第一篇：填料塔課程設(shè)計(jì)

湖北理工學(xué)院

課題設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)

題 目：

填料吸收塔的設(shè)計(jì)

教 學(xué) 院：

化學(xué)與材料工程學(xué)院

專

業(yè)：

應(yīng)用化工技術(shù)2010級（1）班

學(xué)

號：

201030820139

學(xué)生姓名：

曹婧婕

指導(dǎo)教師：

屈媛老師

2012年 6 月 3 日

湖北理工學(xué)院

課題設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

2011 ～ 2012 學(xué)年第 2 學(xué)期

學(xué)生姓名： 曹婧婕 專業(yè)班級： 10應(yīng)用化工技術(shù)

指導(dǎo)教師： 屈 媛 工作部門： 化材學(xué)院化工教研室

一、課程設(shè)計(jì)題目

填料吸收塔的設(shè)計(jì)

二、工藝條件

1．處理能力：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）2．年工作日：300天

3．混合氣中含SO2： 3%（體積分?jǐn)?shù)）4．SO2排放濃度：0.16％ 5．操作壓力：常壓操作 6．操作溫度：20℃

7．相對濕度：70%

8．填料類型：自選

(塑料鮑爾環(huán)，陶瓷拉西環(huán)等)9．平衡線方程：

(20℃)

三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

1．設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說明；

2．工藝計(jì)算；

3．主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)；

（1）塔徑的確定；

（2）填料層高度計(jì)算；

（3）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定。

4．輔助設(shè)備選型與計(jì)算。

四、進(jìn)度安排

1．課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段：收集查閱資料，并借閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)用書；

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2．設(shè)計(jì)分析討論階段：確定設(shè)計(jì)思路，正確選用設(shè)計(jì)參數(shù)，樹立工程觀點(diǎn)，小組分工

協(xié)作，較好完成設(shè)計(jì)任務(wù)；

3．計(jì)算設(shè)計(jì)階段：完成物料衡算、流體力學(xué)性能驗(yàn)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算； 4.課程設(shè)計(jì)說明書編寫階段：整理文字資料計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)，用簡潔的文字和適當(dāng)?shù)膱D表

表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)成果。

五、基本要求

1．格式規(guī)范，文字排版正確；

2.主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算需包含：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算；

3．工藝流程圖：以2號圖紙用單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物料方向，物流量、能流量，主要測量點(diǎn)；

4.填料塔工藝條件圖：以2號圖紙繪制，圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；

5.按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，上交完整的設(shè)計(jì)說明書一份。

教研室主任簽名：

年 月 日

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第一章

概

述

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

本課程設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面的內(nèi)容來進(jìn)行設(shè)計(jì)

1、填料的選擇

由于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在散裝填料中，金屬鮑爾環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。

2、吸收塔的物料衡算

3、填料塔的工藝尺寸計(jì)算

主要包括：塔徑，填料層高度，填料層壓降。

4、設(shè)計(jì)液體分布器及輔助設(shè)備的選型

5、繪制有關(guān)吸收操作圖紙

1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1、原料氣處理量：1500m/h混合氣（空氣、SO2）

2、年工作日：300天

3、混合氣中含SO2:3％(體積分?jǐn)?shù))

4、SO2排放濃度：0.16％

5、操作壓力：常壓操作

6、操作溫度：20℃

7、相對濕度：70％

8、填料類型：金屬鮑爾環(huán)

9、吸收劑：清水

10、平衡線方程：y=66.76676x1.15237(20℃)

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第二章

設(shè)計(jì)方案的簡介

2.1塔設(shè)備的選型

塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它是關(guān)鍵的設(shè)備。例如在氣體吸收、液體精餾（蒸餾）、萃取、吸附、增濕中、、離子交換等過程中都有體現(xiàn)。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。

其中填料塔是最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，它廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收、解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過程。它是一個(gè)圓筒塔體，塔內(nèi)裝載一層或多層填料，氣相由下而上，液相由上而下接觸，傳熱和傳質(zhì)主要在填料的表面進(jìn)行，填料的選擇是填料塔的關(guān)鍵。

填料塔制造方便，結(jié)構(gòu)簡單，采用材料可是耐腐蝕的材料或者是金屬以及塑料，在塔徑較小的情況較有效，使用金屬材料省，一次投料較少，塔高較低。

表1 填料塔與板式塔的比較

序號 1 2 3 4 5 6 7 8

填料塔

Φ800mm以下，造價(jià)低，直徑大則價(jià)高

板式塔

Φ600mm以下時(shí)，安裝困

難

用小填料時(shí)，小塔的效率高，塔徑增大，效率下降，效率較穩(wěn)定。大塔板效率

所需高度急增 比小塔板有所提高

空塔速度（生產(chǎn)能力）低

空塔速度高

大塔檢修費(fèi)用高，勞動(dòng)量大 檢修清理比填料塔容易

壓降小。對阻力要求小的場合較適用（如：真空操作）壓降比填料塔大 對液相噴淋量有一定要求

內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，便于非金屬材料制作，可用于腐蝕較

嚴(yán)重的場合 持液量小

氣液比的適應(yīng)范圍大 多數(shù)不便于非金屬材料的制作 持液量大

選塔的基本原則：

1、生產(chǎn)能力大，有足夠的彈性。

2、滿足工藝要求，分離效率高。

3、運(yùn)行可靠性高，操作、維修方便，少出故障。

4、結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價(jià)較低。

5、塔壓降小。

綜上考慮，吸收1500m3/h含3%的生產(chǎn)任務(wù)不是很大，由于它結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)

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較低，便于采用耐蝕材料使得壽命較長，我們采用填料吸收塔完成該項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。

2.2填料吸收塔方案的確定

1、裝置流程的確定

裝置流程的主要有以下幾種：

①逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相由塔頂流入由塔底流出，其傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用此操作。

②并流操作

氣液兩相均由塔頂流向塔底，其系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。通常用于以下情況：當(dāng)吸收過程的平衡曲線較平坦時(shí)，液流對推動(dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或吸收的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量很大，逆流操作易引起液泛。

③吸收劑部分循環(huán)操作

在逆流操作過程中，用泵將吸收塔排除的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，通常以下情況使用：當(dāng)吸收劑用量較少，為提高塔的噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫度升高，需取出一部分熱量。該流程特別適用于相平衡常數(shù)m較小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的利用率。需注意吸收劑的部分再循環(huán)較逆流操作費(fèi)用的平均推動(dòng)力較小，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用提高。

由于二氧化硫在水中的溶解度很大。逆流操作時(shí)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。逆流操作是完成該項(xiàng)任務(wù)的最佳選擇。

2.3吸收劑的選擇

吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在溶劑中的溶解來實(shí)現(xiàn)的，因此，吸收劑的性能的和優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇時(shí)有以下考慮方面：

①溶解度 吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。

②選擇性 吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好的選擇吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效的分離。

③揮發(fā)度要低 操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，要減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)和損失。

④粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。

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⑤其他 所選的吸收劑盡量的滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、廉價(jià)易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。

在吸收空氣中少量的二氧化硫時(shí)，水是最理想的溶劑，由于二氧化硫在水中的溶解度很大；常溫常壓下，水的揮發(fā)度很?。徽扯容^?。粌r(jià)格低廉等。

2.4操作溫度與壓力的確定

1、操作溫度的確定

由于吸收過程的氣液平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度。即低溫有利于吸收，當(dāng)操作溫度的低限應(yīng)由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。

2、操作壓力的確定

由吸收過程的氣液平衡關(guān)系可知，壓力升高可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即加壓有利于吸收。但隨著操作壓力的升高，對設(shè)備的加工制造要求提高，且能耗增加因此需結(jié)合具體工藝的條件綜合考慮，以確定操作壓力。

在該任務(wù)中，由于在常溫常壓下操作且在此條件下二氧化硫的溶解度很大，且受溫度與壓力的影響不大，在此不做過多的考慮。

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第三章

填料的類型與選擇

3.1 填料的類型

填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用最低。

填料的種類很多，根據(jù)裝填的方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。

1、散裝填料

散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定集合形狀和尺寸的顆粒體一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)的，又稱為亂堆填料和顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、和環(huán)鞍的填料等。以下是典型的散裝填料：

①拉西環(huán)填料 拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制成。拉西環(huán)填料的氣液分布較差、傳質(zhì)效率低、阻力大、通量小，目前工業(yè)上用得較少。

②鮑爾環(huán)填料 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗口，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉諸舌葉的側(cè)邊與環(huán)中間相搭，可用陶瓷、塑料、金屬制造鮑耳環(huán)由于環(huán)內(nèi)開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比通量可提高50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。

③階梯環(huán)填料 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)。鮑爾環(huán)相比階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形的翻邊由于高徑比減少，使得氣體繞填料外外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變?yōu)辄c(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新。有利于傳質(zhì)效率的提高。

2、規(guī)整填料

規(guī)整填料是按一定的的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料。工業(yè)上使用的絕大多數(shù)規(guī)整填料為波紋填料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料可用陶瓷、塑料、金屬制造。

波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點(diǎn)是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清洗困難、造

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價(jià)高。

3.2填料的選擇

1、填料種類的選擇：填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面：

①傳質(zhì)效率要高 一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料

②通量要大 在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料

③填料層的壓降要低

④填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便 2．填料規(guī)格的選擇

填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。

（1）散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于或等于10～15。

（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。

應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。

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3.填料材質(zhì)的選擇

填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。

(1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點(diǎn)。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。

(2)金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時(shí)主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除Cl– 以外常見物系的腐蝕，但其造價(jià)較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。

一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍最為廣泛。

(3)塑料填料 塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。

塑料填料質(zhì)輕、價(jià)廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?/p>

綜上對各種類型、各種規(guī)格填料的分析，對于在20℃，101.325KPa下吸收1500m3/h空氣含3%的二氧化硫，由于操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上常用散裝填料。故選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。

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第四章

填料塔工藝尺寸

4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)

1、液相物性數(shù)據(jù)

對于低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20℃水的物性數(shù)據(jù)： 密度為 ρL=998.2kg/m3 粘度為

μL=1.005mpa.s

表面張力

σL =72.88dyn/cm=944524.8kg/h2

SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為

DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-６m2/h

2、氣相物性數(shù)據(jù)

混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為

MVm=?yiMi=0.03×64.07+0.97×29=30.05 混合氣體的平均密度m

ρ=VmPMVmRT=

101.325?30.058.314?293=1.250kg/m3

對于低濃度該氣體粘度近似的取空氣粘度。查手冊地20℃空氣的粘度為 μV=1.81×10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)查手冊得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h

3、氣液相平衡數(shù)據(jù)

由手冊查得，常壓下，20℃時(shí)，SO2在水中的亨利系數(shù)為 E=3550kPa 相平衡常數(shù)為

m=E/P=3550/101.325=35.036

溶解度系數(shù)為

H=

?LEMS=

998.23550?18.02=0.0156kmol/(KPa·h)

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4.2物料衡算

進(jìn)塔的氣相摩爾比為

Y1=

y11?y=

0.031?0.03=0.0309

1出塔的氣相摩爾比為

y0.0016Y22=1?y=1?0.0016=0.0016

2進(jìn)塔惰性氣相流量為

G=

1500×27322.4293×(1-0.03)=60.522kmol/h 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為一條直線，最小液氣比為

(L1?Y2V)min=

Y?Y=

0.0309?0.00161/m?X20.0309/32.036=33.222

取操作液氣比為

LV=1.5（LV)min=1.5×33.222=49.833

L=49.833×60.522=3015.993kmol/h

4.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算

1、塔徑計(jì)算

采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。氣相的質(zhì)量流量為 qmG=1500×1.250=1875kg/h 液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計(jì)算，即 qmL=3015.993×18.02=54348.1939kg/h

Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為

X=

qmGV0.5543448.19391.250q(?=1.025723

mL?)=

L1875（998.2)0.5查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得

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Y=

u2F?F??Gg?Lμ

0.2L=0.0225 查表DN38金屬鮑爾環(huán)填料泛點(diǎn)填料因子平均值為

Φ-1 F=165 muf=2.493m/s

取泛點(diǎn)率為0.7

u=2.493×0.7=1.7451m/s 由

D=

4VS?1500/36003.14u=

43.14?1.7451=0.55 圓整塔徑，取D=0.6m 泛點(diǎn)率校核：

u=

1500/36003.14/4?0.62=1.474m/s

uu=

1.474F2.493×100% =59.13﹪(在允許范圍內(nèi))填料規(guī)格校核：

Dd=600/38=15.79>10 故選擇填料適宜 液體噴淋密度校核： 取最小潤濕率為(LW)min=0.08m3/(m×h)查表得：

DN38鮑爾環(huán)填料的比表面積 at=146m2/m3

Umin=(LW)min

a32

t=0.08×146=11.68 m/m·h

U=

54348.1939/998.20.785?0.62=192.66〉Umin

經(jīng)校核 D=0.6m合理

2、填料層高度的計(jì)算

Y*

=mX1=35.036×0.000588=0.02066

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課題設(shè)計(jì)

*Y2=0平均推動(dòng)力求解法：

△Y1=Y1-Y1*=0.0309-0.0206=0.0103

△ Y2=Y2-Y2*=0.0016 △ Ym=(△Y1-△Y2)/ln(△Y1-△Y2)=(0.0103-0.0016)/ln(0.0103/0.0016)=0.004672

NOG=(Y1-Y2)/△Ym

=(0.0309-0.0016)/0.004672=6.2714 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：

awat=1-exp{-1.45（?C?LUaUUL)0.75(L)0.1(L2t)-0.05()0.2}

?L?Latat?L?Lg22查表得：σc =33dyn/cm=427680kg/h2 液體的質(zhì)量通量為

UL=

54348.19390.785?0.62=192314.911Kg/(m·h)

192314.911146?3.622awat=1-exp{-1.45（427680944524.8)0.75()0.1（192314.911?146998.2?1.27?1028)-0.05

*（192314.911998.2?944524.8?146)0.2}=0.908258 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算

kG=0.237(氣體質(zhì)量通量為

UV=6634.8195146?0.065UVat?V)0.7（?V?VDV)1/3（atDVRT)

1500?1.2500.785?0.62=6634.8195 kG=0.237()（0.7

0.0651.250?0.039)（1/

3146?0.0398.314?293)=0.059749kmol/(m2 h·kPa)液膜系數(shù)由下式計(jì)算

kL=0.0095（ULaw?L)2/3（?L?LDL)-1/2（?Lg?L)1/3

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課題設(shè)計(jì)

=0.0095(192314.9112/3

.6-1/

2.6?1.27?1080.908258?146?3.6)（3998.2?5.29?10_6)

（3998.2)1/3 =1.52981 kmol/(m2 h·kPa)由kGa=kGawψ1.1查表得

=1.45 則

kGa=kGa1.1wψ

=0.059749×0.908258×146×1.451.1=11.92333kmol/(m2h·kPa)

kLa=kLawψ0.4 =1.52981×0.908258×146×1.450.4=235.3677 kmol/(m2h·kPa)

uu=1.474/2.493=59.13％＞50%

F由k/Ga=〔1+9.5（uu-0.5）1.4〕kGa

F=[1+9.5（0.5913-0.5）1.4] ×11.92333 =15.89324 kmol/(m2h·kpa)k/La=〔1+2.6（uu-0.5）1.4〕kLaF

=[1+2.6(0.5913-0.5)2.2]×235.3677 =238.5282 kmol/(m2h·kpa)KGa=

11=

11=3.01512 k/?1/GHkLa15.89324?10.0156?238.5282由

HOG=VK=

V.522Ya?KGaP?=

603.01512?101.325?0.785?0.62=0.701m Z=HOGNOG=0.701×6.2714=4.3963m Z/=1.25×Z=1.25×4.3963=5.4954m 設(shè)計(jì)取填料塔的高度為Z/=6m

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表2 散裝填料分段高度推薦值

填料類型 拉西環(huán) 矩鞍 鮑爾環(huán) 階梯環(huán) 環(huán)矩鞍 h/D 2.5 5～8 5～10 8～15 8～15 /m ≤4

≤6

≤6

≤6

≤6

查表，由散裝填料分段高度推薦值得： 對DN38鮑爾環(huán)填料

h/D=7.5 hmax≤6m 取h/D=7.5，則 h=7.5×600mm=4500mm

4.4 填料層壓降的計(jì)算

采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。橫坐標(biāo)為

X=

qmG.2500.5q(?V.5=

543448.1939mL?)0L1875（1998.2)=1.025723 查表，DN38金屬鮑爾環(huán)填料因子平均值為

ΦP=165 m-1 縱坐標(biāo)為

2Y=u?2P??vg?μ

0.21.474?165?1.45L=

*

1.250L9.81998.2*（1.005*10-3）0.2=0.0167 查Eckert關(guān)聯(lián)圖得

△P/Z=400Pa/m 填料層壓降為

△P=400×6=2400Pa

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第五章

輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算

5.1除霧沫器

穿過填料層的氣體有時(shí)會(huì)夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設(shè)置除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，SO2溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。

絲網(wǎng)除霧沫器：一般取絲網(wǎng)厚度H=100~150 mm，氣體通過除沫器的壓降約為120~250 pa 通過絲網(wǎng)除沫器的最大氣速

umax=k

?L??G?G=0.08

5998.2?1.2501.250 =2.4m/s 實(shí)際氣速為最大氣速的0.75~0.8倍 所以實(shí)際氣速

u=0.75×2.4=1.8 m/s 所以絲網(wǎng)除沫器直徑

D=

G/u?/4=

1500/(3600?1.8)3.14/4=0.543m 5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計(jì)

5.2.1、液體分布器選擇

1、液體分布器的選型

在選擇液體分布器時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面：

a.具有與塔填料相匹配的分液點(diǎn)密度，并保證分布均勻 b.操作彈性較大，定位性好

c.為氣體提供最大的自由截面率，實(shí)現(xiàn)氣體均布，而且阻力小 d.抗污性能好，不易賭塞，不易產(chǎn)生物泡沫夾帶和發(fā)泡 e.結(jié)構(gòu)合理，便于安裝、調(diào)整和維護(hù) 其結(jié)構(gòu)形式有：

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a.管式噴淋器

其結(jié)構(gòu)形式比較簡單

b.蓮蓬式噴灑器

一般用于直徑600mm以下的塔 c.盤式分布器

適用于直徑800mm以上的塔

d.槽式分布器

對于大塔徑的分布器可采用板式或槽式分布器

該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對較低可采用槽式液體分布器。按Eckert建議值，D≥1200時(shí)，噴淋密度為42點(diǎn)/m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋密度為120點(diǎn)/m2

布液點(diǎn)數(shù)為n=0.785×0.62×120=33.912≈34點(diǎn)

5.3填料支承裝置

填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及所有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支承填料的重量；提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易卸裝等。常用填料支承板油柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。

表3 分塊梁式支承板的設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)

塔公稱直徑/mm 1200 支承板外徑/mm 1160

400

分塊數(shù)

支承圈寬度

支承圈厚度

近似重量/N

（梁型氣體噴射式填料支承板）

（分塊式填料支撐）

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上圖列出了集中常見的填料支撐裝置。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。

5.4管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用

1、管子的選用(1)液體管道的選用 液體的質(zhì)量流量為

qmG=54348.1939kg/h

VL=54348.1939/(998.2×3600)=0.015124m3/s 取液體的流速為1.3m/s 則

10.0151244πdi2=

1.3

di=0.122m=122mm

取公稱直徑Dg= 122mm 壁厚 S=4.0mm 外徑為Dw= 130mm 流速

u=

0.0151241=1.294m/s

4???0.1222(2)氣體管道的選用

V

3V=1500/3600=0.417 m/s 取氣體的流速為8 m/s

1'24πdi=0.417/8

d'i=0.258m= 258mm 取公稱直徑為

Dg=250mm

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壁厚 S=7mm 外徑為Dw=272mm 流速

u=

0.4171???0.2582 =7.98m/s

42、管子的阻力的計(jì)算(1)液體的管路計(jì)算

Re=du?0.122?1.294?998.2?=

0.001=157583.8376（3×103<553402.08<3×106）用顧硫珍公式： =0.0056+0.500/Re0.25 =0.0307 令管子的總長度為(l+?le)10m hf=λ（l??le)u2=0.0307×

101.2942d2g0.122×

2?9.81=0.215m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+0.215=6.215m(2)氣體的管路計(jì)算

Re=

du?0.258?7.98?1.25?=

0.065=39.593

λ=64/Re=64/39.593=1.616 令管路的總長(l+?le)=2.5m hl?u22f =λ（?le)=1.616*

2.57.98d2g0.258*

2?9.81=50.824m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+50.824=56.824m

3、離心泵的選用

泵的選型由計(jì)算結(jié)果可以選用:IS100-80-125型泵

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第六章 塔體附件設(shè)計(jì)

6.1塔的支座

選用裙座為塔的支座，其座體為圓筒，上端與塔體的封頭焊接，下端與基礎(chǔ)環(huán)，肋板焊接?；A(chǔ)肋板間還組成螺栓座的結(jié)構(gòu)，用以安裝地腳螺栓，以將塔設(shè)備固定于基礎(chǔ)上。它具有足夠的強(qiáng)度和剛度，承受塔體操作重量，風(fēng)力，地震等引力的載荷。裙座可選用碳素鋼，也可選用鑄鐵。

6.2其他附件

（1）接管

接管采用標(biāo)準(zhǔn)的法蘭連接。（2）人孔

人孔的直徑選用450mm(3)吊耳、吊柱、平臺和爬梯等

按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

附錄

主要符號說明 英文字母

at—填料的總比表面積，m23m；

m3g—重力加速度,9.8

1ms2;aw—填料的潤濕比表面積，m2；

h—填料層分段高度,m;

hmax—允許的最大填料層高度,m;H—塔高,m;

HOG—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度,m;K—穩(wěn)定系數(shù)，無因次;Lh—液體體積流量,Ls—液體體積流量,mm3C—計(jì)算umax時(shí)的負(fù)荷系數(shù),ms;Cs—?dú)庀嘭?fù)荷因子,d—填料直徑,m;d0—篩孔直徑,m;D—塔徑,m;DL—液體擴(kuò)散系數(shù),DV—?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù),mm2ms;

hs;;;

3ss;;

LW—潤濕速率,n—篩孔數(shù)目;

m3(m?s)2m—相平衡常數(shù)，無因次;

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NOG—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù);P—操作壓力,pa;?P—壓力降,pa;t—篩孔的中心距,m;u—空塔氣速,ms;uF—泛點(diǎn)氣速,ms;u0—?dú)怏w通過篩孔的速度,ms;uo,min—漏夜點(diǎn)氣速,ms;U—液體噴淋密度,m3(m2?h);U,kg(m2L—液體質(zhì)量通量?h);Umin—最小液體噴淋密度,m3(m2?h);

希臘字母

?—充氣系數(shù)，無因次;?—篩板厚度,m;?—空隙率，無因次;

