化工原理课程设计
4 平均密度计算
（1）、气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即 精馏段气体密度: ?Vm?（2）、液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即
1PmMVmRTm?107.05?80.59?2.9 kg/m3
8.314?(85.05?273.15)?Lm??ai/?i
由苯-氯苯温度密度关系表（如下），可做出其液相密度图。
表4.1苯-氯苯温度密度关系表
温度℃ 苯ρkg/m?3 氯苯ρkg/m?3 80 817 1039 90 805 1028 100 773 1018 110 782 1008 120 770 997 130 757 985
做出其液相密度图如下:
苯-氯苯的液相密度图11001050100095090085080075070080100温度 ℃120140
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密度 kg/m3 化工原理课程设计
图4.1苯-氯苯温度密度关系图
由上图可查得；
(1/?Lm??ai/?i)tD?80.1℃时(?A?817kg/m3?B?1039kg/m3)tF?90℃时(?A?805kg/m3?B?1028kg/m3)塔顶:?LDm?1?833.3kg/m30.98/?A?0.02/?B进料板液相平均密度的计算:0.56?78.11aA??0.470.56?78.11?0.44?112.551?LFm??909.9kg/m30.47/805?0.53/1028
所以精馏段液相的平均密度:
?L?(826.45?877.19)/2?851.82kg/m3
M5、液体平均比表面张力计算
?m??xi?i
i?1n根据下表
表4.2苯-氯苯温度表面张力关系表
温度℃ 氯苯表面张力mN/m 苯表面张力mN/m 0 32.8 31.60 20 30.49 28.80 40 28.21 26.25 60 25.96 23.74 80 23.75 21.27 100 21.57 18.85 120 19.42 16.49 140 17.32 14.17 已知tD=80.10C，tf=900C，由化学手册查得： ?A顶?22.4,?B顶?26.9，?A进?20.1，?B进?25.6。
?m,顶?0.986?22.4?(1?0.986)?26.9?22.463mN/m
?m进?0.56?20.1??1?0.56??25.6?22.53mN/m
精馏段平均表面张力：?m精?22.463?22.52?22.49mN/m
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化工原理课程设计
6、液体粘度?Lm
?lm??xi?i
i?1n根据下表
表4.3苯-氯苯温度粘度关系表
温度℃ 苯 粘度mPa·s 氯苯 粘度mPa·s 20 0.638 0.75 40 0.485 0.56 60 0.381 0.44 80 0.308 0.35 100 0.255 0.28 120 0.215 0.24 140 0.184 已知tD=80.10C，tf=900C，由化学手册查得：?A顶?0.32mPa·s,?B顶?0.42
mPa·s，?A进?0.29mPa·s,?B进?0.38 mPa·s，
?L顶?0.986?0.32??1?0.986??0.42?0.3172mpa?s
?L进?0.56?0.29??1?0.56??0.38?0.3296mpa?s
精馏段平均液相粘度?Lm精?
0.3172?0.3296?0.3234mpa?s
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五、精馏塔的工艺尺寸计算
1、塔径的计算
精馏塔的气、液相体积流率为
VMVm148.67?80.59Vs???1.15m3/s3600?Vm3600?2.9Ls?Lh??L???Vh??V?1/2LMLm60.76?88.1??0.0017m3/s3600?Lm3600?871.61/2
0.0017?871.6????1.15?2.9??0.026因为塔径和板间距的关系如下表:
表5.1塔径和板间距关系表
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化工原理课程设计 塔径Dm 0.30.5 0.50.8 0.81.6 1.62.0 2.02.4 >2.4 板间距HT 200300 300350 350450 450600 600800 ?800
图5.1史密斯关联图
若取: HT =0.4m,hL=0.06m(一般hL0=0.050.08) HT－hL=0.4-0.06=0.34m 查上图得:C20=0.075
C=C20*(?l/20)0.2=0.075×(22.49/20)0.2=0.077
umax?C871.6?2.9?L??V?1.33m/s =0.0772.9?V取安全系数为0.7(一般0.60.8),则空塔气速为: u=0.7×1.33=0.9m/s
D?4Vs?1.275m，在0.8m1.6m范围,符合 ?u经标准圆整后D=1.4m
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