浮阀塔塔板尺寸.docx

塔板工艺尺寸计算
(1)塔径 欲求塔径应先求出空塔气速u，而
u=(安全系数)×umax
umax=CρL-ρVρV
式中C可由史密斯关联图查出，其横坐标的数值为
LhVh(ρLρV)0.5=0.010×36002.65×3600(611.923.35)0.5=0.051
取板间距HT=0.45m，取取板上液层高度hL=0.05m，则
HT-hL=0.5-0.05=0.45m
查得C20=0.1
C=C20(σL20)0.2=0.1×(13.6320)0.2=0.093
umax= CρL-ρVρV=0.093611.92-3.353.35=1.25m/s
取安全系数为0.7，则空塔气速为
u=0.7umax=0.88 m/s
塔径D=4Vsπu=4×2.653.14×0.88=1.96m
按标准塔径圆整为D=2m，则
塔截面积 AT=π4D2=3.14m2
实际空塔气速 u=2.65/3.14=0.84m/s
(2)溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。
① 堰长 lW：取堰长lW=0.66D，即
lW=0.66×2=1.32m
②出口堰高hW：hW=hL-hOW
采用平直堰，近似取E=1，堰上液层高度
hOW=2.841000E(LhlW)23=2.841000×1×(0.0095×36001.32)23=0.025m
hW=hL-hOW=0.05-0.025=0.025m
③弓形降液管宽度Wd和面积Af，由图弓形降液管的宽度与面积查得：
Af AT=0.072，WdD=0.124
Af= 0.072AT=0.072×3.14=0.23m2
Wd=0.124D=0.124×2=0.25m
液体在降液管中停留时间，即
θ=3600HTAfLh=HTAfLs=0.23×0.50.0095=12.11s﹥5s，故降液管尺寸可用。
④降液管底隙高度h0：h0=Lh3600lWu0'=LslWu0'
取降液管底隙处液体流速u0'=0.13m/s，则
h0=0.00951.32×0.13=0.055m
(3)塔板布置及浮阀数目与排列 取阀孔动能因子F0=10
u0=F0ρV=103.06=5.71m/s
每层塔板上的浮阀数 取阀孔直径d0=0.039m
N=Vsπ4u0d02=2.673.144×5.71×(0.039)2=392
取边缘区宽度Wc=0.06m，破沫区宽度Ws=0.10m，计算塔板上的鼓泡区面积
Aa=2[xR2-x2+π180R2arcsinxR]
R=D2-Wc=0.94m
x=D2-(Wd+Ws)=0.65m
Aa=2[0.65(0.94)2-(0.65)2+π180°(0.94)2arcsin0.650.94]=2.23m2
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t=0.075m，估算排间距t'，即
t'=AaNt=2.23392×0.075=0.076m
考虑到塔的直径较大，必须采用分块式踏板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用76mm，而应小于此值，故取t'=65mm
按t=75mm，t'=65mm以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数366个。
按N=366重新核算孔速及阀孔动能因数：
u0=Vsπ4Nd02=2.673.144×366×(0.039)2=6.11m/s
F0=u0ρV=6.11×3.06=10.69
阀孔动能因数F0变化不大，仍在9～12范围内
塔板开孔率=uu0=0.856.11×100%=13.91%

塔板流体力学验算
(1) 气相通过浮阀塔板的压强降
hp=hc+hl+hσ
① 干板阻力
u0c=1.82573.1ρV=1.82573.13.06=5.69m/s
因u0﹥u0c，故hc=5.34ρVu022ρLg=5.34×3.06×(6.11)22×613.6×9.81=0.051m液住
② 板上充气液层阻力：本设备分离正戊烷和正己烷的混合液，即液相为碳氢化合物，可可取充气系数ε0=0.5
hl=ε0hL=0.5×0.05=0.025m液住
③ 液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，可忽略不记。
因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液住高度为
hp=hc+hl+hσ=0.051+0.025+0=0.076m液住
单板压降△PP=hPρLg=0.076×613.6×9.81=457.48Pa
(2) 淹塔 为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，Hd≤φ(HT+hW)
Hd=hp+hL+hd
① 与气体通过塔板的压强降所相当的液住高度hp=0.076m液住
② 液体通过降液管的压头损失：因不设进口堰，即
m液住
③ 板上液层高度：hL=0.05m
Hd=hp+hL+hd=0.076+0.05+0.0026=0.13m
取φ=0.5，则φ(HT+hW)=0.5×(0.5+0.025)=0.26m
可见Hd﹤φ(HT+hW)，符合防止淹塔的要求。
(3) 雾沫夹带
泛点率=VsρVρL-ρV+1.36ZLLsKCFAb×100%
泛点率=VsρVρL-ρV0.78KCFAT×100%
板上液体流径长度 ZL=D-2Wd=2-2×0.25=1.5
板上液流面积 Ab=AT-2Af=3.14-2×0.23=2.68
正戊烷和正己烷为正常系统，取物性系数K=1.0，查得泛点负荷系数CF=0.13
泛点率=2.653.35611.92-3.35+1.36×0.010×1.51×0.13×2.68×100%=62.29%
泛点率=2.653.35611.92-3.350.78×1×0.13×3.14×100%=61.75%
计算出的泛点率都小于80%，故可知雾沫夹带量能够满足eV﹤0.1kg(液)/kg(气)的要求
塔板负荷性能图
(1) 雾沫夹带线 按泛点率为80%计算
泛点率=VsρVρL-ρV+1.36ZLLsKCFAb=Vs3.35611.92-3.35+1.36×Ls×1.51×0.13×2.68=80%
整理得Vs=3.78-27.57Ls
雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个Ls值，算出相应的Vs值，作出雾沫夹带线
Ls/(m3/s)
0.002
0.010
Vs/(m3/s)
3.73
3.50
（2）液泛线
φ(HT+hW)= hp+hL+hd=hc+hl+hσ+hL+hd
忽略式中hσ，得
φ(HT+hW)= 5.34ρVu022ρLg++(1+ε0)[hW+2.841000E(3600LslW)23]
u0=Vsπ4Nd02=Vs0.44
简化得Vs2=28.83-3390Ls2-107.79Ls23
在在操作范围内任取若干个Ls值，算出相应的Vs值，作出液泛线
Ls/(m3/s)
0.001
0.005
0.009
0.013
Vs/(m3/s)
5.27
5.06
4.89
4.72
(3)液相负荷上限线 液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3～5s
θ=3600HTAfLh
以θ=5s作为液体在降液管中停留时间的下线，则
(Ls)max=HTAf5=0.23×0.55=0.023m2/s
(4) 漏液线 对于F1型重阀，依F0=u0ρV=5计算，则u0=5ρV
N=Vsπ4u0d02
Vs=π4d02Nu0=π4d02N5ρV
以F0=5作为规定气体最小负荷的标准，则