篩板式乙醇精餾塔的設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)

目錄摘要…………………1Abstract……………21概述………………3設(shè)計(jì)的背景……………………3設(shè)計(jì)的意義和要求………………3篩板塔的特點(diǎn)…………………4篩板塔的發(fā)展及使用情況………5設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容………………52設(shè)計(jì)方案確實(shí)定…………………7操作壓力…………7進(jìn)料熱狀態(tài)………………………7加熱方式…………7冷卻方式…………7回流比的選擇……………………83精餾工藝的計(jì)算…………………9設(shè)計(jì)條件的重述與分析…………9理論板數(shù)的計(jì)算………………10物料衡算………………………14塔板總效率的估算………………15實(shí)際板數(shù)的計(jì)算…………………16熱量恒算…………164塔板和塔的主要尺寸設(shè)計(jì)………20板間距的初選……………………20塔徑的計(jì)算………………………20塔板詳細(xì)設(shè)計(jì)……………………234.3.1塔板上的流型選擇……………23溢流裝置………………………23鼓泡區(qū)篩孔安排………………28塔板布置………………………295塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算及設(shè)計(jì)評述………………325.1塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算…………32設(shè)計(jì)評述…………406設(shè)計(jì)成果…………427.主要符號一覽表…………………45參考文獻(xiàn)……………46致謝…………………47篩板式乙醇精餾塔的設(shè)計(jì)摘要：化工生產(chǎn)中，常需要進(jìn)行液體混合物的別離，以到達(dá)提純或回收有用組分的目的。精餾因?yàn)橛泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常被優(yōu)先考慮。長期以來精餾被誤以為操作范圍狹窄，篩孔容易堵塞而遭受冷遇。本次設(shè)計(jì)對其進(jìn)行了重新的研究，結(jié)果說明：造成篩板操作范圍狹窄的原因是設(shè)計(jì)不良，篩孔易堵塞的問題，可采用大孔徑篩板予以解決。本次對篩板式乙醇精餾塔的設(shè)計(jì)首先確定設(shè)計(jì)方案，再對精餾塔工藝各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行計(jì)算，從而設(shè)計(jì)出塔板和塔的主要工藝尺寸，最后對塔板的流體力學(xué)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：乙醇；精餾塔；尺寸設(shè)計(jì)；塔板DesignofSievethedistillationofethanolStudentmajoringinbiologicalEngineeringCuiHaichaoTutorZhangYanAbstract:Inthechemicalproduction.TheLiquidmixturewereseparatedfrequently.Inordertopurifyorretrieveusefulcomponents.Distillationwaschoosedfirstofall,becausedistillationhasalotofadvantages.Distillationwasconsideredthatscopeofoperationwasnarrowandsieveholewasjammedeasily.Therefore,Itwasdisesteemed.Thisdesignresearcheditagain.Resultsindicatethatthenarrowscopeofoperation,becauseofthebaddesign,andusingbigsieveholesolvedtheproblemofsievewasjammedeasily.Inthedesign.Firstofall,designplanswereconfirmed,andallkindsofdistillationprocesseswerecalculated.Then,themiansizesofcolumnplateandtowerweredesigned.Intheend,theFluidmechanicsofvcolumnplatewaschecked.Keywords:ethanol,distillation,dimensiondesign,tray精餾塔是石化工業(yè)中最為常見和能耗較大的設(shè)備之一。精餾塔能正常操作，并不能說明塔內(nèi)件設(shè)計(jì)一定合理，往往由于設(shè)計(jì)者主觀和客觀的原因，存在著一些不合理之處但因塔板數(shù)過多、塔徑過大等原因而掩蓋了這些方面的不足，而塔板數(shù)過多、塔徑過大又往往由于塔能正常生產(chǎn)而不易覺察，造成浪費(fèi)。精餾是利用各組分在相同條件下?lián)]發(fā)性的差異而別離出各組分的過程，它廣泛用于多組分混合物的別離。精餾過程的特點(diǎn)是重復(fù)進(jìn)行汽化和冷凝，即不同沸點(diǎn)的組分通過一系列的餾分汽化和冷凝來實(shí)現(xiàn)別離，因此熱效率很低。通常再沸器加熱到精餾塔上的能量有95％以上被塔頂冷凝器的冷卻水帶走，只有約5％的能量被有效利用。據(jù)報(bào)道，我國目前精餾系統(tǒng)消耗的能量占總能耗的15％以上。由于能源價(jià)格迅速升高，迫使人們想方設(shè)法降低能耗。如何降低精餾系統(tǒng)的能耗就成為化工設(shè)計(jì)工作者關(guān)注的重點(diǎn)。目前精餾系統(tǒng)節(jié)能的手段有：回收顯熱；回收潛熱；減少系統(tǒng)的熱損失；降低回流比來減少系統(tǒng)的能量需求等?；亓鞅葘s塔節(jié)能的影響很大。本次設(shè)計(jì)為《篩板式乙醇精餾塔的工藝設(shè)計(jì)》?；どa(chǎn)中，常需要進(jìn)行混合物的別離以到達(dá)提純或回收有用組分的目的，精餾就是一種別離互溶的液體混合物的常用方法之一。精餾在選擇別離方案時(shí)常被優(yōu)先考慮，因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)：〔1〕精餾是一個(gè)使用能量別離劑的平衡別離過程；〔2〕系統(tǒng)內(nèi)不含固體物料，操作方便；〔3〕有成熟的理論和實(shí)踐；〔4〕沒有產(chǎn)品數(shù)量的限制，從很小到很大的規(guī)模都能采用；〔5〕常常只需要能位等級很低的別離劑。對于工科類專業(yè)的學(xué)生，到工作崗位后都會遇到與設(shè)計(jì)基本知識有關(guān)的各種問題。在工廠中，技術(shù)人員必須對自己主管的設(shè)計(jì)有著清晰的了解，再結(jié)合現(xiàn)場的生產(chǎn)實(shí)際情況，就能正確判斷生產(chǎn)是否有進(jìn)一步改善和提高的可能。因此，掌握化工設(shè)計(jì)的基本概念和方法能幫助我們完成從學(xué)校走向工作崗位的轉(zhuǎn)變，對個(gè)人學(xué)科素質(zhì)有質(zhì)的提高。在設(shè)計(jì)過程中，對于精餾塔有如下設(shè)計(jì)要求：〔1〕生產(chǎn)能力大，及氣、液處理量大；〔2〕操作彈性大，別離效率高；〔3〕流體流動阻力小，操作費(fèi)用低；〔4〕結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低,制造、安裝、維修方便。精餾屬于氣液傳質(zhì)過程，所用的設(shè)備應(yīng)提供充分的氣液接觸。氣液傳質(zhì)設(shè)備通常分為兩大類：逐級接觸式和微分接觸式。逐級接觸式的代表為板式塔。板式塔是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，有一個(gè)通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的假設(shè)干塊塔板所組成⑴。板式塔在正常工作時(shí)，液體在重力作用下自上而下通過各層塔板后有塔底排出；氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在板上的開孔由上而下穿過各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆貯存一定的液體，氣體通過板上層液時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)。篩板塔有以下特點(diǎn)：〔1〕結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價(jià)低；〔2〕生產(chǎn)能力大;〔3〕板效率較高；〔4〕操作壓強(qiáng)低；〔5〕操作彈性相對較小，安裝水平度要求高，篩孔易堵。篩板早在1832年問世，長期以來，一直被誤認(rèn)為操作范圍狹窄，篩孔容易堵塞而受到冷遇。但因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，在經(jīng)濟(jì)上有很大的吸引力，從20世紀(jì)50年代以來，許多研究者對其進(jìn)行了重新研究。結(jié)果說明，造成篩板塔操作范圍狹窄的原因是設(shè)計(jì)不良，而設(shè)計(jì)好的篩板是具有足夠?qū)挼牟僮鞣秶?。至于篩孔易堵塞的問題，可采用大孔徑予以解決［2］。20世紀(jì)60年代，美國精餾公司〔FRI〕又以工業(yè)的規(guī)模，使用不同物質(zhì)，在不同操作壓強(qiáng)下，廣泛的改變了篩孔直徑、開孔率、堰高等結(jié)構(gòu)參數(shù)對篩板進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。這些研究成果，使篩板塔德設(shè)計(jì)更加完善，其中關(guān)于孔徑篩板的設(shè)計(jì)方法屬于專利。FRI的研究說明，設(shè)計(jì)良好的篩板是一種高效率、生產(chǎn)能力大的塔板，對篩板的推廣應(yīng)用起到了很大的促進(jìn)作用。目前，篩板已經(jīng)發(fā)展為應(yīng)用最為廣泛的通用塔板。在我國，篩板塔的使用也日益普通。本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)乙醇精餾塔，設(shè)計(jì)條件為：〔1〕進(jìn)料含乙醇38.2%，其余為水〔均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同〕；〔2〕產(chǎn)品乙醇含量不低于93.1%；〔3〕釜?dú)堃褐幸掖疾桓哂?.01%；⑷要求生產(chǎn)能力為5000T/Y，年開工7200小時(shí)；⑸操作條件為間接蒸汽加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，單板壓降低于100mm水柱，塔板壓強(qiáng)為1.03atm〔絕對壓強(qiáng)〕。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：〔1〕設(shè)計(jì)方案確實(shí)定和說明；〔2〕精餾塔工藝計(jì)算；〔3〕塔板主要尺寸設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟如下：（1） 確定設(shè)計(jì)方案和工藝流程；（2） 進(jìn)行工藝計(jì)算；（3） 塔板設(shè)計(jì)：主要包括塔板主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核；（4） 板式塔的結(jié)構(gòu)選擇；（5） 管路和輔助設(shè)備的計(jì)算和選型；（6） 繪制圖紙；（7） 編制設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)方案指精餾裝置的流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型和操作參數(shù)等。確定的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該滿足工藝和操作的要求，滿足經(jīng)濟(jì)性要求和滿足安全生產(chǎn)要求。設(shè)計(jì)方案主要包括以下主要內(nèi)容：塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉別離問題，而且與塔頂和塔底溫度選擇有關(guān)。其選擇原則是：對熱敏性的物料可采用減壓操作，對于常態(tài)下呈氣態(tài)的物料可在加壓下進(jìn)行精餾，對于一般物料可采用常壓蒸餾。根據(jù)物料應(yīng)當(dāng)選擇常壓蒸餾。進(jìn)料有5種狀態(tài)，分為過冷進(jìn)料〔q>l〕；泡點(diǎn)進(jìn)料〔q=l〕；氣液混合進(jìn)料〔Ovqvl〕；飽和蒸汽進(jìn)進(jìn)料〔q=0〕；過熱蒸汽進(jìn)料〔qvO〕；泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)操作較易控制嗎，且不受季節(jié)氣溫的影響。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相等，設(shè)計(jì)和制造比較方便。根據(jù)要求采用泡點(diǎn)進(jìn)料。通常，蒸餾釜的加熱方式多采用間接蒸汽加熱，但在塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度下的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱可利用壓力較低的蒸汽加熱，不必設(shè)置龐大的傳熱面，塔斧只需安裝鼓泡管，故可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用［3］。根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用間接加熱方式。塔底冷凝器的冷卻劑常采用水，假設(shè)所需冷卻溫度較低，可采用冷卻鹽水。根據(jù)冷源情況和工藝要求采用冷水冷卻。

