板式塔的設(shè)計(jì)(1)

1、化工過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)化工過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)（二）（二） 板式精餾塔的設(shè)計(jì)板式精餾塔的設(shè)計(jì) 化工學(xué)院化學(xué)工程系化工學(xué)院化學(xué)工程系2015年年5月月25日日課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)的目的目的：目的：綜合能力訓(xùn)練綜合能力訓(xùn)練 工程調(diào)研，收集和查閱文獻(xiàn)資料、綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、理論工程調(diào)研，收集和查閱文獻(xiàn)資料、綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、理論計(jì)算、設(shè)備選型、工程圖繪制、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。計(jì)算、設(shè)備選型、工程圖繪制、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。工程觀念培養(yǎng)工程觀念培養(yǎng) 理論理論小試中間試驗(yàn)小試中間試驗(yàn)放大為實(shí)際工程生產(chǎn)應(yīng)用。放大為實(shí)際工程生產(chǎn)應(yīng)用。理論課理論課課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課化工原理課程化工原

2、理課程將將比作一個(gè)完整統(tǒng)一體的人比作一個(gè)完整統(tǒng)一體的人n意義意義:化工原理課程設(shè)計(jì)是一個(gè)具有總結(jié)性的化工原理課程設(shè)計(jì)是一個(gè)具有總結(jié)性的實(shí)踐實(shí)踐教學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)。是綜合應(yīng)用本課程和相關(guān)課環(huán)節(jié)。是綜合應(yīng)用本課程和相關(guān)課程知識(shí)，完成以某單元操作為主的一次設(shè)計(jì)程知識(shí)，完成以某單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。為畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后從事技術(shù)工作打下實(shí)踐。為畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后從事技術(shù)工作打下一定的基礎(chǔ)。一定的基礎(chǔ)。n1.鞏固和掌握本課程的主要知識(shí)；鞏固和掌握本課程的主要知識(shí)；n2.培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力；題的能力；設(shè)計(jì)的意義及要求設(shè)計(jì)的意義及要求一一、設(shè)計(jì)的意義及要求

3、設(shè)計(jì)的意義及要求n3.掌握化工設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)程序、方法和有關(guān)的掌握化工設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)程序、方法和有關(guān)的設(shè)計(jì)原則。包括查閱技術(shù)資料、正確選擇工藝參設(shè)計(jì)原則。包括查閱技術(shù)資料、正確選擇工藝參數(shù)、搜集有關(guān)公式和使用圖表手冊(cè)的能力，以及數(shù)、搜集有關(guān)公式和使用圖表手冊(cè)的能力，以及正確進(jìn)行工程計(jì)算的能力；正確進(jìn)行工程計(jì)算的能力；n4.樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，用工程觀念來(lái)考慮設(shè)計(jì)內(nèi)樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，用工程觀念來(lái)考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容。使理論正確、技術(shù)可行、操作安全、經(jīng)濟(jì)合容。使理論正確、技術(shù)可行、操作安全、經(jīng)濟(jì)合理。理。n5.熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范。熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范。n6.具有用簡(jiǎn)

4、潔的文字和正確的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)具有用簡(jiǎn)潔的文字和正確的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)成果的能力。計(jì)思想與設(shè)計(jì)成果的能力。 為有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相之間的傳質(zhì)，塔設(shè)備應(yīng)具有以下兩方面的功能：工業(yè)生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求在每塊塔板上氣液兩相必須保持密切而充分的接觸，為傳質(zhì)過(guò)程提供足夠大而且不斷更新的相際接觸表面，減小傳質(zhì)阻力，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率；在塔內(nèi)應(yīng)盡量使氣液兩相呈逆流流動(dòng)，以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力。為滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備應(yīng)具有下列基本要求：1）分離效率要高，以減少實(shí)際塔板數(shù)，降低塔高度；2）生產(chǎn)能力要大，并能適應(yīng)生產(chǎn)的波動(dòng)性，即要求在較大的操作范圍內(nèi)具有較高的分離效率；3）流體通過(guò)塔板的壓降小，

