建筑動畫整體表現(xiàn)的制作及分離苯-甲苯混合物的精餾塔設(shè)計

天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院（軟件學院）畢業(yè)論文題目建筑動畫整體表現(xiàn)的制作姓名專業(yè)班級動漫So9-2班指導教師完成時間天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院（軟件學院）制摘要：建筑動畫是以表現(xiàn)建筑或與其相關(guān)內(nèi)容的計算機虛擬動畫。作為建筑表現(xiàn)的新形式，它更多依托于數(shù)字技術(shù)的支持，同時也以多種傳達、傳播方式為其表現(xiàn)語言，這就使得它的創(chuàng)作涉及多個領(lǐng)域的知識。文章建筑動畫中整體效果控制作為研究課題的方向，有助于提高建筑動畫團隊制作效率，解決建筑動畫制作中的不統(tǒng)一問題。用宏觀控制貫穿整個細節(jié)制作過程，從而達到構(gòu)想中的制作效果。本文對當前建筑動畫的創(chuàng)作現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)整體效果控制是建筑動畫創(chuàng)作重要但卻常被忽視的部分，對這個部分進行深入地剖析和研究，是建筑動畫創(chuàng)作研究的關(guān)鍵所在。而且建筑動畫的整體效果控制有其自身的特點，因此研究它的控制方法，以及創(chuàng)作者如何利用這種方法就成了本文研究的重點。在文章的結(jié)尾，對個人制作過程中出現(xiàn)的問題進行思考與探討，做為該研究課題的延伸。關(guān)鍵詞：建筑動畫；整體效果控制；3Dmax；目錄一、建筑動畫概述……….4（一）引言……………….4（二）時代背景………….5（三）三維動畫………….5（四）三維建筑動畫…………………….6（五）建筑動畫現(xiàn)在的應用領(lǐng)域……….6（六）國內(nèi)外的現(xiàn)狀…………………….81、國內(nèi)……………….82、國外……………….8二、建筑動畫制作……….8（一）準備工作……….81、工作分配………….82、鏡頭預設(shè)………….9（二）建模方法研究………………….9（三）材質(zhì)制作方法研究…………….91、貼圖尺寸……….102、貼圖數(shù)量的控制……………….103、Alpha通道的合理使用……….104、玻璃材質(zhì)……….10（四）建模與附材質(zhì)………………….11（五）地形建模……….131、地形建模方法………………….14（六）場景合成與細節(jié)修改………….151、場景合成……….152、細節(jié)修改……….16（七）制作天空與燈光……………….161、制作天空貼圖………………….162、球天制作……….163、燈光照明方法研究…………….17（八）動畫設(shè)置……….191、攝像機動畫…………………….19（九）渲染輸出與后期合成………….201、渲染輸出……….202、后期合成……….21（十）總結(jié)…………….221、總結(jié)…………….22參考文獻…………….24一、建筑動畫概述（一）引言1.三維建筑動畫作為行業(yè)未來發(fā)展趨勢之一，早在建設(shè)部“十五”規(guī)劃中即與協(xié)同設(shè)計并列作為行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重點發(fā)展課題。近年來，國內(nèi)越來越多的設(shè)計企業(yè)、設(shè)計師和建筑院校對三維建筑動畫技術(shù)的關(guān)注和使用也在不斷升溫。尤其是在“鳥巢”等奧運建筑中三維動畫的應用，讓國內(nèi)建筑設(shè)計界充分體驗了科技帶來的高效率。建筑動畫應用越來越廣泛了。房地產(chǎn)業(yè)的競爭越來越激烈，地理位置、社區(qū)規(guī)模、環(huán)境營造以及戶型設(shè)計的比拼也異?；鸨潜P在規(guī)劃設(shè)計和空間創(chuàng)意方面，已經(jīng)很難再有革命性的突破。很多開發(fā)商還局限在樓書、條幅等相對傳統(tǒng)的表現(xiàn)手法上。購房者的日益成熟，他們需要更直觀、更快捷、更全面的了解樓盤本身的信息，傳統(tǒng)的樓書、條幅等無法完全滿足他們的需求。投資商在規(guī)劃初期或樓盤即將封頂之際，大肆展開宣傳攻勢，迫不及待地向準業(yè)主介紹自己在質(zhì)量、設(shè)計、環(huán)境等方面的特點及優(yōu)勢，以吸引他們或租或購的欲望。但由于樓盤尚在建造之中，準業(yè)主無法得知實物在裝飾設(shè)計，外形外觀及建筑質(zhì)量方面的情況，投資商會找來與此樓盤相似的實物進行拍攝，或制作設(shè)計平面外觀圖形來向客戶宣傳。同時，還要斥資幾百萬甚至上幾千萬元，建造各式風格的樣板房供客戶實地參觀，使地產(chǎn)開發(fā)成本無形中增加了許多。雖然建筑動畫的發(fā)展趨勢良好，但是對于目前來說國內(nèi)能制作建筑動畫的公司很少，主要是因為建筑動畫要求的技術(shù)高，工作量大，制作的成本高。在建筑動畫的制作過程中進行整體效果控制很重要，控制得合理妥當可以縮短制作周期，效果統(tǒng)一，降低成本。所以對于建筑動畫來說整體效果控制得好不好成為作品能不能成功的關(guān)鍵。（二）時代背景電腦隨著數(shù)字化時代的到來逐步滲透到人類的各行各業(yè)，人們用電腦的頻率和時間越來越多。在設(shè)計領(lǐng)域更是如此，從早期的簡單框圖到AutoCAD二維制作，但是二維的線條禁錮了設(shè)計師們的想象力和創(chuàng)造力。三維設(shè)計軟件如同給設(shè)計師配上了先進武器，建筑師通過“所見所想即所得”的方式進行設(shè)計和推敲，業(yè)主也可以看懂真實的設(shè)計圖而不是必須去看經(jīng)過大量渲染的效果圖。（三）三維動畫三維動畫又稱3D動畫，是近年來隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興技術(shù)。三維動畫軟件在計算機中首先建立一個虛擬的世界，設(shè)計師在這個虛擬的三維世界中按照要表現(xiàn)對象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運動軌跡、虛擬攝影機的運動和其它動畫參數(shù)，最后按要求為模型賦上特定的材質(zhì)，并打上燈光。當這一切完成后就可以讓計算機自動運算，生成最后需要的畫面。三維動畫技術(shù)模擬真實物體的方式使其成為設(shè)計手段的王牌之一。由于其精確性、真實性和無限的可操作性，目前被廣泛應用于醫(yī)學、教育、軍事、娛樂等諸多領(lǐng)域。在影視廣告制作方面，這項新技術(shù)介入后能夠給人耳目一新的感覺，因此受到了眾多客戶的歡迎。（四）三維建筑動畫建筑動畫是三維動畫的一個表現(xiàn)方向，即建筑三維動畫。采用動畫虛擬數(shù)碼技術(shù)結(jié)合電影的表現(xiàn)手法，根據(jù)房地產(chǎn)的建筑、園林、室內(nèi)等規(guī)劃設(shè)計圖紙，將建筑外觀、室內(nèi)結(jié)構(gòu)、物業(yè)管理、小區(qū)環(huán)境、生活配套等未來建成的生活場景形象的進行提前演繹展示，拓寬了人們的視野，提前感受美好的生活品質(zhì)。通過建筑動畫鏡頭全方位的自由觀察，全面而逼真的演繹著建筑整體的未來形象，可以拍到相機實拍都無法實現(xiàn)的鏡頭，把建筑設(shè)計大師的思想，完美無誤、藝術(shù)形象的演繹出來，讓人們感受美好的未來家園。