塔设计例题讲解
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八、高耸建筑物拆除爆破设计实例介绍:86m高冷却塔拆除爆破设计一、工程概况:冷却塔位于贵阳发电厂厂区内,周围环境复杂:东北侧35m 为南明河;北侧70m为桥梁;西北侧为小学校、最近处30m;西侧22m为菜市场;西南侧为居民小区,最近处25m;南侧有一部分民房,最近距离约10m;距离皂角井路最近50m;其余建(构)筑物在200m以外。
冷却塔高86m,底部圈梁直径60m;人字柱高5.5m,横截面为0.4m×0.4m,由C30混凝土浇筑而成,人字柱一共40对;圈梁高1m,厚0.5m;冷却塔主体的薄壁厚20cm。
二、爆破切口设计:倒塌方向取东偏北10°;切口形状采用正梯形,切口长度取全周长的0.6倍(1/2~2/3),即切口广角为220°。
切口高度取圈梁半径(30m )的1/2~1/3,实取h= h 1+ h 2+h 3=5.5+1+12=18.5m ,其中人字柱和圈梁采用爆破方法,薄壁部分预先用机械开成13个减荷槽,减荷槽采用三角形布置。
冷却塔切口参数看圈梁:长度看周长、高度看半径。
八、高耸建筑物拆除爆破设计实例介绍:86m 高冷却塔拆除爆破设计实例介绍:86m高冷却塔拆除爆破设计三、爆破参数设计:圈梁:1.0m×0.5m的钢筋混凝土结构,布置水平孔,厚度0.5m,孔深0.31m(2/3厚度),孔距0.3m,排距0.25m,单耗2kg/m3,单孔药量60g。
人字柱:0.4m×0.4m的钢筋混凝土柱子,布置水平孔,孔深0.27m,孔距0.3m,排距0.2m,单耗1.7kg/m3,单孔药量60g。
实例介绍:86m高冷却塔拆除爆破设计四、起爆网路设计:采用交叉复式导爆管接力网路。
孔内采用MS15段导爆管毫秒延时雷管,孔外用MS7段导爆管毫秒延时雷管接力,用MS1段导爆管雷管同段连接。
孔内用1发雷管,接力和连接采用双发雷管,组成交叉复式起爆网路。
实例介绍:86m高冷却塔拆除爆破设计五、安全防护设计:1、爆破部位采用胶皮网—草袋进行覆盖防护,西北侧和西南侧搭设钢管排架,上覆双层胶皮网。
SO2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25°C后送入填料塔中,用20°C淸水洗涤以除去英中的SO2o 入塔的炉气流量为2400/n3/A ,英中SO2摩尔分率为0.05,要求SO?的吸收率为95%。
吸收塔为常压操作。
试设计该填料吸收塔。
解(1)设计方案的确定用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收过程。
因用水作为吸收剂,且SO2不作为产品,故采用纯溶剂。
(2)填料的选择对于水吸收SO2的过程,操作过程及操作压力较低,工业上通常选用塑料散装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用聚丙烯阶梯环填料。
(3)工艺参数的计算步骤I:全局性参数设置。
计算类型为4Tlowsheef\选择il•量单位制,设置输岀格式。
单击“Next",进入组分输入窗口,假设炉气由空气(AIR〉和SO2组成。
在“Component ID”中依次输入H2O, AIR, SO20步骤2:选择物性方法。
选择NRTL方程。
步骤3:画流程图。
选用“RadFmc“严格计算模块里而的“ABSBR1"模型,连接好物料线。
结果如图3-1所示。
图3・1水吸收SO?流程图步骤4:设置流股信息。
按题目要求输入进料物料信息。
初始用水虽设泄为400kmol/h。
步骤5:吸收塔参数的输入。
在“BlocksQl|Setup“栏目,输入吸收塔参数。
吸收塔初始模块参数如表3-1所示。
其中塔底气相GASIN由第14块板上方进料,相当于第10块板下方。
表3・1吸收塔初始参数至此,在不考虑分离要求的情况下,本流程模拟信息初步设泄完毕,运行计算,结果如图3-2所示。
此时SO2吸收率为30&49/319.60 = 96.52%。
图3・2初步计算结果步骤6:分离要求的设左,塔板数固泄时,吸收剂用量的求解。
运用"Design Specifications"功能进行计算,在"Blocks|Bl〔Design Spec"下,建立分离要求T'。
冷却塔设计计算举例冷却塔符号说明(名称及单位)这⾥列出的符号是按习惯形成和长期延⽤的统⼀符号。
实际上符号是⼈为定的,不同的名称可⽤各种符号来代替,但为便于识别和运⽤,尽可能予以统⼀。
常⽤的有关冷却塔设计计算的符号与名称⼤致如下:t 1——进冷却塔⽔温(℃);t 2——出冷却塔⽔温(℃);Δt——进、出冷却塔⽔温差(℃),即Δt =t 1 -t 2 ;t m——平均⽔温(℃),t m =(t 1 -t 2 )/2 ;T——绝对温度(城),T =273 +ti ;θ——空⽓⼲球温度(℃);τ——空⽓湿球温度(℃);t 2 –τ——冷幅⾼(℃),此值越⼩,冷却效率越⾼;θ1 ——进冷却塔空⽓的⼲球温度(℃);θ2 ——出冷却塔空⽓的⼲球温度(℃);τ1 ——进冷却塔空⽓的湿球温度(℃);τ2 ——出冷却塔空⽓的湿球温度(℃);P a——⼤⽓压⼒(m m H g ),P a =P g +P q ;P g——空⽓中⼲空⽓的分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P q——空⽓中⽔蒸⽓的分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P ″τ1——进冷却塔空⽓温度为湿球温度τ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P ″θ1——进冷却塔空⽓温度为⼲球温度θ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g ); P ″——饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P ″t1——空⽓为进冷却塔⽔温t 1 