?—黏度,mpa?s;?—密度,kgm3;

下標(biāo)

max—最大的； min—最小的； L—液相的； V—?dú)庀嗟摹?/p>

U2V

—?dú)怏w質(zhì)量通量,kg(m?h);

Vh—?dú)怏w體積流量,m3h;Vs—?dú)怏w體積流量,m3s;

qmL—液體質(zhì)量流量,kgs;qmG—?dú)怏w質(zhì)量流量,kgs;x—液相摩爾分?jǐn)?shù);X—液相摩爾比;y—?dú)庀嗄柗謹(jǐn)?shù);

Y—?dú)庀嗄柋?Z—填料層高度,m;

?—表面張力,?m;

?—開孔率或孔流系數(shù)，無因次；?—填料因子,1m;

?—液體密度校正系數(shù)，無因次

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參考文獻(xiàn)

[1]王志魁.《化工原理》[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010年（第四版）.[2]賈紹義.《化工原理課程設(shè)計(jì)》[M].天津大學(xué)出版社,2003年（第二版）.[3]匡國柱 史啟才.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》[M].化工工業(yè)出版社，2007年（第二版）.[4]劉光啟 馬連湘 劉杰[M].《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社（無機(jī)卷）[5]賈紹義 柴誠敬[M].《化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì)》.天津大學(xué)出版社

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致

謝

對于這兩周的課程設(shè)計(jì)我們算是第一次做課程設(shè)計(jì)了，也是第一次比較系統(tǒng)的將理論與實(shí)際相聯(lián)系（雖然很大一定程度上是理論的）。在這次設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了不少東西。比如，以前對亨利定律的理解完全停留在理論的層面上，但是經(jīng)過這次之后，我懂得了亨利定律是很有實(shí)用價(jià)值的，它可以知道我們計(jì)算出理論中溶解度，這可以使我們認(rèn)識到實(shí)際中，操作條件下，可以吸收多少二氧化硫，這樣就不至于在實(shí)際中毫無頭緒。還有塔徑、塔高等重要數(shù)據(jù)都是可以計(jì)算出來的，雖然計(jì)算結(jié)果難免與實(shí)際有一定沖突，但是，還是有一定知道意義的，尤其是在考慮了一些實(shí)際情況后，便幾乎不會(huì)有什么沖突。更重要的是，我還學(xué)會(huì)了自主學(xué)習(xí)，這次老師不是直接的教我們，而是要求我們自己查資料，這在以后的學(xué)習(xí)和生活中都是很有實(shí)際意義的。

在這兩周課程設(shè)計(jì)里，我特別感謝我們組的其他三位同學(xué)，他們給與了我很大幫助，大家互幫互助，共同協(xié)作，一起圓滿的完成了這項(xiàng)課程設(shè)計(jì)。同時(shí)從這次學(xué)習(xí)中，我看到了團(tuán)隊(duì)的力量真大。

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目錄

第一章 概 述.......................................1 1.1設(shè)計(jì)依據(jù)........................................4 1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求..................................4 第二章 設(shè)計(jì)方案的簡介.................................5 2.1塔設(shè)備的選型....................................5 2.2填料吸收塔方案的確定.............................6 2.3吸收劑的選擇....................................6 2.4操作溫度與壓力的確定.............................7 第三章 填料的類型與選擇..............................8 3.1 填料的類型......................................8 3.2填料的選擇......................................9 第四章 填料塔工藝尺寸...............................11 4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)...................................11 4.2物料衡算.......................................12 4.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算..........................12 4.4 填料層壓降的計(jì)算...............................16 第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算..........................17 5.1除霧沫器.......................................17 5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計(jì).................17 5.2.1液體分布器選擇.............................17

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5.3填料支承裝置...................................18 5.4管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用............................19 第六章 塔體附件設(shè)計(jì)...................................21 6.1塔的支座.......................................21 6.2其他附件.......................................21 附錄..............................................21 參考文獻(xiàn).............................................23 致 謝.............................................24

第二篇：填料塔脫硫系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)目的

通過有害氣體工程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步消化和鞏固本門課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行氣態(tài)污染工程設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解氣態(tài)污染物工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定氣態(tài)污染物控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖、實(shí)用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書等能力。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)：

某燃煤電廠需對產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫，以滿足環(huán)境保護(hù)要求，要求設(shè)計(jì)的凈化系統(tǒng)效果要好，操作方便，投資省，并且達(dá)到要求之排放標(biāo)準(zhǔn)。

三、設(shè)計(jì)資料 ： 工藝流程：采用填料塔設(shè)計(jì) 2 煙氣參數(shù)：

煙氣流量: 2×106m3/h.煙氣成分：SO2濃度5000mg/m

煙氣平均分子量：30.5 煙氣溫度：150°C 煙氣壓力：1.01×105Pa 氣膜傳質(zhì)分系數(shù)kG=1.89×10 kmol/m.s.kPa 3 吸收液參數(shù)：

采用5%(wt%)氫氧化鈉水溶液,并假定NaOH與SO2發(fā)生極快不可逆反應(yīng)。吸收塔進(jìn)口液相吸收質(zhì)濃度為0。

ρL=1000kg/ m3, =18kg/kmol（平均分子量）

ML 液膜傳質(zhì)分系數(shù)kL=3.54×10-4m/s 4 操作參數(shù)：泛點(diǎn)率：85% 液氣比 L/G=4L/ m

3吸收反應(yīng)溫度：60°C 5 氣象資料：氣溫 25°C ,1atm 6 填料性能：

50mm金屬環(huán)鞍填料（亂堆）

填料比表面積σ：75m2/ m3 填料因子：110/m 單位體積填料層所提供的有效接觸面積a=60.75 m/ m

237 設(shè)計(jì)要求：要求脫硫效率99.9%，計(jì)算出填料塔壓降。畫出填料塔的結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)出參數(shù)（包括填料塔的高度、直徑）。

設(shè)計(jì)說明書：

一、填料塔

1.1 填料塔的概念及特點(diǎn)：

填料塔是氣液互成逆流的連續(xù)微分接觸式塔型。填料塔內(nèi)裝有各種型式的固體填充物，即填料。液相由塔頂?shù)膰娏苎b置分布于填料層上，靠重力作用沿填料表面流下，氣相則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液在填料的潤濕表面上進(jìn)行接觸，其組成沿塔高連續(xù)變化。在塔內(nèi)充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方為填料壓板及液體分布裝置。氣液兩相間的傳質(zhì)通常是在填料表面的液體和氣體間的相界面上進(jìn)行的。

填料塔不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且有阻力小和便于使用耐磨材料制造等優(yōu)點(diǎn)，尤其對直徑較小的塔處理有腐蝕性的物料時(shí)，填料塔都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越感。1.2 吸收的工藝流程圖

采用常規(guī)逆流操作流程，流程如下：

1.3 填料塔的組成：

1、填料

對填料的基本要求：（1）要有較大的比表面積；（2）要求有較高的孔隙率；（3）經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及可靠；

2、填料塔的附屬結(jié)構(gòu)

填料塔的附屬結(jié)構(gòu)主要有支承板、液體噴淋裝置、液體再分布器和除霧器等。

（1）支承板：支承填料和填料上的持液量的，它應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度，允許氣體和液體能自由的通過。支承板的自由截面不應(yīng)小于填料層的孔隙率。（2）液體噴淋裝置：把液體均勻分布在填料層上的裝置。（常用的有：管式噴淋器、蓮蓬頭是噴灑器、盤式分布器）

（3）液體再分布器：用來改善液體在填料層內(nèi)的壁流效應(yīng)的，每隔一定高度的填料層設(shè)置一個(gè)在分布器。

（4）除霧器：出去填料層上方逸出的氣體中的霧滴。

（5）氣體分布裝置：使氣體分布均勻，同時(shí)還能防止液體流入進(jìn)氣管。

（6）排液裝置

為了克服液體流過填料層時(shí)向塔壁匯集的傾向，以使液體亦能充分潤濕塔中心的填料，當(dāng)填料層高度較大時(shí)，常將填料層分成若干段。為了使填料充分潤濕，以避免出現(xiàn)干填料的狀況，一般要求液體噴淋密度在10m3?h?m2?以上，并力求噴淋均勻。為了克服塔壁效應(yīng)，塔徑與填料尺寸比值至少在8以上，每段填料層的高度應(yīng)為塔徑的3倍左右。

填料塔的空塔氣速不宜過大，一般取0.5~1.5kPa/m，液氣比（L/G）為0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的氣體除外）。

二、設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 煙氣的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1.1 已知：煙氣流量：Q0?2?106m3/h

SO2濃度：C0?5000mg/m3 煙氣的平均分子量：M0?30.5kg/kmol

煙氣溫度：T0?150℃ 煙氣壓力：P0?1.01?106Pa

2.1.2 進(jìn)入吸收塔煙氣的總摩爾流量：

V?Q0?273?P0?2?1022.4622.4273?T0101.325Pa?273273?150?101101.325

計(jì)算得：V=57439.28kmol/h 煙氣質(zhì)量流量：

?V?V?M0?57439.28?30.5=1751898.04kg/h 煙氣密度：

?V??VQ0?1751898.042?106?0.8759kg/m

3SO2的質(zhì)量流量：

?v?Q0?C0?2?10m/h?5000mg/m?10000kg/h

1633進(jìn)入吸收塔SO2煙氣的摩爾流量：Vso2?2.2 吸收液的設(shè)計(jì)計(jì)算

?V1MSO2?10000kg/h64g/mol?156.25kmol/h

2.2.1 已知：吸收液密度：?L?1000kg/m

平均分子量：ML?18kg/kmol 液氣比：L/G=4L/m

2.2.2 吸收液的體積流量：VL?L03

3G?Q0?4?2?10?8?10L/h

63666吸收液的質(zhì)量流量：?L?VL??L?8?10L/h?1000kg/m?8?10kg/h

吸收液的摩爾流量：VL?2.3 填料塔工藝尺寸計(jì)算 ?LML?8?10186=444444.44kmol/h 2.3.1 已知：氣體質(zhì)量流量：?V?1751898.04kg/h

煙氣密度：?V?0.8759kg/m3

液體的質(zhì)量流量：?L?8?106kg/h

液體密度：?L?1000kg/m3

填料因子：??110/m

液體粘度：?L?0.903mPa?s

重力加速度：g=9.81m/s2 液體校正系數(shù)：???水?液?10001000?1

2.3.2 泛點(diǎn)氣速的計(jì)算

采用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速

?L??V???通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為??V??L??0.52u????V?0.2???L，縱坐標(biāo)?g??L??

通用關(guān)聯(lián)圖在左下方的線簇為亂堆填料層的等壓降線，最上方的三條分別為弦柵、整砌拉西環(huán)及亂堆填料的泛點(diǎn)線，與泛點(diǎn)線相對應(yīng)的縱坐標(biāo)中空塔氣速u應(yīng)為泛點(diǎn)氣速uF。若已知?dú)庖簝上嗔髁勘燃?/p>

各自的密度，則可算出圖中橫坐標(biāo)的值，由此點(diǎn)作垂線與泛點(diǎn)線相交，再由交點(diǎn)做平行線至縱坐標(biāo)，從而求得泛點(diǎn)氣速uF。

?L??V???0.5橫坐標(biāo)??V???L??0.8759?=???1751898.04?1000?8?1060.5?0.135

由設(shè)計(jì)要求可知，采用亂堆填料 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得：

2u????V?0.2???L=0.14 ?g??L??泛點(diǎn)氣速：

uF?0.14g?L?0.14?9.81?1000110?1?0.8759??0.903?0.2???V?0.2L=3.81m/s 則空塔氣速：u=uF?85%=3.24m/s 2.3.3 塔徑的計(jì)算 塔徑為：

D?

