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《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：2013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 塔设备结构草图（A3坐标纸）2.4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，2011.[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] GB150.1~4-2011.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、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份。
2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。
化工原理（含化工设备机械基础）课程设计板式精馏塔设计专业班级：化工工艺06-3班本组成员：指导老师：设计时间：2009年4月27日至2009年5月15日目录1、摘要 (2)2、设计任务书 (3)3、前言 (4)4、回流比优化 (6)4、塔板的工艺设计 (8)5、塔板的流体力学计算 (18)6、塔附件设计 (25)7、塔总体高度的设计 (27)8、附属设备设计 (27)9、精馏塔主体设备机械设计 (28)10、参考文献 (36)11、附录 (39)摘要：本设计采用筛板塔精馏分离乙醇-水溶液，利用VB语言优化回流比，并算出理论塔板数为40，最优回流比2.66。
对塔的工艺尺寸进行计算得出塔径为0.8 米，塔总高42米。
对塔的流体力学进行验证后，符合筛板塔的操作性能。
经过对塔设备的强度计算，12mm满足设计要求。
本次设计内容对提高化工原理课程设计的能力有明显作用。
关键词：筛板塔、乙醇、最小回流比、经济衡算精馏塔优化设计任务书1、设计任务：年处理2.8万吨乙醇-水溶液系统2、设计条件：●料液含乙醇13wt%；●馏出液含乙醇不少于94wt%；●残液含乙醇不大于0.05wt%。
3、操作条件：●泡点进料，回流比由经济衡算优化；●塔釜加热方式及蒸汽压力：间接，0.2Mpa（表压）；●塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50℃；●常压操作，年工作日300天，每天工作24小时；●塔板形式：筛板塔；●安装地点：合肥。
4、主要设计内容：●工艺流程的确定；●塔和塔板的工艺尺寸计算；●塔板的流体力学验算及复合性能图；●主体设备的机械设计；●辅助设备的计算设备的机械设计。
前言精馏是通过汽液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相传递，难挥发组分由气相向液相传递，来达到分离液相混合物的一种常用操作。
蒸馏操作在化工，石油化工，轻工等工业生产中占有重要的地位。
为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择，设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用2. 板式塔的结构及特点3. 板式塔的分类及选用原则二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理2. 塔盘性能的评定指标3. 常用塔盘的结构与性能比较三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点2. 气液两相流动计算3. 传质过程及计算四、板式塔的设计计算1. 设计计算的基本步骤2. 塔径的计算方法3. 塔高的计算与确定五、板式塔的工艺计算与优化1. 工艺计算的基本内容2. 塔盘效率的计算与提高措施3. 塔内压降的计算与控制教学目标：通过本章的学习，使学生掌握板式塔的基本概念、结构及特点，了解板式塔的分类和选用原则；掌握塔盘的结构与性能，能够根据实际需求选择合适的塔盘；理解塔内流体流动与传质过程，能够进行简单的计算；熟悉板式塔的设计计算方法，能够进行基本的设计与优化。
教学方法：采用讲解、案例分析、互动讨论相结合的方式进行教学。
通过讲解使学生掌握基本概念和原理，通过案例分析使学生了解实际工程中的应用，通过互动讨论激发学生的思考和创新能力。
教学内容：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用讲解：塔设备在化工、环保等领域的应用，各类塔设备的特点及适用范围。
2. 板式塔的结构及特点讲解：板式塔的组成部分，各部分的作用及板式塔相较于其他类型塔的优势。
3. 板式塔的分类及选用原则讲解：不同类型板式塔的结构特点及应用领域，选用原则及注意事项。
二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理讲解：常见塔盘类型，如平板塔、圆形塔、浮阀塔等，及其工作原理。
2. 塔盘性能的评定指标讲解：塔盘性能的评定指标，如塔盘效率、压降等，及其计算方法。
3. 常用塔盘的结构与性能比较讲解：常用塔盘的结构特点及性能比较，如圆形塔与浮阀塔的优缺点。
三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点讲解：塔内气液两相流动的特点，如流动形态、流动参数等。
、尸■、■前言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。
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分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔， 20 世纪 50 年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力 <2 0%—— 40%）塔板效率 <10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少 40%左右，安装，维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教案环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能 R 等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。