回流比大小不僅影響到所需用的理論塔板數(shù)，而且影響到加熱和冷卻劑的消耗量，以及塔板、塔徑、蒸餾釜和冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇。因此，適宜回流比的選擇是一個(gè)重要問題。作為目前的設(shè)計(jì)，可先求出最小回流比Rmin，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式R=（1.12?2）Rmin確定操作回流比。流比與理論塔板數(shù)的曲線。也可以在一定范圍內(nèi)，選擇5種以上的回流比，并計(jì)算相應(yīng)的理論板數(shù)，并做出回當(dāng)R=Rmin時(shí)，塔板數(shù)為◎當(dāng)R>Rmin時(shí)，塔板數(shù)有無限多降至有限數(shù)；R繼續(xù)增加，塔板數(shù)雖然可以減少，但減少的速率很慢，因此可以在曲線傾斜部分區(qū)域選擇一個(gè)合適的回流比。流比與理論塔板數(shù)的曲線。設(shè)計(jì)條件的重述與分析設(shè)計(jì)條件如下：〔1〕進(jìn)料含乙醇38.2%，其余為水〔均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同〕；〔2〕產(chǎn)品乙醇含量不低于93.1%；〔3〕釜?dú)堃褐幸掖疾桓哂?.01%；〔4〕要求生產(chǎn)能力為5000T/Y，年開工7200小時(shí)；〔5〕操作條件為間接蒸汽加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，單板壓降低于100mm水柱，塔板壓強(qiáng)為1.03atm〔絕對壓強(qiáng)〕。分析過程如下:1〕組成分析38.2/46Xf=F38.2/46€61.8/1893.1/46Xd=D93.1/46€6.9/18=3.913x10-5=3.913x10-5Xw= w0.0.1/46€99.99/182〕產(chǎn)量換算要求生產(chǎn)能力為5000T/Y，年開工7200小時(shí)，則餾出液流率D=年生產(chǎn)能力年開工時(shí)間?D=年生產(chǎn)能力年開工時(shí)間?平均摩爾量=4.64x10-3Kmol/s公式〔3-1〕〔3〕假設(shè)—恒摩爾流物料為二元物系，且根據(jù)乙醇和水的物性可知，其組分別離的沸點(diǎn)相差較小，汽化潛熱接近，〔在1atm下，乙醇沸點(diǎn)78.3°C,水沸點(diǎn)100°C；在60°C溫度時(shí)，乙醇的摩爾汽化潛熱為39300kJ/mol，水的摩爾汽化潛熱為40700kJ/mol〕,故符合恒摩爾流假設(shè)條件,結(jié)論為：在精餾塔內(nèi)沒有加料與出料的任一塔段中，各個(gè)板的上升的蒸汽量相等，各個(gè)板的下降的液體量也相等?！?〕塔內(nèi)摩爾流率設(shè)精餾塔塔頂冷凝器將蒸汽完全冷凝，凝液在泡點(diǎn)溫度下部分回流入塔〔泡點(diǎn)回流〕。根據(jù)恒摩爾流假設(shè)，此時(shí)回流液的流量L即為精餾段逐板的下降的液體量，由此可得塔內(nèi)各段氣液兩相的摩爾流量為：精餾段L…RD精餾段L…RDV…L€D…(R€1)D公式〔3-2〕提餾段L…提餾段L…L+qFV…V_(1—q)F公式〔3-3〕精餾段加料版提留段圖1-2塔內(nèi)摩爾流示意圖Fig.1-2ThetowerMooreflowschematicdiagram精餾段中，某一塊上升蒸汽組成yn+1與下降液體xn的關(guān)系為:公式〔3-4〕公式〔3-5〕RxLD公式〔3-4〕公式〔3-5〕y=x+ —=x+xn+1R+1nR+1VnV提餾段中，同樣的關(guān)系表述為LDx一Fxy〔==x+df丿n+1vnV以上兩方程在y--x圖上交于一點(diǎn)，設(shè)此點(diǎn)的坐標(biāo)為〔yq,Xq〕，則有:Rx+qx (R+1)x+(q一1)xJqR+qq R+q從兩式中消去xD,得：yq=旦yq=旦x_\q一1qq一1為交點(diǎn)軌跡方程q線方程〕???q=1???q線為一條過〔xF,xF〕且與x軸垂直的直線，設(shè)此直線與平衡曲線交于e(xe,ye〕,則最小回流比為：

