化工原理课程设计
塔顶：
MVDm?0.80?46?(1?0.80)?18?40.4MLDm?0.7713?46?(1?0.7713)?18?39.5964
进料板：
MVFm?0.5812?46?(1?0.5812)?18?34.2736MLFm?0.3235?46?(1?0.3235)?18?27.058
塔釜：
MVWm?0.2979?46?(1?0.2979)?18?26.3412MLWm?0.05?46?(1?0.05)?18?19.4（1）精馏段平均摩尔质量：
MVm?
MLmMVDm?MVFm40.4?34.2376??37.3188kg/kmol22
MLDm?MLFm39.5964?27.058???33.3272kg/kmol22（2）提馏段的平均摩尔质量：
MVm?MLmMVFm?MVWm34.2736?26.3412??30.2894kg/kmol22
MLFm?MLWm27.058?19.4???23.229kg/kmol224、3平均密度 ?m（Kg/m3）
1）气相平均密度的计算 塔顶 表4-1 平均摩尔质量
MVDm MLDm 40.4kg/kmol 39.5964kg/kmol 34.2736kg/kmol 精段均尔量 提段均尔量 馏平摩质馏平摩质MVm MLm MVm MLm 37.3188kg/kmol 33.3272kg/kmol 30.2894kg/kmol
由
PV?nRT?mRTM，
进料板 MVFm MLFm PM?27.058kg/kmol 23.229kg/kmol ，?Vm 塔釜 mRT??RTV?M? RT
MVWm 26.3412kg/kmol （1）精馏段气相平均密度计算：
MLWm
19.4kg/kmol ?Vm??m?MVm10?RT8.314?（2）提馏段平均密度计算：
?Vm?116.7095?30.2894?1.1818kg/m3
8.314?(273.15?86.6255)- -第 13 页 共 38 页
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2）液相平均密度计算：温度/℃ 80 85 90 1?L??wi?i
温度/℃ 95 100 3?c/?kg?m?3? ?w/?kg?m?3? 735 730 724 971.8 968.6 965.3 ?c/?kg?m?3? ?w/?kg?m?3? 720 716 961.85 958.4 求得在与下的乙醇和水的密度（单位：kg/m） 已知：混合液密度 依式
1?L=
?aAA??aBB（a为质量分数，M为平均相对分子质量）
tD－735730?735A= ?A=736.6833(kg/m3) ?78.3167：
85?8078.3167?80－971.8968.6?971.8B= ?B=972.8773(kg/m3)
85?8078.3167?80wA?xAMA0.80?46??0.9109xAMA?(1?xA)MB0.80?46?(1?0.80)?18
13???752.9729kg/mwAwB0.9109(1?0.9109)???A?B736.6833972.8773??塔顶：
得：?LDm1tF－735730?7353A= ?A=733.4543(kg/m) ?81.5457：
85?8081.5457?80－971.8968.6?971.83B= ?B=970.8108(kg/m)
85?8081.5457?80wA?xAMA0.3235?46??0.5499xAMA?(1?xA)MB0.3235?46?(1?0.3235)?18
13???824.1337kg/mwAwB0.5499(1?0.5499)???A?B733.4543970.8108??进料板：
得：?LFm1tW－724720?7243A= ?A=722.6358(kg/m) ?91.7053：
95?9091.7053?90－965.3961.85?965.33B= ?B=964.1233(kg/m)
95?9091.0573?90??- -第 14 页 共 38 页
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wA?塔釜：
xAMA0.05?46??0.1186xAMA?(1?xA)MB0.05?46?(1?0.05)?18
13???927.3816kg/mwAwB0.1186(1?0.1186)??722.6358964.1233?A?B得：?LFm1（1）精馏段液相平均密度：?Lm?（2）提馏段液相平均密度：?Lm752.9729?824.1337?788.5533kg/m3
2824.1337?927.3816??875.7577kg/m3
2
4.4 精馏段与提馏段的汽液体积流量计算 根据：R=1.8Rmin，Rmin=1.0461, R=1.8830 (1)
精馏段气液负荷计算
V=（R+1）D=(1.8830+1)?0.0554=0.15kmol/s
VS?VMvm?vm?0.15?37.3188?4.0803m3/s
1.3719L=RD=1.8830?0.0554=0.1043kmol/s
LS=
(2)
LMLM?LM=
0.1043?33.3272?4.4081?10?3(m3/s)
788.5533提馏段气液负荷计算 由于q=1，则
V’= V+ (q - 1) = V =0.1043 kmol/s
V'S?V'Mvm?vm?0.1043?30.2894?2.6732m3/s
1.1818L’= L + qF =L + F =0.1043 + 0.154 =0.2583 kmol/s
L'S=
L'MLM?LM=
0.2583?23.229?6.8513?10?3(m3/s)
875.75774.5液体表面张力 ?m：（?m=
?x?ii?1ni）
查《化工原理》（陈敏恒主编 第三版 上）课本附录，水在不同温度下的表面张力 及有机液体的表面张力共线图
可知： A——乙醇 B——水
(1)塔顶:
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tD?78.3167℃时，
80?7078.3167?80，?B?62.8663mN/m ?62.57?64.33?A?62.57?B?62.8663mN/m ?A?17.8mN/m
?MD?0.80?17.8?(1?0.8)?62.8663?26.8133(mN/m)
(2)进料:
tF?81.5457℃时，
80?9081.5457?80，?B?62.2825mN/m ?62.57?60.71?A?62.57?B?62.2825mN/m， ?A?17.4mN/m
?MF?0.3235?17.4?(1?0.3235)?62.2825?47.7630(mN/m)
（3）塔釜:
tW?91.7053℃时，
90?10091.7053?90，?B?60.3911mN/m ?60.71?58.84?A?60.71?B?60.3911mN/m， ?A?16.7mN/m
?MW?0.05?16.7?(1?0.05)?60.3911?58.2065(mN/m)
则 ，精馏段： ?m=(?MD+?MF)/2=(26.8133 +47.7630)/2=37.2881(mN/m)
提馏段： ?m=(?MW+?MF)/2=(58.2065+47.7630)/2=52.9847(mN/m) 全塔液相平均表面张力 ??4.6塔径D的计算
塔径可以由下面的公式给出： D?26.8133?47.7630?58.2065?44.2609(mN/m)
34VS ?u由于适宜的空塔气速u?(0.6~0.8)umax，因此，需先计算出最大允许气速umax。
umax???vm???， C由下式计算C=Cf20??CLm?,C20由smith图查取。
?vm?20?0.2参考化工原理下册表10-1，取塔板间距HT=0.45m，板上液层高度hL?0.06m，那么分离空间：HT-h1=0.39m 两相流动参数计算如下
FLV=
LsVs?L ?v（1） 精馏段塔径的确定：图的横坐标为：
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