1、化工原理課程設計 浮閥塔的設計專業：化學工程與工藝班級：化工1003姓名：孫皓升學號：1001010310成績： 指導教師：王曉寧目錄設計任務書1一 、塔板工藝尺寸計算2（1） 塔徑 2（2） 溢流裝置3（3） 塔板布置及浮閥數目與排列4二、塔板內部結構圖6三、 塔板流體力學驗算7（1） 氣相通過浮閥塔板的壓強降 7（2） 夜泛 7（3） 霧沫夾帶8四 、塔板負荷性能圖9(1)霧沫夾帶線9液泛線10液相負荷上限線10漏液線11液相負荷下限線11五 、匯總表13設計任務書 擬建一浮閥塔用以分離甲醇水混合物，決定采用F1型浮閥（重閥），試根據以下條件做出浮閥塔的設計計算。已知條件：液相密度L（kg

2、/m3）氣相密度V（kg/m3）液相流量Ls（m3/s）氣相流量Vs（m3/s）表面張力(mN/m)8191010.00641.88+0.001×n38其中：n為學號要求：1.進行塔的工藝計算和驗算2.繪制負荷性能圖3.繪制塔板的結構圖4.將結果列成匯總表5.分析并討論一 、塔板工藝尺寸計算（1） 塔徑 欲求塔徑應先給出空塔氣速u，而 式中C可由史密斯關聯圖查出，橫標的數值為取板間距，板上液層高度 ，則圖中參數值為由圖查得，表面張力取安全系數為0.6，則空塔氣速為則塔徑D為：按標準塔徑圓整D=1.4m，則塔截面積： （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：

3、堰長：取堰長，即 出口堰高hw： 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。 弓形降液管寬度和面積：由圖查得：，則 停留時間，故降液管尺寸合理。 降液管底隙高度取降液管底隙處液體流速則 （3） 塔板布置及浮閥數目與排列 取閥動能因子用下式求孔速即d0=0.039m，則每層塔板上的浮閥數為取邊緣區寬度，破沫區寬度，塔板鼓泡區域面積為：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面積，因此排間距不宜采用100mm，而應小于此值，故取。按、以三角形叉排方式作圖（見

4、附圖1），排得閥數148個。按重新核算孔速及閥孔動能因數：浮閥動能因數變化不大，仍在范圍內。二、塔板內部結構圖三、 塔板流體力學驗算（1） 氣相通過浮閥塔板的壓強降 可根據下式計算塔板壓強降，即 板阻力：由下式計算，即因，故按下式計算干板阻力，即板上充氣液層阻力：本設備分離甲醇和水混合物，即液相為水，可取充氣系數，有液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計。因此，與氣體流經一層浮閥塔板的壓強降所相當的液柱高度為（2） 夜泛 為了防止夜泛現象的發生，要求控制降液管中清液層與氣體通過塔板的壓強降所相當的液柱高度：前已算出液體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

5、已選定板上液層高度為可見，符合防止淹塔的要求。（3） 霧沫夾帶 按以下兩式計算泛點率，即甲醇和水為正常系統，取物性系數,又查圖得泛點負荷系數，將以上數值代入下式得又按下式計算泛點率，得根據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。四 、塔板負荷性能圖霧沫夾帶線按泛點率為80%計算如下 ：整理得由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內任取兩個Ls值，依式（1）算出相應的Vs值列于本例附表1中。據此，可做出霧沫夾帶線（1）。附表1 0.002 0.010 3.29 2.98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

6、如下關系，即式中閥孔數N與孔徑亦為定值，因此可將上式簡化為與的如下關系式：在操作范圍內任取若干個Ls值，依式（2）算出相應的Vs值列于本例附表2中。據表中數據做出液泛線（2）附表20.001 0.005 0.009 0.013 4.23 3.97 3.72 3.42 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停留時間為:以作為液體在降液管中停留時間的下限，則求出上限液體流量值（常數）。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 以作為規定氣體最小負荷的標準，則 據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

7、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，該線為與氣相流量無關的豎直線（5）。 根據本題附表1，2及式（3），（4），（5）可分別做出塔板負荷性能圖。由塔板負荷性能圖可以看出：任務規定的氣，液負荷下的操作點P（設計點），處在適宜操作區內的適中位置。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五 、匯總表附表3 浮閥塔板工藝設計計算結果項目數值及說明備注塔徑D/m1.4板間距HT/m0.5塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速u/（m/s）1.227堰長lw/m0.94堰高hw/m0.046板上液層高度hL/m0.07降液管底隙高度h0/m0.04浮閥數N/個148等腰三角形叉排閥空氣速u0/(m/s)10.69閥孔動能因數F011臨界閥孔氣速u0c/(m/s)10.45孔心距t/m0.075指同一橫排的孔心距排間距t/m0.08兩橫排的中心線距離單板壓降Pp