时饱和⽔蒸⽓分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P ″t2——空⽓为出冷却塔⽔温t 2 时饱和⽔蒸⽓分压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );P ″tm——平均⽔温时饱和⽔蒸⽓压⼒(kg/cm2 ,或m m H g );Q——冷却塔冷却⽔量(m3/h 或kg/h );q——冷却塔淋⽔密度(m3/(m2· h ));G ——进冷却塔的空⽓量,即风量(m3/h 或kg/h );g ——进冷却塔空⽓重量速度(kg/(m2·h )或kg/(m2 ·s ));有时表⽰重⼒加速度(m/s2 );V——外界风速风向(m/s);i 1 ——进塔空⽓的焓(kcal/kg );i 2 ——出塔空⽓的焓(kcal/kg );i m ——平均温度时空⽓的焓(kcal/kg );i″1 ——空⽓温度为进塔⽔温t 1 时的饱和空⽓焓(kcal/kg );i″2 ——空⽓温度为出塔⽔温t 2 时的饱和空⽓焓(kcal/kg );i″m ——空⽓温度为进、出塔⽔温的平均温度t m 时的饱和空⽓焓(kcal/kg );γg——空⽓的密度(⽐重)(kg/m3 );γ——⽔的汽化热(kcal/kg );λ——⽓、⽔⽐(⽆量纲);K——蒸发⽔量带⾛的热量系数(⽆量纲);βxv ——以焓差为基准的容积散质系数(kg/(m 3·h ));V m——塔内平均风速(m/s);Z ——淋⽔填料装置⾼度(m );Z g ——淋⽔填料装置尾部⾼度(m );F——冷却塔内断⾯积(m2 );V——淋⽔填料装置有效容积(m3 ):(注:有时表⽰⽔流或⽓流速度,m/s);N (或Ω)——以温度进⾏积分的交换数(⽆量纲);Σhi——空⽓总阻⼒(mmH2O);hi ——进塔空⽓各部分的阻⼒(mmH2O);D N——⽔管⼦内径(m m );L——管⼦长度(m );n——有时表⽰转速(r/min );有时表⽰根数;有时表⽰孔眼数;ηi——表⽰电机、风机、传动装置等效率(%);ξi——流体(⽔或空⽓)有关阻⼒系数。
1.5制作塔台模型一、填空题1.制作塔台模型的一般步骤是_________、__________、__________。
2.塔台的接口处要( ),同时也要考虑( )。
3.建造塔台时,需要考虑塔台的稳定性,可以增加底座( ),还可以改变材料的( )。
4.在制作塔台模型时,若发现非常容易侧翻,可能是由于倾斜角度( )(填“大”或“小”),塔台站立不够( )。
甲小组找到倾斜的原因是立柱长度不一致,他们可以( ),乙小组的倾斜原因是中间吸管之间连接处容易松动,他们可以( )。
二、判断题1.搭建塔台模型时,使用的吸管和胶带不宜过多,因为需要控制成本。
( )2.搭建塔台模型时,我们应该先搭建底座。
( )3.制作塔台模型时,塔台的接口处要固定牢固,不用考虑节省胶带。
( )4.在制作塔台模型时,发现设计存在问题,不能进行修改,必须按照原设计进行制作。
( )5.在制作塔台模型的过程中,如果出现问题可以马上对模型进行修改。
( )三、选择题1.埃菲尔铁塔、高压电线塔、鸟巢体育馆这些建筑都是运用了()结构的稳定性原理。
A.四边形B.五边形C.三角形2.对于不小心折弯的吸管,下列处理方法不合适的是________。
A.用胶带缠绕一圈,用来制作立柱B.用胶带缠绕一圈,用来制作底座C.剪断用来制作护栏3.在制作塔台模型时,小明要多使用()结构。
A.三角形B.四边形C.圆形4.制作过程中如果出现问题,我们应该()。
A.按照原设计方案操作,不能修改B.直接修改C.先暂停,小组讨论后,再决定是否修改D.其他同学提出的意见都要修改5.制造塔台模型时,如果吸管连接处不够牢固稳定,那将对___________产生的影响更显着。
A.承重能力B.抗风能力C.抗展能力6.在制作塔台模型时,发现设计错误应该()。
A.自己修改B.讨论后修改C.不能修改7.搭建塔台的顺序排列正确的项是()。
①底座搭建②侧面搭建③整体搭建A.①②③B.①③②C.②③①四、实验题1.科学兴趣小组的同学准备用以下材料模拟建造一座不容易倒的“塔台”,请你帮忙一起完成。
塔类课程设计参考题1.开孔补强的原则是什么?等面积补强,极限分析补强2.塔盘受液盘上泪孔的作用是什么?泪孔的数目如何确定?用来排除集液3.常见的塔体裙座有那几种类型?采用锥形裙座的条件是什么?圆筒形和圆锥形。
对于受力情况比较差,塔径小且很高的塔采用圆锥形裙座。
4.容器划分类别的依据是什么?压力等级,生产中的作用,安装方式,安全技术管理5.在球形封头、碟形封头、椭圆形封头中,哪一种受力最好?为什么椭圆封头应用比较广泛?受力最好,球型封头。
由于椭圆形封头应力分布比较均匀,且易于冲压成型。
6.常压塔划分为一类容器的原因是什么?压力为常压,且介质毒性和危害性较小。
7.水压试验压力、设计压力各是如何确定的?PT=1.25P8.筒体与裙座的连接方式有那两种?两种连接方式裙座与筒体焊缝处所受的应力有何区别?搭接和对接。
搭接焊缝承受由设备重量及弯矩长生的切应力。
这种结构受力情况较差,但安装方便,可用于小型塔设备。
对接焊缝主要校核在弯矩及重力作用下迎风侧焊缝的拉应力。
9.塔器在进行液压试验时的试验压力是指哪个部位的压力?最底端的压力10.塔器在进行强度校核及直立设备验算时压应力、拉应力校核分别考虑哪种工况?停工检修,水压试验,正常操作。
11.塔器壁厚圆整的根据是什么?钢板的规格。
12.试从工艺的角度说明变径塔产生变径的原因?精馏段与提留段的负荷相差太大时,一般在要变径。
因为中间有抽出,越向上物料越少,自然就不需要太大的塔径了13.在选择法兰时应考虑哪些因素?螺栓预紧力、垫片性能、压紧面质量、法兰刚度、操作条件。
14.低碳结构钢、不锈钢制成的压力容器标准规定都有一个最小壁厚,规定此最小厚度的原因是什么?15.确定地脚螺栓的直径时根据什么应力来计算?剪切应力16.塔盘有两种溢流方式,各适用于什么场合?液体在塔盘上的分布是否越均匀越好?单溢流型和双溢流型。
单溢流型结构简单,有利于提高塔板效率,双溢流型宜于塔径及液量较大时。
