填料塔的设计计算:介绍填料塔设计的基本原则,讲解塔径、塔高、填料层高度等参数的计算方法。
5. 填料塔的实验研究:组织学生进行填料塔传质实验,观察不同工况下的传质效果,分析实验数据。
6. 填料塔CAD设计:引导学生运用CAD软件进行填料塔结构设计,培养学生的实际操作能力。
教学内容根据课程目标,紧密结合教材,注重科学性和系统性。
教学大纲明确,内容包括教材相关章节,确保教学内容的安排和进度合理。
通过本章节的学习,使学生全面掌握填料塔相关知识,为实际工程应用打下基础。
三、教学方法本章节采用以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:通过生动的语言和丰富的实例,为学生讲解填料塔的基本概念、工作原理及设计计算方法,巩固学生的理论基础。
一设计任务书(一)设计题目过程填料吸收塔的设计:试设计一座填料吸收塔,用于脱水吸收SO2除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。
(二)操作条件(1)操作压力常压(2)操作温度25℃(三)设计内容(1)吸收塔的物料衡算;(2)吸收塔的工艺尺寸计算;(3)填料层压降的计算;(4)液体分布器简要设计;(5)吸收塔接管尺寸计算;(6)绘制吸收塔设计条件图;(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流2不作为产品,故采用纯溶剂。
吸收流程。
因用水作为吸收剂,且SO22.2填料的类型与选择的过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用对于水吸收SO2塑料散装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计(一)吸收塔的物料衡算;(二)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:塔径,填料层高度,填料层压降;(三)设计液体分布器及辅助设备的选型;(四)绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得,25℃时水的有关物性数据如下:=997.1 kgm3密度为ρL粘度为μ=0. Pa·s=3.2173kg(m·cm=932731 kg=0.08 m3m·=(L w)Lmin a t=0.08×132.5=10.6m3 m2·cm = 427680kg=0.785×1.12×140=132.9≈133点按分布点几何均匀与流量均匀的原则,进行布点设计。
填料塔课课程设计书一、教学目标本课程旨在让学生了解填料塔的基本概念、结构、工作原理和应用领域,掌握填料塔的设计计算方法,培养学生的工程实践能力和创新意识。
具体目标如下:1.知识目标:(1)掌握填料塔的定义、分类和基本结构。
(2)了解填料塔的工作原理和性能参数。
(3)学会填料塔的设计计算方法。
(4)了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
2.技能目标:(1)能够运用所学知识对填料塔进行初步设计。
(2)具备分析解决填料塔实际问题的能力。
(3)具备查阅相关资料、文献的能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的环保意识,使学生在实际工程中能够充分考虑环保因素。
(2)培养学生团队合作精神,提高学生的沟通与协作能力。
(3)培养学生勇于创新、敢于实践的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.填料塔的基本概念、分类和基本结构。
2.填料塔的工作原理和性能参数。
3.填料塔的设计计算方法。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
5.填料塔的最新研究动态和发展趋势。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:用于传授填料塔的基本概念、理论和设计方法。
2.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生更好地理解填料塔的应用。
3.实验法:学生进行填料塔性能实验,提高学生的实践能力。
4.讨论法:鼓励学生积极参与课堂讨论,培养学生的创新思维。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《化工原理》、《填料塔设计与应用》等。
2.参考书:《化工设备设计手册》、《填料塔研究进展》等。
3.多媒体资料:相关视频、图片、动画等。
4.实验设备:填料塔性能实验装置。
5.网络资源:相关学术期刊、论文、企业案例等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式,以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评估学生的学习态度和积极性。
填料塔课程设计模板一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握填料塔的基本原理、结构类型、性能及其在化工、环保等领域的应用。
通过本课程的学习,学生应能理解填料塔的设计计算方法,并具备一定的实际工程应用能力。
1.了解填料塔的定义、分类及特点。
2.掌握填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.熟悉填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
5.能够运用所学知识对填料塔进行基本设计计算。
6.具备分析填料塔运行性能的能力。
7.能够针对具体工程问题,提出合理的填料塔设计方案。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和团队协作精神。
2.增强学生对环保产业的关注和责任感。
3.培养学生热爱科学、追求真理的学习态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括填料塔的基本原理、结构类型、性能及其设计计算方法。
具体内容包括:1.填料塔的定义、分类及特点。
2.填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
教学大纲安排如下:第1-2课时:填料塔的基本原理及结构类型。
第3-4课时:填料塔的内部流动机理及其影响因素。
