《环境工程的课程设计derh.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境工程的课程设计derh.docx（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、课程设计计说明书书环境工工程原理理课程设计计任务书书课程设计计题目：填料吸吸收塔山东农业业大学资资源与环环境学院院20111年111月一、 课程设计计的意义义与目的的课程设计计是环环境工程程原理课课程的一一个总结结性教学学环节，是是培养学学生综合合运用本本门课程程及有关关选修课课程的基基本知识识去解决决某一设设计任务务的一次次训练。在在整个教教学计划划中，它它也起着着培养学学生独立立工作能能力的重重要作用用。课程设计计不同于于平时的的作业，在在设计中中需要学学生自己己做出决决策，即即自己确确定方案案，选择择流程，查查取资料料，进行行过程和和设备计计算，并并要对自自己的选选择做出出论证和和核算，
2、经经过反复复的分析析比较，择择优选定定最理想想的方案案和合理理的设计计。所以以，课程程设计是是培养学学生独立立工作能能力的有有益实践践。通过课程程设计,学生应应该注重重以下几几个能力力的训练练和培养养： 1. 查阅资资料，选选用公式式和搜集集数据(包括从从已发表表的文献献中和从从生产现现场中搜搜集)的能力力； 2. 树立既既考虑技技术上的的先进性性与可行行性，又又考虑经经济上的的合理性性，并注注意到操操作时的的劳动条条件和环环境保护护的正确确设计思思想，在在这种设设计思想想的指导导下去分分析和解解决实际际问题的的能力； 3. 迅速准准确的进进行工程程计算的的能力； 4. 用简洁洁的文字字，清晰
3、晰的图表表来表达达自己设设计思想想的能力力。二、设计计资料（一）题题目：清清水吸收收混合气气中的二二氧化硫硫填料吸吸收塔设设计（二）设设计条件件：1、混合合气（空空气+二二氧化硫硫）2、处理理量：330000 m33/h3、进进塔混合合气中含含二氧化化硫：13%4、进进塔吸收收剂（清清水），温温度2993K55、二氧氧化硫的的吸收率率：99%6、操操作压力力：1001.33KPaa；7、所选选填料：乱堆塑塑料阶梯梯环，规规格自定定。（三）、设设计内容容：1、确定定吸收流流程；2、物料料衡算，确确定塔顶顶、塔底底的气液液流量和和组成；3、选择择填料、计计算塔径径、填料料层高度度、填料料的分层层、
4、塔高高的确定定。4、流体体力学特特性的校校核：液液气速度度的求取取，喷淋淋密度的的校核，填填料层压压降P的计计算。5、附属属装置的的选择与与确定：液体喷喷淋装置置、液体体再分布布器、气气体进出出口及液液体进出出口装置置、栅板板。（四）、设设计要求求（交纸纸质的设设计说明明书和设设计图）：1、设计计说明书书内容包包括：、目录录和设计计任务书书；、流程程图及流流程说明明；、计算算（根据据计算需需要，作作出必要要的草图图，计算算中所采采用的数数据和经经验公式式应注明明其来源源）；、设计计计算结结果表；、对设设计成果果的评价价及讨论论；、参考考文献。2、设计计图纸：绘制一一张填料料塔装置置图（CCAD
5、图图）。水吸收氨氨课程设设计目 录1.设计计内容第一节前前言71.1填填料塔的的主体结结构与特特点71.2填填料塔的的设计任任务及步步骤71.3填填料塔设设计条件件及操作作条件88第二节填填料塔主主体设计计方案的的确定882.1装装置流程程的确定定82.2 吸吸收剂的的选择882.3填填料的类类型与选选择92.3.1 填填料种类类的选择择92.3.2 填填料规格格的选择择92.3.3 填填料材质质的选择择92.4 基础础物性数数据1002.4.1 液相物物性数据据102.4.2 气相物物性数据据102.4.4 物料横横算111第三节填填料塔工工艺尺寸寸的计算算113.1 塔径的的计算1113.