建筑三維動畫是可視化建筑設(shè)計技術(shù)的重要表現(xiàn)手段利用建筑物三維動畫，在建筑物的設(shè)計階段就能以可視的動態(tài)的方式暢通無礙的展示建筑物所處的地理環(huán)境、建筑物外貌和各種附屬設(shè)施，使人們能夠神游于未來美妙的建筑物中，因而成為建筑設(shè)計方案及裝修效果展示、建筑方案投標、論證、評審的有力工具，毫無疑問在建筑設(shè)計業(yè)房地產(chǎn)業(yè)和建筑裝修業(yè)等領(lǐng)域有著日益廣泛的應用前景，由該技術(shù)制作成的建筑物三維動畫畫面流暢，壓縮比高，能夠以真彩色、大幅面細膩的表現(xiàn)出建筑物的造型、外部場景與內(nèi)部的裝修效果、材料質(zhì)感、光照、反射、陰影等，達到幾乎可以以假亂真的程度。（五）建筑動畫現(xiàn)在的應用領(lǐng)域中國城市建設(shè)速度加快，建筑動畫由以前單一領(lǐng)域的應用向多領(lǐng)域擴展，表現(xiàn)形式豐富多樣。建筑動畫現(xiàn)在應用領(lǐng)域大致包括：一、建筑設(shè)計投標類特點：可以有效的將投標者的想法、構(gòu)思表現(xiàn)出來，為投標者能夠中標起到很大的作用。二、建筑工程施工類特點：針對性強，以表現(xiàn)工程施工的整個流程為主，具有很強的說明性。三、房地產(chǎn)銷售類特點：主要面對大眾或某個人群銷售，需要具備很濃的商業(yè)氣氛或文化特征，在場景的制作中也多以寫實為主，在影片的處理手法上，也較具有煽動性和相當?shù)膹V告效應。四、項目招商引資類特點：主要為吸引投資商來作投資，其手法運用比較商業(yè)化，更要突出整個環(huán)境的商機所在，動畫風格也更接近于廣告宣傳。五、城市規(guī)劃類特點：這也是經(jīng)常遇到的一類項目。需要表現(xiàn)出對方案意圖比較準確的說明，有時也用一些比較概念的手法來表現(xiàn)影片。六、舊城復原類特點：這種項目不太常見，但卻是非常有特點的一類建筑動畫影片，以仿古的手法再現(xiàn)民族特色，能帶給人一種歷史的震撼力。七、軍事領(lǐng)域 軍事地形地貌表現(xiàn)、模擬戰(zhàn)場、軍事武器模擬演示等動畫表現(xiàn)制作。八、科技領(lǐng)域航空飛行模擬演示、航天飛船模擬演示、衛(wèi)星發(fā)射模擬演示、太空站模擬演示等動畫表現(xiàn)制作。（六）國內(nèi)外的現(xiàn)狀1、國內(nèi)我國建筑動畫的市場才剛剛起步，目前國內(nèi)最大的建筑動畫企業(yè)是北京水晶石科技公司。較傳統(tǒng)房產(chǎn)廣告而言，建筑動畫因其獨特的優(yōu)勢而更能滿足市場的需求，而建筑動畫在國內(nèi)起步比較遲，市場空間相對比較廣闊，國內(nèi)越來越多建筑表現(xiàn)制作公司或影視廣告公司加入到建筑動畫表現(xiàn)這個行列當中來。國外建筑動畫的市場起步早，發(fā)展相對慢，但比較成熟，如法國的春天建筑公司，Spine3d公司等。2、國外相對來說建筑動畫在歐洲、美國等發(fā)達國家比較成熟，國外的加拿大、美國等經(jīng)濟和科技發(fā)達的國家都非常熱門，是當今房地產(chǎn)行業(yè)一個樓盤檔次、規(guī)模和實力的象征和標志，其最主要的核心是房地產(chǎn)銷售。目前，利用三維軟件進行設(shè)計在歐洲已經(jīng)占據(jù)了主流，美國開始大規(guī)模進行從二維設(shè)計向三維設(shè)計的轉(zhuǎn)換。目前，全球有近200萬個項目利用三維設(shè)計軟件ArchiCAD實施設(shè)計。二、建筑動畫制作（一）準備工作在制作建筑動畫前要充分做好準備工作，該工作做得好不好很重要，這將影響到整個制作過程，首先要有合理的分工，定好一些標準，主體要表現(xiàn)什么以及整體效果，哪一部分需要細致表現(xiàn)，攝影鏡頭的運動設(shè)計，每段鏡頭片段時間控制、視覺效果，整體美術(shù)效果，音樂效應，解說詞與鏡頭畫面的結(jié)合等，決定那些需要在三維軟件中制作、哪部分在后期軟件中加工處理等。我根據(jù)我們隊團制作的情況，我是按照下面的分工方法進行制作的。1.工作分配（1）制作團隊成員：張雪、劉雪朋、牛玉（2）素材收集：拍攝建筑的照片（二）建模方法研究我們在建模之前必須有一個詳細的規(guī)劃，前期我們?nèi)绻粚鼍暗哪Ｐ瓦M行很好的優(yōu)化，到了制作后期再對模型進行優(yōu)化時就需要重新回到3DSMax里重新修改模型，這樣就大大降低了工作效率。所以要讓整個團隊都清楚我們的統(tǒng)一建模方式，這樣就不會出現(xiàn)合成里出現(xiàn)的麻煩。局部—整體由于我們采取的是圖片建模，所以要整理照片，計算數(shù)據(jù)，然后在一個樓一個樓開始鍵，最后畫完地形，把所有建筑放到里面合成，然后再添加輔助的東西，比如花草樹木、路燈、人物等。（三）材質(zhì)制作方法研究實際上占用資源最大的部分是貼圖，所以控制貼圖的尺寸、數(shù)量、通道的多少和如何最大限度地做到模型被賦予的貼圖共用，是美工資源控制的重要部分，建筑欄桿、遮陽板等一律使用透明貼圖、平板型窗戶窗框和玻璃一律使用blend材質(zhì)外墻物體，貼圖坐標統(tǒng)一按UVWMap－BOX2×2×4調(diào)，需要改變疏密在材質(zhì)中調(diào)。前期材質(zhì)統(tǒng)一制作：確定材質(zhì)數(shù)量，然后制作一套mat的材質(zhì)，材質(zhì)用中文名稱命名項目簡寫+名稱，材質(zhì)所需貼圖制作。并且需要用到多維子物體材質(zhì)和VRayMlt材質(zhì)時，一定要事先確立好基礎(chǔ)的子材質(zhì)，然后拖入到多維子物體材質(zhì)或VRayMlt材質(zhì)中的層級卷展覽里，選取實例復制，確保修改基礎(chǔ)的子材時，多維子物體材質(zhì)或VRayMlt材質(zhì)能隨即跟著變化。1、貼圖尺寸在三維動畫制作中所有的貼圖尺寸為2的冪次方，即16*16、32*32、64*64、128*128、256*256、512*512、32*64、64*128、128*256、256*512、64*256、128*512等，而2的冪次方的尺寸被程序調(diào)用時轉(zhuǎn)換為2進制進行計算的速度是最快的，所以美工在使用Photoshop制作貼圖時，必須把尺寸定位為2的冪次方。2、貼圖數(shù)量的控制使用貼圖不計算貼圖的數(shù)量，其后果是嚴重的。如；512*512尺寸的貼圖是256k，1024*1024尺寸的貼圖，其容量會達到1M大小。數(shù)量越多，占用的內(nèi)存就越大，計算的時間就會越長。合理的做到貼圖的共用和控制尺寸的大小，就成為最重要的解決方法。3、Alpha通道的合理使用Alpha通道貼圖的計算方法解決了場景模型透明和半透明的特殊效果。但是，大量地使用貼圖也會增加資源的計算時間，所以要根據(jù)具體項目的要求，合理解決貼圖的數(shù)量問題。慎用光線追蹤材質(zhì)和光線追蹤投影，在小型的項目制作中影響是比較小的。如果是大型項目(比如模型的面數(shù)超過20萬)，就會造成計算資源的立方增長，增加十幾倍甚至幾十倍的計算時間。4、玻璃材質(zhì)玻璃不要采用厚度，只需面片即可?；⌒尾ＡШ推桨宀Ａб珠_。立面如采用Blend材質(zhì)，則立面分隔blendmask貼圖用UVWMapChannel1，玻璃反射圖案用UVWMapChannel2VIZ所建的特殊物體（如Wall、Stairs等），一定要塌陷成editablemesh。（四）建模與附材質(zhì)總的原則：在保證效果和修改余地的前提下，盡量減少模型面數(shù)。減少面數(shù)對于進一步進行工作非常重要，如果面數(shù)少，再往后的操作不會引起系統(tǒng)卡機，所以能提高工作效率，還有就是對于后期渲染來說，面數(shù)越多所花的渲染時間就越多，對于我們的普通計算機來說，當面數(shù)達到了100萬的時候，再用VRay渲染，最低的渲染設(shè)置都要半個小時一張圖，因為我們的制作準備用Vray渲染器來渲染，所以要使得最終效果漂亮的話就要用Vray材質(zhì)，我們大多數(shù)都是用VrayMlt材質(zhì)來制作的。