浮阀(F1)塔的设计计算.doc

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