第5-6课时:填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
第7-8课时:填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:通过讲解填料塔的基本原理、结构类型、设计计算方法等知识,使学生掌握课程的基本内容。
2.案例分析法:分析实际工程中的填料塔应用实例,培养学生解决实际问题的能力。
3.实验法:安排填料塔性能实验,使学生直观地了解填料塔的运行性能,提高学生的实践操作能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
丙酮填料吸收塔课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解丙酮填料吸收塔的基本原理,掌握吸收塔的构造和功能。
2. 学生能掌握丙酮在吸收塔中的传质、传热过程,并了解影响吸收效率的主要因素。
3. 学生能运用相关理论知识,分析丙酮填料吸收塔的操作参数,对其进行优化。
技能目标:1. 学生具备设计丙酮填料吸收塔实验方案的能力,能进行实验操作,并对实验数据进行处理和分析。
2. 学生能运用计算机软件对丙酮填料吸收塔进行模拟和优化,提高解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过本课程的学习,培养对化学工程学科的兴趣,激发学习热情。
2. 学生能认识到丙酮填料吸收塔在化工生产中的应用价值,增强社会责任感和环保意识。
3. 学生通过小组合作、讨论交流,培养团队协作精神,提高沟通能力和解决问题的能力。
课程性质:本课程为化学工程学科的专业课程,旨在让学生掌握丙酮填料吸收塔的原理和操作,提高实验技能和实际应用能力。
学生特点:学生为高年级本科生,具备一定的化学基础和工程知识,具有较强的逻辑思维和动手能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调实验操作和实际应用,提高学生的综合能力。
通过课程目标分解,确保学生能够达到预期的学习成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 丙酮填料吸收塔的基本原理:包括吸收塔的结构、填料的类型及特点、气液两相间的传质和传热过程。
相关教材章节:第三章“吸收与吸附”,第5节“填料塔吸收”。
2. 影响丙酮填料吸收塔效率的因素:分析温度、压力、气体流速、液体流速等操作参数对吸收效率的影响。
相关教材章节:第三章“吸收与吸附”,第6节“影响吸收效率的因素”。
3. 丙酮填料吸收塔的设计与优化:介绍实验方案设计、操作参数优化方法,以及计算机模拟在吸收塔设计中的应用。
相关教材章节:第四章“化工塔设备”,第2节“填料塔的设计与优化”。
4. 实验操作与数据处理:包括实验操作步骤、注意事项以及实验数据的收集、处理和分析方法。
填料塔吸收氨课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握填料塔吸收氨的基本原理和计算方法。
知识目标包括了解填料塔的结构、工作原理和吸收氨的化学反应;技能目标包括能够运用填料塔吸收氨的计算公式进行简单计算;情感态度价值观目标包括培养学生的环保意识,使学生认识到填料塔在环保领域的重要性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括填料塔的结构和原理、填料塔吸收氨的化学反应、填料塔吸收氨的计算方法。
具体包括以下几个部分:1.填料塔的结构和原理:介绍填料塔的组成部分,如塔体、填料、喷淋系统等,以及其工作原理。
2.填料塔吸收氨的化学反应:讲解氨气在填料塔中的吸收过程,包括气液接触、化学反应等。
3.填料塔吸收氨的计算方法:教授填料塔的计算公式,如塔径、填料层高度、喷淋密度等,并演示如何进行计算。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法等。
1.讲授法:用于讲解填料塔的结构、原理、吸收氨的化学反应等基本知识。
2.讨论法:学生讨论填料塔吸收氨的实际案例,提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析具体案例,使学生更好地理解填料塔吸收氨的计算方法和实际应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《化工原理》等。
2.参考书:提供相关的参考书籍,以便学生课后深入研究。
3.多媒体资料:制作精美的PPT,演示填料塔的工作原理和计算方法。
4.实验设备:准备填料塔模型和实验器材,让学生亲自动手操作,加深对填料塔吸收氨的理解。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等;作业分为课后作业和课堂练习,主要评估学生对知识的掌握和运用能力;考试为书面考试,题型包括选择题、填空题、计算题和简答题,全面考察学生对填料塔吸收氨的理解和应用能力。
目录1.前言 (4)2.设计任务 (6)3.设计方案说明 (6)4.基础物性数据 (6)5.物料衡算 (6)6.填料塔的工艺尺寸计算 (8)7.附属设备的选型及设备 (14)8.参考文献 (19)9.后记及其他 (20)1.前言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备,它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类,在化工上应用较为广泛,与其他材质的填料相比,聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点,但其明显的缺点是表面润湿性能。
1.1填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。
气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。
因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
1.2 填料的类型填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。
填料塔的课程设计6一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握填料塔的基本原理、结构和设计方法;技能目标要求学生能够运用所学知识进行填料塔的计算和设计,提高解决实际工程问题的能力;情感态度价值观目标要求学生在学习过程中培养团队合作意识,增强创新精神和责任感。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求,我们将目标分解为具体的学习成果。