【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： 10 吨每小时＜料液）年工作日：自定原料组成： 34%的二硫化碳和 66%的四氯化碳＜摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液 5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58 C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。
正戊烷－正己烷混合液板式精馏塔设计[摘要]化工设计在化学工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节，是工程建设的灵魂。
化工设计是一门综合性很强的专业知识，同时又是一项政策性很强的工作，需要设计工作者拥有坚实的化学知识及化工常识。
在石油、化工等行业中，精馏操作是分离液体混合物的最常用手段。
其操作原理是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，在气、液两相互相接触时，易挥发组分向液相传递，使得混合物达到一定程度的分离[]1。
本文设计了一个常压浮阀精馏塔，分离含正戊烷45％（以下皆为质量分数）的正戊烷—正己烷混合液，其中混合液进料量为5050kg/h，进料温度为48℃，要求获得98％的塔顶产品和小于2％的塔釜产品. 通过翻阅大量的资料进行物性数据处理、塔板计算、结构计算、流体力学计算、画负荷性能图以及计算接管壁厚对浮阀塔展开了全方面的设计。
[关键词]化工设计，常压浮阀塔，物性，塔板目录第一章概论 (3)1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位 (3)1.2 板式塔的分类及一般构造 (3)1.3 对塔设备的要求 (4)1.4 塔设备的发展及现状 (4)1.5 塔设备的用材 (4)1.6 板式塔的常用塔型及其选用 (4)1.7 塔型选择一般原则 (6)1.7.1 与物性有关的因素 (7)1.7.2 与操作条件有关的因素 (7)1.7.3 其他因素 (7)1.8 板式塔的强化 (7)第二章塔板计算 (8)2.1 设计任务和条件 (8)2.2 设计计算 (9)第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15)3.1 操作压力 (15)3.2 操作温度 (15)3.3 平均摩尔质量 (16)3.4 平均密度 (16)3.5 液相平均表面张力 (18)3.6 液相平均黏度 (20)3.7 物性数据汇总 (23)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸 (24)4.1 塔径的计算 (24)4.2精馏塔高度计算 (26)4.3 溢流装置计算 (27)4.4 塔板布置及浮阀数目与排列 (30)第五章塔板流体力学验算 (33)5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)5.2 淹塔 (34)5.3 雾沫夹带 (35)第六章塔板负荷性能图 (37)6.1 雾沫夹带线 (37)6.2 液泛线 (38)6.3 液相负荷上限线 (39)6.4 漏液线 (40)6.5 液相负荷下限线 (41)6.6 塔板负荷性能图 (41)6.7 计算结果汇总表 (42)6.8参考文献 (44)第一章概论1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是石油、化工生产中广泛使用的重要生产设备，在石油、化工、轻工等生产过程中，塔设备主要用于气、液两相直接接触进行传质传热的过程，如精馏、吸收、萃取、解吸等，这些过程大多是在塔设备中进行的。
课程设计板式塔一、教学目标本课程旨在让学生掌握板式塔的基本概念、原理和设计方法。
知识目标包括：理解板式塔的定义、结构和工作原理；掌握板式塔的分类和特点；了解板式塔在化工、环保等领域的应用。
技能目标包括：能够运用板式塔的基本原理进行简单的塔设计；能够分析板式塔的优缺点和适用条件；能够运用板式塔的知识解决实际问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和团队合作精神；增强学生对板式塔行业的认同感和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括板式塔的基本概念、原理、分类、设计和应用。
具体包括以下几个方面：1.板式塔的定义、结构和特点；2.板式塔的分类和优缺点；3.板式塔的工作原理和设计方法；4.板式塔在化工、环保等领域的应用。
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，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过结合实际案例和实验，使学生更好地理解和掌握板式塔的知识。
同时，鼓励学生积极参与讨论，培养学生的创新思维和团队合作精神。
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：板式塔设计原理和方法；2.参考书：板式塔技术手册、化工原理等；3.多媒体资料：板式塔的图片、视频和动画等；4.实验设备：板式塔模型、实验材料等。
通过以上教学资源的使用，帮助学生更好地理解和掌握板式塔的知识，提高学生的实际操作能力和创新能力。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答等情况，占总评的20%；作业主要评估学生的理解和应用能力，占总评的30%；考试主要评估学生的知识掌握和运用能力，占总评的50%。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本课程的教学安排如下：共进行10次课，每次课2小时，每周一次。
教学地点选在教室，以便学生集中注意力和积极参与。
教学安排应合理、紧凑，确保在有限的时间内完成教学任务，同时考虑学生的实际情况和需要。
化工原理板式塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解化工原理中板式塔的基本概念、分类和结构；2. 掌握板式塔的流体力学特性和传质单元操作原理；3. 学会运用板式塔的物料和能量平衡方程，分析实际工艺过程中的塔内流动和传质现象；4. 了解板式塔在化工生产中的应用和常见问题。
技能目标：1. 能够运用板式塔的设计方法，进行塔板数、塔径和塔高的初步计算；2. 掌握板式塔内流体流动和传质的模拟与优化方法；3. 能够运用相关软件（如Aspen Plus）对板式塔进行模拟和性能分析；4. 培养解决实际工程问题，如塔内液泛、漏液、堵塞等问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中节能减排的重要性；4. 培养学生的创新精神和实践能力，为将来从事化工领域工作打下基础。