1、设计题目:年产8000 吨乙醇板式精馏塔工艺设计2、已知条件:A. 进料F=6kmol/h q=0 Xf=0.45B.压力:p顶=4KPa单板压降w 0.7KPaC.采用电加热,塔顶冷凝水采用12 C深井水D.要求:Xd=0.88 Xw=0.01E.选定R/Rmin=1.63、设计要求(1)物料流程图,塔版图,塔体工艺图(2)各接口尺寸(3)加热剂及冷却剂用量。
二、设计方案选定2.1精馏方式:本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中,并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高,可控性好,产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大,因而无须采用特殊精馏。
2.2操作压力:本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。
2.3塔板形式:根据生产要求,选择结构简单,易于加工,造价低廉的筛板塔,筛板塔处理能力大,塔板效率高,压降教低,在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
2.4加料方式和加料热状态:加料方式选择加料泵打入。
由于原料温度稳定,为减少操作成本采用30 度原料冷液进料。
2.5由于蒸汽质量不易保证,采用间接,蒸汽加热。
2.6再沸器,冷凝器等附属设备的安排:塔底设置再沸器,塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65 度回流入塔。
冷凝冷却器安装在较低的框架上,通过回流比控制期分流后,用回流泵打回塔内,馏出产品进入储罐。
塔釜产品接近纯水,一部分用来补充加热蒸汽,其余储槽备稀释其他工段污水排放。
三、总体设计计算3.1 汽液平衡数据(760mm Hg)乙醇%(mol)温度液相X 气相丫°c0.00 0.00 1001.90 17.00 95.5 7.21 38.91 89.0 9.66 43.75 86.7 12.38 47.04 85.3 16.61 50.89 84.1 23.37 54.45 82.7 26.08 55.80 82.3 32.73 58.26 81.5 39.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.7 57.32 68.41 79.3 67.63 73.85 78.74 74.72 78.15 78.41 89.43 89.43 78.153.2 物料衡算3.2.1已知:A.进料:F=6 kmol/h q=0 Xf=0.45B.压力:p顶=4KPa单板压降<0.7KPaC.采用电加热,塔顶冷凝水采用12 C深井水D.要求:Xd=0.88 Xw=0.01E.选定:R/Rmi n=1.6D=(Xf-Xw)/(Xd-Xw) 采=(0.45-0.01)/(0.88-0.01) 6=3.0*kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x 图得Xd/(Rmin+1)=0.218Rmin=3.037 二R=1.6Rmin=4.859•••饱和蒸汽进料• q=0L=RD=4.859X3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1) 3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0 6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0) 6=11.753 kmol/h1.3 操作线及塔板计算1.精馏段操作线:Y=R X/(R+1)+Xd/(R+1)•Y=0.829X+0.1503.2.2.提馏段操作线:Y=(L'/V') X-(W/V') Xw•Y=1.253X-0.000253.3.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数Nt=29.33 块, 其中精馏段塔板Nt1=26.85 块,第27 块为加料板,提馏段Nt2 =2.48 块。
单管塔计算一、荷载计算:使用单管塔荷载计算的公式表格,分别计算单管塔的恒载、活载、风荷载。
1、恒载塔身自重=软件自动计算避雷针=避雷针自重平台处恒载=天线支架+天线+平台重量;2、活荷载根据《建筑结构荷载规范》第4.2.2条,平台活荷载取2Kn/m2。
则活荷载=平台面积*2 Kn/m2(平台面积计算时应扣除塔体处面积)3、风荷载计算根据《建筑结构荷载规范》第7节内容进行计算,也可根据ex cel 计算书里的《5单管塔荷载统计》表进行计算。
表中黄色部分为手动输入部分,其余颜色部分为自动计算。
其中:地面粗糙度:根据地质勘探报告;山高:当塔体在山上的时候要输入山的海拔;上口宽与下口宽:根据经验尝试选择一组数据,待验算取最优值;基本分压:根据福建省建筑结构风压规程得出50年一遇的平潭风压为1.3KN/m2;正迎风面积:天线直径与高度的乘积;体型系数:《建筑结构荷载规范》表7.3.1第32项次桁架类别(a)。
体型系数:0.9 根据《高耸结构设计规范》表4.2.7第11项次;1.3 根据中国移动基站铁塔施工图作业作业指导书中荷载取值6.2。
二、3D3S建模:30米单管塔(2个平台23米,28米)步骤:1.选择塔架模块,2.注意画杆件时,应先将视图定为主视图,然后画一根实线表示30000,并选择线定义为杆件,每段为0.5m平分为60段,3.以每段的半段处的塔身截面直径为该段的塔段直径,建立截面库,定义好每段的材性,截面4、定义支座边界“构件属性—支座边界—一般边界—XYZ三个方向都选择刚性约束—选择节点定义约束—选择塔脚”5、根据地质勘探资料填写地震荷载参数,然后进行内力分析内容选择及计算,优化并计算出塔身的自振周期。
将自振周期代入e xce l荷载统计表格计算出单管塔的各个荷载。