5、以節(jié)省動(dòng)力或熱能的消耗；4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝容易，以節(jié)省材料消耗和減少制造費(fèi)用；5）塔內(nèi)的滯留液量要少，以縮短啟動(dòng)時(shí)間，但要保證操作的可靠性；6）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。概述概述n主要內(nèi)容主要內(nèi)容n結(jié)構(gòu)與性能結(jié)構(gòu)與性能n流體力學(xué)性能流體力學(xué)性能n工藝設(shè)計(jì)方法工藝設(shè)計(jì)方法n選型選型塔設(shè)備的類(lèi)型塔設(shè)備的類(lèi)型板式塔：液相為連續(xù)相，氣相為分散相板式塔：液相為連續(xù)相，氣相為分散相填料塔：液相為分散相，氣相為連續(xù)相填料塔：液相為分散相，氣相為連續(xù)相n逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備n1 1）錯(cuò)流塔板）錯(cuò)流塔板n泡罩塔泡罩塔n篩板塔篩板塔n浮閥塔浮閥塔n2 2）逆流塔板）逆流塔

6、板n篩板塔篩板塔n柵縫板柵縫板n波紋板波紋板一、塔板的類(lèi)型 常用板式塔的類(lèi)型常用板式塔的類(lèi)型塔板的構(gòu)造塔板的構(gòu)造篩孔篩孔降液管降液管溢流堰溢流堰（剖面圖）降液管降液管受液區(qū)受液區(qū)溢流堰溢流堰安定區(qū)安定區(qū)開(kāi)孔區(qū)開(kāi)孔區(qū)俯視圖一、塔板的類(lèi)型 塔板 有降液管式塔板 無(wú)降液管式塔板 塔板的分類(lèi)a.有降液管式塔板b.無(wú)降液管式塔板錯(cuò)流式逆流式1. 塔板分類(lèi)(1)泡罩塔板 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有80、100和150mm三種尺寸，可根據(jù)塔徑大小選擇。泡罩下部周邊開(kāi)有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板

7、上為正三角形排列。一、塔板的類(lèi)型 2. 塔板的主要形式 泡罩實(shí)物 泡罩塔板a.操作示意圖；b.塔板平面圖；c.圓形泡罩泡罩塔板的優(yōu)缺點(diǎn)v 操作彈性大v 塔板不易堵塞v 生產(chǎn)能力及板效率較低v 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高一、塔板的類(lèi)型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) (2)篩孔塔板 篩孔塔板簡(jiǎn)稱(chēng)篩板，1830年問(wèn)世，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有許多均勻小孔，孔徑一般為38mm。篩孔在塔板上為正三角形排列。塔板上設(shè)置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。一、塔板的類(lèi)型 篩孔塔板a.操作示意圖；b.篩孔布置圖v 板上液面落差小，氣體壓降低v 生產(chǎn)能力大v 操作彈性小v 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低v塔板效率較高篩孔塔板的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) v 篩孔

8、易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、黏度大的物料一、塔板的類(lèi)型 (3)浮閥塔板 浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可上下浮動(dòng)的閥片，閥片本身連有幾個(gè)閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)90，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片，當(dāng)氣速很低時(shí)，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點(diǎn)接觸而坐落在閥孔上，可防止閥片與板面的粘結(jié)。 一、塔板的類(lèi)型 浮閥實(shí)物 浮閥塔板a.F1 型浮閥；b. V-4 型浮閥；c. T 型浮閥新型浮閥塔板VV塔板梯形導(dǎo)向浮閥塔板v 操作彈性大v 生產(chǎn)能力大v 處理易結(jié)焦、高黏度物料閥片易與塔板粘結(jié)v 操作時(shí)閥片易脫落或卡死v 結(jié)

