【正文】 塔，泛點率應小于 ； 或 其中液體流經(jīng)長度 由《板式精餾塔設計》圖 227 查得泛點負荷系數(shù)為 ， ， 則精餾段 或 取泛點率最大值 ，滿足 ，故在精餾段給定操作條件 下，霧沫夾帶量能夠滿足要求。 ① 計算閥孔數(shù) 每層塔板上的閥孔數(shù)按下式計算 取閥孔動能因子 已知 ② 計算開孔區(qū)面積 得： 單流型塔盤 雙流型塔盤 （ 2）計算浮閥并設計 其排列 浮 閥 的 排 列 方 式 采 用 等 腰 三 角 形 叉 排 ， 等 腰 三 角 形 高 取,按下式估算排列間距 取 t=110mm 等腰三角形高取 ,按下式估算排列間距間距 取 =75mm 開孔率 ③ 計算氣體實際通過閥孔的氣速為： 驗算 浮閥板 流體力學 性能 驗算 塔板 的 壓降 ① 計算干板阻力 干板阻力 由 閥孔氣速為： 臨界孔速為： ② 計算氣體通過液層的阻力 氣體通過液層的阻力 為： 液體表面張力所造成的阻力很小，可忽略不計。 浮閥塔直徑計算公式為： 最大空塔氣速 計算公式為： ① 計算系數(shù) C 系數(shù) 由圖 ： 已知： 精餾段由： 得： 提餾段由： 得： 計算 精餾段與提餾段 系數(shù) 得： ② 計算精餾段和提餾段最大空塔氣速得： ③ 計算空塔氣速，其中安全系數(shù)為 ，得： ④ 計算浮閥塔直徑，取兩者中較大值，得： 取較大值 圓整塔徑得： 塔截面積為 ⑤ 精餾段和提餾段的實際空塔氣速為 尺寸 塔徑為 R=,采用 單溢流 塔盤或雙溢流塔盤與 弓形降液管，采用凹形受液盤 ，溢流堰采用初步平直堰 。 ① 根據(jù)精餾原理由甲酚和水的相對揮發(fā)度求取甲酚 水物系的平衡方程 相對揮發(fā)度為： = 由于隨溫度沿著相同方向變化，因而 隨溫度變化不大，一般將。精餾物料是甲酚 水的液相混合物，根據(jù)所給密度是 ，知物料含甲酚 5%。由于甲酚是珍貴化工原料所以須盡可能全部精餾出來，故設釜液中甲酚的回收率為 ，餾液中甲酚含量不高于 。則平衡方程為： ② 確定回流比 已知最小最小回流為 ： 一般情況綜合考慮塔效率與收益，取回流比 R 取 ③ 確定精餾段和提餾段的氣液相摩爾流量為 ④ 根據(jù)操作線方程繪制 McCabeThiele 圖 精餾段 的 操作線方程 可以表示為： 提餾段 的 操作線方程 可以表示為： 將其結果繪成圖 ⑤ 由圖 得理論板層數(shù) 不 包括再沸器 的 總理論板層數(shù) NT=91=8 進料板 所在的位置 NF=6 浮閥塔的實際板層數(shù)計算 ① 全塔 效率計算 ， 計算采用的公式為奧康奈爾法，首先計算全塔 平均 溫度，塔頂與塔釜溫度分別為 110 和 130 ，則 讀表 1 甲酚和水在 的飽和蒸汽壓 得 ： = 由 ，查 表 4 得甲酚與水的液相黏度為： 該計算方法是根據(jù)老式工業(yè)塔及試驗塔數(shù)據(jù)做出的關聯(lián)，因此對于目前的浮閥板式塔總塔板效率要適當提高，參考《板式精餾塔設計》表 21 浮閥塔實測板效率，取 。各項計算如下： ① 計算塔盤堰長得： ② 計算 精餾段和提餾段的 堰上液流強度 故精餾段采用 單溢流 塔盤 故提餾段采用雙 溢流 塔，則取 ③ 計算溢流堰高度 ，計算公式為： 計算 堰上液層高度 ，取 E=1，得： 不滿足要求，改為齒形堰，取 滿足要求 滿足要求 得溢流堰高度為： ④ 計算 弓形降液管寬度 ，其計算公式為： 得： 取 取 ⑤ 計算降液管截面積 ⑥ 計算雙流型的中心降液管的寬度 取 ⑦ 計算流體通過降液管的流速和停留時間 液體通過降液管的流速 通常取值范圍為 ,對于處理物系與水相近的液體， 取可適當提高，而所求流速過小，由于無法通過調節(jié)塔徑和延長來達到要求，所以借助一定輔助設備來調節(jié)降液管流速。因此，氣體經(jīng)過一層浮閥塔板的壓強將所相當?shù)囊褐叨葹椋? 