圓整塔徑，取15m 泛點(diǎn)率校核：

空塔氣速：u?VS?24VS??u?4?2?106??3.24?3600?14.77m

2?106?4?D?4?3.14m/s

?15?36002泛點(diǎn)率：

uuF?3.143.81?82.4%(<85%在允許范圍內(nèi)）

由設(shè)計(jì)資料可知：金屬環(huán)鞍填料：d=50mm 填料規(guī)格的校核：Dd502.3.4 核算液體噴淋密度 ?15000?300?8(在允許范圍內(nèi)）

因填料尺寸小于75mm，取?LW?min?0.08m/?m?h?

3?LW?min：最小潤濕速率。所謂最小潤濕速率，即指在塔的橫截面積上，單位長度的填料周邊上液體的體積流量。（對于直徑不超過75mm的拉西環(huán)及其他填料，可取?LW于直徑大于75mm的環(huán)形填料，應(yīng)取0.12m/?m?h?。）

3?min?0.08m/?m?h?；對5

填料的比表面積?：75m2/m3

則：

最小噴淋密度：Umin?0.08?75?6m3/?m2?h? 操作條件下的噴淋密度U：

U?計(jì)算可知：U>Umin 所以，塔徑選15m合理 2.3.5 填料層高度的計(jì)算

已知：進(jìn)入吸收塔煙氣的總摩爾流量：V=57439.28kmol/h

氣象壓強(qiáng)：P?1atm 脫硫效率：??99.9%

??5%

?L?1000kg/mML?18kg/kmol 單位體積填料層所提供的有效接觸面積：a=60.75m2/m3

塔徑：D=15m

?52氣膜傳質(zhì)分系數(shù)：kG?1.89?10kmol/m?s?kPa

8?1010006?4?15?2?45.27m/m?h

3?2?液膜傳質(zhì)分系數(shù)kL?3.54?10?4m/s 進(jìn)入吸收塔總煙氣中SO2的摩爾分?jǐn)?shù)：yA?1VSO2V?156.2557439.28?0.00272

煙氣進(jìn)口SO2分壓：PA?yA?P0?0.00272?101kPa?0.27472kPa

11煙氣出口SO2分壓：

PA2?PA1?1?99.9%??0.27472?0.001?2.7472?10?4kPa

液相總濃度：CT?nV?mML?V??ML?100018?55.56kmol/m

3塔頂處：CB?21000????LML?1000ml/l?5%?1000kg/m18kg/kmol3?2.78kmol/m

3由設(shè)計(jì)資料可以知道，NaOH與SO2發(fā)生極快不可逆反應(yīng)。吸收塔進(jìn)口液相吸收質(zhì)濃度CA?0

2所以，進(jìn)行即快速不可逆化學(xué)吸收，化學(xué)反應(yīng)式為：

SO2?2NaOH?Na2SO3?H2O

由化學(xué)反應(yīng)可知：b=2

用高濃度活性組分NaOH吸收時(shí)，物料衡算方程式為：

GP?PA?PA2???1b?LCT?CB?CB2

?代入已知數(shù)據(jù)得：

CB?2.85?0.08PA 用此關(guān)系可求出塔底處CB：

1CB1?2.85?0.08?0.27472?2.83kmol/m 計(jì)算一下塔底和塔頂?shù)呐R界濃度：令DA?DB 則在塔頂：

CkpkD1.89?10kmol/m?s?Pa?4?bA?GPA2?2?1??2.7472?10kPa ?4DBkL3.54?10m/s?5?5232計(jì)算得：

Ckp2?2.93?10在塔底：

Ckpkmol/m

31kD1.89?10kmol/m?s?kPa?bA?GPA1?2?1??0.27472kPa ?4DBkL3.54?10m/s3?52計(jì)算得：

Ckp1?0.0293kmol/m

由此可見，無論是塔底還是塔頂，活性組分NaOH的濃度都超過了臨界濃度，化學(xué)反應(yīng)僅發(fā)生在界面上，因此可以認(rèn)為全塔內(nèi)均由氣膜控制。傳質(zhì)速率方程為：

NA?kGa?PA kG?a?1.89?10kL?a?3.54?10?5?4?60.75?1.15?10?60.75?2.15?10?3kmol/m?s?kPaS?13?2

氣體摩爾流量：

G?V?4?257439.28kmol/h?D?4?0.0903kmol/m?S

?2??15m22

所以填料層高度為：

h?GP1?PAAPdPAkGaPA?GPkGa2?lnPA1?lnPA2

??0.0903101.325?1.15?10?3

?ln0.27472?ln2.7472?10?4?

?5.35m有計(jì)算可知，在純水中加入大量的活性組分，發(fā)生極快速不可逆化學(xué)反應(yīng)，使液相傳質(zhì)阻力下降為零，傳質(zhì)速率僅由氣膜控制，使填料層高度大大降低。2.4 填料層壓降的計(jì)算：

采用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降，根據(jù)已知數(shù)據(jù)，分別求出縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的值，將二者交匯于圖中等壓線上，即可從等壓線上讀出壓降?p/Z的值?？账馑伲簎=3.14m/s 橫坐標(biāo)為：????V??L???L??V?0.5?0.135

22u????V?0.23.14?1?110?0.8759????L?縱坐標(biāo)：????0.903?g??9.811000???L?2?0.08

由埃克特關(guān)聯(lián)圖可知：?p/Z?120?9.81Pa/m 其中Z為填料層高度：5.35m 所以填料塔壓降為：?p?120?9.81?5.35Pa?6298.02Pa 2.5填料塔實(shí)際高度的計(jì)算及設(shè)計(jì)圖 2.5.1 塔上部空間高度，取h1?4m

塔釜液所占空間高度，取h2?8.65m

塔下部空間高度，取h3?5m

塔的實(shí)際高度：H?h?h1?h2?h3?h4?5.35?4?8.65?5?0.6?23.6m

填料塔直徑：D=15m 填料層高度：h=5.35m 支承柵板高度：h4=0.6m 說明：為了使煙氣與吸收液充分接觸，塔釜液所占空間高度，應(yīng)取大一點(diǎn)，故取8.65m；塔徑是15m過大，填料層高度較小，為了克服塔壁效應(yīng)故填料層不需要分層。2.5.2 根據(jù)以上參數(shù)畫填料塔的設(shè)計(jì)圖如下：

三、總結(jié)

經(jīng)過一個(gè)星期的時(shí)間，終于完成了對填料塔的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了許許多多在日常學(xué)習(xí)過程中沒有發(fā)現(xiàn)的問題，對許多的概念有了深度的認(rèn)識，一些參數(shù)的大小會(huì)對填料塔的脫硫效率或者會(huì)導(dǎo)致“范液現(xiàn)象”、“液封”等現(xiàn)象的發(fā)生。對于選擇較好填料的填料塔，其單位面積填料所具有的表面積大，氣體通過填料時(shí)的阻力較小。為了克服液體流過填料層時(shí)向塔壁匯集的傾向，以使液體亦能充分潤濕塔中心的填料，當(dāng)填料層高度較大時(shí)，常將填料層分成若干段。為了使填料充分潤濕，以避免出現(xiàn)干填料的狀況，一般要求液體噴淋密度在10m3?h?m?以上，并力求噴淋

2均勻。為了克服塔壁效應(yīng)，塔徑與填料尺寸比值至少在8以上，每段填料層的高度應(yīng)為塔徑的3倍左右。填料塔的空塔氣速不宜過大，一般取0.5~1.5kPa/m，液氣比（L/G）為0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的氣體除外）。但在本次的課程設(shè)計(jì)中，煙氣的流量非常的大，還要保證脫硫效率在99.9%。所以，所設(shè)計(jì)出的填料塔直徑就非常大，原本填料層的高度是很大的，但由于塔徑很大，所以填料層就不分層了。通過有害氣體工程設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步消化和鞏固本門課程所學(xué)內(nèi)容，也使所學(xué)知識系統(tǒng)化，達(dá)到學(xué)以致用的目的。培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行氣態(tài)污染工程設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(shè)計(jì)，了解氣態(tài)污染物工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)了我們確定氣態(tài)污染物控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖、實(shí)用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書等能力。

當(dāng)然，我覺得最重要的一點(diǎn)是，通過動(dòng)手設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中才能發(fā)現(xiàn)問題，只有發(fā)現(xiàn)了問題的存在，然后通過查閱資料，通讀課本文獻(xiàn)，才能進(jìn)一步找到解決問題的途徑和方法。整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程對我來說是非常受用的，人生不正是這樣嗎？不斷的發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題，只有通過這樣才能更加的完善。參考文獻(xiàn)

[1]趙毅，李守信.有害氣體控制工程[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001年 [2]張洪流，化工原理－傳質(zhì)與分離技術(shù)分冊[M]，2009年

第三篇：2013年脫硫塔填料清洗方案

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脫硫塔填料清洗方案

一、檢修目的：

凈化半脫工段脫硫塔最近壓差較大，常超過6KPa,這樣增加了羅茨機(jī)的電耗，降低了脫硫效率，煤氣阻力大，降低了壓縮機(jī)的打氣量，從而影響了氨的產(chǎn)量，所以有必要對脫硫塔進(jìn)行清塔處理,從而降低壓差。

二、檢修概況：

貧氣、空氣置換合格，打開人孔空氣對流，脫硫塔卸料孔打開，填料順著溜布溜到地面上的清洗平臺上，清洗干凈后，裝入編織袋，放入籠中，用吊車進(jìn)行吊裝。脫硫塔規(guī)格?7000×35750，介質(zhì)為：半水煤氣 和脫硫液，容器類別：類外，設(shè)計(jì)壓力：0.07MPa，工作壓力：0.04MPa，工作溫度40℃，設(shè)計(jì)溫度：65℃，主要材料：Q345R，重量：177150kg，填料密度：70.9kg/m3，填料規(guī)格：DN76*76*2.6鮑耳環(huán)，上部裝兩層填料，填料高度：1+6米，填料：269m3,設(shè)備容積：1337m3。

三、檢修組織機(jī)構(gòu)：

檢修總指揮：張建軍 工藝副總指揮：史玉平設(shè)備副總指揮： 郭

強(qiáng) 安全負(fù)責(zé)人：吉

耀 工藝負(fù)責(zé)人：宋世杰 設(shè)備負(fù)責(zé)人：梁建中

檢修人員：帖偉、常志亮、鄧興濤、楊玉強(qiáng)、崔志江、景建波等 檢修驗(yàn)收單位：機(jī)動(dòng)科、生產(chǎn)科

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四、工藝處理：

1、半脫系統(tǒng)貧氣置換，無死角，貧氣置換合格CO+H2<0.5%,O2<0.5%,后空氣對流O2>20%，有毒有害氣體濃度在衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，CO＜30mg/m3,H2S＜10 mg/m3；

2、貧氣置換合格后，停羅茨機(jī)、再停富液泵、貧液泵；

3、停車后貧液管中栲膠液收集到制液槽再打回貧液槽。

五、檢修步驟：

1、地面清洗平臺的預(yù)制、安裝。

2、貧氣置換合格后，空氣置換，置換合格后交付檢修。

3、打開脫硫塔上段四個(gè)人孔，打開脫硫塔下段人孔，設(shè)備上、下人孔處加軸流風(fēng)機(jī)，設(shè)備內(nèi)空氣開始對流。

4、取樣分析合格后，人員方可進(jìn)入脫硫塔。

5、兩段填料的卸料孔同時(shí)向外扒填料，人員輪流作業(yè)，把填料全部扒出。

6、填料全部扒出后，封好兩段填料的卸料孔。

7、填料順著溜布，溜到清洗平臺上，用消防水帶清洗，清洗過程中注意對填料的保護(hù)，避免踩碎填料，避免將未洗干凈的填料裝入，徹底清洗干凈后裝入編織袋，并扎好編織袋口，整齊堆放在一塊。

