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PAGE課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:學(xué)號:專業(yè)班級:化學(xué)工程與工藝**班指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)時(shí)間:20**年5月6日設(shè)計(jì)題目乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)成績課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一、精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算1、精餾流程的確定2、塔的物料衡算3、塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算4、塔板數(shù)的確定5、塔徑的初步設(shè)計(jì)6、溢流裝置的設(shè)計(jì)7、塔板布置 8、篩孔數(shù)n與開孔率的確定9、塔板流動性能的校核10、塔板負(fù)荷性能圖11、塔的結(jié)構(gòu)與輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)12、精餾塔主體裝備的機(jī)械設(shè)計(jì)二、工藝流程圖的設(shè)計(jì)及繪制三、精餾塔主體裝配圖的設(shè)計(jì)及繪制指導(dǎo)教師評語簽名:20**年月日PAGE1化工原理(含化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ))課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè):化工工藝班級:****姓名:許**學(xué)號:20****12設(shè)計(jì)題目:板式精餾塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間:20**年5月6日指導(dǎo)老師:魏鳳玉,胡忠玉,何兵設(shè)計(jì)任務(wù):年處理30000噸乙醇--水溶液系統(tǒng)1、料液含乙醇35%,餾出液含乙醇不少于94%,殘液含乙醇不大于0.05%2、操作條件:泡點(diǎn)進(jìn)料,回流比由經(jīng)濟(jì)衡算優(yōu)化。塔釜加熱蒸汽壓力:間接0.2MPa(表壓),直接0.1MPa(絕壓)。塔頂全凝器冷卻水進(jìn)口溫度20℃,出口溫度50℃。常壓操作。年工作日300~320天,每天工作24小時(shí)。設(shè)備形式(篩板塔、浮閥塔、泡罩塔等)自選。安裝地點(diǎn):合肥任務(wù)來源:合肥酒廠設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:工藝流程的確定,塔和塔板的工藝尺寸計(jì)算,塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算及負(fù)荷性能圖,輔助設(shè)備的計(jì)算與選型,主體設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)成果:1、設(shè)計(jì)說明書一份。2、主體設(shè)備裝配圖一張(1#圖紙),帶控制點(diǎn)工藝流程圖(3#圖紙)一張。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要: 11引言 12精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算 32.1塔的物料衡算 32.2塔板數(shù)的確定 32.3塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 132.4浮板的流體力學(xué)計(jì)算 162.5塔板負(fù)荷性能圖 182.6塔體結(jié)構(gòu)的計(jì)算 202.7精餾塔的輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 203主體設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì) 243.1塔體強(qiáng)度校核 243.3地震載荷的計(jì)算 273.4塔體穩(wěn)定性校核 283.5裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核 293.6水壓試驗(yàn)時(shí)塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 303.7地腳螺栓的計(jì)算 313.8裙座基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計(jì) 323.9裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 333.10混凝土許用應(yīng)力校核 344設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 355課程設(shè)計(jì)心得 376參考文獻(xiàn) 387附錄 39附錄1水和乙醇的物理性質(zhì) 39附錄2乙醇—水溶液汽液相平衡數(shù)據(jù)(摩爾) 39附錄3不同溫度下乙醇和水的密度 40附錄4不同溫度下乙醇和水的表面張力 40附錄5乙醇-水相圖 40附錄6精餾段性能負(fù)荷圖 41附錄8計(jì)算費(fèi)用與理論塔板數(shù)關(guān)系的程序 41附錄9最佳回流比曲線 44PAGE2乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要:本設(shè)計(jì)采用浮閥精餾塔分離乙醇-水溶液。通過對原料產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對主要尺寸的計(jì)算,工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì),完成對乙醇-水精餾工藝流程和主體備設(shè)計(jì)。乙醇-水溶液為非理想物系,利用作圖法求出最小回流比為3.95;由精餾費(fèi)用模型編程得到最優(yōu)回流比為4.74,理論板數(shù)為62塊,計(jì)算出全塔效率為37.41%,則實(shí)際板數(shù)為166塊,其中精餾段155塊,提餾段11塊,進(jìn)料位置為第155塊。