用Vray來渲染因然效果會好很多但是它的速度慢也是一個頭痛的問題，要想加快速度必須方方面面都要做得精，例如材質(zhì)貼圖能小則小，可以重復使用的一定要重復使用，高光模糊和反射、折射模糊要減少使用，這樣才能省下時間。不過也不能太過于追求快，效果也要注意。1、模型制作首先要根據(jù)照片，以及實物，計算出模型的相關(guān)尺寸，然后再3Dmax中畫出大致的參考線，在進行模型的制作。下面以機電系為例：（1）畫參考線（2）模型制作模型制作的順序可以自己掌握，我的習慣是先建墻體，然后是窗戶，做后是樓板以及樓頂。其中有相同物體的可以只建一個，然后復制，要注意控制面數(shù)，還有隨時保存?；緣w以及窗戶制作完成：最后模型制作完畢渲染出效果圖：（五）地形建模1、地形建模方法（1）擠出（拉伸法）建模實體是曲面的運動軌跡產(chǎn)生的。根據(jù)運動的方式，實體構(gòu)造的方法主要有：面拉伸成實體；一條封閉曲線(面)沿一條指定的路徑放樣成實體；一條曲線沿指定軸旋轉(zhuǎn)成實體。擠出的基本原理是以二維平面圖形為輪廓，制作出形狀相同、但厚度可調(diào)的三維模型。對選擇的邊界、面或多邊形次對象進行擠壓操作，通過沿其截面曲線法線方向拉伸擠壓，為當前選擇的邊或面加入一個厚度，使它突出或凹入表面，從而增加更多的面來增加幾何體復雜程度。拉伸建模是二維圖形轉(zhuǎn)換為三維模型的基本方法之一。擠出法是直接用不同高程的等高線進行等高差拉伸，然后層疊生成模型。這種方法生成的地形可以將地形的高差變化和平面輪廓精確地表現(xiàn)出來，但外觀有明顯的臺階痕跡，地形模型不光滑。當截面數(shù)量較少時，外形呈現(xiàn)“階梯”狀。這種方法只應用在一些特定景觀的表現(xiàn)中（如梯田）。在3dsmax中，用創(chuàng)建線命令精確描繪出平面圖中各層等高線的輪廓或者直接導入已有等高線地形圖，并用修改擠出命令對各層等高線截面等高差拉伸即可。下圖就是就是采用擠出法建的地形：（六）場景合成與細節(jié)修改1、場景合成在3dsmax中，將其他場景文件合并到一個文件目錄下的操作方法主要有兩種：直接合并3dsmax文件和導入其他非3dsmax格式文件。通常，合并3dsmax場景中的某些元素到一個場景中要用到合并命令，這是場景合成操作的主要工具。導入命令輸入的是非3dsmax格式的文件，如DWG、3DS格式文件。合并命令可以將3dsmax中的幾個不同場景合并到一個文件中，形成一個更大的場景。執(zhí)行該命令時，主要通過選擇的方式將要合并場景的3dsmax文件中的對象選擇合并到當前場景，常用于3dsmax之間的數(shù)據(jù)交換。如在建筑動畫設(shè)計中，將創(chuàng)建好的地形模型、水面模型、樹木模型合并到當前創(chuàng)建好的建筑場景中，形成一個完整的建筑動畫場景。在場景合并時可能經(jīng)常會遇到一些問題，例如有時會出現(xiàn)死機現(xiàn)象、貼圖丟失、等問題。這些都要慢慢去找原因，死機的原因可能是因為顯視卡的問題，可以試試圖形顯視模式為OpenGL。貼圖丟失可能是因為原模型沒有打包過來再合并。還要注意合并后建筑的位置問題，合并時一定要選擇對齊方式來對齊，這樣就不會出現(xiàn)建筑掛在空中。2、細節(jié)修改對于建筑動畫中整體效果的制作來說這一步是關(guān)鍵，因為細節(jié)決定成敗，細節(jié)修改所用到的技術(shù)不多，只是工作要細心，要認真地觀察合并后的場景有沒有出錯，有沒有位置錯誤，材質(zhì)是不是已經(jīng)統(tǒng)一了。還缺少那些東西，不要怕煩瑣，一步步去查找。（七）制作天空與燈光1、制作天空貼圖制作天空時，要使天空遠影的貼圖滿足自身的建筑動畫要求，如總不能拿一個夜晚的天完來當白天。這就需要使用Photoshop軟件加工一張合適的天空遠景貼圖。要制作天空遠景貼圖，要準備好一張360度的天空圖片和一些遠山前景的圖片。如下圖：2、球天制作球天的制作很簡單，就是一個蓋住整個場景的半球。但是要注意，將半球轉(zhuǎn)換在可編輯多邊形，再將底面刪除，得到一個空心的半球。再要用縮放工具將半球稍微扁一些，目的是讓它更像一個天空。還要把半球的法線反轉(zhuǎn)，加上UVWMap貼圖，最后將制作好的天空貼圖以柱體貼圖方式給天空球就完成了。3、燈光照明方法研究（1）場景中燈光的制作三維場景中的燈光對場景的基調(diào)和氣氛起著決定性的作用，場景的基調(diào)是指在燈光中表達的一種基本情緒，這對整個圖像的外觀是至關(guān)重要的。通常情況下，實際目標是相當復雜的，如需要表現(xiàn)一種意境、一種狀態(tài)、一種情感或一種關(guān)系等，這些單單靠平鋪直敘的表達方式，很難達到理想效果，但我們借助于燈光能為場景提供更大的深度和更廣闊的想象空間，展現(xiàn)豐富的層次。場景中的物體被賦予適當?shù)牟馁|(zhì)后，就要進行場景燈光的布置了，通常每一個材質(zhì)都要在燈光的配合下進行細微調(diào)整，通過燈光與材質(zhì)的配合來表現(xiàn)場景的最終效果。因為燈光的著色與強度都會影響到材質(zhì)的最終效果，而材質(zhì)的反射強度和反射范圍也會影響到燈光的最終效果，所以必須要在物體被賦予適當?shù)牟馁|(zhì)后進行燈光的設(shè)置。不管是制作效果圖還是建筑動畫，除了要有好的設(shè)計、構(gòu)圖等因素外，還要有好的燈光表現(xiàn)和恰當?shù)牟馁|(zhì)運用。燈光在作品中的最終效果是由燈光在物體表面上所產(chǎn)生的亮面、灰面、暗面以及陰影來體現(xiàn)的，因此在每一個畫面中及時處理好建筑物的這幾個面之間的關(guān)系，對建筑漫游動畫的制作或者是效果圖的制作來說都是非常重要的。以下是三種燈光的制作方法：天光加泛光燈由于該項目制作的是一個校園的建筑動畫，因此能夠使每一個畫面中的建筑群落、人文景觀、城市綠地等都產(chǎn)生合理的亮面、灰面、暗面以及陰影的最好辦法，是使用在3dsmax5.0中新增加的SkyLights(天光)系統(tǒng)，配合使用高級照明(AdvancedLighting)中的LightTracker(照明追蹤)可以形成真實、自然的三維室外光照效果。但天光系統(tǒng)不是能夠解決所有的問題，如在動畫過程中，某些建筑物的暗面黑洞洞的一片，影響了整個畫面的最終效果，因此，就需要格外的添加Ommi(泛光燈)，并設(shè)置燈光的影響范圍及排除條件，使其只對目標物體產(chǎn)生光照，達到補光效果。但是使用此方法也有很多不足之處，例如天光系統(tǒng)和多個泛光光會使得渲染時間非常的慢，雖然是達到了美麗的畫質(zhì)，但是我們沒有那么好的計算機，也沒有很多計算機，最重要的是沒有那么多的時間去渲染。根據(jù)計算用這種方法我們的渲染時間要30來天，所以難于符合我們的需求。環(huán)境聚光燈陣列這種光照方法是，先在場景中創(chuàng)建一盞目標聚光燈，將目標點指向場景的中心位置，然后調(diào)節(jié)聚光燈的參數(shù)，參數(shù)的調(diào)節(jié)要根據(jù)場景的實際情況來進行，例如，我是模擬華南師范大學南海校區(qū)建筑的中午時分的效果，所以我打帶點藍的燈光，因為這并不是主光源，它只是用來模擬天空中的漫反射的。設(shè)置好聚光燈參數(shù)之后再將聚光燈的軸心點定在天空球的中心位置，然后再360度陣列出約8盞聚光燈。設(shè)置好這8盞聚光燈的位置在天空上，再實例復制出8盞調(diào)節(jié)到約地面位置上。最后打一盞太陽光色的聚光燈作為主光源，注意要照到整個場景，并開啟陰影效果。聚光燈+VRay平面光這種方法很簡單，只是在高空建立一盞目標聚光燈來模擬太陽光，再在相同的位置建立一盞VRay的平面光源，平面光源的照射位置和聚光燈的差不多相同就好。由于大面積的VRay平面光源啟到陰影的話會相當?shù)穆?