6、2 填料层层高度的的计算及及分段1133.2.1 传传质单元元数的计计算133.2.3 填填料层的的分段1153.3 填料层层压降的的计算115第四节填填料塔内内件的类类型及设设计164.1 塔内件件类型1164.2 塔内件件的设计计164.2.1 液体分分布器设设计的基基本要求求：164.2.2 液体分分布器布布液能力力的计算算16注：2.填料料塔设计计结果一一览表1172.1填填料塔设设计数据据一览1173 对设设计结果果评价1184.参考考文献1185.后记记及其他他196.附件件附件一：塔设备备流程图图20附件二：塔设备备设计图图211.设计计内容第一节 前言言1.1 填料塔的的主体结
7、结构与特特点结构：图1-11 填料料塔结构构图填料塔不不但结构构简单，且且流体通通过填料料层的压压降较小小，易于于用耐腐腐蚀材料料制造，所所以她特特别适用用于处理理量肖，有有腐蚀性性的物料料及要求求压降小小的场合合。液体体自塔顶顶经液体体分布器器喷洒于于填料顶顶部，并并在填料料的表面面呈膜状状流下，气气体从塔塔底的气气体口送送入，流流过填料料的空隙隙，在填填料层中中与液体体逆流接接触进行行传质。因因气液两两相组成成沿塔高高连续变变化，所所以填料料塔属连连续接触触式的气气液传质质设备。1.2 填料塔的的设计任任务及步步骤设计任务务：清水吸吸收混合合气中的的二氧化化硫设计步骤骤：（11）根据据设计
8、任任务和工工艺要求求，确定定设计方方案;（2）针针对物系系及分离离要求，选选择适宜宜填料；（3）确确定塔径径、填料料层高度度等工艺艺尺寸（考考虑喷淋淋密度）；（4）计计算塔高高、及填填料层的的压降；（5）塔塔内件设设计。1.3 填料塔塔设计条条件及操操作条件件1. 气气体混合合物成分分：空气气和二氧氧化硫2.进塔塔混合气气中含二二氧化硫硫（体积积分数）：13%3. 处处理量：30000m3/h4. 操操作温度度：2933K5. 混混合气体体压力：1011.3KKPa6. 二二氧化硫硫的吸收收率：999%7. 采采用清水水为吸收收剂8. 填填料类型型：乱堆塑塑料阶梯梯环，规规格自定定第二节 精馏
9、塔塔主体设设计方案案的确定定2.1 装置流程程的确定定本次设计计采用逆逆流操作作：气相相自塔低低进入由由塔顶排排出，液液相自塔塔顶进入入由塔底底排出，即即逆流操操作。逆流操作作的特点点是：传传质平均均推动力力大，传传质速率率快，分分离效率率高，吸吸收剂利利用率高高。工业业生产中中多采用用逆流操操作。2.2 吸吸收剂的的选择因为用水水做吸收收剂，故故采用纯纯溶剂。2-1 工业常常用吸收收剂溶质 溶剂溶质溶剂氨水、硫酸酸丙酮蒸汽汽水氯化氢水二氧化碳碳水、碱液液二氧化硫硫水硫化氢碱液、有有机溶剂剂苯蒸汽煤油、洗洗油一氧化碳碳铜氨液2.3填填料的类类型与选选择填料的种种类很多多，根据据装填方方式的不不
10、同，可可分为散散装填料料和规整整填料两两大类。2.3.1 填填料种类类的选择择本次采用用散装填填料。散散装填料料根据结结构特点点不同，又又可分为为环形填填料、鞍鞍形填料料、环鞍鞍形填料料及球形形填料等等。鲍尔尔环是目目前应用用较广的的填料之之一，本本次选用用鲍尔环环。2.3.2 填填料规格格的选择择工业塔常常用的散散装填料料主要有有Dn116DDn255Dnn38 Dnn76等等几种规规格。同同类填料料，尺寸寸越小，分分离效率率越高，但但阻力增增加，通通量减小小，填料料费用也也增加很很多。而而大尺寸寸的填料料应用于于小直径径塔中，又又会产生生液体分分布不良良及严重重的壁流流，使塔塔的分离离效率
11、降降低。因因此，对对塔径与与填料尺尺寸的比比值要有有一规定定。常用填料料的塔径径与填料料公称直直径比值值D/dd的推荐荐值列于于。表3-11填料种类类D/d的的推荐值值拉西环D/d220330鞍环D/d115鲍尔环D/d110115阶梯环D/d8环矩鞍D/d82.3.3 填填料材质质的选择择工业上，填填料的材材质分为为陶瓷、金金属和塑塑料三大大类聚丙烯填填料在低低温（低低于0度度）时具具有冷脆脆性，在在低于00度的条条件下使使用要慎慎重，可可选耐低低温性能能良好的的聚氯乙乙烯填料料。综合以上上：选择择乱堆填填料阶梯梯环Dnn252.4 基础础物性数数据2.4.1 液相物物性数据据1. 2. 3
12、. 表面张张力为:4. 20SO2:H=00.01156kkmoll/（kkpa.m3)5 20SO2:DV=1.221105m2/s6 20SO2:DL =1.471109 m2/s2.4.2 气相相物性数数据1. 混混合气体体的平均均摩尔质质量为Mvm=yimi=6440.113+2290.87=33.552. 混合气气体的平平均密度度=PMM/RTT=1001.3333.55/8.33142933=1.39552kgg/m33 (2-2)R=8.31443. 混合气体体黏度可可近似取取为空气气黏度。查查手册得得20时时，空气气的黏度度注： 11 1PPa.s=11kg/m.ss2.4.3