8、裝好填料的編織袋，放入吊車籠里，吊車開始吊裝。

9、兩段填料上層的不銹鋼絲網(wǎng)、填料壓板卸開兩塊，填料從卸開口處倒入。

10、人員進(jìn)入設(shè)備攤平填料、可以踩在木板上，盡量避免將填料踩碎。

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11、填料裝填完，恢復(fù)填料壓板、不銹鋼絲網(wǎng)，經(jīng)科室檢查合格后，封好裝料孔。

六、檢修時(shí)間及項(xiàng)目分工：

1、本次檢修時(shí)間按照全廠停車方案中的停車時(shí)間執(zhí)行。

2、機(jī)動(dòng)科：負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的檢修質(zhì)量監(jiān)督，外圍工作的協(xié)調(diào)。

3、安環(huán)部：負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目檢修全部過程的安全監(jiān)管、監(jiān)督。

4、凈化車間：負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的檢修過程實(shí)施，并記錄在案。

七、檢修風(fēng)險(xiǎn)分析：

1、作業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析：

1、脫硫塔檢修時(shí)局部殘留易燃易爆氣體引起著火、爆炸或?qū)е聶z修人員中毒。

2、脫硫塔檢修時(shí)，火星飛濺到易燃物上，引起著火。

3、塔內(nèi)作業(yè)時(shí)，對塔外現(xiàn)場可視范圍小，作業(yè)時(shí)塔內(nèi)回音較大，塔外人員聽不清指令，檢修的廢料、工器具運(yùn)進(jìn)塔內(nèi)或清理出設(shè)備時(shí)，容易墜落將人砸傷。

4、塔內(nèi)作業(yè)時(shí)，光線較暗，容易造成人員碰傷、絲網(wǎng)掛傷、摔倒等傷害。

5、照明線路或檢修電源接線不規(guī)范引發(fā)漏電,容易引起人員觸電或火災(zāi)。

2、作業(yè)過程風(fēng)險(xiǎn)分析：

1、工藝置換不到位造成人員中毒。

2、現(xiàn)場環(huán)境可能CO較多，檢修人員長時(shí)間呼吸，容易引起人員輕

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微CO中毒或窒息。

3、未辦理相關(guān)票據(jù)，現(xiàn)場存在隱患作業(yè)，引起不必要的事件、事故。

4、鋼絲繩或吊裝帶，檢修人員對鋼絲繩查看時(shí)被擠傷或重物突然脫落，將人砸傷。

5、交叉作業(yè)時(shí)，互相關(guān)照不到引發(fā)傷害。

6、檢修廢料未及時(shí)清理，造成檢修人員碰傷、絆倒等傷害。

3、作業(yè)人員行為風(fēng)險(xiǎn)分析

1、檢修人員不按規(guī)定戴防護(hù)用品，造成傷害。

2、登高不系安全帶，高處墜落。

3、高處工器具放置墜落，砸傷下部人員。

4、重物起吊時(shí)，人員站在重物下方，發(fā)生墜物傷人。

5、檢修人員不按規(guī)程操作，粗心大意，安全措施不到位，造成傷害。

6、現(xiàn)場無人指揮或指揮信號不統(tǒng)一，人員誤動(dòng)作，造成事故。

7、現(xiàn)場無人監(jiān)護(hù)或監(jiān)護(hù)人員擅離職守，導(dǎo)致異常情況不能及時(shí)排除。

8、現(xiàn)場無警戒線，閑人誤進(jìn)入作業(yè)區(qū)，受到意外損傷。

9、指揮人員違章指揮，安全措施不落實(shí)，強(qiáng)令作業(yè)，人員受到傷害。

4、工器具風(fēng)險(xiǎn)分析：

1、吊裝過程中吊具選擇不合理或捆綁時(shí)未加襯墊，致使吊具損壞、鋼絲繩斷裂造成人員傷害、吊裝物損壞。

2、鋼絲繩存在缺陷，吊裝時(shí)出現(xiàn)斷鏈現(xiàn)象使重物墜地造成人員傷害。

3、電焊線接口不好或地線接到其他設(shè)備，產(chǎn)生火花引起著火、觸電。

4、扳手、大錘、手錘等工具存在缺陷，致使扳手?jǐn)嗔?、錘頭脫落，第 4 頁，共 8 頁

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造成傷害。

5、磨削過程中磨光機(jī)無護(hù)罩，磨光片破碎傷人、火星傷

5、工藝處置風(fēng)險(xiǎn)分析：

1、脫硫塔置換時(shí)操作人員CO中毒。

2、置換排放時(shí)操作人員因CO濃度高使人窒息高空墜落。

八、檢修風(fēng)險(xiǎn)控制措施及應(yīng)急措施

1、作業(yè)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)控制措施：

1、檢修前，嚴(yán)格受限空間作業(yè)分析。

2、氣割、磨削或焊接時(shí)，要防止火星飛濺.必要時(shí)用石棉板等東西遮擋。

3、檢修人員佩戴安全帽，塔內(nèi)作業(yè)人員不超過3人。

4、塔外監(jiān)護(hù)和檢修人員在輸送材料和工器具時(shí)仔細(xì)檢查捆綁接口,必須捆綁結(jié)實(shí)。

5、人孔口用絲網(wǎng)鋪蓋,并有專人監(jiān)護(hù)無關(guān)人員不得在人孔口逗留,更不得接近人孔口。

6、塔內(nèi)接36V安全電壓照明燈，接漏電保護(hù)器。

7、專用開關(guān)接線，檢查接線口，檢查絕緣情況。

2、作業(yè)過程風(fēng)險(xiǎn)控制措施：

1、檢查處置情況，落實(shí)安全措施，現(xiàn)場交底。

2、檢修前動(dòng)火分析合格后方可進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場。

3、嚴(yán)格按《檢修規(guī)程》《安全作業(yè)現(xiàn)場管理》辦理相關(guān)票據(jù)。

4、吊裝前仔細(xì)檢查起重工具，確保吊鏈無滑鏈、鋼絲繩扣無斷絲、第 5 頁，共 8 頁

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斷股、嚴(yán)重銹蝕才可使用。

5、盡量避免交叉作業(yè)，人員必須穿戴齊整方可作業(yè)。

6、及時(shí)清理廢料，保證檢修現(xiàn)場通道暢通，不影響人員通行。

3、作業(yè)人員行為風(fēng)險(xiǎn)控制措施

1、檢修人員要按規(guī)定佩戴防護(hù)用品。

2、高處人員要系好安全帶。

3、高處的工器具和管件要放置穩(wěn)妥。

4、重物起吊時(shí)，任何人不得在重物下方停留。

5、檢修人員必須按規(guī)程進(jìn)行操作。

6、吊裝過程中，由指揮人員一人指揮，任何人不得隨意發(fā)送吊裝信號，有特殊情況及時(shí)與指揮人員聯(lián)系處置。

7、現(xiàn)場安排專人監(jiān)護(hù)，重點(diǎn)監(jiān)護(hù)受限空間作業(yè)和易燃易爆地點(diǎn)，且監(jiān)護(hù)人員不得擅離職守。

8、作業(yè)現(xiàn)場拉警戒線，禁止無關(guān)人員進(jìn)入檢修現(xiàn)場。

9、現(xiàn)場指揮人員，要嚴(yán)格遵守檢修作業(yè)現(xiàn)場管理制度，安全措施不落實(shí)，不得強(qiáng)令人員作業(yè)。

4、工器具風(fēng)險(xiǎn)控制措施：

1、吊裝前，吊具要選用合理，捆綁尖銳部位時(shí)要加襯墊，并有專人監(jiān)護(hù)。

2、吊裝前，要對吊鏈、吊繩、吊鉤進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)無缺陷方可吊裝。

3、電焊線接頭要牢固，地線直接牢固在需焊接的設(shè)備上。

第 6 頁，共 8 頁

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4、打錘時(shí)不得戴手套，并仔細(xì)檢查錘頭和錘把固定牢固。

5、磨光機(jī)加防護(hù)罩，避免向站人的方向磨削。

九、安全文明檢修：

1、檢修前動(dòng)火證、登高證、進(jìn)塔入罐證、吊裝證，檢修任務(wù)書等相關(guān)作業(yè)證件辦理齊全。

2、作業(yè)人員身體健康，符合作業(yè)條件。

3、使用機(jī)具前要認(rèn)真檢查，防止機(jī)具帶病作業(yè)，現(xiàn)場人員分管好自己機(jī)具，不是自己不能隨意亂動(dòng)。

4、現(xiàn)場電動(dòng)機(jī)械工具，必須經(jīng)電氣車間接線，不能私自亂拉亂扯，一機(jī)一閘制，停止作業(yè)立即斷電。

5、氧氣、乙炔保證足夠的安全距離。

6、吊車在吊裝過程中，嚴(yán)禁下面站人，要專人指揮。

7、檢修人員一定要穿戴好勞動(dòng)保護(hù)用品，避免違章作業(yè)，違章指揮，違反勞動(dòng)紀(jì)律。

8、檢修要做到文明檢修，檢修完畢要工完、料盡、場地清。

十、質(zhì)量保證措施及項(xiàng)目驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：

1、嚴(yán)格按圖紙及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求檢修，不能擅自修改。

2、嚴(yán)格控制工序質(zhì)量，上道工序檢驗(yàn)合格，并經(jīng)負(fù)責(zé)人員復(fù)核無誤后，方可進(jìn)行進(jìn)行下道工序的檢修。

3、加強(qiáng)現(xiàn)場焊接管理工作，嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)程，焊工必須持有效的操作證，以確保質(zhì)量。

4、搞好施工質(zhì)量和驗(yàn)收。完工后按有關(guān)要求及時(shí)辦理相關(guān)手續(xù)。

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5、填料裝填要平整，填料壓板、絲網(wǎng)安裝要整齊，封人口要對齊杜絕泄露。

十一、應(yīng)急聯(lián)系方式：

公司調(diào)度室： 3610200

3610201

3610202 公司醫(yī)務(wù)室：3610120

車間辦公室：3610241 廠外急救：120

火警：119

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2013年9月10日 第 8 頁，共 8 頁

第四篇：填料箱壓蓋課程設(shè)計(jì)(解放牌汽車)

填料箱壓蓋課程設(shè)計(jì)

目錄

設(shè)計(jì)任務(wù)書。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

序 言..................................................................2 1.1 零件的作用.....................................................2 1.2 零件的工藝分析.................................................2 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).........................................................3 2.1 毛坯的制造形式.................................................3 2.2 基準(zhǔn)面的選擇...................................................3 2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇..............................................4 2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇..............................................4 2.3 制訂工藝路線...................................................4 2.3.1 工藝線路方案一............................................4 2.3.2 工藝路線方案二............................................4 2.3.3 工藝方案的比較與分析......................................5 2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.........................5 2.5 確定切削用量...................................................7 2.5.1 工序Ⅰ：..................................................7 2.5.2 工序Ⅱ：..................................................8 2.5.3 工序Ⅲ...................................................10 2.5.4 工序Ⅳ...................................................11 2.5.5 工序Ⅴ...................................................13 2.5.6 工序Ⅵ：.................................................14 2.5.7 工序Ⅶ：.................................................15 2.5.8 工序Ⅷ：.................................................16 2.5.9 工序Ⅸ：.................................................16 2.5.10 工序Ⅹ：................................................16 3課程設(shè)計(jì)心得體會(huì).....................................................16 4參考文獻(xiàn).............................................................19

