浮阀塔课程设计说明书.doc

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题目：

拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。

已知条件见下表：

物系

液相密度

气相密度

液相流量

气相流量

表面张力

苯-氯苯

841.9

2.996

0.006

1.61

0.0209

要求：

进行塔板工艺设计计算及验算

绘制负荷性能图

绘制塔板结构图

给出设计结果列表

进行分析和讨论

设计计算及验算

塔板工艺尺寸计算

塔径欲求塔径应先给出空塔气速，而

式中可由史密斯关联图查出，横标的数值为

取板间距，板上液层高度，则图中参数值为

由图查得，表面张力

取安全系数为0.6，则空塔气速为

塔径

按标准塔径圆整，则

塔截面积

实际空塔气速

溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下：

①堰长：取堰长，即

②出口堰高：

采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算：

近似取，则可由列线图查出值。

③弓形降液管宽度和面积：

由图查得：，则

因，故按下式计算干板阻力，即

液柱

=2\*GB3②板上充气液层阻力：本设备分离苯和甲苯混合物，即液相为碳氢化合物，可取充气系数，有

液柱

=3\*GB3③液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。

因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为

液柱

则单板压降

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。

可用下式计算，即

=1\*GB3①与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度：前已算出

液柱

=2\*GB3②液体通过降液管的压头损失：因不设进口堰，故按下式计算，即

液柱

=3\*GB3③板上液层高度：前已选定板上液层高度为

则

取，又已选定，。则

可见，符合防止淹塔的要求。

雾沫夹带按以下两式计算泛点率，即

及

板上液体流径长度

板上液流面积

苯和甲苯为正常系统，取物性系数,又查图得泛点负荷系数，将以上数值代入下式得

又按下式计算泛点率，得

根据以上两式计算出的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足的要求。

塔板负荷性能图

=1\*GB2⑴雾沫夹带线

依下式做出，即

按泛点率为80%计算如下：

整理得

或 （1）

由式（1）知雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个Ls值，依式（1）算出相应的Vs值列于本例附表1中。据此，可做出雾沫夹带线（1）。

0.0020.010

2.892.67

附表1

=2\*GB2⑵液泛线

由上式确定液泛线。忽略式中,则有

因物系一定，塔板结构尺寸一定，则，，，，，，及等均为定值，而与又有如下关系，即

式中阀孔数N与孔径亦为定值，因此可将上式简化为与的如下关系式：

即

或

在操作范围内任取若干个Ls值，依式（2）算出相应的Vs值列于本例附表2中。

据表中数据做出液泛线（2）

0.0010.0050.0090.013

3.803.583.383.15

附表2

=3\*GB2⑶液相负荷上限线

液体的最大流量应保持在降液管中停留时间不低于3~5s。依下式知液体在降液管内停留时间为

以作为液体在降液管中停留时间的下限，则

（3）

求出上限液体流量值（常数）。在图上液相负荷上限线为与气体流量无关的竖直线（3）

=4\*GB2⑷漏液线

对于型重阀，依计算，则。又知

则得

以作为规定气体最小负荷的标准，则

（4）

据此做出与液体流量无关的水平漏液线（4）

=5\*GB2⑸液相负荷下限线

取堰上液层高度作为液本负荷下限条件，依的计算式计算出的下限值，依此做出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线（5）。

取，则

（5）

根据本题附表1，2及式（3），（4），（5）可分别做出塔板负荷性能图上的（1），（2），（3），(4)及（5）共五条线，见附图2.

附图2

由塔板负荷性能图可以看出：

=1\*GB3①任务规定的气，液负荷下的操作点P（设计点），处在适宜操作区内的适中位置。

=2\*GB3②塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。

=3\*GB3③按照固定的液气比，由附图2查出塔板的气相负荷上限，气相负荷下限，所以

现将计算结果汇总列于附表3中