得到精餾塔的塔徑為1.2米,總高62.8米;板開孔率為8.67%,精餾段操作彈性為5.014,提餾段操作彈性為4.89,通過浮閥塔的流體力學(xué)驗(yàn)算,證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。塔體和群座材料為20R,壁厚均為16mm,塔的操作質(zhì)量為128148.09kg;強(qiáng)度校核表明,該精餾塔滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等要求。關(guān)鍵詞:乙醇-水,精餾,浮閥塔設(shè)計(jì),回流比的優(yōu)化Abstract:Afloatvalvedistillationtowerisdesignedtoseparateethanolandwater.Thedesignincludesdeterminationofthedistillationprocess,optimalrefluxratiothrougheconomicaccounting,calculationofthedistillationcolumnsizeandselectionofauxiliaryequipment.Theethanol-watersolutionisanon-idealphysicalsystem.Theminimumrefluxratiowas3.95bymappingmethod.Theoptimalrefluxratiois4.74byprogrammingthedistillationcostmodel.Thetheoreticalplatenumberwas62,theefficiencyofthewholetoweris37.41%,sotheactualplatenumberwas166,ofwhichtherectifyingsection155andthestrippingsection11,thefeedinglocationisthe155thplate.Thediameterofdistillationtoweris1.2meters,thetotalheightoftoweris62.8meters;Theaperturerationofplateis8.67%,theoperatingflexibilityoftherectifyingsectionis5.014andofthestrippingsectionis4.89.Throughcalculatingthefluidmechanicsofthefloatvalvetowereverytargetanddataisuptostandard.Thematerialofthetowerbodyandthecylindricalskirtsupportis20R,thethicknessofthewallis12mm,theoperatingmassofthetoweris128148.09kg;Strengthcheckingshowsthatthedistillationtowermeetsthestrength,stiffnessandstabilityrequirement.Keywords:ethanol-water,distillation,floatvalvetower,optimalrefluxratio1引言乙醇在工業(yè),醫(yī)藥,民用等方面,都有很廣泛的應(yīng)用,是一種很重要的原料。在很多方面,要求乙醇有不同的純度,有時(shí)要求純度很高,甚至是無水乙醇,這是很有困難的,因?yàn)橐掖紭O具揮發(fā)性,所以,想得到高純度的乙醇很困難。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度,要用連續(xù)精餾的方法,因?yàn)橐掖己退膿]發(fā)度相差不大。精餾是多數(shù)分離過程,即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程,因此可使混合液得到幾乎完全的分離?;S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行,塔內(nèi)裝有若干層塔板和充填一定高度的填料。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作,除精餾塔外,還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。可知,單有精餾塔還不能完成精餾操作,還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器,有時(shí)還要配原料液預(yù)熱器,回流液泵等附屬設(shè)備,才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。浮閥塔與20世紀(jì)50年代初期在工業(yè)上開始推廣使用,由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn),已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔形,特別是在石油,化學(xué)工業(yè)中使用最普遍。浮閥有很多種形式,但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮閥的結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,節(jié)省材料,性能良好,廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中,現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)(JB168-68)內(nèi),F(xiàn)1型浮閥又分輕閥和重閥兩種,但一般情況下都采用重閥,只有處理量大且要求壓強(qiáng)降很低的系統(tǒng)中,采用輕閥。浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn):1、生產(chǎn)能力大。2、操作彈性大。3、塔板效率高。4、氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。5、塔的造價(jià)低。浮閥塔不宜處理宜結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng),但對于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng),浮閥塔也能正常操作。