Rx-y 0.841-0.527 min=—D e=R €1x—x 0.841—0.195min De???Rmin圖1-3RminFig.1-3Rmin=0.946Theoreticalplates???R=(1.1?2〕R且當(dāng)精餾塔操作方程在y軸上截距為0.39時(shí)，操作線大致與平衡曲線重合，計(jì)算理論塔板數(shù)較為困難，且此時(shí)板數(shù)較多。此時(shí)上—，R+1???R應(yīng)該大于1.156，即R=〔1.22?2〕rmin取R=2Rmin,R=1.7Rmin,R=1.4Rmin,分別計(jì)算不同情況下的回流比與理論塔板數(shù)〔圖解法〕，結(jié)果如下：表2-1回流比與理論塔板數(shù)Table2-1RefluxratioandTheoreticalplatesR理論板數(shù) 加料板的位置 精餾段的板數(shù)R=2Rmin12 第9塊板 816 第13塊板 1219 第16塊板 15

R=2Ri時(shí)minx——4R€1理論塔板數(shù)=12第9塊板為加料板圖1-4R=2Rmin理論塔板數(shù)

Fig.1-4R=2R圖1-4R=2Rmin理論塔板數(shù)

Fig.1-4R=2RminTheoreticalplatesi時(shí)minx

——D—R€1理論塔板數(shù)=16第13塊板為加料板精餾段需12塊板min理論塔板數(shù)Fig..Theoreticalplates.時(shí)minx——D—R?1.時(shí)minx——D—R?1理論塔板數(shù)=19第16塊板為加料板精餾段需15塊板min理論塔板數(shù)Fig..Theoreticalplates對于整個(gè)精餾塔，存在物料守恒式:，F(xiàn)…D+WVF-x…D-x+W-x，F(xiàn) D W°?°x口=0.195,xd=0.841,xWx10-5x10-3Kmol/sF D Wx10-2x10-2Kmol/s公式〔3-6〕對于塔內(nèi)各段而言，存在物料守恒式:精餾段L…RDV…(R+1)D〔L、V、L、V分別為精餾段和提餾段的下降液體與上升液體蒸汽量，提餾段上標(biāo)“--”t€t=78t€t=78€1002=89C公式〔3-8〕精餾段加料版提留段圖1-7塔內(nèi)摩爾流示意圖Fig.1-7ThetowerMooreflowschematicdiagram對于選用不同的回流比的方案，計(jì)算結(jié)果如下：〔流量單位均為Kmol/s〕表2-2不同的回流比的方案Table2-2DifferentrefluxratioRLVLVR=2Rmin8.87x10-31.34x10-22.88x10-21.34x10-27.46x10-31.21x10-22.75x10-21.21x10-26.14x10-31.09x10-22.61x10-21.09x10-2采用O'connell法，將精餾塔勸他效率關(guān)聯(lián)呈a?pL的函數(shù)⑷Et=0.49〔a屮L〕 公式〔3-7〕式中，Et為全塔效率，a為塔頂及塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度，曲為塔底及塔底平均溫度下進(jìn)料相對平均粘度mPa?s。有乙醇---水體系t-x-y平衡相圖，塔底易揮發(fā)成分摩爾比率約為0，對應(yīng)塔底溫度為100°C，塔底易揮發(fā)成分摩爾比率約為84%，對應(yīng)塔底溫度為78°C。故塔頂、塔底平均溫度為：對于兩組份體系，總壓不太高時(shí)，相對揮發(fā)度公式〔3-9〕p-yxy-xa=a? —=AB公式〔3-9〕xp-yy-xA BBAyP* B；而lgp*=A-〔mmHg〕yP* t€cBB式中，t為溫度〔°C〕，A、B、C為常數(shù)。表2-3常數(shù)取值Table2-3ConstantvalueABC水〔60?150C〕乙醇〔25?110C〕[5]，(因?yàn)楣接?jì)算不合理，查化工手冊得)水的飽和蒸汽壓為506.2mmHg〔公式計(jì)算所得〕乙醇的飽和蒸汽壓為1143.4mmHg〔公式計(jì)算所得〕.P*x 1143.4,0.195??a=—a—?——b=P*x 506.2,0.805BA純液體的粘度采用下式估算：lg〔8.569lL〕=0丄1〕P0.5 TrL式中：pL為液體的粘度，單位為CP(1CP=10-3Pa?s),pL為液體的密度，g-cm3,Tr為比照溫度，0為結(jié)構(gòu)加和因數(shù)。對于89C下的乙醇液體，計(jì)算結(jié)果為：0=2-C+6-H+1.0=2x(-0.462)+6-T=—=89€273-0.70(TC查表可得〕rTc 516.2 C?-cm-3 〔298K條件下〕,10-4???山=…x?卩=0.195x0.1919+0.805x0.3165=0.2922cp 公式〔3-10〕LiLiEt=0.49〔a?%〕=°.49?〔0.2922x0.547〕-76.79% 公式〔3-11〕故塔板總效率的估算值約為76.8%(采用O'connell方法是未考慮啊板上液層高度及液汽比對塔板效率的影響〕。

公式〔3-12公式〔3-12〕N=〔NT-1〕/ET式中，N為塔內(nèi)實(shí)際塔板數(shù)，Nt為理論塔板數(shù)???對于R=2Rmin,N]=(12-l)/0.768=15R=1.7Rmin,N2=(16-1)/0.768=20R=2Rmin,N3=(19-1)/0.768=24

