浮法塔課程設計 天大版化工原理

1、 化工原理課程設計 浮閥塔設計 學院： 石油化工學院 專業(yè)班級: 學號： 姓名： 指導教師： 成績： 目錄任務書11設計計算及驗算21.1塔板工藝尺寸計算21.2塔板流體力學驗算51.3塔板負荷性能圖82分析與討論11參考書目13任 務 書 題目：擬建一浮閥塔用以分離某種液體混合物，采用F1型浮閥（重閥），試根據(jù)以下條件做出浮閥塔（精餾段）的設計計算。已知條件：氣相流量(m3/s)液相流量(m3/s)氣相密度（kg/m3）液相密度（kg/m3）表面張力（mN/m）1.830.00832.992842.320.6要求：1. 進行塔板工藝設計計算和驗算2. 繪出制負荷性能圖3. 繪出塔板的結構圖4

2、. 將結果列成匯總表5. 分析并討論1設計計算及驗算1.1塔板工藝尺寸計算1 塔徑欲求塔徑應先給出空塔氣速，而 式中可由史密斯關聯(lián)圖查出，橫標的數(shù)值為取板間距，板上液層高度，則圖中參數(shù)值為:根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由圖查得，因物系表面張力，很接近，故無需校正，即取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為 塔徑按標準塔徑圓整，則塔截面積實際空塔氣速 2 溢流裝置 選用單溢流弓形降液管，不設進口堰。各項計算如下：堰長：取堰長，即 出口堰高： 采用平直堰，堰上液層高度可依下式計算： 近似取，則可由列線圖查出值。 因查得 則弓形降液管寬度和面積： 由圖查得：，則 則液體在降液管中停留時間 ，故降液管尺寸可用。降液管底隙高

3、度。取降液管底隙處流體流速，則取 3 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥動能因子，用下式求孔速，即每層塔板上的浮閥數(shù)，即取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度，浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距，則可按下式估算排間距，即 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊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80mm，而應小于此值，故取。按、以等腰三角形叉排方式作圖（見附圖1），排得閥數(shù)228個。按重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：浮閥動能因數(shù)變化不大，仍在范圍內(nèi)。塔板開孔率=1.2塔板流體力學驗算1 氣相通過浮閥塔板的壓強降可根據(jù)下式計算塔板壓強降，即干板阻力：由下式計算，即因，故按

4、下式計算干板阻力，即板上充氣液層阻力：本設備分離某液體混合物，可取充氣系數(shù)，則有液柱。液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計。因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨葹椋簞t單板壓降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液層的高度。 可用下式計算，即與氣體通過塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨龋褐耙阉愠鲆后w通過降液管的壓頭損失：因不設進口堰，故按下式計算，即板上液層高度：前已選定板上液層高度為則 取，又已選定，。則 可見，符合防止淹塔的要求。(3)霧沫夾帶 按以下兩式計算泛點率，即 泛點率 及 泛點率板上液體流徑長度板上液流面積苯和甲苯為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù),又查圖得

5、泛點負荷系數(shù)，將以上數(shù)值代入下式得 泛點率又按下式計算泛點率，得泛點率根據(jù)以上兩式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。1.3塔板負荷性能圖霧沫夾帶線依下式做出，即按泛點率為80%計算如下 ：整理得或（1）由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個Ls值，依式（1）算出相應的Vs值列于本例附表1中。據(jù)此，可做出霧沫夾帶線（1）。附表一0.0020.0102.852.63液泛線由上式確定液泛線。忽略式中,則有因物系一定，塔板結構尺寸一定，則，及等均為定值，而與又有如下關系，即式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值，因此可將上式簡化為與的如下關系式：即或在操作范圍內(nèi)任取若干個

6、值，依式（2）算出相應的值列于本例附表2中。據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（2）附表二0.0010.0050.0090.0133.573.343.122.87液相負荷上限線液體的最大流量應保持在降液管中停留時間不低于35s。依下式知液體在降液管內(nèi)停留時間為以作為液體在降液管中停留時間的下限，則（3）求出上限液體流量值（常數(shù)）。在圖上液相負荷上限線為與氣體流量無關的豎直線（3）漏液線對于型重閥，依計算，則。又知則得以作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則 （4）據(jù)此做出與液體流量無關的水平漏液線（4）液相負荷下限線取堰上液層高度作為液本負荷下限條件，依的計算式計算出的下限值，依此做出液相負荷下限線，該線為與氣相流

7、量無關的豎直線（5）。取，則（5）根據(jù)本題附表1，2及式（3），（4），（5）可分別做出塔板負荷性能圖上的（1），（2），（3），(4)及（5）共五條線，見附圖2.2分析與討論由塔板負荷性能圖可以看出：任務規(guī)定的氣，液負荷下的操作點P（設計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。按照固定的液氣比，由附圖2查出塔板的氣相負荷上限，氣相負荷下限，所以現(xiàn)將計算結果匯總列于附表3中附表3 浮閥塔板工藝設計計算結果項目 數(shù)值及說明 備注塔徑1.60分塊式塔板等腰三角形叉排指同一橫排的孔心距指相鄰二橫排的中心線距離霧沫夾帶控制漏液控制板間距0.45塔板形式單溢流弓形降液管空塔氣速0.914堰長1.056堰高0.047板上液層高度0.07降液管底隙高度0.04浮閥數(shù)N/個228閥孔氣速6.36閥孔功能因數(shù)10.80界閥孔氣速5.76孔心距0.075排間距0.065單板壓降554液體在降液管內(nèi)停留時間9.3降液管內(nèi)清夜層高度 0.155泛點率/%51.7氣相負荷上限2.58氣相負荷下限0.787操作彈性3.28參考