9、構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低v 塔板效率較高一、塔板的類(lèi)型 浮閥塔板的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) (4)噴射型塔板 舌型塔板 舌型塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在塔板上沖出許多舌孔，方向朝塔板液體流出口一側(cè)張開(kāi)。舌片與板面成一定的角度，有18、20、25三種（一般為20），舌片尺寸有5050mm和2525mm兩種。舌孔按正三角形排列，塔板的液體流出口一側(cè)不設(shè)溢流堰，只保留降液管。一、塔板的類(lèi)型 舌形塔板示意圖 浮舌塔板 浮舌塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，其舌片可上下浮動(dòng)。因此，浮舌塔板兼有浮閥塔板和固定舌型塔板的特點(diǎn)，處理能力大、壓降低、操作彈性大。浮舌塔板示意圖一、塔板的類(lèi)型 n 斜孔塔板斜孔塔板塔板的性能評(píng)價(jià)指標(biāo) v 生產(chǎn)能力大v 塔板

10、效率高v 塔板壓降低v 操作彈性大v 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低二、塔板的性能評(píng)價(jià)三種塔板的比較: 1. 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 篩板篩板 浮閥浮閥 泡罩；泡罩； 2. 壓降：壓降： 泡罩泡罩 浮閥浮閥 篩板；篩板； 3. 操作彈性：操作彈性： 浮閥浮閥 泡罩泡罩 篩板；篩板； 4. 造價(jià)：造價(jià)： 泡罩泡罩 浮閥浮閥 篩板；篩板； 5. 板效率：板效率： 浮閥、篩板相當(dāng)浮閥、篩板相當(dāng) 泡罩。泡罩。 常見(jiàn)塔板的性能比較 塔板類(lèi)型 相對(duì)生 相對(duì)塔 操作 壓力降 結(jié)構(gòu) 成本 產(chǎn)能力 板效率 彈性 泡罩塔板 1.0 1.0 中 高 復(fù)雜 1.0 篩孔塔板 1.2 1.4 1.1 低 低 簡(jiǎn)單 0.4

11、 0.5 浮閥塔板 1.2 1.3 1.1 1.2 大 中 一般 0.4 0.5 舌形塔板 1.3 1.5 1.1 小 低 簡(jiǎn)單 0.4 0.5 斜孔塔板 1.5 1.8 1.1 中 低 簡(jiǎn)單 0.4 0.5 二、塔板的性能評(píng)價(jià) hwhowHdhLhoHTDWcDxWdWstAfAaWsAfL Lw溢流堰溢流堰降液管降液管受液盤(pán)受液盤(pán)三、塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)四、塔板的溢流裝置1. 降液管 降液管是塔板間液體流動(dòng)的通道，也是使溢流液中所夾帶氣體得以分離的場(chǎng)所。降液管圓形降液管弓形降液管矩形降液管適用于小直徑塔適用于中等直徑塔適用于中大直徑塔，采用中間溢流四、塔板的溢流裝置塔板溢流類(lèi)型 四、塔板的溢流裝

12、置2. 受液盤(pán) 受液盤(pán)用于接受上層塔板下降的液體，通過(guò)進(jìn)口堰形成液封，并使液體在塔板上分布均勻。受液盤(pán)平受液盤(pán)凹形受液盤(pán)適用于小直徑塔適用于大直徑塔五、板式塔的流體力學(xué)性能 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著氣速的增加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸狀態(tài)： v 鼓泡接觸狀態(tài) v 蜂窩接觸狀態(tài)v 泡沫接觸狀態(tài) v 噴射接觸狀態(tài) 1. 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)（1）鼓泡接觸狀態(tài)鼓泡接觸狀態(tài) 氣速較低時(shí)，氣體以鼓泡形式通過(guò)液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。 五、板式塔的流體力學(xué)性

13、能（2）蜂窩狀接觸狀態(tài)蜂窩狀接觸狀態(tài) 隨著氣速增加，氣泡數(shù)量不斷增加。當(dāng)氣泡形成速度大于氣泡浮升速度時(shí)氣泡在液層中累積。氣泡間相互碰撞，形成各種多面體的大氣泡。由于氣泡不易破裂，表面得不到更新，所以此種狀態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。 五、板式塔的流體力學(xué)性能（3）泡沫接觸狀態(tài)泡沫接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此時(shí)板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小，擾動(dòng)十分劇烈動(dòng)態(tài)泡沫，由于泡沫接觸狀態(tài)表面積大，并不斷更新，是一種較好的接觸狀態(tài)。 五、板式塔的流體力學(xué)性能（4）噴射接觸狀態(tài)噴射接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，把板上液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較