圖1-9再沸器Fig.1-9reboilers〔1〕由于采用泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料前應(yīng)將原料預(yù)熱，有t-x-y圖得，進(jìn)料狀態(tài)的泡點(diǎn)溫度為86°C,常溫下乙醇的比熱容為cp1=24kJ/kg.K，水的比熱容cp2min為計(jì)算條件，則min為計(jì)算條件，則F=2.0x10-2Kmol/sQ]=n1?r1?At+n2?r2?At 公式〔3-13〕=(0.195x0.47x2.4+0.805x0.47x0.47x4.2?〔86-25〕=110.35kw〔2〕采用再沸器使液體轉(zhuǎn)化為氣體，乙醇的汽化潛熱r=46.3kJ/kg，水的汽化潛熱乙r=2270kJ/kg〔均在100C條件下〕，則V=1.21x10-2。水???Q2=niri+n2r23〕采用冷水循環(huán)使蒸出的產(chǎn)物冷凝，冷凝量為:L+D=7.46x10-3+4.64x10-3=1.21x10-2則Q34．塔板和塔的主要工藝尺寸設(shè)計(jì)塔板間距的大小液沫夾帶和液泛氣速有重要影響，板距大，塔身高度達(dá)，但允許氣速大，對一定的生產(chǎn)任務(wù)而言，所需塔徑較小，故在經(jīng)濟(jì)上存在一個(gè)合理的板間距，板間距還要考慮到制造、安裝、維修的方便［6］。選擇板間距時(shí)，可按下表所示經(jīng)驗(yàn)關(guān)系選取：表2-4經(jīng)驗(yàn)關(guān)系Table2-4empiricalrelationship塔徑/m板間距/mm 200?300 250?350 300?450 350?600 400?600塔徑在0.8?1.6范圍內(nèi)，選取板間距為400mm為初選值。由于蒸汽速度太快會產(chǎn)生液沫，故蒸汽有一定的限速，成為容許蒸汽速度，已知容許蒸汽速度后可計(jì)算它的內(nèi)徑，計(jì)算公式為：公式〔3-14〕P公式〔3-14〕□max=営；十VPv式中：Umax為塔內(nèi)的容許蒸汽速度，m/s；Pl為溢流液的密度，kg/m3；Pv為上升蒸汽的密度，kg/m3；Kv為常數(shù)，可通過以下圖獲得：cm〕5為處理發(fā)泡性及高粘度液體的減壓塔計(jì)算卩皿乂的過程如下：溢流液密度cm〕5為處理發(fā)泡性及高粘度液體的減壓塔計(jì)算卩皿乂的過程如下：溢流液密度Pl=P（水,89C）°X水+€（乙醇,89°C）'X乙醇公式〔3-15〕3上升蒸汽密度Pv=m=MvvV'公式〔3-16〕根據(jù)PV=nRT,在latm,89C條件下理想氣體的體積為:V'=22.4x273+89M41.6V'=29.7在Kv--板間距關(guān)系圖中，查的板間距為400mm時(shí)，Kv759—1.4P759—1.4卩=K —L Vmaxv.p丫V確定Umax后，塔內(nèi)徑計(jì)算公式為:D=2- — 公式〔3-17〕兀?,' max式中：D為塔內(nèi)徑，m;V為塔內(nèi)蒸汽上升量，m3/smax為容許蒸汽速度。V值在先前塔內(nèi)的物料守恒中已經(jīng)算出，可根據(jù)V2=Vi!MV對V進(jìn)行單位換算，結(jié)果如下：R=2Rmin時(shí),R=2Rmin時(shí),min時(shí)，min時(shí)，表2-5不同R求VTable2-5DifferentRsolvingVR=2R.minminminV11.34x10-21.21x10-21.09x10-2V2???對于選取板間距400mm情況下，R取不同值時(shí)，塔內(nèi)徑不同:再分別選取板間距為300，350，400，450，500〔mm〕，分別對不同條件下的R計(jì)算塔內(nèi)徑，計(jì)算結(jié)果如下：表2-6不同條件下的R計(jì)算塔內(nèi)徑Table2-6differentconditionsofRcalculationtowerdiameter板間距〔mm〕Kv 卩max(m/S) R D(m)300R=2R.minminR=2Rminmin350400minminR=2R.minmin450500m.nR=2R.minm.nminR=2R.minm.nmin 通過此法計(jì)算出的塔徑為初步塔徑，此后需進(jìn)行流體力學(xué)校核，合格后能定出實(shí)際的塔徑。塔板上的流型有三種形式：回流型、單流型、雙流型。對于R=2Rmin33/h。根據(jù)流型選擇參考表選擇回流型[7]。塔徑〔mm〕液體流量〔m3/h〕回流型單流型雙流型1000以下7以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90~160表2-7流型選擇參考表Table2-7flowtypeselectionreferencelist板式塔的溢流裝置包括降液管、溢流堰、受液盤、入口堰。降液管是塔板間液體流動的通道，也是溢流液中夾帶的氣體得以別離的場所。降液管有圓形、弓形兩類，生產(chǎn)中多采用弓形降液管［8］。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參考一下原則：〔1〕降液管中的液體線速度小于O.lm/s，液體在降液管中的停留時(shí)間一般應(yīng)等于或大于3?5s，以保證溢流中的氣泡以足夠的時(shí)間在降液管中別離：A€Ht=—f t>3~5s 公式〔3-18〕L—S式中：Af為降液管橫截面積〔2〕弓形降液管寬度wd與截面積Af可根據(jù)堰長與塔徑的比值，查圖獲得?！?〕降液管底隙高度即降液管下端與塔板間的距離，以h0表示，為保證良好的液封，又不使液流阻力過大，一般h0可按下式計(jì)算：h0=hw-(0.006?0.012)mh0不宜小于0.02?0.025m。弓形降液管寬度wd可有圖查得。為了維持塔板上一定高度的均勻流動液層，一般采用平直溢流堰［9］。主要計(jì)算：〔1〕堰長lw。依據(jù)溢流形式及液體負(fù)荷決定堰長，單單溢流型塔板lw一般取w〔0.6?0.8〕D，雙溢流型板兩側(cè)堰長為〔0.5?0.7〕D，其中D為塔徑。堰長也可由溢流強(qiáng)度計(jì)算，公式為：Lh/l<100?130m3/m.h 公式〔3-19〕hw式中：lw為溢流堰長，m；Lh為液體流量，m3/hwh〔2〕堰高h(yuǎn)w。堰高與板上液層高度及堰上液層高度關(guān)系如下：〔50-how〕<hw<〔100-how〕ow w ow式中hw、how的單位為mm〔3〕堰上液層高度how。堰上液層高度應(yīng)適宜，大小則堰上液體均布差，太大則塔ow板壓降增加，霧沫夾帶增加。平直堰要求設(shè)計(jì)時(shí)how一般大于0.006m。ow計(jì)算公式為：h=ow1000)2/3h=ow1000)2/3公式〔3-20〕式中：E為液流收縮系數(shù)，一般可取值為1。一般篩板板上液層高度在0.05?0.1m內(nèi)取，先求how，再求hw。ow w工業(yè)塔中，堰高一般為0.04?0.05m，—般不宜超過0.1m，一般應(yīng)該使堰高在降液

