第一篇：使用PROII模擬精餾塔設(shè)計流程--圖文

脫輕塔模擬 shortcut

運行結(jié)果

可以看出最小回流比為5.58，最小理論板數(shù)75 因為利舊塔板數(shù)為106，塔板效率按70%算，操作塔板數(shù)為74.2,塔板數(shù)不滿足，更改分離要求，塔頂正己烷含量提高至6%。運行結(jié)果如圖

由圖可知，綜合考慮塔板數(shù)和回流比，選擇理論板數(shù)74，進料位置22.49，回流比選擇最小回流比的兩倍8.84。

塔頂關(guān)鍵組分3MP塔底關(guān)鍵組分HEXANE 計算兩純組分在0.04MPag下的泡點（露點溫度）分別為74和79℃，又兩者在45攝氏度下均為液體，說明塔頂壓力設(shè)置在0.04MPag是可行的。塔板壓降和塔頂壓力主要看塔頂和塔頂?shù)臏囟?。通過不斷更改塔頂壓力和塔板壓降達到所需溫度。塔底再沸器設(shè)計因為塔底氣相返回設(shè)置為20%，塔底物流經(jīng)過再沸器的溫度變化不大，故再沸器設(shè)計時選用固定再沸器熱負荷的模式。

第二篇：采用CHEMCAD進行精餾塔模擬和設(shè)計

任務(wù)1 精餾設(shè)計與嚴格模擬

知識目標：理解輕、重關(guān)鍵組分的概念，理解回流比的概念，理解嚴格精餾的操作條件的合理組合，理解靈敏度分析的概念，理解精餾從簡捷設(shè)計到嚴格模擬，再到尺寸設(shè)計的過程。

技能目標：掌握簡捷精餾設(shè)計中對輕、重關(guān)鍵組分的設(shè)定，掌握嚴格精餾的操作條件的設(shè)定，使用靈敏度分析來優(yōu)化嚴格精餾的設(shè)計，能使用CHEMCAD進行精餾的簡捷設(shè)計、嚴格模擬和尺寸設(shè)計。

一、采用ChemCAD進行精餾塔簡捷設(shè)計計算

精餾設(shè)計采用芬斯克－恩特伍德－吉利蘭－Kirkbride公式（Fenske-Underwood-Gillila-nd-Kirkbride），芬斯克公式求解精餾塔的最少理論塔板數(shù)；恩特伍德公式求解最小回流比；吉利蘭計算實際回流比及其對應(yīng)的塔板數(shù)；Kirkbride公式計算適宜的進料板位置，芬斯克公式也可以求解適宜的進料板位置。

例5-1-1 使用簡捷法設(shè)計一個脫乙烷塔，從含有6個輕烴的混合物中回收乙烷，進料組成mol%：甲烷 5，乙烷 35，丙烯 15，丙烷 20，異丁烷 10，正丁烷 15；進料狀態(tài)為飽和液相，壓力為2.736MPa。對產(chǎn)物分離要求見設(shè)計條件表。①求該塔的最小回流比，所需最少理論板數(shù)；②當實際回流比為最小回流比的1.25倍即R/Rm=1.25時，該塔的實際塔板數(shù)和進料位置。

表5-1-1 脫乙烷塔的設(shè)計條件

設(shè)計的分離要求 餾出液中C2H6的回收率 餾出液中C3H6的回收率

0.915 0.063 解題步驟：

步驟1：新建文件名“簡捷設(shè)計”； 步驟2：建立流程圖，精餾塔用簡捷精餾塔（shortcut column）的圖標；流程如圖5-1-1。步驟3：選擇流程的單位：點擊“格式及單位制”菜單按鈕，在其下拉菜單中選擇“工程單位…”命令，以國際單位制為主，選擇符合題意的單位（mol，K，MPa）。

步驟4：點擊菜單按紐“熱力學(xué)及物化性質(zhì)”，在其下拉菜單中點擊“選擇組分…”命令，然后依次將組分甲烷（Methane或CH4）選中加入，將組分乙烷（Ethane或C2H6）選中加入，將組分丙烯（propene 或C3H6）丙烷（Propane和C3H8）選中加入，將組分異丁烷（i-butane或i-C4H10）選中加入，將組分正丁烷（n-butane或n-C4H10）選中加入?！癘K”，軟件彈出建議的K值與H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系統(tǒng)提示的K值方法；

步驟5：雙擊“物料 1”，在彈出的編輯物料信息窗口（如圖5-1-2所示）的“壓力 MPa”文本框中填入壓力值2.736，在“氣相分率”文本框填入數(shù)值0；各組分摩爾流量按題意填入即可，點擊該窗口左上方的按鈕“閃蒸”，軟件算出溫度和焓，點擊“確定”；