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酒杯塔的内力计算报告姓名:张子阳班级:机械09k6学号:0919********·计算的主要思路和结果:用Excel计算塔身主材和斜材内力:在进行Excel计算之前首先要对塔进行一些必要的计算。
1,对塔身进行受力简化和分段:把不受力的的构件去掉,然后对塔身进行分段,根据各段之间主材,斜材的受力不同,可以把塔身分成三段,从塔底(跟开)向上依次取4000mm,3000mm,3000mm (都为垂直距离)。
,2,选取矩心,确定各外力的实际大小:因为是双斜材受力,为了计算方便需要对双斜材的交点取矩,根据课本题图从上向下依次选为O1,O2,O3为矩心。
因为我们队他的计算是平面的,其受力是作用在立体上的,也就是说题目中给的力在计算是需要减半,即可等效的记为:正常大风情况塔头风压p1=175N/m,塔身风压p2=315N/m,地线给塔的载荷分别为3150,1700,导线给塔的载荷分别为8300,4175。
,3,计算α,β(都以弧度表示):对α的计算:塔身最高点垂直向下作垂线到跟开,之间的线段记为L1,之间的主材记为L2。
L1,L2与跟开合成一个直角三角形,靠近跟开的那个角即为α,利用正弦定理即可求得,α为主材与水平面的夹角。
解得α=1.48.对β的计算:b3为主材二三段的分开线,b3左边交点的斜材设为L3,b3,L3与主材相交的构成三角形,利用此三角形的已知条件,再利用余弦定理和正弦定理即可解得β,β为斜材与水平面的夹角。
解得β=0.555。
4,计算主材受力:因为各主材受力的求法基本相同,现以Nu1为例计算主材的受力:根据公式Nu1=∑MO1/2a1+∑G/4sinα,知道MO1为1——1截面(即为b1所在水平面)以上所有外力对O1点的矩,G 为1——1截面以上全部垂直荷载,∑MO1包括地线的水平荷载对O1的力矩,导线的水平荷载对O1的力矩,1——1截面以上塔头风压和塔身风压对O1的矩,所有的垂直荷载产生的矩关于O1对称,可以抵消。
一座5层高的塔解题过程
1. 首先,我们需要明确题目中关于这座5层高的塔的具体信息。
比如塔的高度、塔的结构等。
2. 假设塔顶为第一层,塔底为第五层,我们需要从塔顶到塔底逐层计算。
3. 首先,确定第一层的高度。
根据题目所给信息,可知第一层高度为 x 米。
4. 接下来,需要确定第二层的高度。
题目中未给出第二层的具体高度,所以我们需要有一些假设或者推测。
可以假设第二层高度为 x-1 米,也可以推测第二层的高度比第一层低 2 米。
5. 类似地,我们可以继续对第三、四、五层的高度进行假设或推测,如第三层高度为 x-2 米,第四层高度为 x-3 米,最后一
层(第五层)的高度为 x-4 米。
6. 根据以上的假设或推测,我们将每层的高度相加,即可得到整座塔的总高度。
7. 最后,带入具体数值计算,并检查计算是否正确。
需要注意的是,这只是一种可能的解题过程。
实际过程中,可能还需要一些其他信息或者给出一定的题目条件才能进行准确的计算。
SO 2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中;用20℃清水洗涤以除去其中的SO 2..入塔的炉气流量为2400h m /3;其中SO 2摩尔分率为0.05;要求SO 2的吸收率为95%..吸收塔为常压操作..试设计该填料吸收塔..解 1设计方案的确定用水吸收SO 2属于中等溶解度的吸收过程;为提高传质效率;选用逆流吸收过程..因用水作为吸收剂;且SO 2不作为产品;故采用纯溶剂..2填料的选择对于水吸收SO 2的过程;操作过程及操作压力较低;工业上通常选用塑料散装填料..在塑料散装填料中;塑料阶梯环填料的综合性能较好;故此选用聚丙烯阶梯环填料..3工艺参数的计算步骤1:全局性参数设置..计算类型为“Flowsheet”;选择计量单位制;设置输出格式.. 单击“Next”;进入组分输入窗口;假设炉气由空气AIR 和SO 2组成..在“Component ID”中依次输入H 2O;AIR;SO 2..步骤2:选择物性方法..选择NRTL 方程..步骤3:画流程图..选用“R adFrac”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型;连接好物料线..结果如图3-1所示..图3-1 水吸收SO 2流程图步骤4:设置流股信息..按题目要求输入进料物料信息..初始用水量设定为400kmol/h.. 步骤5:吸收塔参数的输入..在“Blocks|B1|Setup”栏目;输入吸收塔参数..吸收塔初始模块参数如表3-1所示..其中塔底气相GASIN 由第14块板上方进料;相当于第10块板下方.. Calculation typeEquilibrium Number of stages13 CondenserNone ReboilerNone Valid phasesVapor-Liquid ConvergenceStandard Feed stageWATER 1 GASIN 14 PressurekPa Stage 1 101.325表3-1 吸收塔初始参数至此;在不考虑分离要求的情况下;本流程模拟信息初步设定完毕;运行计算;结果如图3-2所示..此时SO 2 吸收率为%52.9660.319/49.308 ..图3-2 初步计算结果步骤6:分离要求的设定;塔板数固定时;吸收剂用量的求解..运用“Design Specifications”功能进行计算;在“Blocks|B1|D esign Spec”下;建立分离要求“1”..在“Blocks|B1|Design Spec|1| Specifications”页面;定义分离目标..按题目要求进行设定..结果如图3-3所示..在“Blocks|B1|Design Spec|1|Components”页面;选定“SO2”为目标组分;在“F eed/Product Streams”页面;选择“LOUT”为参考物流..图3-3 Design Spec-1的定义图3-4 Vary-1的定义在“Blocks|B1|Vary”下;定义变量“1”..