加上那張圖

機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

序 言

畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校教學(xué)中的一個(gè)主要組成部分,是專業(yè)學(xué)習(xí)過程是最后的一個(gè)主要的實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié),是完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科學(xué)工作方法重要的實(shí)踐性的過程。

設(shè)計(jì)的目的和要求在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能去分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力.熟練生產(chǎn)技術(shù)的工作的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生樹立工程技術(shù)必備的全局觀點(diǎn),生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究,查閱技術(shù)文獻(xiàn)資料,手冊進(jìn)行工程運(yùn)籌,圖樣的繪制及編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力.畢業(yè)設(shè)計(jì),通過到工廠的實(shí)際調(diào)研,對設(shè)計(jì)內(nèi)容有了基本的了解,并仔細(xì)觀察和了解各加工工序的加工過程,查閱了大量的資料,在同學(xué)的幫助和老師的指導(dǎo)下完成了設(shè)計(jì)任務(wù),并編寫了設(shè)計(jì)說明書。

就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的技術(shù)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

由于能力和經(jīng)驗(yàn)的有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。零件的分析

1.1 零件的作用

題目所給定的零件是填料箱壓蓋（附圖1），其主要作用是保證對箱體起密封作用，使箱體在工作時(shí)不至于讓油液泄漏。

1.2 零件的工藝分析

填料箱蓋的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：（計(jì)簡明手冊》）

1.4-28《機(jī)械制造工藝設(shè)1． 以ф65H5（0?0.013）軸為中心的加工表面。

包括：尺寸為ф65H5（0?0.013）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為ф80的與ф65H

5?0.0360（0?0.013）相接的肩面, 尺寸為ф100f8(?0.090)與ф65H5（?0.013）同軸度為0.025?0.046的面.尺寸為ф60h5(0)與ф65H5（0?0.013）同軸度為0.025的孔.?0.0462.以ф60h5(0)孔為中心的加工表面.?0.046尺寸為78與ф60H8(0)垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.?0.0463.以ф60H8(0)孔為中心均勻分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

2.1 毛坯的制造形式

零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為5000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。

2.2 基準(zhǔn)面的選擇

基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，3 還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇

對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若每個(gè)工件表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)）。2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇

按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但是隨著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：

當(dāng)中心孔直徑較小時(shí)，可以直接在孔口倒出寬度不大于2㎜的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。

采用錐或錐套心軸。

精加工外圓亦可用該外圓本身來定位，即安裝工件時(shí)，以支承軸頸本身找正。

2.3 制訂工藝路線

制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床以及部分高效專用機(jī)床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.3.1 工藝線路方案一

工序Ⅰ 銑削左右兩端面。

工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф100，ф75，ф155外圓及倒角。車7.5槽 工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。

工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅴ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（0工序Ⅶ 銑ф60孔底面。工序Ⅷ 磨ф60孔底面。工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，終檢。2.3.2 工藝路線方案二

工序Ⅰ 車削左右兩端面。工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф75，ф155外圓及倒角。工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅴ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（0工序Ⅵ 銑ф60孔底面 工序Ⅶ 磨ф60孔底面。工序Ⅷ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。

工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅺ 去毛刺，終檢。2.3.3 工藝方案的比較與分析

上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后

?0.046)孔。精加工外圓面和ф60H8（0；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應(yīng)車削端面，在中批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。

但是仔細(xì)考慮，在線路二中，工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.然后工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會(huì)引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：

工序Ⅰ 車削左右兩端面。

工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф75，ф155外圓及倒角。工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴(kuò)ф32孔，擴(kuò)ф47孔。

工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅴ 精車65外圓及與80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、細(xì)鏜ф60H8（0工序Ⅶ 銑ф60孔底面 工序Ⅷ 磨ф60孔底面。

工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，終檢。

以上工藝過程詳見附表1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。

2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定

“填料箱蓋”零件材料為HT200鋼，硬度為HBS190~241，毛坯質(zhì)量約為5kg，生 5 產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機(jī)器造型鑄造毛坯。

根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）外圓表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考慮到尺寸較多且 相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取為ф84、ф104、ф160的階梯軸式結(jié)構(gòu)，除ф65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為Ra=6.3um只要粗車就可滿足加工要求,以ф155為例,2Z=5mm已能滿足加工要求.（2）外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明 手冊》（以下簡稱《工藝手冊》表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向>100～160mm,故長度方向偏差為?2.5 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規(guī)定為3.0～3.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。

（3）?

32、?43內(nèi)孔。毛坯為實(shí)心。兩內(nèi)孔精度要求自由尺寸精度要求，Ra 為 6.3,鉆——擴(kuò)即可滿足要求。

?0.046（4）內(nèi)孔ф60H8(0)。要求以外圓面ф65H5（0定位，鑄出毛坯孔ф30。?0.013）查表2.3-9, 粗鏜ф59.5 2Z=4.5 精鏜 ф59.9 2Z=0.4 ?0.046細(xì)鏜ф60H8(0)2Z=0.1 ?0.046(5)ф60H8(0)孔底面加工.按照<<工藝手冊>>表2.3-21及2.3-23 1.研磨余量 Z=0.010～0.014 取Z=0.010 2.磨削余量 Z=0.2～0.3 取Z=0.3 3.銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69(6)底面溝槽.采用鏜削,經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度.Z=0.5(7)6—?13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。

1．6—?13.5孔可一次性直接鉆出。

2．查〈〈工藝手冊〉〉表2.3—20得攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。

鉆孔 ф8.5 攻螺紋 M10 6 2.5 確定切削用量及基本工時(shí)

2.5.1 工序Ⅰ：車削端面、外圓 本工序采用計(jì)算法確定切削用量 加工條件

工件材料：HT200，鑄造。

加工要求：粗車ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圓，表面粗糙度值Ra 為6.3。

機(jī)床：C620—1臥式車床。

刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16mmX25mm，kr=90°,r0=15°，?0=12

rR=0.5mm。

計(jì)算切削用量

（1）粗車ф65、ф155兩端面

確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3?1.25mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,ap=2mm計(jì)。長度加工方向取IT12級，?。ǖ谌妫ㄒ韵潞喎Q《切削手冊》?0.04mm。確定進(jìn)給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4,當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, ap小于等于2mm時(shí),以及工件直徑為ф160時(shí)。

f=0.5～0.7mm/r 按C620—1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的 計(jì)算公式為

Vc=

cvTapfmxvyv·kv(m/min)??????????2.1 式中, cv=1.58,xv=0.15,yv=0.4，m=0.2。修正系數(shù)kv見《切削手冊》表

1.28,即

kmv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBV=0.97 所以

Vc=

1.58?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97 0.20.150.460?2?0.5 =66.7(m/min)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns= 1000VC1000?66.7==253(r/min)?d?3.14?847 按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與253r/min相近的機(jī)床 轉(zhuǎn)速有230r/min及305r/min。現(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min，則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=80m/min（2）粗車ф160端面

確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: ns=1000VC1000?66.?d=714?160=133(r/min)?3.按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與133r/min相近的機(jī)床 轉(zhuǎn)速有120r/min及150r/min?，F(xiàn)選取150r/min。如果選120m/min，則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=75.4m/min 2.5.2 工序Ⅱ：粗車?65,?80,?75,?100外圓以及槽和倒角

切削深度:先?84車至?80以及?104車至?100。進(jìn)給量: 見《切削手冊》表1.4 Vcvc=Tmaxvyvkv(m/min)

pf =

1.58600.2?20.15?0.50.4?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97

=66.7(m/min)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: n1000VC1000?66s=?d=.7.14?104=204(r/min)?3按機(jī)床選取n?=230 r/min。所以實(shí)際切削速度

V=

?dn.14?104?2301000=

31000=75.1 m/min 檢驗(yàn)機(jī)床功率: 主切削力

FCc=CFcaxFCpf

yFvnFCckFC?????????????2.2 式中：CFC=900, xFC=1.0 , yFC=0.75 , nFC=-0.15

kHBnMF=（F2000.190)?(190)4?1.02 kkr=0.73 所以

FC=900?1.5?0.50.75?66.7?0.15?1.02?0.73?598(N)

切削時(shí)消耗功率

Pc=

FcVc598?66.7??0.665(KW)

6?1046?104由《切削手冊》表1.30中C630-1機(jī)床說明書可知, C630-1主電動(dòng)機(jī)功率為7.8KW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時(shí),主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。

（2）粗車?65外圓

實(shí)際切削速度

V=

?dwnw1000=

3.14?305?65?62.3m/min

1000

（2）粗車?75外圓

取 nw=305r/min 實(shí)際切削速度

V=

?dwnw1000=

3.14?305?75?71.9m/min

1000計(jì)算切削工時(shí)： 按<<切削手冊>>表6.2-1，取

L=81=3mm, L2=0mm。

t=

l?l1?l283?3?i??0.564min nf305?0.5（3）粗車?100外圓

取 nw=305r/min 實(shí)際切削速度

V=(4)粗車@100外圓 取N=305r/min 實(shí)際切削速度 V=---∏DwNw—--（5）車槽7.5.采用切槽刀，rR=0.2mm 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表27-8

取 f=0.25mm/r nw=305r/min 2.5.3 工序Ⅲ 鉆擴(kuò)?32mm、及?43mm孔。Z3025搖臂鉆床（1）鉆孔?25mm

f=0.41mm/r（見《切削手冊》表2.7）

v=12.25m/min（見《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）

ns?1000v1000?12.25??130(r/min)?dw??30?dwnw1000=

3.14?305?75?71.9m/min

1000按機(jī)床選?。?/p>

nw=136r/min（按《工藝手冊》表4.2-2）

所以實(shí)際切削速度

v??dwnw1000???25?1361000?10.68m/min

（2）鉆孔?32mm 根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為

f=（1.2~1.3）f鉆 v=（11~）v鉆 2310 公式中f鉆、v鉆為加工實(shí)心孔時(shí)的切削用量，查《切削手冊》

得 f鉆=0.56mm/r（表2.7）

v鉆=19.25m/min（表2.13）

并令： f=1.35 f鉆=0.76mm/r 按機(jī)床取f=0.76mm/r

v=0.4v鉆=7.7m/min

ns?1000v1000?7.7??76.6r/min ?d??32按照機(jī)床選取

nw?97r/min

所以實(shí)際切削速度：

v??dwnw1000???32?781000?7.84m/min

（3）鉆孔?47mm

根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時(shí)的1/2~1/3，故

f=按機(jī)床取f=0.76mm/r

V=0.4V鉆?7.7m/min

ns?1000v1000?7.7??52.6r/min ?d3.14?4711f鉆??0.6?0.2mm/r 33按機(jī)床選?。?/p>

nw?97r/min

所以實(shí)際切削速度為：

v??dwnw1000???47?971000?14.13m/min

2.5.4 工序Ⅳ 鉆6—?13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1）鉆6-?13.5

f=0.35mm/r

V=17mm/min

所以 n=按機(jī)床選?。?/p>

n?400r/min

1000V=401(r/min)

??13.5w所以實(shí)際切削速度為：

v??dwnw??13.5?4001000?1000?16.95m/min（2）鉆2?M10?6H底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min 所以n=