2精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算2.1塔的物料衡算2.1.1料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)2.1.2物料衡算已知:總物料衡算:聯(lián)立以上二式得:表1精餾塔進(jìn)出物料量,流量及組成F0.17394D0.88137W0.000202.2塔板數(shù)的確定2.2.1最小回流比根據(jù)編程得出最小回流比,取則:2.2.2塔頂,進(jìn)料,塔釜溫度塔頂:進(jìn)料:塔釜:精餾段平均溫度:t精=提餾段平均溫度:t提=2.2.3操作壓力:由于乙醇-水體系對溫度的依賴性不強(qiáng),為降低塔的操作費(fèi)用,操作壓力為常壓。2.2.4平均摩爾質(zhì)量計(jì)算查乙醇-水相圖(附錄5)得查乙醇-水相圖(附錄5)得 查乙醇-水相圖(附錄5)得塔頂平均摩爾質(zhì)量:進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量:塔釜平均摩爾質(zhì)量:故精餾段平均摩爾質(zhì)量:提餾段平均摩爾質(zhì)量:表2平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂42.7404精餾段平均摩爾質(zhì)量37.625342.722132.8333進(jìn)料板32.5101提餾段平均摩爾質(zhì)量25.296422.894420.4574塔釜18.082718.02042.2.5平均密度計(jì)算:(1)氣相平均密度計(jì)算:精餾段:提餾段:(2)液相平均密度計(jì)算溫度60℃80℃100℃A765.7742.3717.4B983.2971.8958.4用拉格朗日插值法:=744.491=972.920=735.356=968.185=717.58=958.504故,精餾段液相平均密度為:提餾段液相平均密度為:表3液相平均密度的計(jì)算塔頂744.491塔釜717.585972.920958.504753.3347958.3431進(jìn)料板735.356精餾段液相平均密度812.6459968.185提餾段液相平均密度914.9701871.59702.2.6液體表面平均張力計(jì)算溫度60℃80℃100℃A20.2518.2816.29B983.2971.8958.4用拉格朗日插值法:塔頂:進(jìn)料:塔釜:故精餾段液相平均表面張力:提餾段液相平均表面張力:表4液體平均表面張力計(jì)算塔頂78.18塔釜99.85618.46×16.304×62.904×58.867×23.7324×58.8549×進(jìn)料板85.7精餾段液體表面平均張力38.8153×17.715×61.517×提餾段液體表面平均張力56.3765×53.8981×2.2.7液體平均粘度的計(jì)算:溫度60℃80℃100℃A0.601×0.495×0.361×B0.468×0.356×0.283×用拉格朗日插值法:塔頂:=0.5058×10=0.3651×10進(jìn)料:=0.4597×10=0.3317×10塔釜:=0.3621×10=0.2842×10故,精餾段液相平均粘度:提餾段液相平均粘度:表5液體平均黏度計(jì)算塔頂78.18塔釜99.8560.5058×100.3621×100.3651×100.2842×100.4891×100.2842×10進(jìn)料板85.7精餾段液體平均黏度0.4216×100.4597×100.3317×10提餾段液體平均黏度0.3191×100.3540×102.2.8塔徑的計(jì)算精餾的氣液相體積流率為:提餾段的氣液相體積流率為:表6氣液相體積流率計(jì)算對于精餾段:提餾段:取板間距=0.4m,板上液層高度=0.05m,則-=0.35m查不同分離空間下動能參數(shù)與負(fù)荷系數(shù)之間的關(guān)系圖(《化工設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)》)得:精餾段:提餾段精餾段:提餾段:精餾段:提餾段:取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速:精餾段:提餾段:塔徑理論值為:精餾段:提餾段:按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整到D=1.0m精餾段實(shí)際空塔氣速為:提餾段實(shí)際空塔氣速為:2.2.9最優(yōu)回流比的確定4.740.40m0.05m目標(biāo)函數(shù)其中——塔體折舊費(fèi)用及維修費(fèi)用,元;——冷凝器折舊費(fèi)用及操作費(fèi)用,元;——再沸器折舊費(fèi)用及操作費(fèi)用,元;——精餾塔系統(tǒng)的總費(fèi)用,元。(1)數(shù)學(xué)模型=(+0.06)(+)其中=且塔板費(fèi)用=278.38exp(0.590)——美元對人民幣匯率取=6.8275——塔板類因子,有由于是浮閥塔取=1——塔板數(shù)因子,取=1其中=1.7428E——總板效率:塔頂塔底平均溫度℃,在此溫度下查表得,則:故:塔板費(fèi)用:其中材料選取20R(2)的數(shù)學(xué)模型:——冷卻水的價(jià)格,元/kgW——冷卻水的流率,kg/h——操作時(shí)間,h/a其中949.6735×42.7721代入得:(3)的數(shù)學(xué)模型:其中:根據(jù)編程試差得最優(yōu)回流比:代入以上結(jié)果檢驗(yàn):與初設(shè)倍數(shù)1.2相近,符合假設(shè)。取平均塔徑計(jì)算的初始值與最優(yōu)值與最優(yōu)塔徑相差較小,在誤差允許的范圍內(nèi),故結(jié)果合理。2.2.10精餾塔實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算理論總塔板數(shù),精餾段理論塔板數(shù),提餾段理論塔板數(shù)。實(shí)際總板數(shù)精餾段實(shí)際塔板數(shù)提餾段實(shí)際塔板數(shù)、2.3塔板主要工藝尺寸的計(jì)算2.3.1因塔徑D=1.2m(1)堰長(2)設(shè)溢流堰高度為:精餾段:查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖(《化工原理課程設(shè)計(jì)》)得E=1.02取上清液層高度提餾段:查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖(《化工原理課程設(shè)計(jì)》)得E=1.021取上清液層高(3)弓形降液管寬度和截面積:根據(jù),查弓形降液管的寬度與面積圖(《化工原理課程設(shè)計(jì)》)得:精餾段:提餾段:故降液管設(shè)計(jì)合理。