首先,学生需要理解填料塔的原理和结构,并能运用相关公式进行计算。
其次,学生应掌握填料塔的设计方法,并能结合实际工程案例进行应用。
最后,学生在学习过程中应培养团队合作精神,提高沟通与协作能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括填料塔的基本原理、结构类型、设计方法和应用案例。
具体安排如下:1.填料塔的基本原理:介绍填料塔的工作原理、传质过程及影响因素。
2.填料塔的结构类型:讲解不同类型的填料塔结构及其特点。
3.填料塔的设计方法:阐述填料塔的尺寸计算、材料选择和设备选型等设计步骤。
4.填料塔应用案例:分析实际工程中填料塔的应用案例,探讨其优缺点及改进措施。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法。
具体包括:1.讲授法:通过讲解填料塔的基本原理、结构和设计方法,使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法:学生针对填料塔的应用案例进行讨论,提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析实际工程中填料塔的应用案例,使学生更好地理解理论知识。
4.实验法:安排填料塔的实验操作,培养学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《化工原理》等。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《填料塔设计手册》等。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,展示填料塔的图片、动画和视频。
4.实验设备:准备填料塔实验所需的设备,如填料塔模型、实验仪器等。
氨吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握氨吸收填料塔的基本结构和工作原理;2. 了解氨吸收填料塔在化工生产中的应用及重要性;3. 掌握氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算方法;4. 学会分析氨吸收填料塔的操作参数对吸收效果的影响。
技能目标:1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力;2. 培养学生进行实验操作、数据收集和处理的能力;3. 提高学生分析、解决化工过程中填料塔相关问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化学学科的兴趣,激发他们探索科学奥秘的热情;2. 培养学生关注环保,认识到化学技术在环境保护中的重要作用;3. 培养学生的团队合作精神,提高他们沟通、交流的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在通过理论教学和实验操作相结合的方式,使学生在掌握氨吸收填料塔相关知识的基础上,能够将其应用于实际问题的分析和解决。
通过本课程的学习,学生将具备以下具体学习成果:1. 能够描述氨吸收填料塔的结构、工作原理及应用场景;2. 能够正确进行氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算;3. 能够分析操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响,并提出优化方案;4. 能够熟练操作实验设备,收集和处理实验数据,撰写实验报告;5. 能够积极参与团队合作,有效沟通,共同解决问题。
二、教学内容根据课程目标,教学内容主要包括以下几部分:1. 氨吸收填料塔的基本概念及分类- 氨吸收填料塔的定义及作用- 填料塔的分类及特点2. 氨吸收填料塔的结构与工作原理- 填料塔的结构组成- 氨吸收填料塔的工作原理- 填料塔在化工生产中的应用3. 氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡- 物料平衡计算方法- 热量平衡计算方法- 实际操作中的影响因素4. 操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响- 气液两相流动特性- 填料塔操作参数的优化- 操作参数对吸收效果的影响分析5. 氨吸收填料塔的实验操作与数据处理- 实验设备的使用方法- 实验数据的收集与处理- 实验报告的撰写教学大纲安排如下:第一周:氨吸收填料塔的基本概念及分类第二周:氨吸收填料塔的结构与工作原理第三周:氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡第四周:操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响第五周:氨吸收填料塔实验操作与数据处理三、教学方法针对本章节内容,采用以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:- 对于氨吸收填料塔的基本概念、结构、工作原理等理论性较强的内容,采用讲授法进行教学,使学生系统、全面地掌握相关知识;- 讲授过程中注重与实际应用相结合,通过举例说明,增强学生的理解和记忆。
目录1.前言 (4)2.设计任务 (6)3.设计方案说明 (6)4.基础物性数据 (6)5.物料衡算 (6)6.填料塔的工艺尺寸计算 (8)7.附属设备的选型及设备 (14)8.参考文献 (19)9.后记及其他 (20)1.前言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备,它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类,在化工上应用较为广泛,与其他材质的填料相比,聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点,但其明显的缺点是表面润湿性能。
1.1填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。
气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。