管底端0.006m以上，以實(shí)現(xiàn)降液管底端的液封。塔板上接受上一層流下的液體的地方為受液盤。目前生產(chǎn)的受液盤有2種：平受液盤，用于塔徑小于800mm及含固體懸浮液的液體；凹形受液盤，用于塔徑大于800mm的場合，其深度一般為50mm。當(dāng)大直徑塔采用平行受液盤是，為保證降液管的液封并均勻進(jìn)入塔板的液流，也可設(shè)進(jìn)口堰。對于溢流裝置的具體計(jì)算過程如下：取堰長lw；當(dāng)板間距HT=0.3m，R=2Rmm???1當(dāng)R=2Rmin時(shí),L=2.88x10-2kmol/s=1.58xl0-3m3當(dāng)R=2Rmin時(shí),L=8.78xl0-3kmol/s=4.82xl0-4m3/s?提餾段how10002.84(1.58x10-3x3600)0.52/3€0.014m精餾段hw=2.84?4.82x10-4x3600丫/310^… 03 ,€0.007m???提餾段有50-14<how<100-14,即36<how<86,精餾段有50-7<hw<100-7,即43<hw<93OW (JW W W取h°=hw；則提餾段27<h°w<77，精餾段44<hw<84根據(jù)弓形降液管寬度與面積關(guān)系圖，當(dāng)€。?7時(shí)兀 兀Vat=4d2€4'0.722€0.41m2?—f2?wd—A-H此時(shí)T=fT<3~5sLS分別取lw=0.6D、0.8D，在不同的板間距及回流比下進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下:wR€1.7R時(shí),€5.43m3/h,L=1.47m3/h/ minR€1.4R時(shí),L€5.15m3/h,L=1.21m3/hmin列出計(jì)算表2-8lwTable2-8lw=0.6DcomputationalresultslwA/AtWdHT(m)R=?RminD(m)lw(m)h提流段(m)精餾段w〔m〕提流段h下限Ym〕提流段h上限Ym〕精流段h下限Ym〕精流段hw上限〔m〕AT〔m2〕Af〔m2〕Wd提流段T〔S〕精流段T20.0160.0340.0930.4070.0723.90.0160.0070.0340.0840.0430.0930.3630.0180.0683.60.0160.0060.0340.0840.0440.0940.3320.0170.0653.520.0170.0080.0330.0830.0420.0920.3420.0170.0663.80.0170.0070.0330.0830.0430.0930.3120.0160.0633.60.0170.0060.0330.0830.0440.0940.2730.0140.0593.320.0180.0080.0320.0820.0420.0920.2830.0140.0603.60.0180.0080.0320.0820.0420.0920.2550.0130.0573.40.0180.0070.0320.0820.0430.0930.2290.0110.0543.220.0190.0090.0310.0810.0410.0910.2370.0120.0553.40.0190.0080.0310.0810.0420.0920.2210.0110.0533.30.0190.0070.0310.0810.0430.0930.1960.0100.0503.120.0190.0090.0310.0810.0410.0910.2210.0110.0533.50.0200.0080.0300.0800.0420.1960.0100.0503.30.0190.0070.0310.0810.0430.1810.0483.2

表2-9lwTable2-9lw=0.7DcomputationalresultslwAfWdHT(m)R=?RminD(m)lw(m)h段提m流how精餾段5〕提流段h下限Ym〕提流段h上限Ym〕精流段h下限Ym〕精流段h上限Ym〕AT〔m2〕Af〔m2〕Wd提流段T精流段T20.0060.0360.0860.0440.0940.4070.0060.0360.0860.0440.0940.3630.0330.0950.0050.0360.0860.0450.0950.3320.0300.09120.0070.0350.0850.0430.0930.3420.0310.0920.0060.0350.0850.0440.0940.3120.0280.0880.0060.0350.0850.0440.0940.2730.0250.08320.0070.0340.0840.0430.0930.2830.0250.0840.0070.0340.0840.0430.0930.2550.0230.0800.0060.0340.0840.0440.0940.2290.0210.07620.0080.0330.0830.0420.0920.2370.0210.0770.0070.0330.0830.0430.0930.2210.0200.0740.0060.0330.0830.0440.0940.1960.0180.07020.0080.0320.0820.0420.0920.2210.0200.0740.0070.0320.0820.0430.0930.1960.0180.0700.0070.0320.0820.0430.0930.1810.0160.067

lwA/AtWdHT(m)R=?RminD(m)lw(m)h提流段(m)h精餾段〔m〕提流段h下限Ym〕提流段h上限Ym〕精流段h下限Ym〕精流段h上限Ym〕A〔m2〕Af〔m2〕Wd提流段Tfs〕精流段Tfs〕20.0130.0060.0370.0870.0440.0940.4070.0650.14412.440.60.0130.0060.0370.0870.0440.0940.3630.0580.13611.642.60.0130.0050.0370.0870.0450.0950.3320.0530.13011.147.320.0140.0060.0360.0860.0440.0940.3420.0550.13212.139.80.0140.0060.0360.0860.0440.0940.3120.0500.12611.642.70.0140.0050.0360.0860.0450.0950.2730.0440.11810.745.520.0150.0070.0350.0850.0430.0930.2830.0450.12011.537.60.0150.0060.0350.0850.0440.0940.2550.0410.11410.839.90.0150.0060.0350.0850.0440.0940.2290.0370.10810.243.520.0160.0070.0340.0840.0430.0930.2370.0380.11010.835.50.0160.0070.0340.0840.0430.0930.2210.0350.10610.538.80.0160.0060.0340.0840.0440.0940.1960.0310.1009.942.020.0160.0070.0340.0840.0430.0930.2210.0350.10611.236.70.0160.0070.0340.0840.0430.0930.1960.0310.10010.438.40.0160.0060.0340.0840.0440.0940.1810.0290.09610.143.0表2-10lwTable2-10l=0.7Dcomputationalresultsw圖1-11弓形降液管的寬度與面積Fig.1-11bowdownthewidthofthetubewithareao篩孔的孔徑do的選取與塔的操作性能要求、物料性質(zhì)、探班厚度、材質(zhì)及加工費(fèi)用等有關(guān)，一般認(rèn)為，外表張力為正系統(tǒng)的物系易起泡沫，可采用do常為4?6mm的小孔篩板，屬于鼓泡型操作；外表張力為負(fù)系統(tǒng)的物系及易堵的物系可采用do為10?25mm的大孔徑篩板，數(shù)噴射型操作［10］。篩孔在篩板上一般按正三角排列，起孔心距a=〔2.5?5〕d°,常取a=〔3?4〕d。a/d°過小易形成氣流相互擾動，過大則鼓泡不均勻，影響塔板傳質(zhì)效率。篩板上篩孔總面積與開孔面積之比成為開孔率屮。篩孔按正三角排列時(shí)可按下式計(jì)算:0.907公式〔0.907公式〔3-21〕式中：Ao為篩板上為篩孔的總面積，m2；Aa為篩板上開孔的總面積，m2。一般，開孔率越大，塔板壓降低，霧沫夾帶量少，但操作彈性小，漏液量大，塔板效率低，通常開孔率為5%?15%。篩板上的篩孔數(shù)按下式計(jì)算:

n=?1n=?1皿1°3]?A公式〔3-22〕式中：a為孔心距，mm。孔數(shù)確定之后，在塔板開孔區(qū)內(nèi)布篩孔。假設(shè)孔數(shù)較多可在適當(dāng)位置堵空。應(yīng)予注意，假設(shè)塔內(nèi)上下段負(fù)荷拜變化較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)流體力學(xué)驗(yàn)算情況，分段改變篩孔數(shù)以提高全塔操作的穩(wěn)定性。Aa的計(jì)算公式為：〔單流型計(jì)算公式〕aA=2x€C2-x2)/2+ sin-1— 公式〔3-23〕a 180 …r丿式中：x=(D/2)-(wd-ws)wd為弓形降液管的寬度，m；ws為外堰側(cè)安定區(qū)寬度，m〔ws=70?100mm〕r=(D/2)-wc，m。wc為邊緣區(qū)寬度，小塔可取30?50mm。塔板是企業(yè)兩相傳質(zhì)的場所，塔板上通?；蕿橐韵聟^(qū)域：①開孔區(qū)；②溢流區(qū)；③安定區(qū)；④邊緣區(qū)。為布置篩孔，浮閥等部件的有效傳質(zhì)區(qū)，亦稱鼓泡區(qū)，其面積按在布置在板面上的開孔后求得。溢流區(qū)面積分別為降液管和受液盤所占面積。開孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開孔區(qū)域?yàn)榘捕▍^(qū)〔破沫區(qū)〕，其作用為使降液管流出液體在塔板上均布并防止液體夾帶大量泡沫進(jìn)入降液管，其寬度指堰與它最近一排孔中心線之間的距離，可參考一下經(jīng)驗(yàn)值選定：溢流堰前的安定區(qū)ws=70?100mm；進(jìn)口堰后的安定區(qū)w=50?100mm直徑小于1m的塔ws可適當(dāng)減小。在靠近塔壁的塔板部分需留出一圈邊緣支撐塔板邊梁之用，稱無效區(qū)［11］，其其寬度視需要選定。小塔為30?50mm,大塔為50?70mm。為防止液體經(jīng)過邊緣區(qū)流過而產(chǎn)生

“短路”現(xiàn)象，可在塔板上沿設(shè)置旁流擋板。在進(jìn)行鼓泡區(qū)篩孔安排計(jì)算式，當(dāng)Lw=0.6D、Lw=0.7D時(shí)，會出現(xiàn)X>1的情況，而

wwr當(dāng)Lw=0.8D時(shí)，可正常計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如下：表2-11LwwTable2-11Lw=0.8DcomputationalresultslwAf/A”WdHT(m)R=?R.minD(m)Wd〔m〕dWc(m)r(m)Ws(m)x〔m〕Aa〔m2〕0.3020.7200.1440.3300.2860.0980.300.6800.1360.3100.2740.0830.300.6500.1300.2950.2650.0720.3520.6600.1320.3000.2680.0760.350.6300.1260.2850.2590.0650.350.5900.1180.2650.2470.0500.4020.6000.1200.2700.2500.0540.400.5700.1140.2550.2410.0430.400.5400.1080.2400.2320.0310.4520.5500.1100.2450.2350.0350.450.5300.1060.2350.2290.0270.450.5000.1000.2200.2200.0030.5020.5300.1060.2350.2290.0270.500.5000.1000.2200.2200.0030.500.4800.0960.2100.214-塔板流體力學(xué)驗(yàn)算，目的在于檢驗(yàn)以上各項(xiàng)工藝尺寸的計(jì)算是否合理，塔板能否正常操作，以便決定是否需要對有關(guān)工藝尺寸進(jìn)行必要的調(diào)整［12］。（1）塔板壓降氣體通過塔板的壓降包括干板壓降hc,板上液層阻力hf及鼓泡是克服液體外表張力的阻力h,由下式計(jì)算：公式〔3-24公式〔3-24〕hp二-+h汁h(huán)€干板阻力hc一般可按以下簡化式計(jì)算:?u——?u——o…c丿丫(p)PL丿公式〔3-25〕式中：u為篩孔氣速，m/s。c為流量系數(shù)，對于干板影響較大，可通過圖求oo得。氣體通過液層的阻力hf hf=￡0hL=*°〔hw+how〕式中：￡o液體外表張力h液體外表張力h€h 4。h:€P-g-dLo式中：o為液體外表張力，N/m.因在不同塔層中液體狀態(tài)不同，h用公式求解偏大，故省略h。€€采用lw=o.8D，a/do=3,a/do=4,do=4mm,5mm,6mm時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下w o oo

表2-12hp的計(jì)算結(jié)果Table2-12hpcomputationalresultslwA/AtWdd0=4mma/d0=3a=12mmd0=5mma/d0=3a=15mmd0=6mma/d0=3a=18mmHT(m)R=?RminD(m)Aa(m2)nA0(m2)pnA0(m2)pnA0(m2)p0.3020.7200.098789.30.0100.101505.20.0100.101350.80.0100.1010.300.6800.083668.20.0080.101427.70.0080.101297.00.0080.1010.300.6500.072579.70.0070.101371.00.0070.101257.60.0070.1010.3520.6600.076609.00.0080.101389.80.0080.101270.70.0080.1010.350.6300.065521.40.0070.101333.70.0070.101231.70.0070.1010.350.5900.050405.00.0050.101259.20.0050.101180.00.0050.1010.4020.6000.054434.30.0050.101277.90.0050.101193.00.0050.1010.400.5700.043345.60.0040.101221.20.0040.101153.60.0040.1010.400.5400.031250.50.0030.101160.30.0030.101111.30.0030.1010.4520.5500.035283.50.0040.101181.40.0040.101126.00.0040.1010.450.5300.027215.20.0030.101137.70.0030.10195.60.0030.1010.450.5000.00321.30.0000.10113.70.0000.1019.50.0000.1010.5020.5300.027215.20.0030.101137.70.0030.10195.60.0030.1010.500.5000.00321.30.0000.10113.70.0000.1019.50.0000.1010.500.480----------表2-13hp的計(jì)算結(jié)果Table2-13hpcomputationalresultslwA/A]Wdd0=7mma/d0=4a=28mmd0=5mma/d0=4a=20mmd0=6mma/d0=4a=24mmHT(m)R=?RminD(m)Aa(m2)nA0(m2)pnA0(m2)pnA0(m2)p0.3020.7200.098444.00.006284.20.0060.057197.30.0060.0570.300.6800.083375.90.0050.057240.60.0050.057167.10.0050.0570.300.6500.072326.10.0040.057208.70.0040.057144.90.0040.0570.3520.6600.076342.60.0040.057219.20.0040.057152.30.0040.0570.350.6300.065293.30.0040.057187.70.0040.057130.30.0040.0570.350.5900.050227.80.0030.057145.80.0030.057101.30.0030.0570.4020.6000.054244.30.0030.057156.30.0030.057108.60.0030.0570.400.5700.043194.40.0020.057124.40.0020.05786.40.0020.0570.400.5400.031140.90.0020.05790.20.0020.05762.60.0020.0570.4520.5500.035159.50.0020.057102.10.0020.05770.90.0020.0570.450.5300.027121.00.0020.05777.50.0020.05753.80.0020.0570.450.5000.00312.00.0000.0577.70.0000.0575.30.0000.0570.5020.5300.027121.00.0020.05777.50.0020.05753.80.0020.0570.500.5000.00312.00.0000.0577.70.0000.0575.30.0000.0570.500.480----------但由于計(jì)算而得的hp遠(yuǎn)大于題目要求的“單板壓降小于100血水柱”的準(zhǔn)，其原因

