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浮阀(F1)塔的设计计算.doc

发布:2018-10-03约2.46千字共5页下载文档
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浮阀(F1)塔的设计计算 板式塔设计中,一般按防止出现过量雾沫夹带液泛的原则,首先确定液泛气速,然后根据它选取一适宜的设计气速来计算所需的塔径。关于液泛气速这一极限值,理论上由悬浮于气流中的液滴的受力平衡关系导出如下: 式中:--液泛气速,m/s; --液滴直径,m; --气、液相密度,kg/m3 ---阻力系数 得: 但实际上,气液两相在塔板接触所形成的液滴直径、阻力系数均为未知,所以又将这些难以确定的变量和常数合并,使上式变为: m/s 对于筛板塔、浮阀塔、及泡罩塔,式中的C值可从Smith图查得。此图是按液体表面张力N/m时的经验数据绘出的,若塔内液体表面张力为其他数值时,应在图上查出的C值后,按下式进行校正: C20---表面张力为20mN/m时的C值,从Smith图查得; --表面张力为时的C值; --物系的表面张力,mN/m。 求出Uf后,按u=(0.6~0.8)Uf确定设计的空塔气速。按下式求出塔径: Vs—设计条件下的气相流量; D---塔径 u---空塔气速,m/s。 浮阀塔的设计、计算是在半个多世纪大量的实验、工业化应用总结的基础上形成的标准化设计。 1、对于浮阀塔,根据四十多种物系在不同操作条件下的工业实验结果,得出阀孔动能因子F0与操作状况的关系如下: 操作状况 阀孔漏液点 浮阀全开 正常操作范围 最大负荷 F0 5~6 7~9 8~12 ~16 阀孔动能因子: F0—阀孔动能因子,Pa0.5 U0---阀孔气速,m/s --气相密度,kg/m3 F0反映密度为的气体以U0速度通过阀孔时动能的大小。综合考虑了F0对塔效率、阻力降和生产能力的影响,根据经验可取F0=8~12,即阀孔刚全开时作为设计点。 2、浮阀数 确定适宜的阀孔气速后,用下式计算浮阀数N: Vs—设计条件下的气相流量 d0—阀孔直径,对于标准浮阀,直径为39mm。 3、塔板开孔率 以塔截面积为基准,浮阀塔盘的开孔率 φ,按下式计算:,D---塔直径,m。 4、浮阀的排列 浮阀以三角形排列为好,各排浮阀垂直于液流方向,使气液两相均匀接触。在垂直于液流方向上,浮阀的中心距固定不变为75mm,平行于液流方向上的排中心距,根据开孔率的要求,可在65mm ~110mm 的范围内选取。在排列浮阀时,要使外围浮阀与塔壁和堰之间保持适当的距离,以利于安装和操作。分块式塔盘外围浮阀的中心至塔壁的距离一般为 70mm ~90mm。塔盘外围浮阀的中心与进口堰、溢流堰的距离一般为80mm ~110mm。 5、溢流堰高度  溢流堰高度直接关系到塔盘上的清液层高度和塔盘的阻力降。它又影响气液接触时间,对气膜效率有较大影响。一般情况下可取hw=50mm,如果液流强度较大,可取hw=25~40mm;若用于真空精馏操作可取hw=20~30mm,要求液体停留时间较长的特殊情况可取hw=150mm。 6、降液管停留时间:对于一般的物系,液体在降液管的停留时间≥5s,对于易发泡物系,可根据具体情况增加停留时间;根据初选的塔径,选取塔板间距和降液管截面,在根据液相负荷计算液体在降液管内的停留时间。 7、雾沫夹带  浮阀塔板的雾沫夹带可按下式计算: 及     及  K=[HT-5(how+0.35 hw)](how+0.35 hw) 式中:ev—雾沫夹带量,kg液体/kg气体;    HT――塔板间距,m;    hw――堰高,m; how――堰上清液层高度,m; u----空塔气速; ε――空塔截面积与有效空塔截面积之比,即 --气相密度,kg/m3; ――气、液相密度差,kg/m3; --液体表面张力,mN/m; φ――以塔截面为基准的塔板开孔率,%; 上述浮阀塔的设计步骤,即初步计算塔径、在塔板上安排降液区、受液区、安定区,在开孔区内排布浮阀。若板面排布不当,可根据具体情况调整塔径、塔板间距,再重新核算。 CTST塔板的设计计算 CTST塔板属于气液并流式塔板,它与筛板塔、浮阀塔及泡罩塔板的本质区别在于气、液两相操作相态的转换。常用的筛板塔、浮阀塔及泡罩塔气、液两相以鼓泡的形式进行传质、传热,即液体将气体分割成气泡,气、液两相靠气泡表面进行质、热传递,气体为分散相,液体为连续相;CTST塔板的操作原理是气体将液体从喷射单元的底隙吸入到帽罩内,经历提升、拉膜、破碎、喷射步骤,在上述过程中,气体将液体破碎成液滴,气、液两相在液滴表面进行质、热传递,气相为连续相,液相为分散相;与浮阀塔盘一样,也是经三十余年的实验、工业化应用的基础上,根据不同的分离物系采取不同的设计。 设计步骤与浮阀塔相同。 对于设计数据是在实验的基础上,经过工业化应用的检验,其设计指标与浮阀相异。 如图所示:在相同实验条件下,与浮阀塔盘比较,达
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