本课程针对高年级化工原理相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，学生能够掌握板式塔的基本理论、设计方法和应用技能，为实际工程问题的解决和未来职业发展奠定基础。
同时，注重培养学生的团队协作、创新精神和环保意识，提高学生的综合素养。
后续教学设计和评估将围绕以上具体学习成果展开。
二、教学内容1. 板式塔基本概念与结构- 板式塔的定义、分类及特点；- 常见塔板类型及其结构。
2. 板式塔流体力学特性- 单板塔的流体流动现象；- 塔内液相和气相流动的压降计算；- 液泛和漏液的判断及防止措施。
3. 传质单元操作原理- 传质的基本理论；- 传质单元数的计算；- 影响传质效率的因素。
4. 板式塔物料和能量平衡- 板式塔内物料和能量的平衡方程；- 塔内流动和传质的模拟与优化；- 实际工艺过程中的案例分析。
5. 板式塔设计方法- 塔板数、塔径和塔高的初步计算；- 塔内流体流动与传质的模拟；- 设计软件（如Aspen Plus）的应用。
《化工原理课程设计》报告4万吨/年甲醇~水板式精馏塔设计目录一、概述 (4)1.1 设计依据·································错误！未定义书签。
1.2 技术来源·································错误！未定义书签。
1.3 设计任务及要求 (5)二：计算过程 (7)1. 塔型选择 (7)2. 操作条件的确定 (8)2.1 操作压力 (8)2.2 进料状态 (8)2.3 加热方式 (8)2.4 热能利用 (8)3. 有关的工艺计算 (9)3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误！未定义书签。
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误！未定义书签。
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)3.4 热能利用·····························错误！未定义书签。
目录第1章绪论 ................................................................................... 错误!未指定书签。
1.1 课程设计的目的.................................................................... 错误!未指定书签。
1.2 课程设计的要求.................................................................... 错误!未指定书签。
1.3 课程设计的内容.................................................................... 错误!未指定书签。
1.4 课程设计的步骤.................................................................... 错误!未指定书签。
第2章塔体的机械计算 ................................................................. 错误!未指定书签。
2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度........................................ 错误!未指定书签。
2.1.1 塔体厚度的计算 ............................................................. 错误!未指定书签。
2.1.2 封头厚度计算 ................................................................. 错误!未指定书签。
2.2 塔设备质量载荷计算............................................................ 错误!未指定书签。
2.2.1 筒体圆筒、封头、裙座质量 ......................................... 错误!未指定书签。
2.2.2 塔内构件质量 ................................................................. 错误!未指定书签。
2.2.3 保温层质量 ..................................................................... 错误!未指定书签。
2.2.5 操作时物料质量 ............................................................. 错误!未指定书签。
2.2.6 附件质量 ....................................................................... 错误!未指定书签。
2.2.7 充水质量 ......................................................................... 错误!未指定书签。
2.2.8 各种载荷质量汇总 ....................................................... 错误!未指定书签。
2.3 风载荷与风弯矩的计算........................................................ 错误!未指定书签。
2.3.1 风载荷计算 ..................................................................... 错误!未指定书签。
2.3.2 风弯矩的计算 ................................................................. 错误!未指定书签。
2.4 地震弯矩计算........................................................................ 错误!未指定书签。
2.5 偏心弯矩的计算.................................................................... 错误!未指定书签。
2.6 各种载荷引起的轴向应力.................................................... 错误!未指定书签。
2.6.1 计算压力引起的轴向应力 ............................................. 错误!未指定书签。
