浮阀塔的设计例示.docx

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1、1 .浮阀塔的设计例示:1题目拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀(重阀)，试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。气相流量Vs=1.27m3s;液相流量1s=0.01m3s:气相密度PV=3.62kgm3:液相密度P1=734kgm3;混合液表面张力=163mNm,平均操作压强P=1oI3X1()5Pa.2 .设计计算过程(一)塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度U一般为最大允许气速UF的().60.8倍，即：u=(0.60.8)UF依式(2-34)可知：式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为:=0.1121S瓦_0.01/734-3.62可标=而、3.62取板

2、间距HT=0.6m,板上液层高度h1=0.083m,那么图中的参变量值HT-h1=0.6-0.083=0.517m0根据以上数值由图2-15可得液相表面张力为20mNm时的负荷系数C20=O.K由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速:取安全系数为0.7,则适宜空塔速度为：=0.71.36=0.952ws由下式计算塔径:Dt=%0.785(1.27V0.785x0,952=1.304w按标准塔径尺寸圆整，取D=1.4m：那么实际塔截面积：A=-D2=-1.42=1.54w244实际空塔速度：=%=12/54=0825ws安全系数：UMF=O825/1.36=0607在06()8范围间，合适(二)

3、溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。1)液管尺寸取溢流堰长1w=().7D,即1wD=0.7由弓形降液管的结构参数图查得：AfA=0.()9,WdD=0.15因此：弓形降液管所占面积:Aa009X1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:Wd=().15X1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间O,一坐JI39x6.834sZS0.01由于停留时间o5s,合适。2)流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长1w=0.71.4=0.98m2.84J1sIOoo1w)采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1,即=0.033w2841p.0136001000I0.98)溢流堰高

4、:hw=h1-hOW=O.O83-O.()33=().O5m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u()=()228ms,那么,降液管底隙高度：%=1S=QQ45w0I温0.98x0.228浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数FO=11,阀孔气速为:%=稣/病=11W=5.78ws每层塔板上浮阀个数：2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。已知Wd=0.21m,选取无效边缘区宽区WC=0.05m、破沫区宽度WS=O.075m,由下式计算鼓泡区面积，即：W241m抻制图4=2xr2-X2+r2Sin-I9)r=D2

5、-Wc=1.4/2-0.05=0.65wX=ZV2-(%+町)=1.4/2-(0.075+0.21)=0.415加Aa=2-0.4150.652-0.4152+0.652sm、=1.12w2118OoI0.65JJ41120.075-0.075x184=0.0812加浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的空心距t=75mm,则等腰三角形的高度：由于塔直径D=1400mm,需采用分块式塔板四块（其中两块弓形板、通道板和矩形板各一块）。考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距t应小于计算值，故取t=0.065mo现按t=75mm、t=65mm的等腰三角形叉排方式画出浮阀排

6、列图，可见，可排出阀孔数180个，重新核算以下参数：阀孔气速：。=%/4就从=2%,003950)=59IMS动能因数：4=5.91ST=11.24动能因数在912之间，合适。塔板开孔率:所以：hp=O.047+0.042+0.0005=0.0895单板压降：1pp=hpp1g=0.08957349.81=644Pa单板压降偏高。（一般对于常压精铸塔应在260530Pa为宜）。2）降液管液泛校核为了防止降液管液泛现象发生，要求控制降液管内清液层高度Hd（HT+Hw）o其中:Hd=hp+h1+hd（1）气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度hP前面已求出，hP=O.0895mo（2）液体通过降液管

7、的压头损失（不设进口堰）（3）板上液层高度前已选定h1=0.083m所以Hd=0.00895+0.083+0.008=0.181m取降液管中泡沫层相对密度6=0.5,前已选定板间距HT=0.6m,hw=0.05m。则（HT+Hw）=0.5（0.6+0.05）=0.325m可见，HdV（HT+Hw）,符合防止降液管液泛要求。3）液体在降液管内停留时间应保证液体在降液管内的停留时间大于35s,才能使得液体所夹带气体的释出。本设计可见，所夹带气体可以释出。4）雾沫夹带量校核依下面两式分别计算泛点率F,即+136ESZZP1-PvKCFAb板上液体流径长度JPv及p-XQ1Qy0.78AKCfZ1=D