氣體通過每層塔板的壓降為 ： 淹塔校核 為防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度滿足下列要求： 由下式確定為： ① 降液管的壓頭損失為 。 提餾段 或 取泛點率最大值 ，滿足 ，故在提餾段給定操作條件下，霧沫夾帶量能夠滿足要求。已知 ，故滿足要求。 液泛線 降液管液泛時，取極限值，即 根據(jù)降液管與堰高、堰上清液層告訴、干板壓降、濕板壓降和液體流過降液管的阻力的關系 將上式整理得 由 得 由公式計算得的 L 和 V數(shù)據(jù)可以作降液管液泛線 ② 。由由 圖 故操作彈性 計算如下 該 浮閥塔 提餾段的操作上限 是 液沫夾帶控制， 汽 相負荷下限控制。 ② 單溢流塔盤分塊：中間設置主梁，分塊方式如圖 所示。 選用 16MnR 材料，塔板厚度 4mm，受液盤和降液板厚度為 4mm。這個間隙的長度，一般取 1535mm，塔徑小時塔體橢圓度及塔板安裝偏差比較小，可取小值。 ③ 鏈接緊固件的安裝間距的確定 為了將分塊的塔盤板連接起來，塔盤上必須有若干緊固件，將塔盤固定在支持圈上。 ④ 塔盤板沖壓部分的尺寸的確定 自身梁式塔盤板沖壓部分的尺寸如圖 所示， ， 。 ③ 降液管結構設計：降液板的傾斜角為 左右， M10 螺栓緊固時，在降液板的連接處均用 圓孔。 ③ 雙溢流塔盤受液盤深度確定：由工藝計算知精餾段為受液盤深度為 150mm，滿足小于塔板間距的 1/3 的要求。 接管設計 進料管 設計 ① 進料管型式： 回流或液體進料時，要求均勻流過塔盤，液體進料管的結構形式有直管、兩頭開口 T 型、兩端封死 T 型。其中 。 設計 ① 塔釜出料管直徑確定： 取 ， 圓整為 ，采用 10 號鋼管，結構尺寸為 A=500， B=250， t=6。向下斜切 。 ② 溫度計接管設計： 本設計中采用 的 10 號無縫鋼管。設計內容包括結構設計、開孔設計焊縫設計、材料設計等。 ④ 筒體名義厚度確定： 。 ② 排氣孔設計： 塔釜出料管有可能逸出氣體，較長時間就有會聚集在裙座與塔體連接處，如果氣體具有腐蝕性會使設備產(chǎn)生腐蝕裂紋，或者氣體有毒使檢查工作無法進行。 本設計采用 φ40014 的 卷焊管為 引出管通道。 ③ 材料選?。旱啬_螺栓材料為 Q235A。 附件設計 除沫器設計 本此設計中采用標準化的上裝式絲網(wǎng)除沫器，固定式網(wǎng)塊（ HGT/21618），形式代號為 DP（容積質量 186 ，比表面積 ，空隙率 ），除沫網(wǎng)材料為 Q235A，安裝在塔頂，查表得塔頂分離空間總高度 ，第一層塔盤與至絲網(wǎng)底面的距離為 。塔體上人孔根據(jù)設計要求取公稱直徑為 500mm，采用 的 垂直吊蓋人孔，設置人孔處塔板間距為 700mm。結構參數(shù)如下：。 ② 操作平臺結構設計： 本設計平臺在進氣口處、進料管口處、第 6 層塔板人孔處、塔頂?shù)踔幑灿? 層平臺。 GB150 規(guī)定，在一定條件下可以不用補強： 接管外徑在 89mm 以下； 設計壓力在 以下； 接管厚度滿足大于表 所示的最小厚度； 要求兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍。 接管厚度附加量： C=2mm 強度削弱系數(shù)： 管區(qū)焊縫金屬截面積： 其中焊腳取 接管焊接接頭系數(shù)： 進料管 補強計算 ① 基礎數(shù)據(jù)計算 開孔直徑為： 接管有效厚度為： 接管計算厚度為： 有效寬度按下式計算： 取其中較大值為： B=308mm 外側有效高度按下式計算： 取其中較小值： 內側有效高度按下式計算： 取其中較小值為： ② 所需另行補強面積計算 開孔所需補強面積為： 筒體多余金屬面積為： 接管多余金屬面積為： 有效補強面積為： 所需另行補強面積為： ③ 補強圈設計 根據(jù)補強圈標準 JB/T4736 取補強圈外徑 ，故內徑 。因 B=168mm，補強圈部分沒有在有效補強范圍內。 補強圈厚度為 考慮鋼板負偏差并經(jīng)圓整，取補強圈名義厚度為 8mm。 ④ 基礎數(shù)據(jù)計算 開孔直徑為： 接管有效厚度為： 接管計算厚度為： 有效寬度按下式計算： 取其中較大值為： B=908mm 外側有效高度按下式計算： 故 取其中較小值： 內側有效高度按下式計算： 取其中較小值為： ⑤ 所需另行補強面積計算 開孔所需補強面積為： 筒體多余金屬面積為： 接管多余金屬面積為： 有效補強面積為： 所需另行補強面積為： ⑥ 補強圈設計 根據(jù)補強圈標準 JB/T4736 取補強圈外徑 ，補強圈形式選 A 型，故內徑 。因 B=1008mm，補強圈在有效補強范圍內。則底部空間高度為： 取塔底空間 。 ② 確定地震影響系數(shù) 由下圖 確定： 其中對應于設防烈度 值由表 取得為 。則有效直徑取下兩式中較大者 。 滿足校核要求。 取 滿足校核要求。 裙座與圓筒塔殼連接焊縫校核 ① 計算截面 11 處（即塔體與裙座連接的焊縫截面）的拉應力： ② 計算焊縫的最大許用應力為： ③ 應力校核 校核滿足要求。 制造工藝要求 ① 材料檢驗： 本次設計多采用 16MnR 和 Q235 兩種鋼材，須根據(jù)設計中的厚度和工藝要求的壓力、溫度判斷是否進行無損檢驗。設備的裝配最主要得的是焊縫組對用的工具、方法。如果塔盤的支 持圈與塔體的焊接不正確，就會使塔盤水平度產(chǎn)生較大偏差。塔設備的安裝方法分為分段吊裝法和整體吊裝法兩類，方法不同對強度校核的要求也不同。塔盤在塔內進行逐層安裝，每次安裝都要及時校 正塔盤的水平偏差， ② 測量要求 對于安裝在室外的大塔，因受日照的影響，會使測定的安裝數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的誤差，因此無論是校正支持圈或安裝塔盤水平度，還是整體測量塔體的高度、垂直度等，最好都在無日照或日照強度較弱的條件下進行。 ② 明確運 輸要求 其次明確運輸要求，例如要求距離路兩邊的肩寬都要大于 1m；運輸中塔設備的最高點距低壓線的距離要大于 1m，距高壓線大于 2m，如不能滿足要求就必須安排停電或者采取其他絕緣隔離措施。 7 總結 本次設計是作為畢業(yè)設計的重要任務，從一開始老師的講解到初步完成翻譯，小論文的整理，對設計的主題詞化工塔設備有了一個初步的了解。由于設計原料含有 95%的水，所以物料進入提餾段后基本上全部通過再沸器被 加熱汽化，而回流量很小，所以導致精餾段液相流量較小，而提餾段液相流量較大。由于浮閥塔的直徑較大，所以塔盤加主梁以增加穩(wěn)定性。機械設計內容基本包含了一個完整的浮閥塔的每一個結構，對材料、尺寸、型號都與嚴格的規(guī)定。校核結果是所設計的結構均滿足校核要求。造成這樣的結果是因為，橫 逆流式填料默克爾數(shù)或傳輸特性處于完全逆流填料和完全橫流填料之間。這兩種方法是依據(jù)隨氣流角變化的完全橫流默克爾數(shù)和完全逆流默克爾數(shù)進行計算的。 關鍵詞：冷卻塔，填料，填充，默克爾數(shù)，性能，模擬， CFD 1 引言 濕式冷卻塔中點滴式填料和薄膜式填料具有各向異性的流動阻力，這意味著它們在所有的流向都是可流通的，并且雖然這些差異可能很小，但損失系數(shù)隨流動方向不同是變化的。因此橫 逆流式填料的默克爾數(shù)和損失系數(shù)的值就會在完全的逆流式填料和完全的橫流式填料之間。gener[5]，還有 eNTU[6]分析法的逆流式填料模型的批判性評估，并且提出了一個由波佩 和 Ro168。 gener的分析方法，使用商業(yè) CFD代碼能模擬自然通風濕式冷卻塔的性能。導出控制基本偏微分方程，確定冷卻水的溫度，水蒸發(fā)率，空氣溫度，飽和及過飽和空氣在二維橫流 逆流填料中的空氣濕度比。 用 MathCAD 工程計算軟件編程得到的一個計算模型，采用用戶自定義函數(shù)（ UDF）程序得到計算傳熱傳質的歐拉 FLUENT 模型，開發(fā)這兩個模型來模擬填料性能。對于歐拉 FLUENT 模型，建立 UDF 來計算水溫，能量源項，以及計算