，所以這里不開啟，反正它只是模擬天空的漫反射而已，對場景的影響不大。（八）動畫設(shè)置對于三維動畫作品，動畫的調(diào)節(jié)相對來說是難點，特別是角色動畫的調(diào)節(jié)，更需要豐富的經(jīng)驗。角色動畫的調(diào)節(jié)過程是相當枯燥和繁重的，甚至有時是出力不討好的，往往經(jīng)過大量關(guān)鍵幀調(diào)節(jié)之后的動畫效果反而不如簡單的關(guān)鍵幀制作的效果流暢。三維軟件系統(tǒng)默認的的自動計算關(guān)鍵幀間的線性變化效果，可以讓簡單的角色動畫制作方法變得極為簡單，但是如果想要得到惟妙惟肖的角色動畫效果，可借助于動作捕捉系統(tǒng)，由真人完成動作，通過小球運動軌跡的記錄，將其轉(zhuǎn)換至角色骨骼系統(tǒng)即可。還有一些飛鳥、汽車、等動畫，建筑動畫的動畫調(diào)節(jié)相對比較簡單，主要就是攝像機的動畫設(shè)置。傳統(tǒng)的做法往往是在場景中創(chuàng)建一臺攝像機，通過在不同的關(guān)鍵幀處調(diào)整攝像機來記錄一個視角改變的過程。這種方法往往無法制作出一部前后流暢的動畫作品。最佳的動畫方案是通過路徑約束的方法，制作出多條二維樣條的路徑，將攝像機身及目標點分別綁定在不同的路徑上，通過對動畫的觀察調(diào)整二維樣條曲線的控制點來達到動畫視覺效果交互實現(xiàn)的效果。但是這種方法目前還沒有被更多的建筑動畫制作者所熟悉和接受。動畫調(diào)節(jié)的細致程度直接影響到最終的動態(tài)畫面效果和觀感，影視作品很注重鏡頭語言的運用，不同的鏡頭語言會影響到一部動畫作品詮釋主體的水平?？赡墚斨谱鞫纪瓿闪舜蟛糠值那捌诠ぷ鳎皇且驗闆]能好好運用攝像機的動畫設(shè)置，就會使很多漂亮、精致的模型失去了光彩，顯得平淡無奇。在建筑動畫的制作中，除了用動態(tài)的影像技術(shù)去表現(xiàn)建筑的外部構(gòu)造外，最重要的是要表現(xiàn)建筑的內(nèi)涵，想通過攝像機的運動對建筑進行展示，就必須對攝像機、鏡頭的運動進行設(shè)置。攝像機動畫在動畫場景中，攝像機的動畫根據(jù)其位置變化可以分為飛行、飄浮、汽車行進、人的漫步幾種狀態(tài)，這幾種狀態(tài)各有各的表現(xiàn)效果，通過為攝像機設(shè)置相應的漫游位移路徑，調(diào)整控制節(jié)點個數(shù)、屬性，單位時間內(nèi)路徑的長度確定、路徑的形狀、在場景中的位置等都可以得到相應的表現(xiàn)效果。為攝像機設(shè)置動畫首先實現(xiàn)了觀測人運動的效果。鏡頭的運動是多樣的、隨機的。鏡頭的運動可以歸納為推、拉、搖、移、俯、仰、跟、追八個字訣。鏡頭本身不可以沿一個路徑進行約束，但通過添加一個Dummy(虛擬物體)，為虛擬物體進行路徑約束，鏡頭的LookAtTarget對虛擬物體進行PickTarget，將該虛擬物體拾取為鏡頭的跟隨目標，為攝像機鏡頭設(shè)置的動畫實現(xiàn)了觀測視點的變換效果。將攝像機動畫與攝像機鏡頭動畫進行結(jié)合之后，通過觀測、調(diào)試即能生成雙重交叉的漫游動畫效果。上述的方法主要通過路徑約束設(shè)置動畫效果，有時對一個場景的動畫描述也可以通過對Camera視窗設(shè)置關(guān)鍵幀的方法得到。（九）渲染輸出與后期合成1、渲染輸出事實上，三維制作工作的最后步驟就是渲染輸出的過程，在這個過程中，主要是平衡好渲染質(zhì)量和渲染時間兩者之間的關(guān)系。經(jīng)過建立模型、動畫制作、材質(zhì)燈光調(diào)整后，還要通過渲染才能把場景模型轉(zhuǎn)化為視頻或圖像，渲染器的選擇對渲染輸出的圖像質(zhì)量有關(guān)鍵性的影響，而且選擇不同的渲染器對模型制作、表面材質(zhì)、燈光設(shè)置等也有不同的要求。在制作建筑動畫時，確定渲染器的類型是至關(guān)重要的。這里需要介紹一個目前為止，最適合用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計渲染和建筑效果動畫制作的渲染器Vray。它可以稱得上是速度最快、渲染效果數(shù)一數(shù)二的渲染軟件極品。學過建筑繪畫的人都知道形體的明暗規(guī)律，一個物體受到光照后產(chǎn)生的明暗關(guān)系，能直接表現(xiàn)物體的空間體積和它本身的質(zhì)感，并且起到渲染畫面氣氛的作用。而在繪制形體的投影時，明暗交界線是最難處理的部分，但也恰恰是最具表現(xiàn)力的部分。光能傳遞渲染器Vray的出現(xiàn)，一定程度地將設(shè)計者從靠布置場景中復雜燈光的勞動中解放出來，它可以在很短的時間內(nèi)輕松地將原先只有少數(shù)人掌握的明暗光影技法真實地再現(xiàn)。不過也需要清楚地認識到，Vray渲染器僅僅是工具而已，只有具有創(chuàng)造力的使用者不斷從實踐中總結(jié)工具使用經(jīng)驗，才能完全駕馭它，淋漓盡致地發(fā)揮它的優(yōu)勢。在動畫渲染的過程中，因為周圍配景太多，將全部場景的光線跟蹤打開后，單幀畫面渲染所需的時間會很長，因此，在制作過程中，配合動畫場景選擇性的開啟或關(guān)閉場景貼圖的光線跟蹤選項，對控制動畫的渲染時間尤為重要。在動畫渲染輸出的分辨率上盡量采用720×576的標準PAL制格式進行渲染，太大的分辨率會占用大量的內(nèi)存和渲染時間。在正式渲染之前，先做一個低分辨率320×240，每隔10幀一副畫面的渲染小樣，以便于最后的修正和定稿。由于渲染的時間會持續(xù)很長，在制作漫游動畫的過程中，最好是白天進行建模、燈光、貼圖的工作，晚上進行渲染制作，合理地安排計算機的使用以提高工作的效率。2后期合成動畫從三維軟件里面渲染出來后，我們需要在后期軟件里面調(diào)色以及增加特效，使畫面更有沖擊力。后期編輯合成并不是單純地把不用的部分剪去，或是把要用的部分連接起來的單純作業(yè)。編輯的目的是透過構(gòu)成的技術(shù)，使影像的表現(xiàn)凸顯出更深層次的意義。因此后期編輯合成是充滿挑戰(zhàn)而有趣的工作，也是一個很知性的謎題。同樣的素材交由不同的人編輯，就有不同的結(jié)果產(chǎn)生。構(gòu)成的表現(xiàn)正是作者能力的表現(xiàn)，動畫后期編輯是“感性的技術(shù)”，而非“感性的魔術(shù)”。感性的判斷并非編輯的全部，它必須具備動畫后期編輯的技術(shù)。但從某種意義上講，這部分工作已經(jīng)不屬于建筑動畫實現(xiàn)的過程，而是屬于影視后期效果制作范疇。方法就是，用AfterEffect制作片頭片尾，用PremierePro剪切配音調(diào)色。追求高品質(zhì)動畫效果的制作者往往會將工作做到盡善盡美，即使是一些小細節(jié)他們也不會忽略，如剪輯配音的工作，這可以說得上是動畫中最后的一道工序。這一步是要將鏡頭按原來設(shè)想好的順序加上數(shù)字音樂配以節(jié)奏，輸出成聲情并茂、流暢大氣、視覺沖擊強烈的動畫成品文件。隨著計算機技術(shù)應用領(lǐng)域的不斷擴展，越來越多的技術(shù)人員參與到數(shù)字音樂合成的工作中。而在建筑動畫應用領(lǐng)域，為了更好地表現(xiàn)未來樓盤和城市的誘人面貌，將其制作成具有高清畫面、精良設(shè)計、委婉動人的數(shù)字動畫，并不惜投入專項資金去制作專題背景音樂及解說的客戶越來越多，這都為數(shù)字音樂合成的快速發(fā)展提供了巨大的空間。伴隨著我國城市化進程的加快，建筑動畫成為近年來三維技術(shù)走入中國后一個最有發(fā)展前景的應用領(lǐng)域，也是未來建筑表現(xiàn)的一個發(fā)展方向。它是從單一的表現(xiàn)轉(zhuǎn)向動態(tài)表現(xiàn)的一個過程，同時也是從平面走向全方位視角展現(xiàn)的過程。