2.6.2 操作质量引起的轴向压应力 ......................................... 错误!未指定书签。
2.6.3 最大弯矩引起的轴向应力 ............................................. 错误!未指定书签。
2.7 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核............................ 错误!未指定书签。
2.7.1 截面的最大组合轴向拉应力校核 ................................. 错误!未指定书签。
2.7.2 塔体与裙座的稳定性校核 ............................................. 错误!未指定书签。
2.8 塔体水压试验和吊装时代应力校核.................................... 错误!未指定书签。
2.8.1 水压试验时各种载荷引起的应力 ................................. 错误!未指定书签。
2.8.2 水压试验时应力校核 ..................................................... 错误!未指定书签。
2.9 基础环设计............................................................................ 错误!未指定书签。
2.9.1 基础环尺寸 ..................................................................... 错误!未指定书签。
2.9.2 基础环的应力校核 ......................................................... 错误!未指定书签。
2.9.3 基础环的厚度 ................................................................. 错误!未指定书签。
2.10 地脚螺栓计算...................................................................... 错误!未指定书签。
2.10.1地脚螺栓承受的最大拉应力 ........................................ 错误!未指定书签。
2.10.2 地脚螺栓的螺纹小径 ................................................... 错误!未指定书签。
第3章塔结构设计 ....................................................................... 错误!未指定书签。
3.1 塔盘结构................................................................................ 错误!未指定书签。
3.2塔盘的支承............................................................................. 错误!未指定书签。
参考文献....................................................................................... 错误!未指定书签。
自我总结 ..................................................................................... 错误!未指定书签。
第1章绪论1.1课程设计的目的（1）把化工工艺与化工机械设计结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和知识基本知识。
（2）培养对化工工程设计上基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。
（3）培养识图、制图、运算、编写设计说明书的能力。
1.2课程设计的要求（1）树立正确的设计思想。
（2）具有积极主动的学习态度和进取精神。
（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。
（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。
（5）在设计中处理好尺寸的圆整。
（6）在设计中处理好计算与结构设计的关系。
1.3课程设计的内容塔设备的机械设计。
2200 1.91.4课程设计的步骤（1）全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀性大小等因素来选材。
（2）选用零部件。
（3）计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等。
（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算（5）传动设备的选型、计算。
（6）绘制设备总装配图。
第2章 塔体的机械计算2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度2.1.1 塔体厚度的计算mm p D p c ti c 56.149.185.0170222009.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσδ 考虑厚度附加量 C 2= , 经圆整, 取n δ22=2.1.2 封头厚度计算采用标准椭圆封头：mm p D p c ti c 51.149.15.085.0170222009.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 考虑厚度附加量 C 2= , 经圆整, 取n δ22=2.2 塔设备质量载荷计算2.2.1 筒体圆筒、封头、裙座质量 m 01圆筒质量： 95.4433179.3612051=⨯=m封头质量： 46.1895225229.578002222=⨯⨯⨯=⨯=⨯=n S V m δρρ 裙座质量：3.368706.312053=⨯=m71.499143.368746.189595.443313210=++=++=m m m m说明：1 塔体圆筒总高度为 H 0 = 36.79 m ；2查得 2200 mm, 厚度22 mm 的圆筒质量为1205 kg ； 3 查得 2200 封头, 内表面积为 5.229 m 2 3 裙座高度3060 mm(厚度按22 计)。