在“Blocks|B1|Vary|1|Specifications”页面;设定进料流量“Feed rate”为变量;上下限分别为5、1000..结果如图3-4所示..至此;分离要求已设置完毕;运行计算;结果如图3-5所示..当塔板数为13时;要达到95%的吸收率;需用水386.44kmol/h..图3-5 吸收剂用量计算结果步骤6:吸收塔的优化;吸收剂用量对塔板数灵敏度分析..使用“Sensitivity”功能进行分析..在“Modle Analysis Tools|Sensitivity”目录;创建一个灵敏度分析文件“S-1”..在“S-1|Input|Define”页面;定义因变量“FLOW”;用于记录进塔水流量;结果如图3-6所示..图3-6 定义灵敏度分析参数在“S-1|Input|Vary”页面;设置自变量及其变化范围;这里假设塔板数变化;如图3-7所示..在“S-1|Input|Tabulate”页面;设置输出格式..设置“FLOW”为输出变量..图3-7 设置自变量变化范围本题为吸收塔;在塔板数变化的同时;塔底气体的进料位置也随之改变..运用Calculator功能;来实现这一过程..在“Flowsheeting Options|Calculator”目录;创建一个计算器文件“C-1”..在“C-1|Input|Define”页面;定义2个变量;如图3-8所示..其中;“FEED”记录塔底气体进料位置;“NS”记录吸收塔塔板数..图3-8 定义计算器变量在“C-1|Input|Calculate”页面;编写塔底气体进料位置的Fortran语言计算语句;如图3-9所示..图3-9 编写Fortran计算语句在“C-1|Input|Sequence”页面;定义计算器计算顺序;如图3-10所示..在塔B1前计算..图3-10 定义计算器顺序至此;吸收塔灵敏度分析计算所需要的信息已经全部设置完毕;运行计算;结果如图3-11、图3-12所示..图3-12为利用Aspen内Plot功能;吸收剂用量对塔板数作图结果..图3-11 灵敏度分析计算结果图图3-12 同塔板数所需吸收剂用量步骤7:吸收塔的工艺参数..由图3-12可得;当塔板数为大于10时;随着塔板数的增加;吸收剂用量减少不太明显;因此选择塔板数为10..在“Blocks|B1|Setup”栏目;将塔板数改为10;塔底气体进料位置为11;隐藏“C-1”和“S-1”;运行计算..结果如图3-13所示..此时;水用量为399.75kmol/h;7200kg/h..图3-13 填料塔最终工艺计算结果4填料塔设计首先进行塔径计算..在“B locks|B1|Pack Sizing”文件夹中;建立一个填料计算文件“1”..在“Pack Sizing|1|Specifications”页面;填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息;如图3-14所示..其中填料为塑料阶梯环PLASTIC CMR;等板高度设定为0.45m..KOCH公司的塑料阶梯环;在Aspen Plus7.2数据中有三种尺寸1A;2A;3A..由于填料尺寸越小;分离效率越高;但阻力增加;通量减少;填料费用也增多..而大尺寸的填料应用于小直径塔中;又会产生液体分布不良及严重的壁流;使塔的分离效率降低..因此初始选择2A型号;其湿填料因子为103.361/m..运行计算;结果如图3-15所示..图3-14 填料塔信息设置图3-15 填料塔计算结果由图3-15可知;填料塔塔径为752mm;最大液相负荷分率0.62;最大负荷因子0.0537m/s;塔压降0.0093bar;平均压降1.73mmHg/m;液体最大表观流速0.0046m/s;比表面积为164㎡/m³..本例题填料塔初步计算塔径为752mm;此时最大负荷分率为0.62;相对保守;可以用塔径700mm进一步核核算..在“Blocks|B1|Pack Rating”文件夹下;建立一个填料核算文件“1”; 在“Pack Rating|1|Specifications”页面;填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息;如图3-16所示..运行计算;结果如图3-17所示..图3-16 填料塔核算参数设置图3-17 填料塔核算参数设置由图3-17可知;当填料塔塔径为0.7m;最大液相负荷分率0.716;在0.6~0.8之间;最大负荷因子0.062m/s;塔压降0.0142bar;平均压降2.63mmHg/m;液体最大表观流速0.00535m/s..因为一般填料塔的操作空塔气速低于泛点气速;对于一般不易发泡物系;液泛率为60%~80%;因此塔径选择0.7m是合理的..。
一座5层高的塔解题过程解题过程如下:1. 首先,我们需要确定问题中给出的条件和要求。
题目中提到了一座5层高的塔,我们的目标是解题,也就是要找到解决这个问题的步骤。
2. 根据题目,我们可以将解题分为以下几个步骤:a. 理解塔的结构。
题目中提到了塔的高度,所以我们需要了解塔的结构和性质。
b. 确定解题的方法。
根据题目中的要求,我们需要设计一种方法来解决问题。
例如,我们可以使用判断、计算或模拟等方法。
c. 执行解题步骤。
根据解题的方法,我们可以按步骤执行,逐步解决问题。
3. 理解塔的结构。
根据题目,塔有5层高。
我们可以将塔分为5层,每层的高度相等。
4. 确定解题方法。
根据题目要求,我们需要找到一种方法,使得我们可以解决问题。
例如,我们可以使用递归或迭代的方法来解决问题。
5. 执行解题步骤。
根据我们选择的解题方法,我们可以按步骤执行,逐步解决问题。
a. 首先,我们可以从顶层开始,逐层向下计算。
我们可以使用一个循环来实现这个步骤。
b. 其次,我们可以使用计算或模拟的方法,来找到塔的高度。
例如,我们可以使用一个变量来表示塔的高度,并在每一层递减。
c. 最后,我们可以在解题的过程中,记录或输出每一步的结果,以便我们能够检查和验证。
6. 检查和验证解题结果。