121簡捷精餾塔3

圖5-1-1 簡捷精餾塔流程圖

圖5-1-

2進料信息編輯窗口

步驟6：雙擊流程圖中單元設(shè)備精餾塔的圖標或設(shè)備號①，彈出簡捷精餾塔輸入信息框；根據(jù)題目要求填寫和選擇如圖5-1-3所示。

圖5-1-3 簡捷精餾塔的信息編輯窗口

步驟7：點擊“R”按鈕，運行流程的模擬計算。

步驟8：查看設(shè)備1——簡捷精餾塔的計算結(jié)果和相關(guān)信息。如圖5-1-4所示，點擊菜單命令“結(jié)果報表／單元設(shè)備／選擇單元設(shè)備…”，彈出“選擇單元設(shè)備”窗口，用鼠標點擊設(shè)備1或在窗口中輸入數(shù)字1，“OK”；

圖5-1-4 設(shè)備結(jié)果信息查看的菜單命令

部分結(jié)果如下：

塔板數(shù) 最少塔板數(shù) 進料板位置

冷凝器換熱量

MJ/h 再沸器換熱量

MJ/h 最小回流比Rmin 回流比計算值

17.756 8.4369 9.8332-1.112 1.4334 1.4583 1.8229

二、精餾過程嚴格計算

精餾塔的簡捷設(shè)計常用于精餾塔的初步設(shè)計和經(jīng)驗估算，適用于非極性和弱極性的物質(zhì)體系。這樣的的結(jié)果往往比較粗糙，還需要用精餾塔的嚴格模型進行校驗，結(jié)合靈敏度分析工具，優(yōu)化精餾的操作條件，如進料板的最佳位置，最佳回流比，塔板數(shù)等。

ChemCAD中精餾的嚴格模型按照塔板上的MESH方程聯(lián)立，模型塔的示意如圖5-1-5所示。

圖5-1-5 精餾塔的模型結(jié)構(gòu)

該模型塔有N塊理論板，包括一個塔頂冷凝器和一個再沸器。理論板的順序是從塔頂向塔釜數(shù)，冷凝器為第一塊板，再沸器為第N塊板，除冷凝器與再沸器外每一塊板都有一個進料F；氣相側(cè)線出料G；液相側(cè)線出料S和熱量輸入或輸出，若計算的塔不包括其中的某些項目，則設(shè)該參數(shù)為零，并假定每塊板為一塊理論板。數(shù)學(xué)模型—MESH方程組

在平衡級的嚴格計算中，必須同時滿足MESH方程，它描述多級分離過程每一級達汽液平衡時的數(shù)學(xué)模型。

①物料平衡式（每一級有C個，共NC個，其中C為組分數(shù)），即M方程；

Lj?1xi,j?1?(Vj?Gj)yij?(Lj?Uj)xij?Vj?1yi,j?1??Fjzij

②相平衡關(guān)系式（每一級有C個，共NC個），即E方程；

yij?kijxij

（5-1-1）

③摩爾分率加和式（每一級有一個，共有N個），即S方程；

?xij?1或?yij?1

（5-1-2）

④熱量平衡式（每一級有一個，共有N個），即H方程；

Lj?1hj?1?(Vj?Gj)Hj?(Lj?Uj)hj?Vj?1Hj?1??FjHFj?Qj（5-1-3）除MESH模型方程組外，平衡常數(shù)和焓的關(guān)聯(lián)式必須知道

kij?kij(Tj,pj,xij,yij)

hj?hj(Tj,pj,xij)

Hj?Hj(Tj,pj,yij)

NC個 N個 N個

（5-1-4）（5-1-5）（5-1-6）

將上述N個平衡級按逆流方式串聯(lián)起來，有Ncu=N(2C+3)個方程和Nvu=[N(3C+9)–1]個變量。

設(shè)計變量總數(shù)Niu=NC+6N–1個，固定N(C+3)，可調(diào)3N–1 如：1）各級Fij，zij，TFj，pFj，N(C+2)個

2）各級pj，N個

3）各級Gj(j=2,?,N)和Sj(j=1,?,N–1)，2(N–1)個 4）各級Qj，N個 5）各級N，1個

在N(2C?3)個MESH方程中，未知數(shù)為xij,yij,Lj,Vj,Tj，其總數(shù)也是N(2C?3)個,故聯(lián)立方程組的解是唯一的。

精餾的MESH方程是一個龐大的方程組，求解方法比較復(fù)雜。根據(jù)求解方法，ChemCAD提供兩類嚴格的精餾求解模型：內(nèi)-外環(huán)法（inside-out）和聯(lián)立校正法（simultaneous）。

本節(jié)介紹如何應(yīng)用ChemCAD中精餾塔的嚴格模型SCDS，對精餾過程進行物料衡算和精餾塔溫度分布計算。

例5-1-

2已知塔的進料條件和操作要求如圖5-1-6所示，求塔的溫度分布和物料的各組分分布。

圖5-1-6 例5-1-2的進料條件和操作要求

本題思路：普通精餾塔的流程是一進兩出，需要知道進料信息和塔的操作信息。塔的操作信息主要有：①塔板總數(shù)，在CHEMCAD中不把冷凝器和再沸器納入塔板數(shù)，那么本題的塔板總數(shù)是11；②進料板的位置應(yīng)為7－1＝6；③塔的操作壓力或壓力降，本題的塔壓是2.76MPa；④如果精餾塔有一個冷凝器，就至少再需要一個有關(guān)餾出液（汽）的操作條件，本題給出了兩個，只需要用其中一個即可；⑤如果精餾塔有一個再沸器，就至少再需要一個有關(guān)釜液的操作條件，本題給出了兩個，只需要用其中一個即可；