了解其制作方法及工作重點，是有效合理地安排進程的基礎(chǔ)和出發(fā)點，尤其是作為一個建筑動畫項目的主持者，必須做到思路清晰、合理安工作重心、有效組織，保證在短時期內(nèi)實現(xiàn)對未來建筑的動畫展示過程，以獲得更高的社會及經(jīng)濟效益。（十）總結(jié)1、總結(jié)制作天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院校區(qū)建筑動畫過程是繁瑣的，但最終的視覺效果還算良好。通過對建筑動畫的制作，使我及其創(chuàng)作團隊體會到建筑動畫的前景是廣闊的，體會到建筑動畫這種新穎的立體式傳播模式的樂趣。整部建筑漫游動畫鏡頭處理和音樂配合相得益彰。對于整體效果的制作研究得比較深入，在制作研究前我有很多東西不會不懂，最終通過查書，自已搞研究，學習到了不少東西。整體效果控制對于建筑動畫來說有非常重大的意義，我通過對它的深入研究發(fā)現(xiàn)，它對節(jié)省成本，提高工作效率，總之就是節(jié)省人力物力時間非常有意義，可惜本人能力有限只能作出比較淺層次的研究。但是我將會繼續(xù)努力，爭取研究出深層的建筑動畫整體效果控制技術(shù)，為建筑動畫貢獻一份力量。動畫本身要闡述的場景與建筑很大程度決定著動畫的表現(xiàn)手法，畢竟建筑動畫表現(xiàn)最終是為建筑服務(wù)的。對于建筑漫游動畫未來的發(fā)展前景就目前來說，不論是政府部門還是房地產(chǎn)開發(fā)商，越來越多不同領(lǐng)域的客戶早已意識到，需要通過各種計算機媒體表現(xiàn)其投資項目的未來設(shè)想和規(guī)劃，以使其行業(yè)得到人們最大程度上的理解和反饋。因此做到條理清晰、生動直觀地向觀眾展示設(shè)計項目的遠景和收益，是大多數(shù)申辦項目、報批和方案投標競賽等能否成功的重要因素。而利用三維動畫技術(shù)，在空間中放置人物和設(shè)備，并讓這些人物和設(shè)備運動起來，配以聲音、光照等實際效果，讓觀者都有身臨其境的感覺，以起到宣傳介紹的作用。目前，建筑動畫虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應用目前尚處于研究階段，相信隨著這方面技術(shù)的進一步發(fā)展，將會在建筑工程領(lǐng)域也得到很好的應用。參考文獻：[1]韓濤紅色經(jīng)典3dsmax室內(nèi)效果圖設(shè)計與制中國青年出版社2006年02月[2]趙陽顏博Autodesk建筑可視化設(shè)計師標準培訓教材人民郵電出版社[3]高文浩新火星人-3dsmax+Photoshop室外建筑表現(xiàn)風暴科學出版社北京科海電子出版社2005年01月[4]高文浩新火星人-3dsmax6質(zhì)感風暴科學出版社北京科海電子出版社2003年10月化工原理課程設(shè)計化工原理課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計題目：分離苯-甲苯混合物的精餾塔設(shè)計給定條件：原料液：苯-甲苯混合物 組成：xF=0.32（摩爾分率，下同）處理量：F=12400kg/h溫度：29oC餾出液： 組成：xD=0.93殘液： 組成：xW=0.02操作壓力：常壓二、設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計說明書一份，其內(nèi)容包括目錄題目及數(shù)據(jù)工藝流程選擇論證及說明、流程圖主要設(shè)備的設(shè)計（塔板數(shù)、塔徑、塔板結(jié)構(gòu)元件及尺寸，流體力學交校核）塔板布置圖，負荷性能圖主要輔助設(shè)備的選用與計算（塔頂冷凝器）三、參考資料：化工原理設(shè)計導論，成都科技大學《化工原理設(shè)計導論》編寫組，成都科技大學出版社，1994化工原理，下冊，葉世超夏素蘭易美桂楊雪峰等編，科學出版社，2002化工原理（第二版），下冊，陳敏恒等，化學工業(yè)出版社，2000化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)，化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)編寫組，上?？茖W技術(shù)出版社，1987化學工程師手冊，機械工業(yè)出版社，1999PERRY化學工程手冊（第六版），化學工業(yè)出版社，1984化學工程手冊（第二版），時鈞等，化學工業(yè)出版社，1996化學工程師簡明手冊，鄧忠等，機械工業(yè)出版社，1997化工生產(chǎn)流程圖解，化學工業(yè)出版社，精餾設(shè)計、操作和控制，吳俊生等，中國石化出版社，1997塔型設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計，石油化學工業(yè)部編，1975塔設(shè)備設(shè)計，上?？茖W技術(shù)出版社，1988塔的工藝計算，石油化學工業(yè)部設(shè)計院，1977\目錄第一章方案選定1.1操作條件的確定1.1.1操作壓力···········································1.1.2進料狀態(tài)···········································1.1.3加熱方式············································1.1.4冷卻劑與出口溫度···································1.1.5回流比的選擇·······································1.2設(shè)備的選擇1.2.1塔設(shè)備的選擇·······································1.2.2再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排·····················1.3流程的確定1.3.1物料的儲和輸送·····································1.3.2參數(shù)的檢測和調(diào)控··································1.4熱能的利用第二章總體工藝設(shè)計計算2.1物料衡算與操作線方程2.1.1原料及產(chǎn)品組成(xF,xD,xW,F)·························2.1.2全塔總物料衡算······································2.1.3操作溫度·············································2.1.4使進料達到泡點，預熱原料液所需熱·····················2.1.5相對揮發(fā)度(a)········································2.1.6最小回流比(Rmin)·······································2.1.7精餾塔的氣、液相負荷及操作線方程······················2.2塔板數(shù)的確定2.2.1理論塔板數(shù)············································2.2.2實際塔板數(shù)············································2.3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算2.3.1平均摩爾質(zhì)量··········································2.3.2平均密度··············································