因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
1.2 填料的类型填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。
散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。
散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
规整填料是按一定的几何构形排列,整齐堆砌的填料。
规整填料种类很多,根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。
根据设计的费用和分离要求来考虑,本设计采用散装填料。
1.3填料的几何特性填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等,是评价填料性能的基本参数。
1.4填料的性能评价填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。
在相同的操作条件下,填料的比表面积越大,气液分布越均匀,表面的润湿性能越好,则传质效率越高;填料的空隙率越大,结构越开敞,则通量越大,压降亦越低填料塔的流体力学性能1.5填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、填料层的压降、液泛、填料表面的润湿及返混等。
1.6填料的选择填料的选择包括填料种类的选择、填料规格的选择(散装填料规格的选择、规整填料规格的选择)、填料材质的选择等,所选填料既要满足生产工艺的要求,又要使设备投资和操作费用最低。
在填料的选择中,我选用D N50填料。
因为设计任务的年产量比较小,塔径为800mm,不适合用尺寸大的填料。
而在同类填料中,尺寸越小的,分离效率越高,但它的阻力将增加,通量减小,填料费用也增加很多。
而D N50填料正处于两者之间。
是理想的填料类型。
1.7填料塔的内件填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。
合理地选择和设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。
2. 设计任务• 原料气组成: 丙酮-空气双组分混合气体 丙酮含量 14.0%(体积%)• 处理量: 1.3×107 ~ 4.1Χ107 Nm 3 /a (标准体积流量)年吸收能力1.2×107m 3,年开工3600小时• 操作条件: 连续常压操作 ( t = 20~30 ℃ )• 尾气要求: 出塔气体中丙酮含量不大于原料气中丙酮含量的0.5%. • 吸收剂: 清 水3.设计方案的说明用水吸收丙酮溶解的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流程,因用水作为吸收剂,且丙酮不作为产品,故采用纯溶剂。
对于水吸收的丙酮过程,操作温度及操作压力较低,故此用塑料阶梯环D N 50填料。
4.基础物性数据4.1液相物性数据20ºC 时水的有关物性数据如下: 密度为 3/2.998m kg =ρ粘度为 )./(6.3.001.0h m kg s Pa ==μ表面张力为 2/940896/6.72h kg cm dyn L ==σ丙酮在水中的扩散系数为 h m s m D L /1068.4/103.12629--⨯=⨯=4.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为kmol kg Mi y M i Vm /0712.332986.008.5814.0=⨯+⨯=∑=混合气体的平均密度为3/3756.1)293314.8/()908.31325.101(/m kg RT PMV m Vm =⨯⨯==ρ 混合气体的粘度可近似取空气的粘度,查手册的20 ℃空气的粘度为)./(065.0.1081.15h m kg s Pa V =⨯=-μ丙酮在空气中的扩散系数为 h m s m D V /037.0/1003.1225=⨯=-4.3气相中平衡数据 常压下20 ℃ 时, )./(3428.03m kPa kmol EM H sL==ρ 在水中的享利系数为E=161.6KPa; 相平衡常数为m=E/P=1.59495.物料衡算进塔气相摩尔比为1628.014.0114.01111=-=-=y y Y出塔气相摩尔比为:0228.0)1(12=-=A Y Y ϕ进塔惰性气相流量为 (1.2×107)/3600=3333.3该吸收过程属低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比可按下式计算,即:对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为取操作液气比为:124.119)14.01(202732734.223.3333-⋅=-⨯+⨯=h kmol V 2121minX m Y Y Y V L --=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛02=X 3715.105949.1/1628.00228.01628.0min=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L min5.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L V L 0680.0)0228.01628.0(24.119)()(由物料衡算式:63.24524.11906.206.23715.15.1121211=-⨯=-=-⋅=⨯==⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-X X X L Y Y V h kmol L V L表1 全塔物料衡算总表进塔出塔气相中丙酮的量 h kg /46.1127 惰性气体的量 h kg /96.3457 水中丙酮气的量 h kg /0 水的量 h kg /25.4426 ∑INPUT h kg /67.9011气相中丙酮气的量 h kg /90.157 惰性气体的量 h kg /96.3457 水中丙酮的量 h kg /10.970 水的量 h kg /25.4426 ∑OUTPUT h kg /21.9012从上表可知进出塔的物料总量基本相等,结果差异主要是由于用尾气吸收公式算的理论水中丙酮的量比实际吸收丙酮的量要大。