解題步驟：

步驟1：建新文件名為“精餾”；

步驟2：建立流程圖如圖5-1-6所示，精餾塔使用SCDS圖標； 步驟3：選擇流程的單位：點擊菜單“格式及單位制”?“工程單位...”，選擇符合題意的單位（mol，K，MPa）。

步驟4．點擊菜單按紐“熱力學(xué)及物化性質(zhì)” ?“選擇組分...”，依次將組分甲烷（Methane或CH4）選中加入，將組分乙烷（Ethane或C2H6）選中加入，丙烷（Propane和C3H8）選中加入，將組分正丁烷（n-butane或n-C4H10）選中加入，將組分正戊烷（n-pentane或n-C5H12）選中加入?！癘K”，彈出軟件建議的K值與H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系統(tǒng)提示的K值方法；

步驟5．雙擊“物料1”，彈出“編輯物料信息”窗口，如圖5-1-7所示，在“溫度 K”文本框中鍵入溫度值313.7； 在“壓力 MPa”文本框中鍵入壓力值2.76，各組分摩爾流量按題意填入即可，點擊該窗口左上方的按鈕“閃蒸”，點擊“確定”；

步驟6．雙擊流程圖中單元設(shè)備精餾塔的圖標或設(shè)備號①，彈出精餾塔輸入信息框；根據(jù)題目要求,“精餾概況”頁面填寫如圖5-1-8。

圖5-1-7 例5-1-2的進料信息編輯窗口

圖5-1-8 CHEMCAD中精餾塔的設(shè)備信息

步驟7．點擊精餾塔輸入信息窗口的“Specifications”活頁，選擇和填寫如圖5-1-9所示：

圖5-1-9 例5-1-2的精餾塔的分離要求組合1

根據(jù)題目要求也可以用C2、C3回收率來確定兩個條件代替，如圖5-1-10所示：

圖5-1-10 例5-1-2的精餾塔的分離要求組合2

當然根據(jù)已知條件還有多種選擇。

步驟8．點擊菜單“運行”，如圖5-1-11所示，點擊其下拉菜單中的“收斂…”，在彈出的“－收斂參數(shù)－”窗口左下方選上“顯示跟蹤窗口”，表示顯示計算收斂過程，“OK”如圖5-1-12所示；

運行按鈕

圖5-1-11 流程的運行命令菜單

圖5-1-12 流程的運行命令菜單

步驟9：點擊工具欄中的運行按鈕“R”，（在圖5-1-11中已經(jīng)標出），彈出消息窗口，顯示CHEMCAD對程序的檢查結(jié)果，“CHEMCAD Message Box”窗口中顯示該題輸入數(shù)據(jù)的錯誤為零，隨后點擊窗口下方的按鈕“Yes”。

步驟10：點擊“CHEMCAD Trace Window －”窗口中的 “Go”按鈕，執(zhí)行運算，計算完成后，“CHEMCAD Trace Window －”窗口顯示收斂完成，運行結(jié)束。

步驟11：關(guān)閉上述窗口。然后我們再產(chǎn)生一個這次流程模擬的結(jié)果文件：點擊“結(jié)果報表”命令菜單，在彈出的下拉菜單中選擇最下方的“統(tǒng)一完整的報表…”菜單命令，彈出“統(tǒng)一完整的報表”命令按鈕窗口，點擊第二個按紐“計算并給出結(jié)果”，CHEMCAD彈出結(jié)果文件，包含了所有物料和設(shè)備的信息。

步驟12：繪制溫度分布圖：點擊“繪圖”菜單命令，選擇“單元設(shè)備信息繪圖”? “精餾塔信息隨塔板分布圖”子命令；

圖5-1-13 繪圖的運行命令菜單

步驟13：彈出“選擇單元設(shè)備”窗口，讓用戶用鼠標選擇設(shè)備。

步驟14：彈出繪制塔內(nèi)各種變量分布圖的選擇窗口，選擇如圖5-1-14所示：

圖5-1-14 繪圖信息選擇窗口

步驟15．點擊圖5-1-14中窗口中 “OK”按紐，彈出塔板溫度分布圖如圖5-1-15所示：

圖5-1-15 塔板溫度分布圖

步驟16．同理繪制的塔板上汽相分布圖和液相組分分布圖如圖5-1-16和圖5-1-17所示：

圖5-1-16 塔板上汽相分布圖

圖5-1-17 塔板上液相分布圖

采用靈敏度分析對該塔的進料板位置進行確定。在不改變分離質(zhì)量的情況下，合適的進料板位置對應(yīng)的回流比最小，能耗也最低。因此進料板位置可以通過分析回流比隨進料板位置的變化，找出最小點，確定進料板位置。

步驟1．點擊“運行”菜單按鈕，選擇子菜單命令靈敏度分析 > 新建靈敏度分析，如圖5-1-18所示，彈出“新的靈敏度分析”消息窗口，如圖5-1-19所示；

圖5-1-18 “運行”菜單按鈕下的命令“新建靈敏度分析”