1000v??8.5=487r/min 按機(jī)床選取

nw?500r/min

實(shí)際切削速度

v??dwnw1000???8.5?5001000?13.35m/min（3）4?M10?6H深20，孔深24，底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min

所以 n=

1000v??8.5=487r/min 按機(jī)床選取

nw?500r/min

實(shí)際切削速度

v??dwnw8.5?5001000???1000?13.35m/min（4）攻螺紋孔2?M10?6H

r=0.2m/s=12m/min

所以 ns?382r/min

按機(jī)床選取

nw?315r/min則

實(shí)際切削速度

v??dwnw1000???10?3151000?9.9m/min

（5）攻螺紋4-M10

r=0.2m/s=12m/min 所以 ns?382r/min

按機(jī)床選取

nw?315r/min則

實(shí)際切削速度

v??dwnw1000???10?3151000?9.9m/min

2.5.5 工序Ⅴ：精車Φ65mm的外圓及與Φ80mm相接的端面 車床：C620-1（1）精車端面

Z=0.4mm

ap?0.2mm

f?0.1mm/r

計(jì)算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=90min）

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158，xv?0.15, yv?0.4，m?0.15修正系數(shù)kv見《切削手冊》表1.28 所以

vc?cvTmapvfxyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4ns?1000vc1000?257??1023r/min ?dw??80按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）與1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。

所以實(shí)際切削速度

v?1200???80?301m/min

1000（2）精車Φ65外圓

2Z=0.3 f=0.1mm/r

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158，xv?0.15, yv?0.4，m?0.15修正系數(shù)kv見《切削手冊》表1.28 所以

vc?cvTmapvfxyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4nw?1200r/min

所以實(shí)際切削速度

v?1200???65?245m/min

1000（3）精車外圓Φ100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r

vc?257m/min

取 nw?1200r/min

實(shí)際切削速度

1200???100?376.8m/min

1000v??0.046)mm孔 2.5.6 工序Ⅵ：精、粗、細(xì)鏜?60H8(0（1）粗鏜孔至Φ59.5mm

2Z=4.5mm則 Z=2.25mm

nw?1000v1000?35??185r/min ?d??60 14 查有關(guān)資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)數(shù)為無級調(diào)數(shù)，故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)數(shù)。（2）精鏜孔至Φ59.9mm

2Z=0.4mm，Z=0.2mm

f=0.1mm/r v=80m/min

nw?1000v1000?80??425r/min ?d3.14?60?0.046)mm（3）細(xì)鏜孔至?60H8(0由于細(xì)鏜與精鏜孔時(shí)共用一個(gè)鏜桿，利用金剛鏜床同時(shí)對工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時(shí)均與精樘相同。

ap?0.05mm

f=0.1mm/r

nw=425r/min

V=80m/min 2.5.7 工序Ⅶ：銑Φ60孔底面 銑床：X63 銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4 切削速度：參照有關(guān)手冊，確定v=15m/min

aw?7mm

ns?1000v1000?15?=477.7r/min ?dw??10采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39）

取 nw=475r/min 故實(shí)際切削速度為：

v??dwnw1000???10?4751000?14.9m/min

當(dāng)nw?475r/min時(shí)，工作臺的每分鐘進(jìn)給量fm應(yīng)為

fm?fzznw?0.08?4?475?150mm/min

查機(jī)床說明書，剛好有fm?150m/min故直接選用該值。倒角1x45°采用90°锪鉆

2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面 ①．選擇磨床：

選用MD1158（內(nèi)圓磨床）②．選擇砂輪：

見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為A36KV6P 20x6x8mm ③．切削用量的選擇：

砂輪轉(zhuǎn)速 n砂?1500r/min，v砂?27.5m/s 軸向進(jìn)給量 fa?3mm 徑向進(jìn)給量 fr?0.015mm

2.5.9 工序Ⅸ： 鏜Φ60mm孔底溝槽

內(nèi)孔車刀 保證t=0.5mm，d=2mm 2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面

采用手工研具進(jìn)行手工研磨：Z=0.01mm

YIYIJINGDAOCI 結(jié)束了

3專用夾具設(shè)計(jì)

為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第6道工序——鉆12孔的鉆床專用夾具。本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。

3.1 問題的指出

本夾具主要用來鉆12孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 夾具設(shè)計(jì)

3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇

由零件圖可知，12孔中，6—?13.5在圓周上均勻分布,2—M10，4—M10也為對稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，只能以?65外圓面作為定位基準(zhǔn)。

為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對12孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算

刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為?13.5。

則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4

F=CFd0zFfyFkF??????????????3.1 式中： CF=420，ZF=1.0, yF=0.8, f=0.35 kF=（HBnF2001.3)?()?1.07 190190F=420?13.51.0?0.350.8?1.07?2123(N)

轉(zhuǎn)矩

T=CTd0ZTfyTkT

式中: CT=0.206, ZT=2.0, yT=0.8 T=0.206?13.52.0?0.350.8?1.07?17.34(N?M)

TV17.34?16.95??0.726KW 30d030?13.5功率 Pm=在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K1K2K3K4

式中 K1—基本安全系數(shù)，1.5;K2—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;K3—刀具鈍化系數(shù), 1.1;K4—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F/=KF=1.5?1.1?1.1?1.1?2123?4239(N)

氣缸選用?100mm。當(dāng)壓縮空氣單位壓力P=0.6MPa,夾緊拉桿D??25mm。

N= N>F

鉆削時(shí) T=17.34 N?M

切向方向所受力: F1=取f?0.1

Ff=4416?0.1?441.6(N)

Ff> F1

所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。

T17.34??267N ?3L65?10?(1002?252)?0.64?4416(N)

3.3 定位誤差的分析

定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為0?0.03，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。

3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明

如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個(gè)夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個(gè)：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5MPa增至0.6 MPa）以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。

鉆床夾具的裝配圖及零件圖分別見附圖3及附圖4。

課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)

參考文獻(xiàn)

1.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2.《機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 3.《機(jī)械制造工藝學(xué)》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學(xué)出版社 4.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》李益民 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 5.《工藝師手冊》 楊叔子主編 機(jī)械工業(yè)出版社

6.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》

王光斗、王春福主編 上海科技出版社 7.《機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)圖冊》南京市機(jī)械研究所 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 8.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》 鄒慧君主編 機(jī)械工業(yè)出版社

9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社 ．《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主編 機(jī)械工業(yè)出版社 13．《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，機(jī)械工業(yè)出版社 14．《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平主編 哈工大出版社 15.《現(xiàn)代機(jī)械制圖》 呂素霞 何文平主編 機(jī)械工業(yè)出版社

全文總結(jié)

本文是針對如何提高填料箱蓋的加工質(zhì)量以及如何縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期提出的基于UG的填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)是對填料箱蓋加工路線的確定，制定工序卡片，然后對工序4中的鉆12孔進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，我主要從以下方面得到了收獲：

（1）在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的方面，對基準(zhǔn)面的選擇是十分重要的，正確合理的基準(zhǔn)面對加工質(zhì)量的保證，生產(chǎn)率的提高有很大的作用。最終經(jīng)過多方面的比較最終確定零件的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，在工藝路線的確定方面，我設(shè)計(jì)出了兩個(gè)不同的方案，兩個(gè)方案的不同之處在于對零件加工的順序不一樣，經(jīng)過多方面的分析，我最終選擇了工藝路線方案二，并對其進(jìn)行了改進(jìn)。

（2）在確定工藝路線后，對工件的加工余量以及工時(shí)的確定也是十分重要的，我查閱了《工藝手冊》及《切削手冊》，對切削力進(jìn)行計(jì)算，對工件的強(qiáng)度進(jìn)行校核，最終確定零件的切削用量以及各工序的工時(shí)。

（3）在進(jìn)行對工序4的加工12孔進(jìn)行專業(yè)夾具設(shè)計(jì)，由于12孔中6-φ13.5，2-M10,4-M10,為平均分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，選擇以φ65外圓面作為定位基準(zhǔn)。在選定定位基準(zhǔn)后，夾緊方式的選擇成了重點(diǎn)，考慮到夾具的體積和夾緊裝卸的方便性，所以采用氣動(dòng)夾緊。最終確定夾具的結(jié)構(gòu)。

第五篇：新型化工塔填料概述 天津大學(xué)傳質(zhì)作業(yè)（共）

一、前言

塔器作為汽-液及液-液之間進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煉油、石化、精細(xì)化工、化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的物系分離，涉及蒸(精)餾、吸收、解吸、汽提及萃取等化工單元操作。塔器分為板式塔和填料塔兩種。板式塔通常結(jié)構(gòu)較為簡單，易于放大，造價(jià)較低；但板式塔普遍存在效率較低，壓降較高，持液量大等缺點(diǎn)。為了解決這種問題，填料塔應(yīng)運(yùn)而生，填料塔近年來發(fā)展很快，尤其是隨著各種新型填料及其它新型塔內(nèi)件開發(fā)成功，應(yīng)用填料塔似乎成了一種潮流。與傳統(tǒng)的板式塔相比，填料塔具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點(diǎn)，而且新型填料、新型塔內(nèi)件的開發(fā)應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究的不斷深入，使填料塔的放大效應(yīng)取得了實(shí)質(zhì)性的突破，填料塔在化工企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，使其與板式塔的競爭變得更為激烈。

二、適用范圍

填料塔應(yīng)用范圍極廣，相對于板式塔更適用于以下工況：①傳質(zhì)速率受氣膜控制的系統(tǒng)以及要求持液量小、停留時(shí)間短、壓降小的物系；②有腐蝕性、熱敏性、易起泡沫及粘性物料的條件；③難分離物系及產(chǎn)品純度要求很高的場合；④與高效液體分布器相匹配，還可適用于10：1以上的高操作彈性條件。主要應(yīng)用領(lǐng)域有：①煉油廠常減壓塔，氣體分離塔，催化裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)、脫硫塔、烷基苯分餾塔等；②乙烯裝置汽油分離塔、乙烯／苯乙烯精餾塔的改造及其他石油化工產(chǎn)品的加工；③化肥行業(yè)脫硫、脫碳、再生塔、熱水飽和塔、尿素除塵塔等；④天然氣分離裝置、空氣分離裝置；⑤制藥、食品、環(huán)保、精細(xì)化工等行業(yè)。近幾年來，蒸餾裝置發(fā)展趨勢是現(xiàn)代填料塔逐步取代傳統(tǒng)填料塔，并部分取代大型板式塔，國外有專家預(yù)言，不就的將來采用規(guī)整填料將成為蒸餾操作唯一可取的途徑。

三、新型散裝填料介紹

散裝填料是具有一定幾何尺寸的顆粒體，在塔內(nèi)以散堆方式堆積。近年一些新型高效散裝填料的出現(xiàn)以及在一些行業(yè)的成功應(yīng)用，如環(huán)保行業(yè)從煙氣中除去HC1和S02等，說明散裝填料將在某些領(lǐng)域得到新的發(fā)展。另外，國內(nèi)外最新的研究工作表明，在液液萃取、液氣比很大的吸收和高壓精餾的情況下，應(yīng)用散裝填料的操作性能優(yōu)于規(guī)整填料和塔盤。因此在合成氨的氣體凈化、石油化工和焦化等領(lǐng)域，散裝填料得到了廣泛的應(yīng)用。