在完成解题的过程中,我们可以检查和验证我们的结果是否正确。
例如,我们可以使用测试用例或样例数据来验证结果。
通过以上步骤,我们可以解决题目中给出的一座5层高的塔的问题。
乐高大颗粒灯塔知识点一、知识概述《乐高大颗粒灯塔》①基本定义:乐高大颗粒灯塔就是用乐高大颗粒积木搭建起来,形状像灯塔一样的作品。
灯塔呢,在现实中是建在海边或者河道旁边,用来给船只指引方向的,那咱们用乐高搭的灯塔虽然不能真正给船导航,但看着很像,是一种很有趣的创造。
②重要程度:在乐高搭建的范畴里,它属于创意和造型搭建的一种。
能很好地锻炼我们的空间想象能力和动手能力。
对于初学者来说,是一个比较容易上手又很有趣的搭建项目。
③前置知识:得知道乐高积木的基本拼接方法,比如怎么把两块积木扣在一起,不同颗粒大小的积木如何组合等。
而且要对一些基本的形状有概念,像长方体啦、圆柱体啦,因为灯塔的组成部分会用到这些形状的积木。
④应用价值:除了上面说的锻炼动手和空间想象能力之外,它还可以作为一个非常棒的装饰品放在家里。
如果有小朋友来玩,看到这么一个独特的灯塔,也会觉得很有趣。
二、知识体系①知识图谱:在乐高大颗粒搭建这个“学科”里,灯塔搭建属于比较基础和有趣味性的创意搭建部分。
它像是一个小分支,和其他建筑物的搭建有着类似的搭建原理。
②关联知识:和各种形状的认知、颜色搭配等知识有关。
比如你想让你的灯塔看起来更漂亮,就得好好思考颜色怎么搭配。
同时,也和力学知识有点关联,怎么搭建才能让灯塔立得稳。
③重难点分析:- 掌握难度:对于小朋友或者刚接触乐高的人来说,难度不是很大。
但是要想搭建得非常有创意,像让灯塔有独特的外观或者功能,就有点难了。
- 关键点:保持灯塔的结构稳定是关键,还有就是要把灯塔的基本特征表现出来,像塔的形状、灯塔的灯室部分。
④考点分析:如果有乐高相关的创意搭建比赛之类的,可能会考查灯塔的创意程度,例如结构是否创新,外观是否独特美观,还有稳定性等。
三、详细讲解【实践应用类】①准备工作:- 需要的工具和材料:一些乐高大颗粒积木,各种形状和颜色都可以。
推荐有一些较大的长方体作为灯塔的主体结构部分,小的圆柱体可以做灯塔的灯室。
1、设计题目:年产8000 吨乙醇板式精馏塔工艺设计2、已知条件:A. 进料F=6kmol/h q=0 Xf=0.45B.压p顶=4KPa单板压降w 0.7KPaC. 采用电加热,塔顶冷凝水采用12 C深井水D. 要求:Xd=0.88 Xw=0.01E.选定R/Rmin=1.63、设计要求(1)物料流程图,塔版图,塔体工艺图(2)各接口尺寸(3)加热剂及冷却剂用量。
二、设计方案选定2.1 精馏方式:本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中,并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高,可控性好,产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大,因而无须采用特殊精馏。
2.2 操作压力:本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。
2.3 塔板形式:根据生产要求,选择结构简单,易于加工,造价低廉的筛板塔,筛板塔处理能力大,塔板效率高,压降教低,在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
2.4 加料方式和加料热状态:加料方式选择加料泵打入。
由于原料温度稳定,为减少操作成本采用30 度原料冷液进料。
2.5 由于蒸汽质量不易保证,采用间接,蒸汽加热。
2.6 再沸器,冷凝器等附属设备的安排:塔底设置再沸器,塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65 度回流入塔。
冷凝冷却器安装在较低的框架上,通过回流比控制期分流后,用回流泵打回塔内,馏出产品进入储罐。
塔釜产品接近纯水,一部分用来补充加热蒸汽,其余储槽备稀释其他工段污水排放。
三、总体设计计算3.1 汽液平衡数据(760mm Hg)乙醇%(mol)温度液相X 气相丫°c0.00 0.00 1001.90 17.00 95.5 7.21 38.91 89.0 9.66 43.75 86.7 12.38 47.04 85.3 16.61 50.89 84.1 23.37 54.45 82.7 26.08 55.80 82.3 32.73 58.26 81.5 39.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.7 57.32 68.41 79.3 67.63 73.85 78.74 74.72 78.15 78.41 89.43 89.43 78.153.2 物料衡算3.2.1已知:A. 进料:F=6 kmol/h q=0 Xf=0.45B. 压力:p顶=4KPa单板压降<0.7KPaC. 采用电加热,塔顶冷凝水采用12 C深井水D. 要求:Xd=0.88 Xw=0.01E. 选定:R/Rmi n=1.6D=(Xf-Xw)/(Xd-Xw) 采=(0.45-0.01)/(0.88-0.01) 6=3.0*kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x 图得Xd/(Rmin+1)=0.218Rmin=3.037 二R=1.6Rmin=4.859•••饱和蒸汽进料• q=0L=RD=4.859X3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1) 3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0 6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0) 6=11.753 kmol/h1.3 操作线及塔板计算1. 精馏段操作线:Y=R X/(R+1)+Xd/(R+1)• Y=0.829X+0.1503.2.2. 提馏段操作线:Y=(L'/V') X-(W/V') Xw•Y=1.253X-0.000253.3.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数Nt=29.33 块, 其中精馏段塔板Nt1=26.85 块,第27 块为加料板,提馏段Nt2 =2.48 块。