圖5-1-19 為新建靈敏度分析命名的消息窗口

步驟2．在圖5-1-19輸入名稱，如在文本框中輸入“確定進料板位置”，表明本次靈敏度分析的作用，點擊“OK”按鈕，此時子菜單命令“編輯靈敏度分析”激活，如圖5-1-20所示；

圖5-1-20 “編輯靈敏度分析”的菜單命令

步驟3．點擊“編輯靈敏度分析”命令，彈出變量編輯窗口，確定變量類型和變化范圍，如圖5-1-21A和圖5-1-21B所示；

圖5-21A 自變量編輯窗口

圖5-1-21B 因變量編輯窗口

步驟4．點擊“靈敏度分析”菜單下的運行 > 運行所有，如圖5-1-22所示，運行靈敏度分析。

圖5-1-22 靈敏度分析菜單下的“運行全部”命令

步驟5．點擊靈敏度作圖命令“繪制結(jié)果圖”，如圖5-1-23所示；

圖5-1-23 靈敏度分析菜單下的繪圖命令

步驟6．在彈出的“Sensitivity Plot”窗口，如圖5-1-24所示，對作圖的X軸和Y軸進行選擇，輸入Y軸的標題名。點擊“OK”，彈出回流比隨進料板位置的變化圖，如圖5-1-25所示；通過該圖，合適的進料板位置是5。

圖5-1-24 繪圖選項窗口

圖5-1-25 回流比與塔板數(shù)的靈敏度分析結(jié)果圖

三、精餾設(shè)備的設(shè)計

精餾塔設(shè)備結(jié)構(gòu)主要有兩大類：填料塔和板式塔。本節(jié)主要介紹使用ChemCAD進行無規(guī)整填料（如拉西環(huán)，鮑爾環(huán)等）精餾塔的尺寸設(shè)計。

步驟1．對于任意一個已經(jīng)完成的SCDS精餾模擬的題目，點擊“尺寸設(shè)計”菜單按鈕，選擇子菜單“精餾”? “填料…”命令，如圖5-1-26所示。

圖5-1-26 精餾塔設(shè)備尺寸設(shè)計命令

步驟2．彈出的“填料”窗口，輸入段數(shù)“1”，選擇“用于無規(guī)填料的Sherwood-Eckert法”，如圖5-1-27所示。

圖5-1-27 填料設(shè)計的相關(guān)選項

步驟3．彈出的填料參數(shù)窗口，如圖5-1-28所示。大部分參數(shù)軟件已經(jīng)給好，主要做如下選擇和輸入：本題選擇確定壓力降；之后輸入壓力降的設(shè)計值，本題給出壓力降的最大值是0.2MPa；最后給出理論板當量高度，本題給的值是0.3m；設(shè)計壓力設(shè)定值是2.76MPa。

圖5-1-28 無規(guī)填料塔的設(shè)計選項窗口

步驟4：點擊“OK”，軟件給出設(shè)計結(jié)果，如塔徑，壁厚等。

第三篇：精餾塔設(shè)計心得體會

精餾塔設(shè)計心得體會

041140404 謝恒

通過本門課程設(shè)計，以下能力得到了較大的提高：

1、了解了篩板精餾塔的分離原理原理，以及篩板精餾塔的使用的注意事項。

2、培養(yǎng)具有綜合應(yīng)用相關(guān)知識來解決測試問題的基礎(chǔ)理論；

3、培養(yǎng)在實踐中研究問題，分析問題和解決問題的能力； 我們必須堅持理論聯(lián)系實際的思想，以實踐證實理論，從實踐中加深對理論知識的理解和掌握。實驗是我們快速認識和掌握理論知識的一條重要途徑。

我們認為，在這學(xué)期的實驗中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習、實踐，再學(xué)習、再實踐。

在本次設(shè)計中，我結(jié)合書本與網(wǎng)上的一些知識來完成了自己的課程設(shè)計。其中的設(shè)計評述、塔板結(jié)構(gòu)與選型參考課本上的模板。在此次設(shè)計中雖然自己做了近兩周時間,深深體會到計算時的繁鎖。首先是對塔的操作壓強認識不足，在老師的幫助下自己很快的解決了。其次是再計算時有許多是根據(jù)老師指定數(shù)據(jù)來算的如：塔板間距、上液層高度、加熱蒸汽壓

強，質(zhì)量流量等，這些對于我們這些只學(xué)了一些簡單的理論知識的學(xué)生來說簡直是難上加難，以至于自己再算到這些時，算了一次又一次，才滿足了工藝要求。

雖然，自己經(jīng)過很長時間來完成自己的設(shè)計內(nèi)容的計算，一遍又遍，但還是覺得不算苦，必定有一句“千里之行，始于足下”。再完成設(shè)計內(nèi)容后那就是選擇工藝流程圖，然而自己對工藝流程圖的繪制卻不知無從下手。最后，工藝流程是自己在結(jié)合書本上和老師給的參考圖形，根據(jù)我們的設(shè)計要求選擇了這個工藝流程。在確定此次工藝流程圖之后，自己也用CAD畫一遍花了一天的時間把工藝流程圖畫完。也感覺到自己CAD的不行，以后要花時間來練習。