可能是篩板孔徑過小，氣體流速過快使hc過大。改良措施為將篩板孔徑均乘以2,重新計(jì)算的結(jié)果如下：表2-14改良措施后hp的計(jì)算結(jié)果Table2-14measurestoimprovethecalculationresultsafterhplwA/A]Wdd0=8mma/d0=3a=24mmd0=10mma/d0=3a=30mmd0=12mma/d0=3a=36mmHT(m)R=?RminD(m)Aa〔m2〕nA0〔m2〕pnA0〔m2〕pnA0〔m2〕p0.3020.7200.098789.30.0400.404505.20.0400.404350.80.0400.4040.300.6800.083668.20.0340.404427.70.0340.404297.00.0340.4040.300.6500.072579.70.0290.404371.00.0290.404257.60.0290.4040.3520.6600.076609.00.0310.404389.80.0310.404270.70.0310.4040.350.6300.065521.40.0260.404333.70.0260.404231.70.0260.4040.350.5900.050405.00.0200.404259.20.0200.404180.00.0200.4040.4020.6000.054434.30.0220.404277.90.0220.404193.00.0220.4040.400.5700.043345.60.0170.404221.20.0170.404153.60.0170.4040.400.5400.031250.50.0130.404160.30.0130.404111.30.0130.4040.4520.5500.035283.50.0140.404181.40.0140.404126.00.0140.4040.450.5300.027215.20.0110.404137.70.0110.40495.60.0110.4040.450.5000.00321.30.0010.40413.70.0010.4049.50.0010.4040.5020.5300.027215.20.0110.404137.70.0110.40495.60.0110.4040.500.5000.00321.30.0010.40413.70.0010.4049.50.0010.4040.500.480----------

表2-15改良措施后hp的計(jì)算結(jié)果：Table2-15measurestoimprovethecalculationresultsafterhplwA/AtWdd0=8mma/d0=4a=32mmd0=10mma/d0=4a=40mmd0=12mma/d0=4a=48mmHT(m)R=?RminD(m)Aa(m2)nA0(m2)pnA0(m2)pnA0(m2)p0.3020.7200.098444.00.0220.227284.20.0220.227197.30.0220.2270.300.6800.083375.90.0190.227240.60.0190.227167.10.0190.2270.300.6500.072326.10.0160.227208.70.0160.227144.90.0160.2270.3520.6600.076342.60.0170.227219.20.0170.227152.30.0170.2270.350.6300.065293.30.0150.227187.70.0150.227130.30.0150.2270.350.5900.050227.80.0110.227145.80.0110.227101.30.0110.2270.4020.6000.054244.30.0120.227156.30.0120.227108.60.0120.2270.400.5700.043194.40.0100.227124.40.0100.22786.40.0100.2270.400.5400.031140.90.0070.22790.20.0070.22762.60.0070.2270.4520.5500.035159.50.0080.227102.10.0080.22770.90.0080.2270.450.5300.027121.00.0060.22777.50.0060.22753.80.0060.2270.450.5000.00312.00.0010.2277.70.0010.2275.30.0010.2270.5020.5300.027121.00.0060.22777.50.0060.22753.80.0060.2270.500.5000.00312.00.0010.2277.70.0010.2275.30.0010.2270.500.480----------表2-16hf的計(jì)算結(jié)果為：Table2-16hfcalculationresultsHT(m)R=?R.minh°w提流段(m)how精餾段ow〔m〕提流段hww〔m〕精流段hww〔m〕hf提餾段〔m〕hf精餾段〔m〕20.0130.0060.0620.0690.0130.0060.0620.0690.0130.0050.0620.07020.0140.0060.0610.0690.0140.0060.0610.0690.0140.0050.0610.07020.0150.0070.0600.0680.0150.0060.0600.0690.0150.0060.0600.06920.0160.0070.0590.0680.0160.0070.0590.0680.0160.0060.0590.06920.0160.0070.0590.0680.0160.0070.0590.0680.0160.0060.0590.069

表2-17hc的計(jì)算結(jié)果Table2-17hcalculationresultsc HT(m)R=?Rmina/dQ=3A0〔m2〕u0(m/s)d0C0hc〔m〕d0C0hc〔m〕d0C0hc〔m〕0.3020.04010.090.01700.01800.01950.300.03411.920.02370.02510.02730.300.02913.730.03150.03330.03620.3520.03113.070.02860.03020.03280.350.02615.270.03900.04120.04480.350.02019.660.06460.06820.07420.4020.02218.330.05620.05930.06450.400.01723.040.08880.09370.10190.400.01331.790.16900.17830.19400.4520.01428.090.13190.13920.15140.450.01137.000.22900.24170.26290.450.001373.2623.300124.594326.74760.5020.01137.000.22900.24170.26290.500.001373.2623.300124.594326.74760.50--------表2-18hc的計(jì)算結(jié)果Table2-18hcalculationresultsc HT(m)R=?Rmina/d0=4A0〔m2〕u0(m/s)d0C0hc〔m〕d0C0hc〔m〕d0C0hc〔m〕0.3020.02217.930.05380.05680.06170.300.01919.060.06080.06420.06980.300.01619.530.06380.06740.07330.3520.01723.240.09030.09540.10370.350.01524.430.09980.10540.11460.350.01127.960.13070.13800.15010.4020.01232.590.17770.18750.20400.400.01036.860.22720.23990.26090.400.00745.210.34180.36070.39230.4520.00849.930.41690.44010.47860.450.00659.210.58620.61880.67300.450.001530.8647.129549.747354.10270.5020.00665.780.72370.76390.83080.500.001597.2259.648262.961468.47380.50--------計(jì)算hc時(shí)，假設(shè)板厚€=0.003m,d0分別取0.008m,0010m,0.012m,對應(yīng)查干篩板的流量系數(shù)圖，可得到對應(yīng)的C0值。