3.4全塔Et%和Np的计算3.4.1. 精馏段:t=(t 顶+t 进)=(79.25+87.32)/2=83.285CXa=0.34 Xb=1-Xa=0.66Ya=0.59 Yb=1-Ya=0.41查得液体粘度共线图卩a=0.382 cp,卩b=0.592 cpap L=YaXb y L/XaYb=1.454查得:Et1%=0.49( ap 1-0.245=0.5471Np1=Nt1/Et1=49.083.4.2. 提馏段:t=(t 底+t 进)/2=(99.9+87.32)/2=93.61Xa=0.045 Xb=1-Xa=0.955 Ya=0.27 Yb=1-Ya=0.730查得液体粘度共线图 p a=0.468cp,p b=0.532cp 卩 L=2 Xi 卩 i=0.045 X 0.468+00.532=0.5291 ap L=YaXb y L/XaYb=4.15查得: Et2%=0.49(ap L-)0.245=0.346 Np2=Nt2/Et2=7.17••• Np=Np1+Np2=49.08+7.17=56.25圆整为 57 块 其中精馏段 49 块,提馏段 8 块。
4.1 混合参数计算 溶质 C2H5OH 分子量 : Ma=46.07 kg/kmol 溶剂 H2O 分子量: Mb=18.016 kg/kmol4.1.1 精馏段: 进料板液体温度:t 进=87.32 C 塔顶温度:t 顶=79.25 C tm=(87.32+79.25)/2=83.285Cp a=0.382cp p b=0.592cpMI=XrriX Ma+(1-Xm)Mb=0.34 X 46.07+(1-0.34) 18016=2**5 kg/kmol Mg=Y M Ma+(1-Ym)Mb=0.59 X 46.07+(10.59) X18.016=34.56 kg/kmol质量分率:Wa=XmMa/Ml=0.34X 46.07/2**5=0.6855Wb=1-Wa=1-0.6855=0.31451/ p l= Wa/ p a+Wb/p b=0.6855/0.789+0.3145/1.00p l=845.1 kg/m3 P=105325Pap v=PMg/RT=105325X 34.56/(8314 X (273.15+79.25))••• p v=1.2424 kg/m34.1.2提馏段: t 进=87.32°C t 底=999C tm=93.61°C Xm=0.045 Ym=0.27 MI=Xm 枷+(1Xm)Mb=0.045 46.07+(10.045) 1採016=19.278 kg/kmol Mg=Ym Ma+(1-Ym)Mb四、 混合参数计算 p a=0.789 g/mlp b=.000 g/mlXm=0.34 Ym=0.59=0.27 46.07+(1-0.27) 18016=25.59 kg/kmol质量分率:Wa=XmMa/MI=0.045X 46.07/19.278=0.1275 Wb=1-Wa=1-0.1275=0.87251/ p l= Wa/ p a+Wb/p b=0.1275/0.789+0.8725/1p l=10341 kg/m3 P=105325Pap v=PMg/RT=1053254 25.59/(8314 4 (273.15+93.16)) ••• p v=0.8839 kg/m3 c a=58.46 dyn/cm ,(T b=18.4 dyn/cmc 二工 X c =0.688 4 58.46+688) 184=45.96 dyn/cm4.2塔径计算4.2.1 精馏段:Ls=L4 Ml/(3600 p l)=442.03 4 2**5/(3600 4 845.1)=0.004 m/sVs=V4 Mv(3600 p)=543.39 34.56/(3600 1.1952) =4.365m/s tm=83.285C此温度下液体的表面张力c a=18.2 dyn/cm c b=67.3 dyn/cmc =Xn c a+(1Xm) c b=0.34 4 18.2+0.66 4 67.3=50.606两相流动参数:Flv=Ls/Vs 4 ( p l/ p v) 0.5=0.00013/0.137 (845.1/1.2424) 0.5=0.0247初设板间距HT=0.5 m 清液层高度HL=0.06m• HT-HL=0.44 m查得:Cf,20 = 0.093液气气相负荷因子:Cf = [( (T /20)0.20] X Cf,20 =0.112 气体气速:un,f = Cf [( - p pl p v] 0.5=0.112 X[(845.1-1.2424) / 1.2424]0.5 = 2.919 m/s空速:un=0.7un,f=0.7 2X.919=2.0433 m/s初估塔径:D=(Vs/(0.785un)) 0.5=(0.137/(0.785 2.0X433)) 0.5=0.292 m圆整为D=0.3 muf=vs/(0.785 D X2)=0.137/(0.785 X0.32)=1.939 m/s 实际泛点百分率:uf/un,f=1.939/2.919=0. 