(4)降液管底隙高度:取精餾段:提餾段:故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤,深度(即進(jìn)口堰高)2.3.2(1)塔板的分塊:由于故塔板采用分塊式,塔板分為3塊(2)邊緣區(qū)寬度的確定:溢流堰前的安定區(qū)寬度:邊緣區(qū)寬度:(3)開孔區(qū)面積的計(jì)算:開孔區(qū)面積其中:2.3.4浮閥塔計(jì)算及其排列:設(shè)計(jì)采用F1型浮閥塔,重量為33g,孔徑40mma浮閥數(shù)目:取動能因素F=12精餾段:提餾段;b排列:取每行的浮閥的中心距為75mm,行間距65mm,根據(jù)作圖求得,通道板上排列30個(gè),弓形板上排24個(gè)總共78個(gè),滿足要求, 圖形如下:板上浮閥分布圖c實(shí)際動能因素計(jì)算:精餾段:氣體通過閥孔實(shí)際速度:實(shí)際動能因素:提餾段:氣體通過閥孔的實(shí)際速度:實(shí)際動能因素:開孔率:由于開孔率在5%-15%之間且F0在9-12之間,滿足要求。2.4浮板的流體力學(xué)計(jì)算2.4.1塔板壓降:單板壓降:設(shè)干板阻力為hc:(1)閥片全開前:精餾段:提餾段:(2)閥片全開后:精餾段:提餾段:取板上液層充氣因數(shù),則板上充氣液層阻力:由表面張力引起的阻力,由于很小,可以忽略不計(jì)。故綜上:精餾段:提餾段:漏液計(jì)算:由于選取的F1重閥重量為33g,故選取=5(閥孔動能因素)相應(yīng)的氣相最小負(fù)荷對于精餾段:對于提餾段:故不會產(chǎn)生過量漏液。液泛驗(yàn)算:溢流管內(nèi)的清夜層高度精餾段:取,提餾段:取,故綜上所述,不會發(fā)生液泛。霧沫夾帶驗(yàn)算:泛點(diǎn)率:精餾段:提餾段:故綜上所述,計(jì)算霧沫夾帶在允許范圍之內(nèi)。2.5塔板負(fù)荷性能圖2.5.1.霧沫夾帶線(1)精餾段:代入數(shù)據(jù)得:(2)提餾段:同理得:2.5.2.氣相負(fù)荷F限線F=5精餾段:提餾段:2.5.3.液相負(fù)荷F限線取=0.006m(堰上液層高度)平直堰精餾段:提餾段:2.5.4.泛相負(fù)荷上限線2.5.5.液泛線:液泛線方程精餾段:提餾段:作出塔板負(fù)荷性能圖:精餾段:提餾段:2.6塔體結(jié)構(gòu)的計(jì)算1.塔頂空間:指塔內(nèi)最上層塔板到塔頂?shù)木嚯x,2.塔底空間:指塔內(nèi)最下層塔板到塔底的距離,3.人孔:一般每隔6-8層塔板取一個(gè)人孔,人孔處的塔板間距,人孔直徑一般在450mm-500mm,實(shí)際板數(shù)166-1=165塊(不含塔釜)。N精=155塊,N提=10塊,,故設(shè)精餾段25個(gè)人孔,每6層一個(gè)人孔,提餾段3個(gè)人孔,每7層一個(gè)人孔,且塔底包含一塊??偣踩丝?8個(gè),人孔直徑取500mm,伸出筒體長度為250mm。4.塔高:2.7精餾塔的輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型2.7.1接管尺寸的計(jì)算(1)進(jìn)料管:質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%,進(jìn)料℃,進(jìn)料量取適宜的輸送速度經(jīng)圓整后選取熱軌無縫鋼管(GB8163-87)規(guī)格:實(shí)際流速(2)釜?dú)堃狠斄瞎芨獨(dú)堃后w積流量取適宜流速經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(GB8163-87)規(guī)格:則實(shí)際流速(3)回流液管:取經(jīng)圓整取熱軋無縫鋼管規(guī)格:實(shí)際流速(4)塔頂上升蒸汽管:取經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管規(guī)格實(shí)際流速2.7.2加熱蒸汽管離心泵選?。喝∪棺?m,塔釜空間3m揚(yáng)程:2.7.3冷凝器的選擇:取出料為78.18飽和液體采用逆流:在塔頂溫度℃乙醇?xì)饣瘽摕?水氣化潛熱:2.7.4再沸器選擇:在塔釜溫度℃時(shí)乙醇?xì)饣瘽摕幔核畾饣瘽摕?采用逆流2.7.5除沫器的選擇公稱直徑選取SP標(biāo)準(zhǔn)型20,UGIT21618,絲網(wǎng)
3主體設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)3.1塔體強(qiáng)度校核3.1.1圓筒體厚度式中:20R在100℃左右的許用應(yīng)力為133Mpa塔體焊接接頭系數(shù),采用雙面對接焊,局部無損傷,查的=0.85C塔殼厚度附加量按剛度要求,筒體所需,考慮到塔體較高,內(nèi)徑較小,應(yīng)適當(dāng)增加厚度,設(shè)塔體厚度16mm,則有效厚度143.1.2封頭壁厚采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭為了便于焊接,取封頭與筒體等厚,即:封頭總深度選取HG21607EHA1200×203.1.3質(zhì)量載荷計(jì)算塔體質(zhì)量塔體和裙座質(zhì)量人孔、法蘭、接管等質(zhì)量內(nèi)購件質(zhì)量保溫層質(zhì)量(注:取保溫層厚度為100mm扶梯、平臺質(zhì)量(注:扶梯單位質(zhì)量為40kg/m,操作平臺共8層,操作平臺寬1200mm,單位質(zhì)量150kg/㎡,直角180°,平臺距塔之間距離為1000mm)操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量充水質(zhì)量塔體與裙座的操作質(zhì)量塔體的操作質(zhì)量最大操作質(zhì)量最小操作質(zhì)量3.2風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩3.2.1風(fēng)載荷將塔分成五段,每段十米其中塔高,假定在合肥郊區(qū)建廠,則如下:3-10m10—20m20—30m30—40m40—50m50-60m60-70m塔體各段風(fēng)力:3-10m10-2020-3030—40m40—50m50-60m60-70m3.2.2風(fēng)彎矩截面劃分為0—0截面為裙座基座截面,1—1截面為裙座人孔處截面,2—2截面為裙座塔體焊縫處截面0—0截面彎矩:式中:裙座底部到標(biāo)高十米處的距離=10m對應(yīng)于段的風(fēng)力1—1截面彎矩:式中:塔體1—1截面到標(biāo)高10m處的距離=10-1=9m對應(yīng)于段的風(fēng)力2—2截面彎矩:式中:塔體2—2截面到標(biāo)高10m處的距離=10-3=7m對應(yīng)于段的風(fēng)力3.3地震載荷的計(jì)算3.3.1塔的自震周期其中:H塔的總高度,mE塔殼體材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量,MPa塔殼的有效高度,m塔殼內(nèi)徑,m3.3.2地震載荷計(jì)算查得地震烈度為7時(shí),地震影響系數(shù)的最大值Ⅱ類場地上:由于H/D=46s>1s,故塔體任意點(diǎn)的x地震載荷為C——結(jié)構(gòu)系數(shù),小于1,取C=0.5(立式設(shè)備)必須考慮高振影響。