2.3.3液相平均表面張力······································2.3.4液相平均黏度··········································2.4精餾塔的塔體工藝尺寸計算2.4.1塔徑的計算··············································2.4.2精餾塔有效高度計算····································2.5塔板主要工藝尺寸的計算2.5.1溢流裝置計算············································2.5.2塔板布置及浮閥數(shù)目與排列································2.6塔板流體力學驗算2.6.1氣相通過浮閥塔板的壓降··································2.6.2淹塔····················································2.6.3霧沫夾帶···············································2.7塔板負荷性能圖2.7.1霧沫夾帶線···············································2.7.2液泛線····················································2.7.3液相負荷上限線···········································2.7.4漏液線··················································2.7.5液相負荷下線限···········································第三章附屬設(shè)備計算3.1換熱器熱量計算3.1.1塔頂冷卻所需熱··········································3.1.2原料液加熱到泡點所需熱量·································3.1.3塔釜加熱所需熱量·········································3.2塔頂冷凝器3.2.1物性參數(shù)·················································3.2.2傳熱面積·················································3.2.3工藝尺寸結(jié)構(gòu)·············································3.3進料預熱器3.3.1設(shè)計方案的確定···········································3.3.2物性數(shù)據(jù)················································3.3.3傳熱面積估算·············································3.3.4工藝尺寸結(jié)構(gòu)·············································3.4塔底再沸器3.4.1設(shè)計方案的確定············································3.4.2物性數(shù)據(jù)·················································3.4.3傳熱面積的估算············································3.4.4工藝尺寸結(jié)構(gòu)··············································3.5接管與法蘭3.5.1塔頂蒸汽出口管徑·········································3.5.2回流液管徑················································3.5.3進料管直徑················································3.5.4釜液排出管徑···············································3.6筒體與封頭3.6.1筒體·······················································3.6.2封頭·······················································3.7人孔 第一章方案選定1.1操作條件的確定1.1.1操作壓力根據(jù)生產(chǎn)要求，本設(shè)計選擇常壓下的連續(xù)蒸餾。常壓操作對設(shè)備要求低，操作費用低，適用于苯-甲苯這類非熱敏沸點在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離，連續(xù)蒸餾集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。1.1.2進料狀態(tài)本設(shè)計采用泡點。在29攝氏度時苯與甲苯的狀態(tài)均為油狀液體，所以采用q>1。在進料前將冷液體加熱到泡點再進料。1.1.3加熱方式由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。用飽和水蒸汽作為加熱劑，選用較高的蒸汽壓力，可以提高傳熱溫度差，從而提高傳熱效率。1.1.4冷卻劑與出口溫度冷卻劑選用經(jīng)濟的常溫水。1.1.5回流比的選擇采用泡點回流。根據(jù)實驗和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一般最適宜回流比的范圍為R＝（1.1~2）Rmin，該物系屬易分離物系，最小回流比較小，所以在設(shè)計中把操作回流比取最小回流比的1.5倍。1.2設(shè)備的選擇1.2.1塔設(shè)備的選擇精餾操作課選用的塔設(shè)備有很多。在實際的生產(chǎn)操作中，由于浮閥塔具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力和操作彈性大、板效率高等優(yōu)點，因而是一種綜合性能較優(yōu)異的板型，所以本實驗采用浮閥塔。1.2.2再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至回流入塔。冷凝冷卻器安裝在較低的框架上，通過回流比控制期分流后，用回流泵打回塔內(nèi)，餾出產(chǎn)品進入儲罐。塔釜產(chǎn)品接近純水，一部分用來補充加熱蒸汽，其余儲槽備稀釋其他工段污水排放。1.3流程的確定1.3.1物料的儲和輸送在流程中應設(shè)置原料槽、產(chǎn)品槽以及離心泵。原料可有泵直接送入塔內(nèi)，也可以通過高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。衛(wèi)士過程連續(xù)穩(wěn)定地進行，產(chǎn)品還需用泵送入下一個工序。1.3.2參數(shù)的檢測和調(diào)控流量、壓力和溫度等是生產(chǎn)中的重要參數(shù)，必須在流程中的適當位置裝設(shè)儀表，以測量這些參數(shù)。同時，實際生產(chǎn)過程中，物流的狀態(tài)（流率、溫度、壓力）、加熱劑和冷卻劑的狀態(tài)都不可能避免地會有一定程度的波動，因此必須在流程中設(shè)置一定的閥門（手動或自動）進行調(diào)節(jié)，以適應這種波動，保證產(chǎn)品達到規(guī)定的要求。