￡圖1-12干篩板流量系數(shù)圖Fig.1-12drysieve-plateflowcoefficientgraph???終結(jié)果hp匯總?cè)缦拢罕?-19hp匯總Table2-19hpcollectinga/d0=3d0d0d0D/Rh〔m〕chf〔m〕hp(m)h〔m〕chf〔m〕hp(m)h〔m〕chf〔m〕hp(m)10.01700.03750.05450.01800.03750.05550.01950.03750.057020.02370.03750.06120.02510.03750.06260.02730.03750.064830.03150.03750.06900.03330.03750.07080.03620.03750.073740.02860.03750.06610.03020.03750.06770.03280.03750.070350.03900.03750.07650.04120.03750.07870.04480.03750.082360.06460.03750.10210.06820.03750.10570.07420.03750.111770.05620.03750.09370.05930.03750.09680.06450.03750.102080.08880.03750.12630.09370.03750.13120.10190.03750.139490.16900.03750.20650.17830.03750.21580.19400.03750.2315100.13190.03750.16940.13920.03750.17670.15140.03750.1889110.22900.03750.26650.24170.03750.27920.26290.03750.30041223.30010.037523.337624.59430.037524.631826.74760.037526.7851130.22900.03750.26650.24170.03750.27920.26290.03750.30041423.30010.037523.337624.59430.037524.631826.74760.037526.785115-0.0375--0.0375--0.0375-

表2-20hp匯總Table2-20hpcollectinga/d0=4d0d0d0D/Rh〔m〕chf〔m〕hp(m)h〔m〕chf〔m〕hp(m)h〔m〕chf〔m〕hp(m)10.05380.03750.09130.05680.03750.09430.06170.03750.099220.06080.03750.09830.06420.03750.10170.06980.03750.107330.06380.03750.10130.06740.03750.10490.07330.03750.110840.09030.03750.12780.09540.03750.13290.10370.03750.141250.09980.03750.13730.10540.03750.14290.11460.03750.152160.13070.03750.16820.13800.03750.17550.15010.03750.187670.17770.03750.21520.18750.03750.22500.20400.03750.241580.22720.03750.26470.23990.03750.27740.26090.03750.298490.34180.03750.37930.36070.03750.39820.39230.03750.4298100.41690.03750.45440.44010.03750.47760.47860.03750.5161110.58620.03750.62370.61880.03750.65630.67300.03750.71051247.12950.037547.167049.74730.037549.784854.10270.037554.1402130.72370.03750.76120.76390.03750.80140.83080.03750.86831459.64820.037559.685762.96140.037562.998968.47380.037568.511315-0.0375--0.0375--0.0375-根據(jù)單板壓降小于100mm水柱的設(shè)計(jì)要求，將匯總表中hp>0.1m的數(shù)據(jù)標(biāo)注下劃線，這些數(shù)據(jù)對應(yīng)的設(shè)計(jì)組合不予采用。〔2〕霧沫夾帶量霧沫指氣流穿過板上液層是夾帶無敵進(jìn)入上層塔板的現(xiàn)象，它影響塔板別離效率，為了保持塔板一定的別離效率，應(yīng)控制霧沫夾帶量，綜合考慮生產(chǎn)能力和板效率，每kg上升氣體夾帶的液體量不超過0.1kg，即控制霧沫夾帶ev<0.1kg（液體）/kg（氣體）。計(jì)算霧沫夾帶量的方法很多，推薦采用Hunt的經(jīng)驗(yàn)式，如下式所示：e=5.7X10e=5.7X10-6o…u,3/2?廠J公式(3-26)式中：hf為塔板上的鼓泡區(qū)高度，可以按照泡沫層相比照例4計(jì)算,即h即hf=〔hLLua為按有效的李彤面積計(jì)算的氣速，m/s,對單流型塔板,aVu= s——aA-ATf式中：At、Af分別全塔、降液管的面積。表2-21ev的計(jì)算結(jié)果Table2-21evcalculationresultsHT(m)R=?R.minAt〔m2〕Af〔m2〕us(m/s)ev20.4070.0651.170.3630.0581.180.3320.0531.1520.3420.0551.390.3120.0501.380.2730.0441.3920.2830.0451.690.2550.0411.680.2290.0371.6620.2370.0382.010.2210.0351.940.1960.0311.9420.2210.0352.160.1960.0312.180.1810.0292.11計(jì)算結(jié)果說明，設(shè)計(jì)方案無明顯的霧沫夾帶量，性能優(yōu)良〔ev均小于0.1〕〔3〕漏液點(diǎn)氣速當(dāng)氣速逐漸減少至某值時(shí)，塔板將發(fā)生明顯的漏液現(xiàn)象，該氣速的稱為漏液點(diǎn)氣速，假設(shè)氣速逐漸繼續(xù)降低，更嚴(yán)重的漏液將是篩板不能積液而破壞正常操作，故該漏液點(diǎn)為篩板的下限氣速。漏液點(diǎn)氣速以下式計(jì)算，即：u=4.4c)'(0.0056+0.13h-h危ow o Lop丫 VhLf???漏液氣速的計(jì)算結(jié)果為：表2-22漏液氣速的計(jì)算結(jié)果Table2-22liquidgasvelocityresultsco Uow(m/S)考慮篩板操作的溫度系數(shù)K,及K=uo/uow>(1.5?2.0)假設(shè)K偏小，可以適當(dāng)減少開oow孔率貨降低堰高。根據(jù)之前計(jì)算hc所得到的結(jié)果表，取最大的uow值以求滿足所有情況，則所得的uoc ow o均滿足K>1.5?2.0,故板中的氣速可以到達(dá)一定值，不會發(fā)生明顯的漏液現(xiàn)象。〔4〕液泛降液管內(nèi)的清液層高度Hd用于克服塔板阻力，板上液層的阻力和流體通過降液管的阻力等，假設(shè)忽略塔板的也液面落差，則應(yīng)用下式表達(dá)：Hd=hp+hL+hd 公式〔3-27〕式中：hd為液體流過降液管時(shí)的液柱高度，在此設(shè)計(jì)中予以忽略。為防止液泛，降液管的液柱高度應(yīng)為也冬①心⑷〕€為校正系數(shù)，一般取0.5，易發(fā)泡物系取0.3~0.4，不易發(fā)泡的物系取0.6~0.7。本設(shè)計(jì)采用9=0-7帶入校核，結(jié)果如下：表2-23校核后結(jié)果Table2-23AfterthetestresultsHT(m)R=?Rimind0d0d0提流段hw〔m〕精流段hw〔m〕Hdmax(m)a/d0=4a/d0=3a/d0=4a/d0=3a/d0=4a/d0=3Hd(m)Hd(m)Hd(m)Hd(m)Hd(m)Hd(m)0.3020.12130.06950.10930.07050.11420.07200.06190.06910.09170.300.11330.07620.11670.07760.12230.07980.06180.06950.09190.300.11630.08400.11990.08580.12580.08870.06190.07000.09230.3520.14280.08110.14790.08270.15620.08530.06120.06870.09090.350.15230.09150.15790.09370.16710.09730.06120.06920.09120.350.18320.11710.19050.12070.20260.12670.06100.06970.09150.4020.23020.10870.24000.11180.25650.11700.06020.06830.09000