確定危險(xiǎn)截面:0—0截面為裙座基座截面1—1截面為裙座人孔處截面2—2截面為塔底焊縫處截面0—0截面地震彎矩:1—1截面地震彎矩:2—2截面地震彎矩:3.4塔體穩(wěn)定性校核3.4.1塔底危險(xiǎn)截面2—2軸向應(yīng)力計(jì)算3.4.2塔底危險(xiǎn)截面2—2抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算由于因此,塔底2-2截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。3.4.3塔底2-2截面抗拉強(qiáng)度的校核故滿足抗拉強(qiáng)度條件。上述各項(xiàng)校核表明:塔體厚度可以滿足整個(gè)塔體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。3.5裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核設(shè)裙座厚度,厚度附加量C=1mm,則裙座有效厚度3.5.1裙座底部0-0截面的軸向應(yīng)力計(jì)算操作時(shí)全塔質(zhì)量引起的壓應(yīng)力為風(fēng)載荷引起的0-0截面彎曲應(yīng)力3.5.2裙座底部0-0截面的強(qiáng)度計(jì)穩(wěn)定性校核設(shè)計(jì)時(shí)采用20R鋼裙座出現(xiàn)失穩(wěn)之前材料已經(jīng)達(dá)到彈性極限,因此強(qiáng)度是主要的制約因素,又因滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。3.5.3裙座人孔處1-1截面軸向應(yīng)力計(jì)算全塔質(zhì)量引起的壓應(yīng)力風(fēng)載荷引起的1-1截面彎曲應(yīng)力:3.5.4裙座人孔處1-1截面強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核因此滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。3.5.5焊縫強(qiáng)度裙座與塔體采用對接焊,局部無損探傷,承受的組合拉應(yīng)力為查表鋼制壓力容器中使用的鋼板需用應(yīng)力表(《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》)得20R在操作溫度下的許用應(yīng)力,而故焊縫強(qiáng)度足夠。3.6水壓試驗(yàn)時(shí)塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核3.6.1由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力式中:是液注靜壓力,因塔高約62.8m,故取是材料的屈服極限,操作溫度下為235MP;;則因此滿足水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足要求。3.6.2由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力3.6.3水壓試驗(yàn)時(shí)由重力引起的軸向應(yīng)力3.6.4由彎矩引起的軸向應(yīng)力3.6.5最大組合軸向拉應(yīng)力校核故符合要求。3.7地腳螺栓的計(jì)算由上式可知0。3.8裙座基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計(jì)裙座通過基礎(chǔ)環(huán)將設(shè)備質(zhì)量和風(fēng)載荷傳遞到混凝土基礎(chǔ)上,基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)包括下述幾個(gè)方面:3.8.1基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)、外徑的確定3.8.2基礎(chǔ)環(huán)的厚度設(shè)計(jì)由于塔較高,材料選用16Mn,選n=16個(gè)均布的地腳螺栓,將基礎(chǔ)固定在混凝土基礎(chǔ)上,由地腳螺栓部分的計(jì)算可知筋板厚度為:,則筋板間的距離為基礎(chǔ)環(huán)外伸寬度b為則兩筋板間的基礎(chǔ)環(huán)部分的寬長比為查得時(shí)基礎(chǔ)環(huán)采用20R鋼,則其厚度為式中:計(jì)算力矩/Nmm/mm;材料的強(qiáng)度極限/MP;考慮腐蝕裕量,取C=1.8mm,再經(jīng)過圓整得基礎(chǔ)環(huán)厚度3.9裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核3.9.1水壓試驗(yàn)時(shí)由重力引起的軸向應(yīng)力式中;裙座人孔處截面積;則3.9.2水壓試驗(yàn)時(shí)由彎矩引起軸向應(yīng)力為裙座人孔處截面抗彎截面系數(shù)3.9.3最大組合軸向壓應(yīng)力校核軸向許用應(yīng)力,取因?yàn)椋?,滿足要求。3.10混凝土許用應(yīng)力校核正常操作:水壓試驗(yàn):混凝土的許用應(yīng)力Ra混凝土標(biāo)號75100150200250Ra/MPa44455由上述結(jié)果易知以上應(yīng)力均小于標(biāo)號為250的混凝土的許用壓應(yīng)力,選250即可滿足強(qiáng)度要求。4設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表浮閥塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值塔徑D/m1.2板間距HT/m0.3板上液層高度hL/m0.05空塔氣速精餾塔u/(m·s-1)1.4423提餾塔u′/(m·s-1)2.0433溢流堰長度lW/m0.78溢流堰高度精餾段hw/m0.04195提餾段h′w/m0.0105降液管截面積Af/m20.079128降液管高度Wd/m0.06降液管底隙高度精餾段h0/m0.01832提餾段h′0/m0.02747浮閥數(shù)N/個(gè)(等邊三角形叉排)78開孔率%8.67%實(shí)際動能因數(shù)F0精餾段11.9996提餾段9.9933閥孔氣速精餾段u0/(m·s-1)10.5593提餾段u′0/(m·s-1)10.5593孔閥中心距t/m0.075塔板壓降精餾段hp/m0.06199提餾段h′P/m0.0547液體在降液管內(nèi)的停餾時(shí)間精餾段θ/s35.6076提餾段θ′/s23.7384降液管內(nèi)的清液高度精餾段Hd/m0.01832提餾段H′d/m0.02747氣相負(fù)荷下限精餾段0.4313提餾段0.5341液相負(fù)荷下限精餾段0.0006653提餾段0.0006653液相負(fù)荷上限0.00712操作彈性精餾段5.014提餾段4.89