14、大的液滴受重力作用落回到塔板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。液滴回到塔板上又被分散，這種液滴反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積增加，表面不斷更新，是一種較好的接觸狀態(tài)。五、板式塔的流體力學(xué)性能氣體通過(guò)塔板需克服一定的阻力塔板壓降。塔板阻力板上各部件所造成的局部阻力。板上充氣液層的靜壓力形成的阻力。液體表面張力形成的阻力。塔板壓降=干板壓降+充氣液層壓降+表面張力壓降干板阻力充氣液層阻力表面張力阻力五、板式塔的流體力學(xué)性能2. 塔板壓降分析氣液接觸時(shí)間塔板效率塔釜溫度氣體阻力塔板壓降塔板壓降能量消耗對(duì)熱敏性物系的分離，應(yīng)采用較低的塔板壓降。五、板式塔的流體力學(xué)性能 當(dāng)液體橫向流過(guò)塔板時(shí)，為克

15、服板上的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮閥等）的局部阻力，需要一定的液位差，則在板上形成由液體進(jìn)入板面到離開(kāi)板面的液面落差。塔板上的液面落差示意圖液面落差五、板式塔的流體力學(xué)性能3. 液面落差分析氣液分布均勻程度塔板效率與塔板的結(jié)構(gòu)有關(guān)泡罩塔板大浮閥塔板中篩孔塔板小與塔徑、液體流量有關(guān)塔徑流量五、板式塔的流體力學(xué)性能（1）漏液 在正常操作塔板上，液體橫向流過(guò)塔板，然后經(jīng)降液管流下。當(dāng)氣體速度較小時(shí)，氣體通過(guò)升氣孔道的動(dòng)壓不足以阻止板上液體經(jīng)孔道流下時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。 為保證塔正常操作，漏液量應(yīng)不大于液體流量的10%。漏液量為10%的氣體速度稱(chēng)為漏液速度，它是板式塔操作氣速的下限。 六、板式塔

16、的操作特性 1.塔板上的異常操作現(xiàn)象 上升氣流穿過(guò)塔板上液層時(shí)，必然將部分液體分散成微小液滴，氣體夾帶著這些液滴在板間的空間上升，如液滴來(lái)不及沉降分離，則將隨氣體進(jìn)入上層塔板，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霧沫夾帶。 為維持正常操作，需將霧沫夾帶限制在一定范圍，一般為 eV 0.1kg(液)/ kg(氣)。 （2）霧沫夾帶 霧沫夾帶量六、板式塔的操作特性 （3）液泛 塔板正常操作時(shí)，在塔板上應(yīng)維持一定厚度的液層，以和氣體進(jìn)行接觸傳質(zhì)。如果由于某種原因?qū)е乱后w充滿(mǎn)塔板之間的空間，使塔的正常操作受到破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液泛。 液泛夾帶液泛降液管液泛由霧沫夾帶限制六、板式塔的操作特性 對(duì)一定分離物系，當(dāng)設(shè)計(jì)選定塔板類(lèi)型

17、后，其操作狀況和分離效果便只與氣液負(fù)荷有關(guān)。要維持塔板正常操作和塔板效率的基本穩(wěn)定，必須將塔內(nèi)的氣液負(fù)荷限制在一定的范圍內(nèi)，該范圍即為塔板的負(fù)荷性能。塔板的負(fù)荷性能用負(fù)荷性能圖表示2.塔板負(fù)荷性能圖六、板式塔的操作特性 塔板的負(fù)荷性能圖SLSV液相負(fù)荷上限線漏液線霧沫夾帶線液相負(fù)荷下限線液泛線51234操作點(diǎn)操作線SVSL(1)漏液線漏液線氣相負(fù)荷下限線漏液量 10液流量漏液氣速 umin(2)霧沫夾帶線霧沫夾帶線氣相負(fù)荷上限線霧沫夾帶量 0.1kg液/kg氣夾帶氣速 umax六、板式塔的操作特性 (3) 液相負(fù)荷下限線 液流量過(guò)低，板上液層不均勻，氣體停留時(shí)間短，傳質(zhì)效率低。最小液流量 Lm