NJT型階梯環(huán)填料

第一代NJT型瓷質(zhì)階梯環(huán)(井)和瓷質(zhì)階梯環(huán)(米)填料較目前國內(nèi)普遍使用的瓷質(zhì)拉西環(huán)填料和瓷質(zhì)矩鞍填料具有通量大、阻力小、效率高、操作范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該填料早在1984年通過了原化工部科技局技術(shù)鑒定。它是一種綜合性能較好的填料，可以在化工生產(chǎn)中，特別是在硫酸裝置的吸收塔中推廣應(yīng)用。在老廠挖潛改造中可以增加設(shè)備生產(chǎn)能力、降低能量消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。在新塔設(shè)計(jì)中可以提高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度，降低塔填料層的高度。

①第二代瓷階梯環(huán)填料比第一代瓷階梯環(huán)填料具有更大的比表面積、更高的空隙率和機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)減少了壁流，從而提高了干燥、吸收塔的生產(chǎn)強(qiáng)度，在對老廠挖潛改造中可提高生產(chǎn)能力25％左右，對新廠建設(shè)中可使填料阻力更低，能耗更低，塔設(shè)備投資更低

②第二代瓷階梯環(huán)填料比第一代瓷階梯環(huán)填料阻力更小，在結(jié)構(gòu)上使氣液兩相的接觸由面變?yōu)辄c(diǎn)，接觸面不斷更新，加大了吸收推動(dòng)力，使干燥水分指標(biāo)和吸收率指標(biāo)比第一代瓷階梯環(huán)填料更優(yōu)，生產(chǎn)操作更穩(wěn)定。

③第二代瓷階梯環(huán)填料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制造工藝嚴(yán)謹(jǐn)，耐酸度高，經(jīng)使用證實(shí)其破損率小于1％，使用壽命長，還可進(jìn)一步降低填料塔的填料高度，更有利于降低制造成本。

④第二代瓷階梯環(huán)填料可在更高的氣流速度下操作，自清洗能力強(qiáng)，霧沫夾帶更少，可延遲大修周期，保護(hù)了環(huán)境。

此種填料為硫酸工業(yè)給予了很大的幫助。Impak填料

Impak填料最初由美國Lantacskan公司提出，后經(jīng)北京化工大學(xué)等單位多年研究改進(jìn)。是近一個(gè)世紀(jì)填料發(fā)展的新成果。構(gòu)型特點(diǎn)是：①環(huán)鞍結(jié)合，既有鞍型結(jié)構(gòu)的良好分布性能，又有環(huán)型結(jié)構(gòu)高通量的特點(diǎn)；②開放壁面；③扁環(huán)結(jié)構(gòu)。對不同高徑比的環(huán)型填料對比研究表明：高徑比越小，傳質(zhì)效率越高。Impak填料單體外形呈扁環(huán)，使填料單元立放最穩(wěn)，有利于加強(qiáng)氣液湍動(dòng)，活化內(nèi)表面。Impak填料集扁、鞍、環(huán)結(jié)構(gòu)于一體，采用多褶壁面，多層筋片，強(qiáng)化了填料的整體性能，體現(xiàn)了現(xiàn)代散裝填料構(gòu)型正趨于成熟。實(shí)驗(yàn)對比表明：其負(fù)荷能力與DN50mm金屬Intalox鞍環(huán)相當(dāng)；在一般的氣液流率下，傳質(zhì)效率比DN50mm金屬Intalox鞍環(huán)高出30以上；傳質(zhì)單元壓降很低，適合于精密分離、熱敏物系和舊塔節(jié)能改造。階梯短環(huán)填料

階梯短環(huán)填料(CMR)是美國Glistch公司兼并英國傳質(zhì)公司后大力推廣的一種散裝填料，與其前身階梯環(huán)相比，高徑比從原有的0.5降到0.3。這種看似簡單的幾何特性卻是CMR性能優(yōu)越的關(guān)鍵。大量實(shí)驗(yàn)表明，CMR的性能確實(shí)明顯優(yōu)于鮑爾環(huán)和篩板塔，且可以用碳鋼、不銹鋼、非鐵合金、塑料和陶瓷制造。因此，CMR的應(yīng)用很廣泛，已在近千座工業(yè)塔中得到廣泛的應(yīng)用。超級扁環(huán)填料

清華大學(xué)根據(jù)國外新型填料發(fā)展的動(dòng)向。創(chuàng)新研制了內(nèi)彎弧型筋片扁環(huán)填料(QH-1型扁環(huán)填料)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：①采用和傳統(tǒng)填料不同的內(nèi)彎弧型筋片結(jié)構(gòu)，使填料內(nèi)部的流道更為合理，提高了傳質(zhì)效率，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)可提高填料的強(qiáng)度；②針對液液體系軸向混合嚴(yán)重的特點(diǎn)，采用0.2-0.3極低的高徑比，使填料在亂堆時(shí)也能體現(xiàn)一定程度的有序排列，從而降低了阻力降，有效抑制了兩相的非理想流動(dòng)，有助于進(jìn)一步提高處理能力和傳質(zhì)效率；③可根據(jù)體系和生產(chǎn)要求，采用多種材質(zhì)加工制造，且有多種規(guī)格，因而選用范圍寬，操作彈性大。實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用表明，QH-1型扁環(huán)填料用于液液萃取和在大液體噴淋密度下，性能超過鮑爾環(huán)、Intalox等國外引進(jìn)的新型填料，已在潤滑油精制、芳烴抽提、液化氣脫硫、合成氨廠脫碳塔和再生塔中得到成功的應(yīng)用。

為進(jìn)一步提高扁環(huán)填料的性能，又開發(fā)了新的撓性梅花扁環(huán)填料(QH-2型扁環(huán)填料)，不僅傳質(zhì)效率高、處理能力大、阻力降小，而且質(zhì)量輕、成本較低，比QH-1型又有所提高。

近年來，中國還引進(jìn)和吸收了許多高效、先進(jìn)的散裝填料，如金屬矩鞍環(huán)(IMTP)、改進(jìn)型金屬鮑爾環(huán)(HY-PAK)、金屬階梯環(huán)、塑料矩鞍環(huán)、共軛環(huán)等，也較接近理想填料，比規(guī)整填料具有更好的自清理能力，不易堵塞。

四、新型規(guī)整填料介紹

目前規(guī)整填料種類多，形狀不同，性能各異。理想的規(guī)整填料應(yīng)具備 下特點(diǎn)：(1)壓降?。?2)分離效率高；(3)節(jié)能，可減小塔徑；(4)液體滯流量少；(5)操作彈性大，適應(yīng)性強(qiáng)；(6)產(chǎn)品提取率高。

Zupak組片式波紋填料

Zupak組片式波紋填料填料是原天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司近年開發(fā)出來的獲獎(jiǎng)專利產(chǎn)品，目前有兩大類8種型號。Zupak填料和相應(yīng)型號的Mellapak填料相比，比表面積增加了10％左右，開孔率增加了30％-40％，分離效率提高約10％，通量提高20％，壓力降降低30％左右。開發(fā)成功第一次就用在當(dāng)時(shí)中國最大直徑的塔上(8400 mm)，目前正處于迅速推廣階段。

BH型高效填料

BH型高效填料是北京化工大學(xué)在對國內(nèi)外各種填料進(jìn)行深入細(xì)致研究的基礎(chǔ)上川，為滿足化工行業(yè)對超高純度產(chǎn)品的要求，克服普通填料表面對甘油、水等表面張力大的物系難以良好潤濕成膜的缺點(diǎn)，并通過對各種填料網(wǎng)紋構(gòu)型進(jìn)行深入研究、綜合比較，結(jié)合填料流體力學(xué)性能與傳質(zhì)學(xué)的研究成果而研究開發(fā)出的一種新型高效填料。BH型高效填料己在我國醋酸乙烯制備、甲醇精餾、丙炔醇制備、水合脫生產(chǎn)等行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用，達(dá)到了提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低化學(xué)物料排放，提高這些行業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品競爭力的預(yù)期目標(biāo)。

SM、SW、SC、SB系列新型規(guī)整填料

上海化工研究院國家高效分離塔填料及裝置技術(shù)研究推廣中心于20世紀(jì)70年代開發(fā)了SC、SB絲網(wǎng)波紋填料系列，80年代開發(fā)了SM系列SL板波紋填料，90年代開發(fā)了SW 系列網(wǎng)孔波紋填料并取得專利證書。這些填料已在國內(nèi)多座塔器中應(yīng)用，效果顯著。

SINOPAK填料

該填料系南京大學(xué)開發(fā)的波紋型系列無壁流規(guī)整填料，采用了專門的防壁流設(shè)計(jì)并獲得1996年國家專利。分離效率比其他普通波紋規(guī)整填料高10％-25％，其綜合性能完全達(dá)到和優(yōu)于國外同類填料產(chǎn)品。

CHINAPAK填料

該填料系天津市博隆科技開發(fā)公司開發(fā)的規(guī)整填料專利產(chǎn)品，綜合了金屬孔板波紋填料和金屬矩鞍環(huán)填料各自的優(yōu)點(diǎn)，克服了散堆填料易于淘流的缺點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用獲得成功。

自分布填料和再分布填料

自分布填料是將特制的規(guī)整填料作為液體再分布器使用的，旨在改善液體分布性能的填料。其作用是將多點(diǎn)式或多線式液體分布狀態(tài)變成多線式或面分布狀態(tài)，以減少液體分布的端效應(yīng)。這方面工作美國Glitsch公司領(lǐng)先一步。中國在1990年后。由天津大學(xué)研制的自分布填料在工程上得到了應(yīng)用。

相對于填料層兩端氣液分布的端效應(yīng)。填料層中部存在著“中效應(yīng)”。再分布填料就是為了消除“中效應(yīng)” 而專門設(shè)計(jì)的一種特制填料。換言之，它不僅克服了壁流現(xiàn)象，重要的是它能將環(huán)塔壁區(qū)的高液流量向塔心縮移，同時(shí)又將塔中心部位的高氣流量向環(huán)塔壁區(qū)擴(kuò)展，因而既是液體再分布器，又是氣體再分布器，同時(shí)還起傳質(zhì)作用。自分布填料和再分布填料既適用于規(guī)整填料塔，也適用于散裝填料塔。

新型復(fù)合填料

清華大學(xué)研究開發(fā)的新型復(fù)合填料是在規(guī)整填料基礎(chǔ)上采用交錯(cuò)90。排列的水平波紋(PFG)組合而成。PFG本身是種填料，同時(shí)又起到分布器的作用，具有良好的自分布性能，分離效果比規(guī)整填料提高15％ ～20％。每米填料的理論板數(shù)比同規(guī)格的Sulzer填料高15％左右。在新型復(fù)合填料基礎(chǔ)上采用一定厚度的復(fù)合填料單元體作為塔板，形成分層填料塔板。其傳質(zhì)效率高，填料用量少(降低填料成本)，高效低阻，性能優(yōu)于一般塔板和填料，特別適用于真空精餾工況條件下的高純度分離。

五、展望

由于波紋填料的開發(fā)成功和一些基礎(chǔ)理論研究成果在填料塔工程放大問題上的突破，填料塔大型化帶來的放大效應(yīng)問題得到了一定程度的解決，尤其是20世紀(jì)90年代，一些大通量、低壓降、高效率填料和塔內(nèi)件的成功開發(fā)及應(yīng)用，使填料塔分離工程技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新階段。21世紀(jì)的填料塔分離技術(shù)將向行業(yè)化、復(fù)合化、節(jié)能化、大型化方向發(fā)展。不同種類的填料組成填料復(fù)合塔，或組成填料-塔板復(fù)合塔是一種新的開發(fā)途徑。新型“分布填料” 也將在分布器的開發(fā)中占據(jù)重要地位。

參考文獻(xiàn)

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