5課程設(shè)計(jì)心得連續(xù)三周的化工原理課程設(shè)計(jì),讓我對《化工原理》這門課程有了更深入的理解,課程設(shè)計(jì)是教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁,通過這次化工原理課程設(shè)計(jì),更加讓我體會到《化工原理》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,想要學(xué)好這門課,必須在掌握理論知識的同時(shí),還要通過實(shí)驗(yàn)以及實(shí)地觀察來加深對課程內(nèi)容的體會,也讓我體驗(yàn)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。歷時(shí)三個(gè)星期的設(shè)計(jì)圓滿結(jié)束,從查找資料到選題定稿、從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際應(yīng)用,看著最終的設(shè)計(jì)成果,我不僅切實(shí)地了解到完成一份設(shè)計(jì)的整體過程,同時(shí)也切身體會到做設(shè)計(jì)的辛苦。原本以為應(yīng)該很簡單的設(shè)計(jì),沒想到需要那么多精確的計(jì)算,還有那么多準(zhǔn)確的作圖。有的因數(shù)的計(jì)算,著實(shí)有一種無從下手的感覺。我們小組的設(shè)計(jì)任務(wù)與其他人的不太一樣,在過程中還出現(xiàn)了棘手的問題,但最后通過小組成員的鉆研,在老師的指導(dǎo)下,最終找到正確的解決方法。每完成一個(gè)設(shè)計(jì)步驟,我們便非常的高興,因?yàn)槲覀冸x成功又近了一步。為了將我們的設(shè)計(jì)直觀、正確地表示出來,美觀正確的作圖是必不可少的,尤其是裝配圖,我改了一遍又一遍,辛辛苦苦的工作下終于把它完成了。當(dāng)我們把要求的圖紙都畫完時(shí),那一種成就感便油然而生,這些數(shù)據(jù)和圖紙凝聚著我們這三個(gè)星期以來的心血,凝聚著我們對成功完成任務(wù)的信心。這次課程設(shè)計(jì)同樣提高了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力,以前總認(rèn)為有些科目不是很重要,可這次發(fā)現(xiàn),要成為一個(gè)具有專業(yè)素質(zhì)的化工人才我們出來要把專業(yè)課學(xué)好之外,必須把這些相關(guān)課程也認(rèn)真學(xué)習(xí)。這次的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工藝流程的設(shè)計(jì),塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)的校驗(yàn),目的主要是是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設(shè)計(jì),要求我們了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,掌握化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法,培養(yǎng)我們分析和解決工程實(shí)際問題的能力,要求我們能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識,進(jìn)行融會貫通的獨(dú)立思考,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù),同時(shí)通過課程設(shè)計(jì),還可以使我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)實(shí)事求是,嚴(yán)肅認(rèn)真,高度負(fù)責(zé)的科學(xué)作風(fēng)。通過這次課程設(shè)計(jì),使我將課堂上所學(xué)的理論知識真正用于之實(shí)際中,讓我們對化工原理,化工機(jī)械,化工制圖,化工儀表及自動化等課本內(nèi)的知識有了更深的認(rèn)識。同時(shí),也使我練習(xí)了Word,Excel,AutoCAD等常用軟件的應(yīng)用,增強(qiáng)了大家的團(tuán)隊(duì)合作意識,查找資料的能力。可以說,這次化工原理課程設(shè)計(jì)使我們受益匪淺。課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,但我們挑戰(zhàn)新領(lǐng)域的任務(wù)還沒有結(jié)束,我們會總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與不足,迎接下一次的洗禮。相信這次的經(jīng)歷會給我們以后的生活和工作中添加寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這次對精餾塔的設(shè)計(jì),不僅讓我講所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際中,而且對知識也是一種鞏固和提高,在老師和同學(xué)的幫助下,及時(shí)的安要求完成了設(shè)計(jì)任務(wù),通過這次課程設(shè)計(jì),使我獲得了很到重要的知識,同時(shí)也提高了自己的實(shí)際動手和知識的靈活運(yùn)用能力。最后,真誠感謝老師們的耐心地指導(dǎo),也要感謝小組成員共同的努力,愉快的合作,才能使這次課程設(shè)計(jì)順利完成。