18、in(4) 液相負(fù)荷上限線 液流量過(guò)高，液體通過(guò)降液管內(nèi)的停留時(shí)間較短，氣泡來(lái)不及與液體分離 氣泡夾帶。堰上液層高度 0.006 m最大液流量 Lmax液體在降液管停留時(shí)間 5 s六、板式塔的操作特性 (5) 液泛線 為防止液泛，降液管內(nèi)的液層高度應(yīng)不超過(guò)某一數(shù)值。)(WTdhHH液泛氣速 uF降液管內(nèi)液層高度安全系數(shù)塔板間距溢流堰高度六、板式塔的操作特性 v 適宜操作區(qū)v 操作點(diǎn)v 操作線v 操作控制v 操作彈性v 操作線的調(diào)節(jié)3.板式塔的操作分析 六、板式塔的操作特性 七、塔有效高度的計(jì)算 1. 基本計(jì)算公式 TpHNZ) 1( 板式塔有效高度是指安裝塔板部分的高度，其計(jì)算方法是，先通過(guò)板

19、效率將理論板層數(shù)換算為實(shí)際板層數(shù)，再選擇合適的板間距計(jì)算板式塔的有效高度。 實(shí)際塔板層數(shù)塔板間距 2. 塔板效率 塔板效率反映了實(shí)際塔板的汽液兩相傳質(zhì)的完善程度。 (1)全塔效率 %100pTTNNE 全塔效率反映塔中各層塔板的平均效率，它是理論板層數(shù)的一個(gè)校正系數(shù)，其值恒小于100%。 總板效率七、塔有效高度的計(jì)算 (2)單板效率 單板效率又稱(chēng)默弗里（Murphree）效率，它是以混合物經(jīng)過(guò)實(shí)際板的組成變化與經(jīng)過(guò)理論板的組成變化之比來(lái)表示的，單板效率即可用汽相組成表示，也可用液相組成表示，分別稱(chēng)為汽相單板效率和液相單板效率。 七、塔有效高度的計(jì)算 氣相單板效率 1*1nnnnMVyyyyE液

20、相單板效率 nnnnMLxxxxE*11單板效率分析1ntnt1nt1nyny1ny1nxnx1nx)(ny)(nx七、塔有效高度的計(jì)算 (3)點(diǎn)效率 點(diǎn)效率是指塔板上各點(diǎn)的局部效率。1*1nnOVyyyyE點(diǎn)效率分析1nynynx1nxxy)(y七、塔有效高度的計(jì)算 八、板式塔直徑的計(jì)算 1.基本計(jì)算公式uDsv4提示v 精餾段與提餾段分別計(jì)算，相差不大取較大者 作為塔徑，相差較大采用變徑塔。 v 計(jì)算塔徑后應(yīng)進(jìn)行圓整。 精餾塔內(nèi)徑計(jì)算式v標(biāo)準(zhǔn)塔徑（標(biāo)準(zhǔn)塔徑（mm）：）：600，700，800，1000，1200，1400，1600，1800，2000，4200變徑塔或通徑塔變徑塔或通徑塔八

21、、板式塔直徑的計(jì)算 2.空塔氣速的確定 空塔氣速是影響精餾操作的重要因素，空塔氣速的上限有嚴(yán)重的霧沫夾帶或液泛決定，下限由漏液決定，適宜的空塔氣速應(yīng)介于二者之間。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常取max)8.06.0(uu 最大空塔氣速3.氣相體積流量的計(jì)算 （1）精餾段體積流量的計(jì)算 VmVnMq3600,sviinimMyM1操作壓力較低時(shí)，氣相可視為理想氣體混合物 pTTpqQVnVV00,36004 .22八、板式塔直徑的計(jì)算 （2）提餾段體積流量的計(jì)算 VmVnSMqV3600,iinimMyM1pTpTqqVnVV00,36004 .22操作壓力較低時(shí)，氣相可視為理想氣體混合物 八、板式塔直徑的

