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1、分類號：密級：UDC：編號：河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文內(nèi)部熱耦合精餾塔的傳熱及節(jié)能效果研究論文作者：軒碧涵學(xué)生類別：全日制學(xué)科門類：學(xué)術(shù)碩士學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：方靜職稱：教授資助基金項(xiàng)目：教育部博士點(diǎn)基金，河北省重點(diǎn)基金論文題目DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringHEATTRANSFERANDENERGY-SAVINGPERFORMANCEINVESTIGATIONOFINTERNALLYHEATINTEGRATEDDIST
2、ILLATIONCOLUMNByXuanBihanSupervisor:Prof.FangJingMay2017ThisworkwassupportedbytheResearchFoundfortheDoctoralProgramofChinaandtheKeyResearchandDevelopmentProgramofHebeiprovince河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文內(nèi)部熱耦合精餾塔的傳熱及節(jié)能效果研究河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要精餾是液相分離過程首選的單元操作之一，同時也是能耗較大的單元操作之一，其能耗約占整個化工工業(yè)用能的40%左右，但其過程的熱力學(xué)效率卻很低，
3、只有5~20%。內(nèi)部熱耦合精餾塔（HIDiC）和傳統(tǒng)精餾塔（CDiC）相比具有高熱力學(xué)效率和低能耗的優(yōu)勢，因而在能源日趨緊張的國際環(huán)境下受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文做了以下幾方面研究，旨在為熱耦合精餾過程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為HIDiC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指明方向，并且通過研究尋找最適宜的操作范圍。本文以乙醇和水為分離物系，采用自制同軸式內(nèi)部熱耦合塔中試裝置，在全回流和連續(xù)進(jìn)料操作條件下，對該塔的性能及節(jié)能效果進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，獲取了不同壓縮比下的全塔溫度分布，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步分析得到了壓縮比對傳熱量、能耗和總傳熱系數(shù)的影響趨勢，結(jié)果表明，隨著壓縮比的增大，HIDiC精餾段和提餾段
4、之間的溫差不斷增大，傳熱量呈先增大后平穩(wěn)的趨勢，總傳熱系數(shù)則隨壓縮比的增大而減小，因此在影響總傳熱量的各個因素中，溫差的影響大于總傳熱系數(shù)的影響。建立了HIDiC傳熱模型，并進(jìn)行一系列絕熱模擬研究，發(fā)現(xiàn)模擬得到的溫度分布與實(shí)驗(yàn)中的溫度分布吻合良好，因此在熱量分布方面，本文建立了跟符合實(shí)際的傳熱模型，將傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用于計(jì)算總傳熱系數(shù)。對比了總傳熱量的預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值，表明了計(jì)算方法的可靠性；對比不同壓縮比下的操作線發(fā)現(xiàn)，對于乙醇-水物系，內(nèi)部熱耦合使精餾段的傳質(zhì)推動力升高，使提餾段傳質(zhì)推動力降低。以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，對內(nèi)部熱耦合精餾過程進(jìn)行熱力學(xué)推導(dǎo)，運(yùn)用熵分析法
5、明確了HIDiC的熵增小于傳統(tǒng)精餾過程，能夠降低精餾過程的不可逆性，提高精餾過程的熱力學(xué)效率，降低能耗。以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，比較不同壓縮比下兩塔段之間的換熱量，HIDiC比常規(guī)精餾塔平均節(jié)約熱量25.36%，平均節(jié)約冷量62.25%。根據(jù)熱力學(xué)推導(dǎo)計(jì)算了HIDiC的熱力學(xué)效率及其提高的百分比和熵增及其降低的百分比，結(jié)果表明HIDiC比常規(guī)精餾塔熱力學(xué)效率平均提高了35.47%，熵增平均降低了24.53%。并且得到了最佳操作壓縮比的范圍為2.2~2.5，在此范圍內(nèi)，各項(xiàng)節(jié)能參數(shù)平均值均優(yōu)于全部操作壓縮比范圍的對應(yīng)數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：內(nèi)部熱耦合精餾塔；傳熱模型；總傳熱系數(shù)；熱
6、力學(xué)分析；節(jié)能I內(nèi)部熱耦合精餾塔的傳熱及節(jié)能效果研究河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTDistillationoneofthemostpreferredunitoperationsinliquidphaseseparation.Meanwhile,itisoneofthemostenergyconsumptionunitoperation，itsenergyconsumptionaccountsforuptoabout40%inthechemicalindustrywiththedrawbackoflowthermodynamicefficiencywhichis
7、only5~20%.Comparedwiththeconventionaldistillationcolumn(CDiC),theheatintegrateddistillationcolumn(HIDiC)hastheadvantageofhighthermodynamicefficiencyandlowenergyconsumption,hencewideconcernhasbeenarousedbyscientistsofdomesticandabroadaboutHIDiCatthecurrentinternationalsitu