第四篇：精餾塔設(shè)計心得體會

3、設(shè)計心得

通過本次設(shè)計，讓自己進一步對精餾塔的認識加深，體會到課程設(shè)計是我們所學(xué)專業(yè)課程知識的綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，也深深感受到做一件事，要做好是那么的不容易。

在本次設(shè)計中，我結(jié)合書本與網(wǎng)上的一些知識來完成了自己的課程設(shè)計。其中的設(shè)計評述、塔板結(jié)構(gòu)與選型參考課本上的模板。在此次設(shè)計中雖然自己做了近兩周時間,深深體會到計算時的繁鎖。首先是對塔的操作壓強認識不足，在老師的幫助下自己很快的解決了。其次是再計算時有許多是根據(jù)老師指定數(shù)據(jù)來算的如：塔板間距、上液層高度、加熱蒸汽壓強，質(zhì)量流量等，這些對于我們這些只學(xué)了一些簡單的理論知識的學(xué)生來說簡直是難上加難，以至于自己再算到這些時，算了一次又一次，才滿足了工藝要求。再次，雖然，自己經(jīng)過很長時間來完成自己的設(shè)計內(nèi)容的計算，一遍又遍，但還是覺得不算苦，必定有一句“千里之行，始于足下”。再完成設(shè)計內(nèi)容后那就是選擇工藝流程圖，然而自己對工藝流程圖的繪制卻不知無從下手。最后，工藝流程是自己在結(jié)合書本上和老師給的參考圖形，根據(jù)我們的設(shè)計要求選擇了這個工藝流程。在確定此次工藝流程圖之后，自己也用CAD畫一遍花了一天的時間把工藝流程圖畫完。也感覺到自己CAD的不行，以后要花時間來練習。

短短的幾周課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習了那么多的課程，今天才知道自己并不會靈活綜合應(yīng)用，在今后一定要不斷加強。并慶幸自己能有此次的工程設(shè)計訓(xùn)練，雖然是有點苦，但讓我學(xué)習到了很多知識，也進一步的強化了自己所學(xué)的專業(yè)知識。相信此次課程設(shè)計訓(xùn)練對自己的今后工作都會有一定的幫助。最后，也感謝老師給我們的幫助，給予我們這次鍛煉的寶貴機會。

4.參考文獻

1．夏清, 陳常貴.化工原理(上,下)[M], 天津大學(xué)出版社, 2005

2．申迎華, 郝曉剛.化工原理課程設(shè)計[M], 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009

3．賈紹義, 柴誠敬.化工原理課程設(shè)計[M], 天津大學(xué)出版社, 2002

4．王紅林, 陳礪.化工設(shè)計[M], 華南理工大學(xué)出版社, 2001

第五篇：板式精餾塔設(shè)計軟件說明書

板式精餾塔設(shè)計軟件說明書

板式精餾塔的設(shè)計是高等院校化工類專業(yè)在進行課程設(shè)計時的一項必要的、綜合的技能訓(xùn)練內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用有關(guān)課程的理論和專業(yè)知識解決實際問題，按照科學(xué)的研究方法，建立正確的設(shè)計思想，對于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和分析問題解決問題的能力，活躍思維、開闊思路、提高創(chuàng)新能力起著積極的作用。所以課程設(shè)計環(huán)節(jié)質(zhì)量的高低，直接影響到學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力的培養(yǎng)。為適應(yīng)社會的發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，全國各高校都在進行教學(xué)改革嘗試，加強教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。

然而在設(shè)計過程中，繁雜的公式計算、大量的資料收集，龐大的數(shù)據(jù)處理占據(jù)了學(xué)生大部分時間，嚴重的制約了學(xué)生的思維、創(chuàng)作能力，使其在有限的課時內(nèi)僅做了大量的基礎(chǔ)計算，而不是完成應(yīng)具有的創(chuàng)造性設(shè)計。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為主要的教學(xué)手段。它不僅使傳統(tǒng)的課堂變成為不受時間和空間限制的虛擬教室，使以講解和板書為主的教學(xué)模式變成為文本、圖像、動畫、音頻和視頻等多種媒體共存的新型教學(xué)模式；而且也使學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)為主動學(xué)習，從呆板、單

一、順序的教學(xué)內(nèi)容安排轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦印⒍嗖?、跳躍式的教學(xué)內(nèi)容安排。因此，為結(jié)合實際教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量，我們選擇了BORLAND公司的RAD工具C++BUILDER，同時還涉及一些多媒體創(chuàng)作工具，如Dreamweaver