22、計(jì)算 九九. . 溢流裝置設(shè)計(jì)溢流裝置設(shè)計(jì) hwhowHdhLhoHTDWcDxWdWstAfAaWsAfL Lw溢流堰溢流堰降液管降液管受液盤(pán)受液盤(pán)降液管類(lèi)型與溢流方式（a）圓形降液管（b）弓形降液管 它由部分壁面和一塊平板圍成的，由于能充分利用內(nèi)空間，提供較大降液面積及兩相分離空間，被普遍應(yīng)用。（c）傾斜式弓形降液管 它既增大了分離空間又不過(guò)多占用塔板面積，故適用于大直徑大負(fù)荷塔板降液管類(lèi)型 U型流型流 小液體負(fù)小液體負(fù)荷，液體流荷，液體流程長(zhǎng)，板面程長(zhǎng)，板面利用好，板利用好，板效較高，但效較高，但液面落差大。液面落差大。 單流型單流型 液體流程液體流程較長(zhǎng)，板面利較長(zhǎng)，板面利用好，用好，

23、 塔板塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直徑徑2.2米以下米以下的塔。的塔。溢流堰的類(lèi)型溢流堰的類(lèi)型 階梯溢流階梯溢流 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于大塔徑適用于大塔徑負(fù)荷大的塔。負(fù)荷大的塔。 雙溢流雙溢流 流程短可流程短可減少液面落減少液面落差，但板面差，但板面利用率低且利用率低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 用于液體負(fù)用于液體負(fù)荷大，直徑荷大，直徑2m以上塔。以上塔。 一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，參考表參考表5-2選塔板的液流型式。選塔板的液流型式。 U型流型流 小液體負(fù)小液體負(fù)荷，液體流荷，液體流程長(zhǎng)，板面程長(zhǎng)，板面利用好，板利用好，板效較高，但效較高，但液面落差大。液面落差

24、大。 單流型單流型 液體流程液體流程較長(zhǎng)，板面利較長(zhǎng)，板面利用好，用好， 塔板塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直徑徑2.2米以下米以下的塔。的塔。溢流堰的類(lèi)型溢流堰的類(lèi)型 階梯溢流階梯溢流 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于大塔徑適用于大塔徑負(fù)荷大的塔。負(fù)荷大的塔。 雙溢流雙溢流 流程短可流程短可減少液面落減少液面落差，但板面差，但板面利用率低且利用率低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 用于液體負(fù)用于液體負(fù)荷大，直徑荷大，直徑2m以上塔。以上塔。 一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，參考表參考表3-3選塔板的液流型式。選塔板的液流型式。溢流堰裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算)/(130100/3hmmlLWh堰

25、長(zhǎng)堰長(zhǎng) lw 單流型單流型 lw 為（為（0.6 0.8）D 雙溢流雙溢流 lw 為（為（0.5 0.7）D 也可由溢流強(qiáng)度計(jì)算篩板及浮閥塔的也可由溢流強(qiáng)度計(jì)算篩板及浮閥塔的 lw ：其中 D 塔徑 lw 溢流堰長(zhǎng) Lh 液體流量溢流堰OWWLhhh式中式中 hL 板上液層高板上液層高度度(一般一般50100mm） how 堰上液層高堰上液層高度（可按圖度（可按圖5-6進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行計(jì)算，一般低于一般低于60mm）堰高堰高 hw堰上液層高度堰上液層高度how 也可按也可按 Francis 公式計(jì)算公式計(jì)算hwhowHdhLhoHTD堰上液層高度堰上液層高度 平直堰的平直堰的hOW按下式計(jì)算按下