6.填料塔的工艺尺寸的计算6.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
气相质量流量为液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即 Eckert 通用关联图的横坐标为查Eckert 图得129.45853756.13.3333-⋅=⨯=h kg w v 125.442602.1863.245-⋅=⨯=h kg w L 0358.0)2.9983756.1(29.458525.44265.05.0==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛L V VL w w ρρ查表得陶瓷拉西环矩鞍泛点填料因子平均值为圆整塔径,取D=0.8m=800mm泛点率校核:8430.18.0785.036003.33332=⨯=u%0.658361.28430.1==F u u 在0.5~0.85的允许范围内,合格 填料规格核算805.2138800>==d D 液体喷淋密度核算 取最小润湿速率为 08.0)(min=w L h m m ⋅3查表得拉西环矩鞍D N50的比表面积t α=3293m m1177-=m F φ2.02.02=L Lv F F g u μρρψφ12.02.08361.21756.111772.99881.920.015.0-⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==sm g u Lv F LF μψρφρ19853.18361.27.07.0-⋅=⨯==s m u u F ==4uV D sπm7708.09853.114.33600/3.33334=⨯⨯44.79308.0.)(min min=⨯==t w L U αhm m ⋅23U=83.88.0785.02.99825.44262=⨯> U m in经以上核算可知,选用D=800mm 合理图1 填料层的泛点和压强降的通用关联图(ECKERT 图)6.2 填料层高度计算Y 1* =mX 1 =1085.00680.05949.1=⨯Y 2*=mX 2=0脱吸因数为 S=7742.063.24524.1195949.1=⨯=L mV 气相总传质单元数为气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查常见材质的临界表面张力值表2179056061--⋅=⋅=h kg cm dyn c σ 液体质量通量为则=0.5062 得αw =47.076632m m()=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----=**S Y Y Y Y S S N OG22211ln 118540.37742.000228.001628.0)7742.01(7742.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----In ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-2.0205.0221.075.045.1exp 1t L L L L t L L t L L c t w U g U U ασρραμασσαα122221.88108.0785.025.4426785.0--⋅⋅=⨯==h m kg D W U LL ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-2.0205.08221.075.0939409862.99821.88101027.12.9989321.88106.39321.881094089679056045.1exp 1t w αα气膜吸收系数由下式计算气体质量通量为则:液膜吸收系数由下式计算:则:由1.1ψααw G G k k =4.0ψααw L L k k =查常见填料的形状系数表得:1=ψ1.1ψααw G G k k = 4.0ψααw L L k k =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=RT D D U k V t V V V V t VGαρμμα3/17.0237.012277.91268.0785.03756.13.3333--⋅⋅=⨯⨯=hm kg U V 1123/17.00610.0293314.8037.093037.03756.1065.0065.09377.9126237.0---⋅⋅⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=kpa h m kmol k G3/12/13/20095.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-L L LL L L w LLg D U k ρμρμμα13/182/163/2.3672.02.9981027.16.31068.42.9986.36.30766.4721.88100095.0---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=h m k L1131.18717.210766.47061.0---⋅⋅⋅=⨯⨯=kPa h kmol 14.02865.1710766.473672.0-=⨯⨯=h%0.65=Fu u>%50 所以需要按下式进行校正:ααG F GK u u k ⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+='4.15.05.91 ααL F G K u u k ⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+='2.25.06.21()[]kPah mkmol k G ⋅⋅⋅=⨯-+='--134.17877.48717.25.065.05.91α ()[]12.29785.172865.175.0650.06.21-=⨯-+='hk L αH OG =m aP K V a K V G Y 8749.08.0785.03.101695.224.1192=⨯⨯⨯=Ω=Ω Z=H OG N OG =0.8749⨯3.8540=3.3719m 取Z '=m Z 0463.43719.32.12.1=⨯=⨯ 取m Z 5=' 对拉西环填料,m h Dh4,5.2max ≤= 取,5.2=Dh则 h=mm 20008005.2=⨯计算mm Z 5000=',故需要分两段。