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7附錄附錄1水和乙醇的物理性質(zhì)名稱分子式相對分子質(zhì)量密度(20℃)沸點(diǎn)℃(101.33kPa)比熱容(20℃kg/(kg℃)粘度(20℃mPas導(dǎo)熱系數(shù)(20℃/(m℃)表面張力N/m(20℃水189981004.1831.0050.59972.8乙醇4678978.32.391.150.17222.8附錄2乙醇—水溶液汽液相平衡數(shù)據(jù)(摩爾)xyxyxy0.0000400.000530.00350.04120.44270.62990.0001170.001530.00390.04510.48920.64700.0001570.002040.00790.08760.54000.66920.0001960.002550.01190.12750.58110.68760.0002350.003070.01610.16340.62520.71100.0002740.003580.02860.23960.67270.73610.0003130.004100.04160.29920.70630.75820.0003520.004610.05510.34510.74150.78000.000400.00510.06860.38060.75990.79260.000550.00770.08920.42090.77880.80420.00080.01030.11000.45410.79820.81830.00120.01570.13770.48680.81820.83250.00160.01980.16770.51270.83870.84910.00190.02480.24250.55220.85970.86400.00230.02900.29800.57410.88150.88250.00270.03330.34160.59100.89410.89410.00310.037250.40000.6144
附錄3不同溫度下乙醇和水的密度溫度/℃乙醇/kg/m3水/kg/m3溫度/℃乙醇/kg/m3水/kg/m380735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3附錄4不同溫度下乙醇和水的表面張力溫度℃708090100乙醇的表面張力/10-2N/㎡1817.1516.215.2水的表面張力/10-2N/㎡64.362.660.758.8附錄5乙醇-水相圖附錄6精餾段性能負(fù)荷圖附錄7提餾段性能負(fù)荷圖附錄8計(jì)算費(fèi)用與理論塔板數(shù)關(guān)系的程序#include<stdio.h>#include<math.h>doublexph(doubley1){doublea[51]={0.000040,0.000117,0.000157,0.000196,0.000235,0.000274,0.000313,0.000352,0.00040,0.00055,0.0008,0.0012,0.0016,0.0019,0.0023,0.0027,0.0031,0.0035,0.0039,0.0079,0.0119,0.0161,0.0286,0.0416,0.0551,0.0686,0.0892,0.1100,0.1377,0.1677,0.2000,0.2425,0.2980,0.3416,0.4000,0.4427,0.4892,0.5400,0.5811,0.6252,0.6727,0.7063,0.7415,0.7599,0.7788,0.7982,0.8182,0.8387,0.8597,0.8815,0.8941},b[51]={0.00053,0.00153,0.00204,0.00255,0.00307,0.00358,0.00410,0.00461,0.0051,0.0077,0.0103,0.0157,0.0198,0.0248,0.0290,0.0333,0.03725,0.0412,0.0451,0.0876,0.1275,0.1634,0.2396,0.2992,0.3451,0.3806,0.4209,0.4541,0.4868,0.5127,0.5309,0.5522,0.5741,0.5910,0.6144,0.6299,0.6470,0.6692,0.6876,0.7110,0.7361,0.7582,0.7800,0.7926,0.8042,0.8183,0.8325,0.8491,0.8640,0.8825,0.8941};inti,n=51;doubleFx=0;for(i=0;i<n;i++){if((y1>b[i])&&(y1<b[i+1])){if((y1-b[1])>(b[i+1]-y1))Fx=(y1-b[i+1])×(y1-b[i+2])/((b[i]-b[i+1])×(b[i]-b[i+2]))×a[i]+(y1-b[i])×(y1-b[i+2])/((b[i+1]-b[i])×(b[i+1]-b[i+2]))×a[i+1]+(y1-b[i])×(y1-b[i+1])/((b[i+2]-b[i])×(b[i+2]-b[i+1]))×a[i+2];elseFx=(y1-b[i])×(y1-b[i+1])/((b[i-1]-b[i])×(b[i-1]-b[i+1]))×a[i-1]+(y1-b[i-1])×(y1-b[i+1])/((b[i]-b[i-1])×(b[i]-b[i+1]))×a[i]+(y1-b[i-1])×(y1-b[i])/((b[i+1]-b[i-1])×(b[i+1]-b[i]))×a[i+1];}}return(Fx);}doubletb(doubleR){doublexD=0.8814,xF=0.174,y=0.8814,x,xW;inti,n=10000,N,N1=0,N2=0;doublem1,m2,n1,n2;m1=R/(R+1);n1=xD/(R+1);m2=(5.0718+R)/(R+1);n2=0.0000814/(R+1);xW=0.0001957;for(i=0;i<n;i++){x=xph(y);if(x>xF){y=m1×x+n1;N1++;}else{y=m2×x-n2;N2++;}if(x<xW)break;}N=N1+N2;printf("N1=%3d",N1,x);return(N);}voidmain(void){floatRmin,R,J,J1,J2,J3,Dt,Ct,Ch,Ws;intN,n=250,i;printf("inputRmin=");scanf("%f",&Rmin);for(i=0;i<n;i++){Dt=0.9559R=(1+0.005×i)×Rmin;N=tb(R);Ws=3.14×Dt×(0.8019×N+4+0.8116×Dt)×0.02×7800;Ct=1614.952×exp(0.57×Dt)×N/0.3714;Ch=6.825×exp(6.95+0.1808×log(Ws)+0.02468×log(Ws)×log(Ws)+0.0158×(0.8019×N+4)/Dt);J1=0.1711×(Ct+Ch);J2=196892.5×(R+1);J3=151586.4362×(R+1);J=J1+J2+J3;printf("R=%fJ=%.2fJ1=%.2fJ2=%.2fJ3=%.2fN=%d\n",R,J,J1,J2,J3,N);}}附錄9最佳回流比曲線