8、-2Wd=1.4-20.21=0.98w板上液流面积4二号一=1.54-2x0.135=1.27加查得泛点负荷因数CF=0.141、物性系数K=1.0,将以上数据代入:1.27XJ-+1.360.010.98R1.27XJF二短4-3：62=0.573及9=4-62=Q5231.00.1411.270.781.00.1411.54对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%。上两式计算的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足eVV0.1kg（液）kg（气）的要求。5）严重漏液校核当阀孔的动能因数FO低于5时将会发生严重漏液，前面已计出FO=11.24,可见不会发生严重漏液。塔

9、板负荷性能图：1）气体负荷下限线（漏液线）对于FI型重阀，因动能因数FoV5时，会发生严重漏液，故取尸0=5计算相应的气相流量“1：CS）Bin=N;=：（0.039）x18044=0.565w3s2）过量雾沫夹根据前面雾沫夹带校核可知，对于大塔，取泛点率F=0.8,那么0.8+1.361sX0.981.00.1411.27整理得:%=2-18.93Zs雾沫夹带线为直线，由两点即可确定。当1S=O时，VS=2.035m3s;当1S=0.01时，Vs=1.846m3so由这两点便可绘出雾沫夹带线。3 )液相负荷下限线对于平直堰，其堰上液层高度how必须要大于0.006m。how=0.006m,就

10、可作出液相负荷下限线。k=2.8410-35360OdS)=0006.w_取E=1、代入IW则可求出(1S)min：0.0062.84X1O-30QRx.Zi=0.0008w3s36004 )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35s,取0=5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则：先求出VS与1S的关系，就可在操作范围内任意取若干点，从而绘出液泛线。用=b-c用-温3其中:=1.91x10,旦V=I91x10-sX_62=qQ291P1N27341802b=H+(-1-)r=0.50.6+(0.5-1-0.5)0.05=0.250.1530.153curc=、R5T=7

11、8.67，翔0.9820.0452=(1+so)5(O.667)=(1+0.5)0.667X-=1.014w0.98将计算出的a、b、c、d之值代入上式方程并整理可得：=8.6-2706.3Z-34.88Zf在操作范围内任意取若干1S值，由上式可算出相应的VS值，结果列于下表。ODO1OJOOS0.0082.S72742j65将以上五条线标绘在同一Vs1s直角坐标系中，画出塔板的操作负荷性能图。将设计点(1s,VS)标绘在图中，如P点所示，由原点0及P作操作线0P。操作线交严重漏液线于点A,过量雾沫夹带线于点B。由此可见，此塔板操作负荷上下限受严重漏液线及过量雾沫夹带线的控制。分别从图中A、B

12、两点读得气相流量的下限VInin及上限Vn1aX,可求得该塔的操作弹性。操作弹性3.13IOTm为图2-42塔板操作负荷性能图设计结果:现将以上设计计算结果列于下附表。附表浮阀塔板工艺设计计算结果表项目敖恒及说明名注塔在D.m1.4板间距H.m0.6塔板型式单诿痴弓形降液管分块式塔板空塔气速u.n50.825滋沆堰长1w皿0.98该充堰悬h*m0.05板上液层高度1,m0.083降液管底解百度”,m0.045祥阀教.个180与腰三角形又椎周孔气速UJ.m/s5.91周孔动能因数F11.24临外阀孔气速U此，m/s5.19孔心距t,m0.075指同一横推的孔心距排间距t.m0.065格相印二横推的中心线距离常板压降&Pp，Pa644液体在降液管内停留时间B.S降液皆内清液层制度H4.m8.10.181泛点率%57.3气相负荷上限（V击wx.m1.767雾沫夹喈控制气相负荷下限（V0dn.m30.565扁液挖割排作臊隹3.13