13、 气液相相平衡数数据由手册查查得，常常压下，20时，SO2在水中的亨利系数为 E=3550kpa20SSO2在水中中的溶解解度: H=00.01156kkmoll/m相平衡常常数： 相平平衡常数数：m=E/PP=355.044 (22-3)2.4.4 物物料衡算1. 进塔气相相摩尔比比为Y1=yy1/1-y1=0.13/1-00.133=0.15 (2-5) 2. 出出口气相摩摩尔比为为3. 进塔惰性性气体流流量:(2-77) 因为该吸吸收过程程为低浓浓度吸收收，平衡衡关系为为直线，最最小液气气比按下下式计算算。即： (2-88)因为是纯纯溶剂吸吸收过程程，进塔塔液相组组成所以 选选择操作作液
14、气比比为 （2-9）因为V(Y1-Y2)=LL(X11-X2) X11=0.00229第三节 填料塔塔工艺尺尺寸的计计算填料塔工工艺尺寸寸的计算算包括塔塔径的计计算、填填料能高高度的计计算及分分段3.1塔塔径的计计算1. 空空塔气速速的确定定泛点点气速法法对于散装装填料，其其泛点率率的经验验值u/u=00.50.885贝恩（BBainn）霍根（HHouggen）关关联式 ，即：=A-KK混合气的的质量流流量为VV=(330000/22.4)xx(2773/2273+20)x333.555=41186.59kkg/hh混合气的的密度v=441866.599/30000=1.3396kkg/mm3
15、横坐标为为：由散堆填填料泛点点线可查查出，横横坐标为为1.0032时时的纵坐坐标值为为0.0017则纵标值值为：= （33-3）取空塔速速度为泛泛点速度度的722% （33-5）圆整塔径径，取塔塔径为11.3泛点点气速，mm/s;g 重力加加速度，99.811m/ss1. 泛点速率率校核：u=330000/0.7855x1.32x36600=0.6628mm/s实际泛点点百分率率:0.6288/0.8311=0.7756在在范围内内3.2填填料层高高度的计计算及分分段 （33-5） （33-6） 3.2.1气体体总传质质单元数数的计算算用对数平平均推动动力法求求传质单单元数 （33-7） （3
16、3-8） = （33-9）3.2.2 气体总总传质单单元高度度的计算算气相总传传质单元元高度采采用修正正的恩田田关联式式计算： （33-9）即：ww/tt =00.6005单位体积积填料的的湿润表表面积为为at=2228m22/m3单位体积积填料的的有效表表面积为为w=1113.668m22/m3液体质量量通量为为：=22090044.8/00.78851.33336000=20.37kkg/(hh)气体体质量通通量为： =41186.59/36000=1.116299kg/(h)气膜吸收收系数由由下式计计算： （33-100）气体体通过空空塔截面面的质量量流速，; 气体体的粘度度，； 气体体
17、的密度度，；通用用气体常常数，88.3114气体质量量通量为为：代入数值值 =0.2377(1.11629922881.773105)0.77(1.77310-551.3392551.222105)1/33(22881.22210-558.31442993)=1.445710-55kmool/(.ss. kkpa)液膜吸收收数据由由下式计计算：(3-111）式中：液体体的密度度，；液体体的质量量流速，液相相的黏度度，；液体体通过空空塔截面面的质量量流速，；溶质质在液相相中的扩扩散系数数， 。代入数值值得： =4.11210-44m/s因为=1.1191.455710-551133.6881.1
18、191.1 （33-122）=2.00110-33kmool/(m3.s.kkpa) =3.9910-441133.6881.1190.4 （3-13）=0.005/s因为： =0.75660.5所以需要要用以下下式进行行校正： （33-144） =44.84410-33kmool/(m3.s.kkpa) （33-155）=0.005499/s （3-16） =7.2810-44kmool/(m3.s. kpaa) （33-177） =1088.566(7.2810-441011.30.7785136000)=0.552m （3-18）=0.5526.2209=3.223m,得=1.443.2
19、3=4.552m3.2.3 填填料层的的分段对于乱堆堆阶梯环环填料的的分段高高度推荐荐值为hh/D=815。hmaax=6mh=133008=11040000mmm计算得填填料层高高度为330177mm，故故不需分分段3.3 填料层层压降的的计算取 Ecckerrt (通用压压降关联联图)；将操作作气速(0.5988m/ss) 代代替纵坐坐标中的的查表，DDG255mm塑塑料阶梯梯环的压压降填料料因子1722代替纵纵坐标中中的则纵标值值为：=0.0036 (33-199) 横坐标标为：L/V（v/l)0.5=209044.8/4186.59(1.4998.2)0.5=0.92 (3-20)查图