26、式計(jì)算 l W 堰長(zhǎng)，m Lh 塔內(nèi)液體流量，m/h E 液流收縮系數(shù)，一般取132100084. 2WOWlLEhhOWWOWhhh10. 005. 0Wh 常壓常壓 0.04 0.05m 減壓減壓 0.015 0.025m 高壓高壓 0.04 0.08m 一般均不宜超過(guò)一般均不宜超過(guò) 0.1m求得求得how后，即可按下式指出的范圍確定堰高后，即可按下式指出的范圍確定堰高h(yuǎn) hw w 堰高堰高 若若how小于小于6mm6mm，應(yīng)采用齒形堰，應(yīng)采用齒形堰 降液管的寬度降液管的寬度 Wd 與截面積與截面積 Af 若知堰長(zhǎng)與塔徑的比值，由右圖即可查取降液管的寬度與截面積。 降液管的截面積應(yīng)保證溢流

27、液中夾帶的氣泡得以分離，液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間一般等于或大于35s。求得降液管的截面積之后，應(yīng)按下式驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間。 即 式中 液體在降液管中的停留時(shí)間，s A Af f降液管的截面積，m2sTfLHA 降液管底隙高度降液管底隙高度 howHdhLhwHTh0hw h0 6 mm h0 應(yīng)低于 hw 降液管底隙高度 h0（1）一般取為：（2）也可按下式計(jì)算 式中 液體通過(guò)降液管底隙的流速，m/s 一般 不宜超過(guò)0.4m/s 不宜小于0.020.025m，以免引起堵塞。mhhW)012. 0006. 0(000ulLhWs0u0hsmu/25.007.00受液盤(pán)及進(jìn)口堰受液盤(pán)及進(jìn)

28、口堰 howHdhLhwHT平受液盤(pán)及出口堰 hwhowHdhLHTD凹形受液盤(pán) F 但有時(shí)為使液體進(jìn)入塔板時(shí)平穩(wěn)并防止塔板液流進(jìn)口處頭幾排篩孔因沖擊而漏液，對(duì)直徑為800mm以上的塔板，推薦使用凹形受液盤(pán)。當(dāng)大塔采用平形受液盤(pán)時(shí)，為保證降液管的液封并均布進(jìn)入塔板的液流，可設(shè)進(jìn)口堰。受液盤(pán)及進(jìn)口堰受液盤(pán)及進(jìn)口堰 F一般情況下多采用平受液盤(pán)一般情況下多采用平受液盤(pán)F有平受液盤(pán)和凹形受液盤(pán)之分有平受液盤(pán)和凹形受液盤(pán)之分 hwhowHdhLhohwHTD（1）塔板布置（2）篩板的篩孔與開(kāi)孔率塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算hwhowHdhLhohwHTDWcDxWdWstAfAaWsAfL Lw塔板布置

29、塔板布置 開(kāi)孔區(qū)、溢流區(qū)、安定區(qū)開(kāi)孔區(qū)、溢流區(qū)、安定區(qū) 和和 無(wú)效區(qū)無(wú)效區(qū)n開(kāi)孔區(qū)開(kāi)孔區(qū) 也稱(chēng)為鼓泡區(qū)。對(duì)垂直弓形降液管的單流型塔板按下式計(jì)算。 式中 Aa鼓泡面積，m2 RxRxRxAa/sin18021222mWcWdDx),()2/(mWcDR,) 2/( 溢流區(qū)溢流區(qū) 溢流區(qū)面積 Af和Af分別為降液管和受液盤(pán)所占面積。 安定區(qū)安定區(qū) 開(kāi)孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開(kāi)孔區(qū)域?yàn)榘捕▍^(qū)（破沫區(qū)），其作用為使自降液管流出液體在塔板上均分布并防止液體夾帶大量泡沫進(jìn)入降液管。 無(wú)效區(qū)無(wú)效區(qū) 在靠近塔壁的塔板部分需留出一圈邊緣區(qū)域供支撐塔板的邊梁。小塔為3050mm,大塔為5075mm。為防止液體經(jīng)邊緣區(qū)