4、Photoshop6.0、Flash5.0,開發(fā)了“板式精餾塔課程設(shè)計軟件”。這套軟件把板式精餾塔的整個工藝設(shè)計過程在計算機上實現(xiàn)，通過友好的交互性能，幫助使用者輕松完成設(shè)計任務(wù)。它把學(xué)生設(shè)計期間需要掌握的專業(yè)知識、技術(shù)參數(shù)、理論公式以及要用到的圖表、物性參數(shù)等進行了歸納總結(jié)，減輕了學(xué)生查找資料的負擔，為學(xué)生進行進一步的思考提供了機會，使得設(shè)計變得更加有意義。有了這套軟件，學(xué)生可以隨時檢驗自己設(shè)計結(jié)果的合理性，為學(xué)生在設(shè)計過程中進行參數(shù)的優(yōu)選及多設(shè)計方案的比較提供了強有力的工具。這對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析判斷能力和設(shè)計能力起到了良好的促進作用，為以后專業(yè)課的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。

一、系統(tǒng)的主要功能特點:（1）查閱板式精餾塔的設(shè)計知識。課程設(shè)計內(nèi)容、要求、步驟及計算方法等知識，制作成網(wǎng)頁格式，層次清晰，查找方便，學(xué)生在設(shè)計過程中，可隨時查閱有關(guān)的內(nèi)容。（2）動態(tài)進行二元物系精餾塔設(shè)計計算。系統(tǒng)運用可視化程序設(shè)計語言，采用窗口化管理，界面友好，通過人機交互方式進行操作，操作者只要按照提示，輸入有關(guān)的數(shù)據(jù)，用鼠標按動“計算”、“上一步”、“下一步”等按鈕，引導(dǎo)學(xué)生完成整個設(shè)計計算。（3）對不同設(shè)計方案進行比較。選擇不同的方案，不同的參數(shù)進行設(shè)計，比較各參數(shù)之間的相互影響，有助于對整體內(nèi)容的理解。

（4）理論塔板數(shù)的精確計算。

（5）以文本格式保存設(shè)計結(jié)果，退出系統(tǒng)，也可查看或打印結(jié)果。

二、軟件的組成部分

本系統(tǒng)主要由四部分組成：設(shè)計計算、設(shè)計教程、設(shè)備裝配圖和設(shè)計結(jié)果。設(shè)計計算部分是本軟件的核心，用戶根據(jù)屏幕提示輸入相應(yīng)的數(shù)值，系統(tǒng)一步步進行設(shè)計計算,動態(tài)完成計算任務(wù)；設(shè)計教程部分向用戶提供設(shè)計要求、計算方法及所使用的公式，內(nèi)容包括概述、設(shè)計方案、工藝設(shè)計、塔的結(jié)構(gòu)、附屬設(shè)備、附錄等；設(shè)備裝配圖部分是系統(tǒng)提供設(shè)計圖例；設(shè)計結(jié)果部分列出主要的設(shè)計結(jié)果。這四部分之間的關(guān)系如圖所示：

軟件操作說明

（一）啟動

方式一：雙擊桌面上快捷圖標，即可啟動。

方式二：從“開始”菜單中啟動。單擊“開始”按鈕，將鼠標指針移動到“程序”命令，在“化工基礎(chǔ)實驗仿真與工程設(shè)計”子菜單中選擇“化工工程設(shè)計”—“板式精餾塔的工藝設(shè)計”，點擊“板式精餾塔”，首先出現(xiàn)如圖所示的窗口。

顯示本軟件的名稱、版本號及制作發(fā)行單位等相關(guān)信息，隨即進入板式精餾塔設(shè)計軟件主界面，如圖所示。

在主界面的中心區(qū)有反映學(xué)校特色的圖片在隨機切換，在主界面窗口中有四個圓形按鈕分別為：“教程”、“計算”、“樣圖”和“退出”。點擊不同的按鈕分別執(zhí)行不同的任務(wù)。

（二）教程部分

一、板式精餾塔設(shè)計教程主要內(nèi)容

板式精餾塔的工藝設(shè)計教程向設(shè)計者提供設(shè)計計算過程中所涉及到的專業(yè)知識、技術(shù)參數(shù)、理論公式以及所需的圖表、物性參數(shù)等內(nèi)容，以文本、圖像、動畫的形式生動地展現(xiàn)出來?？紤]到學(xué)生的使用方便和便于更新維護，“教程”部分我們選用Macromedia 公司的 Dreamweaver 4.0工具制作成圖文并茂的網(wǎng)頁文件，配之以生動形象的動畫，利用網(wǎng)頁的交互性來實現(xiàn)學(xué)生對所需要知識內(nèi)容的快捷查找。

根據(jù)塔設(shè)備設(shè)計的要求和內(nèi)容，我們經(jīng)過歸納整理，把精餾塔設(shè)計過程中所涉及到的有關(guān)內(nèi)容分為六部分：

① 概述，簡要介紹精餾操作對塔設(shè)備的要求、板式塔的類型、精餾裝置的設(shè)計內(nèi)容。② 設(shè)計方案，主要包括流程和操作條件（溫度、壓力、進料狀態(tài)和加熱方式）的確定。③ 工藝設(shè)計，是整個教程中的重點內(nèi)容，主要包括：物料衡算與操作線方程的確定；理論塔板數(shù)的求取；塔主要部位的壓力和溫度的確定；實際塔板數(shù)的確定；塔的有效高度和板間距的初選；塔徑的計算；液流型式的選擇及溢流裝置的設(shè)計；塔板布置；塔板流體力學(xué)驗算；塔板負荷性能圖等計算內(nèi)容。