6643 4.2.2提馏段:Ls=L'X Ml/(3600 p l)=14.723 X19.278/(3600 1X034.1)=0.000076 m/sVs=V'X Mv(3600p v)=11.753 X25.59/(3600 0X.8839)=0.0945 m/s tm=93.61°C此温度下液体的表面张力T a=18.2 dyn/cm T b=67.3 dyn/cmT =Xm T a+(-1Xm)T b=0.045 X 18.2+0.955 X 67.3=65.091两相流动参数:Flv=Ls/Vs X ( p l/ p v) 0.5=0.000076/0.0945 (1X034.1/0.8839) 0.5=0.0275初设板间距HT=0.5 m 清液层高度HL=0.06m••• HT-HL=0.44 m查得:Cf,20=0.0947液气气相负荷因子:Cf=[( T/20) 0.20] X Cf,20=0.1199气体气速:un,f=Cf[( p-pl v)/ p v] 0.5=0.1199 X[(1034.1-0.8839)/0.8839] 0.5=4.099 m/s空速:un=0.7un,f=0.7 4^099=2.869 m/s初估塔径:D=(Vs/(0.785un)) 0.5=(0.0945/(0.785 2.869)) 0.5=0.205 m圆整为D=0.25 muf=vs/(0.785 D药=0.0945/ (0.785 E.252) =1.926 m/s 实际泛点百分率:uf/un,f=1.926/4.099=0.4704.3 塔板的详细计算4.3.1. 流动型式: 选取单溢流型4.3.2. 堰的计算:A、精馏段:堰长取lw=0.6D=0.6 0.3=0.18 m堰高hw=0.04 mlh/lw2.5=0.00013 3600/0.18 2.5=34.046又lw/D= 0.6 查得:E=1.03堰上清液高how=0.00284E(Lh/lw) 2/3=0.00553 m 清液层高度hl=hw+how=0.04+0.00553=0.04553 m 降液管底隙高ho=hw-0.008=0.032 mB、提馏段:堰长取lw=0.6D=0.6 0.25=0.15 m堰高hw=0.04 mlh/lw2.5=0.00013 3600/0.15 2.5=53.705又lw/D= 0.6 查得:E=1.03堰上清液高how=0.00284E(Lh/lw) 2/3=0.00137 m 清液层高度hl=hw+how=0.04+0.00137=0.04137 m 降液管底隙高ho=hw-0.012=0.028C .塔板的布置(1)精馏段:选取碳钢为筛板的材料,板厚S =4 mm孔径do=6 mm 取孔中心距t=18 mm,t/do=3开孔率© =Ao/Aa=0.907/(t/do) 2=0.1008Ao—开孔面积,Aa—开孔区面积Af —降液管截面积,At —空塔截面积取外堰前的安定区:Ws1=0.02 m 取内堰前的安定区:Ws2=0.02 m边缘区:Wc=20mm (D< 2.5m)lw/D=0.6r = D/2-Wc=0.3/2-0.02=0.13 mWd=0.1X).3=0.03x=D/2-(Wd+Ws)=0.1An=2[x >(r2-x2) 0.5+r2arcsin(x/r)]=0.0463开孔区面积/塔板面积=0.0463/(0.785 032)=0.6553 m2 筛孔总面积A0=AriX© =0.0463 X 0.1008=0.004667 m2 孔数:N=A0/u=0.004667/(0.785 0^0062)=165.15 取整:N=166 孔(2)提馏段:选取碳钢为筛板的材料,板厚S =4 mm孔径do=6 mm取孔中心距t=18 mm,t/do=3开孔率© =Ao/Aa=0.907/t(/do)2=0.1008Ao—开孔面积,Aa—开孔区面积Af —降液管截面积,At —空塔截面积取外堰前的安定区:Ws1=20mm 取内堰前的安定区:Ws2=20mm 边缘区:Wc=20mm (D< 2.5m)lw/D=0.6r = D/2-Wc=0.25/2-0.02=0.105 mWd=0.1X0.25=0.025x=D/2-(Wd+Ws)=0.08Ar=2[x X(r2-x2) 0.5+r2arcsir(x/r)]=0.030开孔区面积/塔板面积=0.030/(0.785 0252)=0.7856 m2 筛孔总面积A0=An K© =0.030 X 0.1008=0.003024 m2 孔数:N=A0/u=0.003024/(0.785 0^0062)=107.006 取整:N=108 孔4.4校核4.4.1 精馏段A. 压降校核5=4mn, do/ S =1,5 查图得Co=0.78He—干板压降,Co—孔流系数下板阻力Hc=0.051( p v/p l( Uo/Co)2Uo 筛孔汽速,Uo=Vs/Ao=0.137/0.004667=29.355••• Hc=01062 (m 液柱)Hl —液层有效阻力,Fo—气相动能因子Ua=Vs/(At-2Af)=0.137/0.063162=2.169Fa=Ua(pv)0.5=2.4176查表得B =0.6Hl= B (hw+how)=0.6 X 0.04553=0.0273(液柱)总压降--Hp=HI+Hc=0.1335 (m 液柱)< 0.6 kg液/kg 气•••合格B. 液沫夹带的校核Ug--气体通过有效截面的面积的速率Ug=Vs/(At-Af)=2.0477 m/shf板上鼓泡层高度①物系的起泡系数hf=hl/ ①=0.07167 m , ①=0.6••• Ev=(5.7E10-3/(T )(Ug/(Hhf)) 3.2=0.01392 kg(液)/kg (汽)< 0.1 kg液)/kg(汽)•••不产生过量液沫夹带,合格.C. 液泛校核Hd 降液管液面高度,hd 液相流经降液管的阻力hd=0.153(Ls/(lw ho)) 2=0.0000779 mHd=hw+how+hd+Hp=0.179 m , ①=0.6Hd/ © =0.2984 m < 0.44 m•••合格,不会产生液泛D .停留时间的校核Af=0.003744 m2T =Af X Ht/Ls=0.003744)0.5/0.004=27.91^ 5s) > (3 •••合格E.漏液校核h厅表面张力压头,Uom-漏点气速,Co-孔流系数h e =4 c /9810 p l X do=0.00407t(n>do/ S =1.查图得Co=0.78Uom=4.4Cc X((0.0056+0.13hl-h e ) Xp l/ p^C351 m/s K=Uo/Uom=4.6> 1.5•••操作弹性大,不会发生严重漏液,合格。