1.4熱能的利用精餾過程是組分反復汽化和反復冷凝的過程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過程本身的熱能是十分重要的。選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。與此同時，合理利用精餾過程本身的熱能也是節(jié)約的重要舉措。若不計進料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當可觀的。然而，在大多數(shù)情況，這部分熱量由冷卻劑帶走而損失掉了。如果采用釜液產(chǎn)品去預熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以取得節(jié)能的效果。例如，采用中間再沸器和中間冷凝器的流程[1]，可以提高精餾塔的熱力學效率。因為設(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。第二章總體工藝設(shè)計計算以下設(shè)計計算中，A代表苯，B代表甲苯，苯、甲苯可視為理想溶液。苯的摩爾質(zhì)量MA=78kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量MB=92kg/kmol進料液平均摩爾質(zhì)量2.1物料衡算與操作線方程2.1.1原料及產(chǎn)品組成(xF,xD,xW,F)=0.32=0.93=0.02kmol/h2.1.2全塔總物料衡算總物料易揮發(fā)組分解方程解得2.1.3操作溫度由上述操作條件知，在進料處采用泡點進料，蒸餾塔頂采用泡點回流。所以根據(jù)物料組成，結(jié)合苯-甲苯的物系相圖中的壓強一定下（P=101.325pa）的溫度組成圖[t-x(y)圖]，可以查得：冷液體進料溫度=29oC塔頂xD=0.93=81oC塔板xF=0.32=98oC塔底xW=0.02=109oC精餾段平均溫度=89.5o提餾段平均溫度=103.5oC2.1.4使進料達到泡點，預熱原料液所需熱泡點下的飽和液體進料則：q=1其中，苯的質(zhì)量分數(shù)為：則甲苯的質(zhì)量分數(shù)為：苯的比熱容QUOTE=1.7kJ/（kg·K)甲苯的比熱容=QUOTE1.7kJ/（kg·k）進料板xF=0.39,，=98oC所以所需熱量為2.1.5相對揮發(fā)度(a)QUOTEQUOTE用安托因方程計算:苯的安托因常數(shù)為：甲苯的安托因常熟為：苯與甲苯的飽和蒸汽壓

塔頂=81oC則代入數(shù)值得2.0071.597進料板=98oC2.22231.8373塔底=109oC2.3491.979542.4029則全塔的平均相對揮發(fā)度2.472.1.6最小回流比(Rmin)平衡方程————A式q=1則q線方程為————B式聯(lián)立A、B兩式的由此可得最小回流比為操作過程中去回流比為最小回流比的1.5倍，則2.1.7精餾塔的氣、液相負荷及操作線方程kmol/hkmol/h由于泡點進料q=1所以kmol/hkmol/h精餾段操作線方程帶入數(shù)值的提餾段操作線方程帶入數(shù)值得2.2塔板數(shù)的確定2.2.1理論塔板數(shù)苯—甲苯屬于理想體系，可采用逐板計算法來計算理論塔板數(shù)，由精餾段和提餾段的操作線方程聯(lián)立得交點為相平衡方程式即第1塊板上升的蒸汽組成第1塊板下降的液體組成第2塊板上升的氣相組成第2塊板下降的液體組成如此反復計算 因為所以第8塊板為加料板第9塊板上升的蒸汽組成第9塊板下降的液體組成如此反復計算得因為，所以總理論板數(shù)為16，精餾段8塊，第8塊板為進料板。2.2.2實際塔板數(shù)對精餾塔，采用相對揮發(fā)度與液相黏度的乘積為參數(shù)來表示全塔效率QUOTE，相對揮發(fā)度與黏度取塔頂塔底平均溫度下的值，對苯——甲苯雙組份，由上述的計算可得相對揮發(fā)度，黏度為液相平均黏度。則根據(jù)上面所述并查相關(guān)手冊得：=81oC=109oC已知由得：所以塔板的實際數(shù)為2.3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算2.3.1平均摩爾質(zhì)量已知：苯的摩爾質(zhì)量MA=78kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量MB=92kg/kmol塔頂處：kg/kmolkg/kmol進料板處：kg/kmolkg/kmol塔底處：kg/kmolkg/kmol精餾段氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量：kg/kmolkg/kmol提餾段氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量：kg/kmolkg/kmol總體塔的氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量：kg/kmolkg/kmol2.3.2平均密度A氣相平均密度，由理想氣態(tài)方程計算：塔頂進料板塔底精餾段提餾段氣相平均密度B液相平均密度，計算公式：塔頂=81oC進料板=98oC液相的質(zhì)量分數(shù)：塔底=109oC液相的質(zhì)量分數(shù)：精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：全塔液相平均密度：2.3.3液相平均表面張力液相平均表面張力計算公式：塔頂液相平均表面張力=81oC查圖得進料板液相平均表面張力=98oC塔底液相平均表面張力=109oC精餾段液相平均表面張力：提餾段液相平均表面張力：全塔平均表面張力：2.3.4液相平均黏度液相平均黏度計算公式塔頂液相平均黏度=81oC進料板液相平均黏度=98oC塔底液相平均黏度=109oC精餾段液相平均黏度：提餾段液相平均黏度：全塔液相平均黏度：2.4精餾塔的塔體工藝尺寸計算2.4.1塔徑的計算氣、液相體積流率：C表示氣體負荷系數(shù)（m/s）根據(jù)取板間距板上液層高度則有查圖可知取安全系數(shù)為0.7則塔徑塔截面積實際空塔氣速為2.4.2精餾塔有效高度計算精餾段有效高度：提餾段有效高度：在精餾段、提餾段各設(shè)一人孔，其高度均為0.8m.。所以精餾塔的有效高度為2.5塔板主要工藝尺寸的計算2.5.1溢流裝置計算因塔徑D=1.4m,可選用但溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下：(1）堰長由液體負荷及溢流形式可知，單溢流堰長滿足,本設(shè)計采用（2）溢流堰高度溢流堰高度計算公式：選用平直堰，堰上液層高度依下列計算公式取上層液高度得（3）弓形降液管寬度以及截面積由,得所以液體在降液管中停留的時間θ，一般不小于3~5s，以保證溢流液中的泡沫有足夠的時間在降液管中得到分離。在求的降液管截面積之后，應按照下列驗算降液管內(nèi)液體的停留時間，即：帶入數(shù)據(jù)得：故降液管設(shè)計合理。(4)降液管底隙高度計算公式取則：故降液管底隙高度設(shè)計合理2.5.2塔板布置及浮閥數(shù)目與排列取閥孔動能因數(shù)F0=10，孔速為u0每層塔板上的浮閥數(shù)：其中為閥孔直徑，取值為取邊緣區(qū)寬度Wc=0.06m,破沫區(qū)寬度Ws=0.07m，鼓泡區(qū)面積為Aa，即：由于在閥孔的排列中，叉排氣液接觸較好，而且對于大塔，當塔板采用分塊式結(jié)構(gòu)時，不便按正三角形，所以對本設(shè)計的浮閥排列方式采用等腰三角形交叉，取同一橫排的孔心距t=75mm,則估算排間距為考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而個快的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用67.6mm，應小于此值。