④ 塔的結(jié)構(gòu)，主要包括：板式塔的總體結(jié)構(gòu)；塔體總高度計算；塔板結(jié)構(gòu)；接管結(jié)構(gòu)。⑤ 附屬設(shè)備，包括全凝器、再沸器的計算及選型，以及接管尺寸的計算。⑥ 附錄，包括工藝設(shè)計過程中所涉及的參數(shù)查取所需的參數(shù)表。

二、板式精餾塔設(shè)計教程操作說明

1、在板式精餾塔軟件主界面，點擊左側(cè)“教程”按鈕，進入如圖所示的教程主界面

在教程界面中，右上方有四個綠色圓按鈕，分別為“后退”、“前進”、“計算”和“返回”，用鼠標左鍵點擊“后退”或“前進”按鈕，可在教程中向后返一頁或向前返一頁，如點擊“計算”按鈕，則進入到計算界面，點擊“返回”按鈕，則返回到精餾塔設(shè)計軟件主界面。中心區(qū)圖下方的“概述”、“設(shè)計方案”、“工藝設(shè)計”、“塔的結(jié)構(gòu)”、“附屬設(shè)備”、“附錄”，是教程的六個部分，點擊每一部分，可進入相應(yīng)的內(nèi)容。每一部分又分成若干子項目。

2、點擊“概述”，進入如圖所示的界面，右上方的四個綠色圓按鈕“后退”、“前進”、“計算”和“返回”，與教程主界面上面的功能一樣。在中心區(qū)最上方，有六個可操作的命令按鈕，連接教程的不同內(nèi)容，左邊“概述”的背景顏色與中心區(qū)的一致，表示中心區(qū)所列子項目屬于概述部分，其余按鈕為紫色，如用鼠標點擊，可進入其它部分的內(nèi)容。

3、中間所列內(nèi)容為概述的三個子項目，將鼠標移動到每一子項目時，字體的顏色變?yōu)榧t色，點擊鼠標即可進入每一子項目的詳細內(nèi)容，如圖所示。

在中心區(qū)下方，深藍色一行為該頁面的狀態(tài)欄，左邊

表示中心區(qū)內(nèi)容所在位置，右邊

有三個可操作的命令按鈕，“上一頁”“下一頁”向前返一頁或向后返一頁，點擊“回主頁”按鈕，返回到教程主界面。

4、如果子項目下的有些內(nèi)容需要專門介紹或用動畫顯示的，還可點擊相應(yīng)的鏈接查看更詳細的內(nèi)容。如進入“概述”的“板式塔類型”看到如圖所示的界面。

5、將鼠標移到“浮閥塔”上時，鼠標箭頭變?yōu)槭中停硎居信c浮閥塔相關(guān)的內(nèi)容，點 擊，進入如圖的界面，可查閱到與浮閥塔相關(guān)的內(nèi)容。

6、其中“F-1型(V-1型)浮閥”為紅色，點擊可進入與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，點擊右下角“返回”按鈕，返回到上一層內(nèi)容的界面。

7、如將鼠標移到中心區(qū)的圖片上時，出現(xiàn)“點擊可放大”的說明，點擊圖片，出現(xiàn)放大圖，如圖所示。

再次點擊放大圖，可返回上一層內(nèi)容。點擊“篩板塔”，出現(xiàn)與篩板塔相關(guān)的內(nèi)容。點擊動畫按鈕，出現(xiàn)如圖所示界面，演示篩板塔的動畫效果。

（三）計算部分

一、板式精餾塔設(shè)計主要內(nèi)容

精餾是氣（汽）、液兩相之間的傳質(zhì)，精餾塔是精餾的主要設(shè)備之一。氣-液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。本次設(shè)計的內(nèi)容是板式塔。板式塔的種類很多，每種類型的塔在處理量和各項性能上都有自己的特點。目前，使用最多的浮閥塔和篩板塔。精餾塔的設(shè)計的內(nèi)容主要分為：

① 確定設(shè)計方案。設(shè)計方案包括對所有初始狀態(tài)的設(shè)計和選型，以及整個工藝流程的設(shè)計。

② 精餾塔的工藝計算。由任務(wù)書給定的工藝條件，進行物料衡算，計算塔的液相流量和汽相流量等工藝參數(shù)，求出實際塔板數(shù)，確定整個塔的基本結(jié)構(gòu)。

③ 塔板和塔主要工藝尺寸的設(shè)計。塔板和塔的工藝尺寸是設(shè)計的核心部分，具體計算每塊塔板的各項參數(shù)。

④ 結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計在塔板各項尺寸已定的情況下，考慮塔的安裝、維修、制造等因素，設(shè)計出塔的具體結(jié)構(gòu)。