寶貝計(jì)劃專賣店創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書企業(yè)名稱:__寶貝計(jì)劃嬰兒用品專賣店創(chuàng)業(yè)者姓名:_________________________________________日期:__________________________________________通信地址:_________________________________________郵政編碼:__________________________________________電話:____________________________________________傳真:__________________________________________電子郵件:__________________________________________目錄一、項(xiàng)目介紹------------------------------------3二、市場分析------------------------------------3三、成本預(yù)算------------------------------------3四、盈利狀況------------------------------------4五、市場風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測----------------------------------4六、人員機(jī)構(gòu)配置----------------------------------5七、市場營銷策略----------------------------------5寶貝計(jì)劃嬰兒用品專賣店計(jì)劃書項(xiàng)目介紹:項(xiàng)目名稱:寶貝計(jì)劃嬰兒用品專賣店經(jīng)營范圍:以出租和出售嬰幼兒童車、童床、兒童玩具、嬰兒日常用品和孕前孕后的孕婦培訓(xùn)為主,兼做嬰兒游泳館和家政服務(wù)信息等。項(xiàng)目投資:10—14萬元回收成本期限:15個(gè)月(預(yù)計(jì))樣板店地址:桂林市興安縣(具體地址待定)項(xiàng)目概況:先組建寶貝計(jì)劃嬰兒用品總店,在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)辦一個(gè)以片為依托的嬰兒用品連鎖店。企業(yè)宗旨:一切為了寶貝計(jì)劃。二、市場分析:(一)市場需求分析:1、玩具是孩子的天使,孩子是父母的心肝寶貝。父母對自己孩子的投入是心甘情愿的,但由于各種原因,又不能完全滿足孩子對玩具的占有欲望。同時(shí),由于孩子的天性,對玩具喜新厭舊,一個(gè)幾百元的玩具玩幾天就不感興趣了。而市場上層出不窮的高價(jià)玩具,都是孩子永不滿足的需求,這樣促使了兒童玩具出租行業(yè)的萌芽和發(fā)展。比如嬰幼兒大都需要童車,低檔童車價(jià)格大約在60—100元,中檔童車價(jià)格大約在150~300元之間,高檔一點(diǎn)的在500元以上,而一部質(zhì)量較好的童車起碼可以用三五年,家庭購買的童車平均使用期為一年左右,不買童車不行,買吧,用完后又很難處理,而且又浪費(fèi),所以本店的特色是——既可以出租而可以出售的方法。相似的用品不僅僅局限于童車童床,還有學(xué)步車等等。如果開一間嬰幼兒童童車童床出租出售店,可以給消費(fèi)一般的家庭帶來實(shí)惠,生意肯定興隆。2、孕前孕后培訓(xùn)也是一個(gè)新興的行業(yè),據(jù)市場調(diào)查,在此之前沒有任何商家以店的形式對準(zhǔn)爸爸和準(zhǔn)媽媽進(jìn)行。因?yàn)楝F(xiàn)在的準(zhǔn)媽媽準(zhǔn)爸爸無法科學(xué)的照顧自己的孩子和孕婦,通過培訓(xùn)后,使其能夠正確的操作。(二)目標(biāo)群體分析:兒童車、童床、嬰兒日常用品0~2歲的嬰兒。由于出售的兒童車、童床、嬰兒日常用品品種繁多,檔次繁多,適合于各種不同層次的家庭孩子。選擇在縣級以上城市開店,可以說明該城市的人均家庭狀況一般在小康水平或小康水平以上,對出租玩具的承受能力均沒有任何問題。孕婦的孕前孕后培訓(xùn)主要是針對現(xiàn)在準(zhǔn)媽媽準(zhǔn)爸爸開設(shè)的課程,主要是產(chǎn)前的身體鍛煉,飲食合理搭配及科學(xué)的鍛煉;產(chǎn)后的小孩護(hù)理及營養(yǎng)搭配,常見的小孩注意事項(xiàng)等方面知識,讓準(zhǔn)媽媽準(zhǔn)爸爸們科學(xué)的呵護(hù)自己的小孩。(三)競爭對手的分析:目前興安縣出售出租嬰幼兒童車、童床、兒童玩具、嬰兒日常用品為一體的公司或店鋪寥寥無幾,現(xiàn)在的店一本是單一性的,不是集中為一體的,而且這樣做也是一個(gè)新興的行業(yè),我們應(yīng)該有一種先人為主的優(yōu)勢,特別由總店然后發(fā)展成一片區(qū)為分店的一家連鎖店。三、成本預(yù)算(一)樣板店的成本預(yù)算15000元樣板店啟動資金大約在7萬元左右,具體安排:(1)辦理工商、稅務(wù)登記等費(fèi)用:200元(2)店鋪?zhàn)饨鸺把航穑?000元(3)裝修:20000元(4)工資(1個(gè)月):8000元(5)購買產(chǎn)品及維修保養(yǎng)費(fèi)用:50000元(6)咨詢顧問及資料費(fèi):5000元(7)公司其他開支:10000元(水費(fèi)、電費(fèi)、管理費(fèi)、衛(wèi)生費(fèi)及流動資金得等)總計(jì):12000元左右(估計(jì))注:總預(yù)算里面還包括員工的首期上崗培訓(xùn)費(fèi)用。四、盈利狀況(一)、連鎖總店業(yè)務(wù)收入來源:A、出售嬰幼兒童車、童床、兒童玩具、嬰兒日常用品?,F(xiàn)在很大部分的家庭里面只有一個(gè)小孩,不管是男孩還是女孩,都是家長們的掌上明珠,家長們都舍得為自己的子女花錢,針對這一現(xiàn)象,本店采取了出售其嬰幼兒童車、童床、兒童玩具、嬰兒日常用品,來滿足每一個(gè)小孩家庭的需求,相對這樣出租嬰幼兒童車、童床、兒童玩具來說,這樣顯得奢侈,但是很多家長為了孩子,還是舍得花錢。B、出租嬰幼兒童車、童床?,F(xiàn)在很多家庭出生的小孩只有一個(gè)
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