故去t'=65mm按t=75mm,t'=65mm以等腰三角形叉排方式作圖，得閥數(shù)N=207按N=207重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9~12范圍內(nèi)。塔板開孔率=％2.6塔板流體力學驗算2.6.1氣相通過浮閥塔板的壓降可根據(jù)計算塔板壓降干板阻力臨界孔速因,則可按下式計算：板上充氣液層阻力本設(shè)計分離苯和甲苯的混合液，即液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù)，可得(3)客服表面張力所造成的阻力因本設(shè)計采用浮閥塔，其很小，可忽略不計。因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降相當?shù)囊褐叨葹椋簡伟鍓航?.6.2淹塔為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度可用下列公式計算。即與氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊褐叨纫后w通過降液管的壓力損失，因不設(shè)進口堰，故按下式計算的板上液層高度，去因此=0.059+0.05+0.006123=0.1151m取，,則可見,符合防止淹塔的要求。2.6.3霧沫夾帶板上液體流經(jīng)長度板上液流面積苯和甲苯可按正常系統(tǒng)取物性系數(shù)K=1.0，查的泛點負荷系數(shù),將以上數(shù)值帶入下式，得：×100％即F1=54.32％又按下列式子計算泛點率×100％帶入數(shù)值得=55.56％計算出的泛點率都在80％以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足的要求。2.7塔板負荷性能圖2.7.1霧沫夾帶線作出對于一定的物系及一定的塔板結(jié)構(gòu)，式中,及均為已知值，相應于的泛點率上限值亦可確定，將各已知數(shù)據(jù)代入上式，便得出的關(guān)系式，據(jù)此作出霧沫夾帶線。按泛點率=80％計算如下：整理得霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個,依照上式計算出相應的的值列于附表1中：附表1：霧沫夾帶線數(shù)據(jù)0.0030.0020.0010.012.232.252.272.072.7.2液泛線由確定液泛線。忽略式中項，將,閥全開前,閥全開后,帶入上式，得到物性一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則,,及等均為定植，而與又有如下關(guān)系，即式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值。因此，可將上式簡化，得在操作范圍內(nèi)任取若干個值，按照上式算出相應的值列于附表2中：附表2：液泛線數(shù)據(jù)0.0010.0020.0030.0040.012.522.452.372.301.942.7.3液相負荷上限線液體的最大流量應保證在降液管中停留時間不低于3~5s。液體在降液管內(nèi)的停留時間，求出上限液體流量值（常數(shù)），在圖上，液相負荷上限線與氣體流量無關(guān)的豎直線。以作為液體在降液管中停留時間的下限，則2.7.4漏液線對于F1型重閥，依計算，則又知式中均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負荷的下限值，據(jù)此與液相流量無關(guān)的水平漏液線。以F0=5作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則2.7.5液相負荷下線限取堰上液層高度作為液相負荷下限條件，依下列的計算式計算出的下限值，依次作出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直直線。去E=1，則根據(jù)附表1、2可分別作出塔板負荷性能圖上的1~5共5條線，見附圖1：由塔板負荷性能圖可以看出：1：在規(guī)定的氣液負荷下的操作點，處在適宜操作區(qū)域內(nèi)的適中未知。2：塔板的氣負荷上限完全由霧沫夾帶控制。3：按固定的液氣比，由附圖1的氣相負荷上限氣相負荷下限所以：操作彈性=將計算結(jié)果匯總列表附表3中：附表3：浮閥塔板工藝設(shè)計結(jié)果項目數(shù)值及說明塔徑D/m1.4板間距HT/m0.45塔板型式單溢流弓形降液管空塔起氣速u/(m/s)1.00835堰長lw/m0.98堰高hw/m0.03321板上液層高度hL/m0.05降液管底隙高度h0/m0.01996閥孔氣速u0/(m/s)5.8986閥孔動能因數(shù)F09.8761臨界閥孔氣速u0c/(m/s)5.9707浮閥數(shù)N/個207空心距t/mm75排間距t'/mm65單板壓降439.6563液體在降液管內(nèi)停留時間13.6277降液管內(nèi)清夜層高度0.1151泛點率/％54.32氣相負荷上限2.27氣相負荷下限0.7385操作彈性3.07第三章附屬設(shè)備計算3.1換熱器熱量計算已知：氣化潛熱比熱容81oC98oCkmol/hkmol/hkmol/hxF=0.32=29oC=81oC=98oC=109oC3.1.1塔頂冷卻所需熱量在未冷凝前，塔底的物料基本上為氣體，再被冷凝回流后基本上都是液體，并且溫度并未發(fā)生明顯變化，只是物料狀態(tài)的改變，則：3.1.2原料液加熱到泡點所需熱量泡點下的飽和液體進料其中苯的質(zhì)量分數(shù)同理可得甲苯的質(zhì)量分數(shù)所需熱量為帶入數(shù)值得3.1.3塔釜加熱所需熱量塔釜加熱Qm包括將原料液F從=98oC加熱到=109oC，回流液L從=81oC加熱到=109oC，即：帶入數(shù)值得則Qr為將V'近乎為從純液體純氣體狀態(tài)，即：帶入數(shù)值得綜上可得3.2塔頂冷凝器塔頂采用循環(huán)冷卻水冷凝，冷卻水入口溫度為室溫（取oC)，出口溫度設(shè)為=39oC。由于循環(huán)冷卻水容易結(jié)垢，若其流速太低將會把加快結(jié)垢的速度，使換熱器流量下降，所以循環(huán)冷卻水走管程，飽和氣體走殼程。3.2.1物性參數(shù)冷卻水進出口平均溫度oC查得循環(huán)水在34oC下的物性數(shù)據(jù)：(m×oC)(kg.oC)3.2.2傳熱面積由于采用泡點回流，所以近似于換熱器中只有相變化，其換熱器負荷的計算為：平均傳熱溫差：oC冷卻水用量由于高溫流體是氣體，所以可選取較小的K值，假設(shè)k=200oC),則估算的傳熱面積為3.2.3工藝尺寸結(jié)構(gòu)(1)：管徑和管內(nèi)流速：選用較高級冷撥傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速為(2)：管程數(shù)和傳熱管數(shù)：可根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)按單程管計算，所需的傳熱管長度為按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計實際情況，采用非標設(shè)計，現(xiàn)取傳熱管長，則該換熱器的管程數(shù)位，傳熱管總根數(shù)(3):傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距，隔板中心到離其最近一排管中心距離計算為各管相鄰管的管心距