20、得294.3Paa/m (3-21)全塔填料料层压降降 =2944.34.552=113300.2PPa其他塔内内件的压压力降很很小可以以忽略，所所以填料料层压降降为13330.2Paa第四节 填料塔内内件的类类型及设设计4.1 塔内件件类型填料塔的的内件主主要有填填料支撑撑装置、填填料压紧紧装置、液液体分布布装置、液液体收集集再分布布装置等等。合理理的选择择和设计计塔内件件，对保保证填料料塔的正正常操作作及优良良的传质质性能十十分重要要。4.2 塔内件件的设计计4.2.1 液体分分布器设设计的基基本要求求： （11）液体体分布均均匀 （22）操作作弹性大大 （33）自由由截面积积大（4）其其
21、他4.2.2 液液体分布布器布液液能力的的计算（1）重重力型液液体分布布器布液液能力计计算 （22）压力力型液体体分布器器布液能能力计算算注：(11)本设设计任务务液相负负荷不大大，可选选用排管管式液体体分布器器；且填填料层不不高，可可不设液液体再分分布器。 (2)塔塔径及液液体负荷荷不大，可可采用较较简单的的栅板型型支承板板及压板板。其它它塔附件件及气液液出口装装置计算算与选择择此处从从略。注：1填料塔塔设计结结果一览览表塔径1.3mm填料层高高度4.522m 填料规格格25mmm鲍尔环环操作液气气比49.9932 1.5倍最小小液气比比校正液体体流速0.6228m/s压降13300.2PP
22、a惰性气体体流量108.56kkmoll/h2 填料料塔设计计数据一一览E亨利利系数， 气体的的粘度，11.733 1.05 平衡衡常数 335.004水的密密度和液液体的密密度之比比 11 重力力加速度度， 9.881 =1.227分别为为气体和和液体的的密度，11.4；9998.22；气相总总体积传传质系数数， 填料层层高度，=4.52塔截面面积，气相总总传质单单元高度度，=0.552气相总总传质单单元数=5.880999以分压压差表示示推动力力的总传传质系数数，单位体体积填料料的润湿湿面积w=1113.668m22/m3at填填料总比比表面积积at=2228m22/m3以分压压差表示示推
23、动力力的气膜膜传质系系数，溶解度度系数，00.01156以摩尔尔浓度差差表示推推动力的的液摩尔尔传质系系数，气体常常数，Dv=11.222x100-5mm2/ss Dll=1.47xx10-9m22/s二氧化化硫在空空气中中中的扩散散系数及及二氧化化硫在水水中的扩扩散系数数; 液体质量量通量为为：200.377kg/(h)气体质量量通量为为：1.16229 kkg/(hh)3 对设设计结果果的评价价 本次设设计，结结果有些些偏差，但但总体符符合设计计要求。4.参考考文献1夏夏清.化化工原理理（下）MM. 天津:天津大大学出版版社, 20005.2 贾绍义义,柴诚诚敬. 化工原原理课程程设计M.
24、 天津津:天津津大学出出版社, 20002.3 华南理理工大学学化工原原理教研研室著化工过过程及设设备设计计M广州州: 华华南理工工大学出出版社,19886.4 周军.张秋利利 化工工AuttoCAAD制图图应用基基础 。北北京. 化学工工业出版版社。3化化工原理理课程设设计指导导书，贾贾绍义、柴柴诚敬.天津大大学出版版社，220022年，第第1344-1554页4化化工单元元过程及及设备课课程设计计，匡匡国柱、史史启才.化学工工业出版版社，220022年，第第2522页5化化工原理理课程学学习指导导，柴柴诚敬、王王军等.天津大大学出版版社，220055年，第第1900页6化化工原理理课程学学
25、习指导导与训练练，张张鹏、曾曾庆荣等等.吉林林人民出出版社，220044年，第第1233页5.后记记及其他他通过本次次课程设设计，使使我对从从填料塔塔设计方方案到填填料塔设设计的基基本过程程的设计计方法、步步骤、思思路、有有一定的的了解与与认识。在在课程设设计过程程中,使使我加深深了对课课本知识识的认识识，也巩巩固了所所学到的的知识。此此次课程程设计按按照设计计任务书书、指导导书、技技术条件件的要求求进行。同同学之间间相互讨讨论，整整体设计计基本满满足使用用要求，但但是在设设计指导导过程中中也发现现一些问问题，发发现自己己基础知知识不牢牢固，需需加强学学习，扩扩大知识识面的广广度。 通过过这次课课程设计计，也看看到了自自己的一一些不足足之处，更更加了解解到数据据处理的的严谨性性和完整整性，此此次作业业，提高高了自己己的逻辑辑思维和和总结能能力以及及独立完完成作业业的能力力，且通通过这次次设计，对对于我以以后相信信会有很很大的帮帮助。6. 附件附件一：塔设备备流程图图附件二：塔设备备设计图图附件一：塔设备备流程图图附件二：塔设备备设计图图27