⑤ 輔助設(shè)備設(shè)計。輔助設(shè)備設(shè)計包括冷凝器、再沸器和加熱蒸汽鼓泡管等附屬設(shè)備的設(shè)計。

二、板式精餾塔設(shè)計計算操作說明

1、在板式精餾塔軟件主界面，點擊左側(cè)“計算”按鈕，進入如圖所示的設(shè)計計算主界面

2、在左上側(cè)，有一個輸入框圖，要求用戶根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，點擊“下一步”，給出計算結(jié)果，進入如圖所示的界面，為計算輸出的相關(guān)項目。

3、再點擊“下一步”，出現(xiàn)如圖界面。

4、在上方輸入框中，第一行為下拉列表框，可選擇不同的進料狀態(tài)，并根據(jù)相應(yīng)的進料狀態(tài)選擇適當?shù)膓值，如果選擇的進料與q值不匹配，則出現(xiàn)如圖界面。

5、直到用戶輸入正確的參數(shù)后，點擊“計算”按鈕，出現(xiàn)如圖所示界面。

6、在輸入框中，需要給出最小回流比的系數(shù)，其范圍已經(jīng)給出，用戶只需根據(jù)所給范圍輸入一個數(shù)據(jù)即可，再點擊“計算”按鈕，執(zhí)行計算操作，給出計算結(jié)果。點擊“下一步”按鈕，根據(jù)用戶給出的參數(shù)進行計算，如果輸入的數(shù)據(jù)有誤，點擊“上一步”按鈕，返回前一頁面，用戶可修改輸入的參數(shù)?？傊?，在計算部分，輸入的數(shù)據(jù)有以下三種：一是根據(jù)任務(wù)書中的給定條件輸入，如產(chǎn)品組成，大氣壓等參數(shù)。這一類數(shù)據(jù)輸入時需要用戶認真對待，因為輸入這類參數(shù)時，不給出提示信息；二是在某一數(shù)值范圍中選擇一適宜的數(shù)值，這類數(shù)據(jù)輸入后，計算機首先進行判斷，看其是否合乎要求；三是在下拉列表框中選擇一種。用戶只要按要求輸入正確的參數(shù)，點擊“計算”或“下一步”按鈕，就會一步一步往下計算，如需修改數(shù)據(jù)，點擊“上一步”。

7、當計算到流體力學(xué)驗算時，還可查看負荷性能圖。如圖所示。

8、點擊“負荷性能圖”按鈕，出現(xiàn)如圖所示的界面，自動繪制出負荷性能圖。

9、如需保存負荷性能圖，點擊“保存”按鈕，出現(xiàn)如圖所示的界面，用戶可選擇路徑，以.BMP格式保存文件,供以后查閱或打印。點擊“關(guān)閉”，回到計算界面。

10、在附屬設(shè)備計算過程中，需要對全凝器、預(yù)熱器、再沸器的公稱直徑、管程數(shù)、管子數(shù)、換熱管長度、換熱面積等參數(shù)進行選擇。

11、此時用戶只要點擊圖中的“選擇參數(shù)”按鈕，就會打開程序內(nèi)部所附的數(shù)據(jù)庫，出現(xiàn)供用戶選擇的系列參數(shù)。如圖所示，用戶用鼠標指針點擊相應(yīng)的參數(shù)時，白色背景變?yōu)樘m色，同時對應(yīng)欄下端顯示所選參數(shù)的數(shù)值。全部參數(shù)選擇完成以后，點擊“確定”，返回到原來窗口，各參數(shù)欄顯示剛才所選參數(shù)值。點擊“取消”，返回到原來窗口，各參數(shù)欄顯示原來參數(shù)值。

12、對全凝器、預(yù)熱器、再沸器的各參數(shù)選擇完以后，需要計算接管尺寸，出現(xiàn)如圖所示界面。

13、輸入流速，計算出管子的直徑，點擊“選擇參數(shù)”，出現(xiàn)如圖所示的界面，根據(jù)計算值選擇適宜的管子參數(shù)。

14、當把塔頂蒸汽管、回流管、進料管、釜液排除管等接管的各參數(shù)全部計算完成以后，出現(xiàn)設(shè)計結(jié)果匯總界面，如圖所示。點擊“保存”按鈕，即以*.txt格式保存設(shè)計結(jié)果。

（四）樣圖部分

1、在板式精餾塔軟件主界面，點擊左側(cè)“樣圖”按鈕，進入如圖所示的樣圖主界面。

2、在樣圖主界面上，右上側(cè)有三個按鈕，分別為“計算”、“教程”、和“返回”，點擊“計算”按鈕，連接到設(shè)計計算部分，點擊“教程”，連接到教程部分的內(nèi)容，點擊“返回”回到軟件主界面。在樣圖主界面中心區(qū)，左側(cè)為板式精餾塔的裝配圖，右側(cè)為“技術(shù)要求”、“技術(shù)特性表”“接管表”等內(nèi)容，中間為塔設(shè)備的七處局部放大圖。其中，裝配圖和局部放大圖可以放大，將鼠標置于其上，點擊即可彈出局部放大圖，再點擊恢復(fù)原狀。如圖所示。

（五）軟件的退出

在任意狀態(tài)下，點擊“返回”按鈕，即回到主界面下，然后點擊“退出”按鈕，即可退出本設(shè)計軟件，返回Windows操作界面。