30、流過(guò)產(chǎn)生短路現(xiàn)象，可在塔板上沿塔壁設(shè)置旁流擋板。nt0d 孔徑 篩板厚度 孔心距 開(kāi)孔率 篩孔數(shù)篩板的篩孔與開(kāi)孔率td0篩孔的正三角形排列篩孔的正三角形排列 篩板厚度篩板厚度 一般碳鋼一般碳鋼 或或 不銹鋼不銹鋼 或或 mm430)8 . 04 . 0(dmm520)7 .05 .0(d篩孔在篩板上一般按正三角形排列，孔心距篩孔在篩板上一般按正三角形排列，孔心距 t=(2.55)d0，常取t=(34)d0 t/d t/d0 0過(guò)小易形成氣流相互擾動(dòng)，過(guò)大則鼓泡過(guò)小易形成氣流相互擾動(dòng)，過(guò)大則鼓泡不均勻，影響塔板的傳質(zhì)效率。不均勻，影響塔板的傳質(zhì)效率。 孔心距孔心距t篩板上篩孔總面積與開(kāi)孔區(qū)面積之

31、比稱(chēng)為開(kāi)孔率。篩板上篩孔總面積與開(kāi)孔區(qū)面積之比稱(chēng)為開(kāi)孔率。 篩孔按正三角形排列的計(jì)算公式：篩孔按正三角形排列的計(jì)算公式： 一般開(kāi)孔率大，塔板壓降低，霧沫夾帶量小，一般開(kāi)孔率大，塔板壓降低，霧沫夾帶量小，但操作彈性小，漏液量大，板效率低。通常開(kāi)孔率但操作彈性小，漏液量大，板效率低。通常開(kāi)孔率為為 5%15%。200)/(907. 0dtAAa開(kāi)孔率開(kāi)孔率 篩孔數(shù)目篩孔數(shù)目 aAtn23101158設(shè)計(jì)最終成果n1.繪制圖紙繪制圖紙.（工藝流程圖、溫度組成（工藝流程圖、溫度組成圖圖t-x-y圖、組成圖圖、組成圖x-y圖、塔板布置圖圖、塔板布置圖（2份），負(fù)荷性能圖（份），負(fù)荷性能圖（2份）份） ）

32、n直角坐標(biāo)紙直角坐標(biāo)紙n2.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份.1. 必須高度重視，以實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，必須高度重視，以實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，按質(zhì)、按量、按時(shí)，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)；按質(zhì)、按量、按時(shí)，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)；2.要廣泛搜集相關(guān)資料（參數(shù)、公式等），不要只要廣泛搜集相關(guān)資料（參數(shù)、公式等），不要只局限于教材。對(duì)不同參考資料的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析、局限于教材。對(duì)不同參考資料的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析、比較、判斷，選擇更合理的使用。比較、判斷，選擇更合理的使用。3.工程計(jì)算中，常涉及到適宜范圍內(nèi)的選擇。必須工程計(jì)算中，常涉及到適宜范圍內(nèi)的選擇。必須運(yùn)用已獲得的知識(shí)，全面分析其影響因素，必要運(yùn)用已獲得的知識(shí)，全面分析其影響因素，必要時(shí)進(jìn)行多次計(jì)算、多種方案的比較，從可靠性和時(shí)進(jìn)行多次計(jì)算、多種方案的比較，從可靠性和合理性全面考慮方能確定；合理性全面考慮方能確定；課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題4.在設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸上，要從加工制造方便、在設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸上，要從加工制造方便、操作安全可靠的角度考慮，適當(dāng)?shù)陌殉卟僮靼踩煽康慕嵌瓤紤]，適當(dāng)?shù)陌殉叽缯{(diào)整為整數(shù)；寸調(diào)整為整數(shù)；5.設(shè)備裝置圖應(yīng)按機(jī)械制圖的規(guī)定繪制；設(shè)備裝置圖應(yīng)按機(jī)械制圖的規(guī)定繪制；6.在完成規(guī)定的基本設(shè)計(jì)任務(wù)后，可進(jìn)行在完成規(guī)定的基本設(shè)計(jì)任務(wù)后，可進(jìn)行多方案的比較；查閱參考資料，充實(shí)設(shè)多方案的比