【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用假設(shè)的塔板間距符 合計(jì)算得到的塔徑所對(duì)應(yīng)的塔板間距的取值范圍，即假設(shè)成立。 塔截面積： 222 mDAT ???? ?? 堰及降液管的設(shè)計(jì) : 溢流裝置設(shè)計(jì) : （ 1）降液管類(lèi)型與溢流方式 ① 降液管的類(lèi)型 降液管是塔板間液體流動(dòng)的通道也是溢流液中夾帶的氣體得以分離的場(chǎng)所。降液管有圓形與弓形兩類(lèi)。弓形降液管的堰于壁之間的全部界面區(qū)域均為降液空間，塔板面積利用率最高。 因此，本設(shè)計(jì)使用弓形降液管。 ② 溢流方式 液體在塔板上的流動(dòng)形式分為單溢流，雙溢流和多溢流。當(dāng)塔徑小于 2m時(shí)，通常采用單溢流，塔徑在 2~4m 時(shí)采用雙溢流，塔徑大于 4m 時(shí)，一般應(yīng)考慮采用多溢流。 單溢流方式中液體自受液盤(pán)橫向流過(guò)塔徑至溢流堰。液體流徑較長(zhǎng)，踏板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。在直徑小于 的塔中被廣泛使用。 因此，本設(shè)計(jì)也是用單溢流的方式。 （ 2） 精餾段溢流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 21 各量間的相對(duì) 關(guān)系示意圖 ① 堰長(zhǎng) Wl 對(duì)于單溢流，溢流長(zhǎng)度通常為（ ~） D，對(duì)于雙溢流（或多溢流）兩側(cè)的降液管，堰長(zhǎng)取塔徑 D的 ~ 倍。中間降液管的堰長(zhǎng)通常為 左右，塔板上的總堰長(zhǎng)為該板上各堰的長(zhǎng)度之和。 取 mDlW ???? ② 溢流 堰高度 Wh 堰高與板上清液層高度及堰上液層高度的關(guān)系為 OWLW hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 用弗蘭西斯公式計(jì)算，即 32100 ????????? WhOW lLEh 3 6 0 00 0 4 6 0 0 ?????WsWh l Ll L 22 22 圖 281 液流收縮系數(shù)計(jì)算圖 查圖 281 得： ?E ? ? mlLEhWhOW 0 1 8 0 0 0 0 3232 ????????????? 對(duì)于平直堰板上液層高度 Lh 一般在 50～ 100mm，由以上假定這里取mmhL 55? ，故 mhW ??? 。 在工業(yè)塔中堰高 Wh 一般為 ～ ，即假設(shè)的板上液層高度符合要求 . ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由于 ?DlW ，查圖 282得： ?? DWAA dTf，故 mA f ??? mW d ??? 降液管的截面積應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，使溢流液體中夾帶的氣泡能來(lái)的及分離，為此液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間不應(yīng)小于 3~5s，對(duì)于高壓下操作的塔極易起泡沫的系統(tǒng)，停留時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)些。 因此，在求得降液管截面積 Af后，應(yīng)按下式驗(yàn)算降液管內(nèi)液體的停留時(shí) 間 依式hTfL HA3600?? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 sL HAh Tf ?? ????? ＞ 5s 23 23 故降液管設(shè)計(jì)合理。 圖 282弓形降液管的參數(shù) ④ 降液管底隙高度 0h 降液管底隙 高度 h0 即為降液管底緣與塔板的距離。確定降液管底隙高度 h0的原則是：保證液體流經(jīng)此處時(shí)的局部阻力不太大，以防止沉淀物在此堆積而堵塞降液管，同時(shí)又要有良好的液封，防止氣體通過(guò)降液管造成短路。 降液管底隙高度一般不宜小于 20~25mm，否則易于堵塞，或因安裝偏差而使液流不暢，造成液泛。由公式 39。00 3600 ulLh Wh? 1 計(jì)算。 式中 ?0u 為液體通過(guò)降液管底隙時(shí)的流速，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取 ?0u =～。 為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，有時(shí)用下式確定 h0，即 h0= 2 此式表明，使降液管底隙高度比堰流液高度低 6mm，以保證降液管底部的液封； 以下計(jì)算用 1 式計(jì)算， 2 式驗(yàn)算； 設(shè)計(jì)中取 smu / ?? ，則 mulLh Wh 0 2 6 0 0 3 6 0 00 0 4 6 0 0 39。00 ??? ??? 24 24 mhh W ???? ＞ 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 ⑤ 受液盤(pán) 凹形受液盤(pán)可在深度 mmhW 5039。 ? 低液量時(shí)形成良好的液封，又有改變流體流向的緩沖作用，并便于液體從側(cè)線(xiàn)抽出。對(duì)于塔徑 600mm 以上的塔，多采用凹形受液盤(pán)。 本設(shè)計(jì)中的塔徑為 ，且流體中無(wú)懸浮固體，故可采用凹形受液盤(pán)，深度 mmhW 5039。 ? 。 （ 3） 提餾段溢流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 堰長(zhǎng) ?Wl 取 mDlW ????? ② 溢流堰高度 ?Wh 堰高與板上清液層高度及堰上液層高度的關(guān)系為 39。39。 OWLW hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 39。OWh 用弗蘭西斯公式計(jì)算，即 3239。39。39。39。 ????????? WhOW lLEh 3 6 0 00 0 8 8 6 0 0 39。39。 39。 ??????WsWh l Ll L 查圖 281 得： 39。 ?E ? ? mlLEhWhOW 323239。39。39。39。 ????????????? 對(duì)于平直堰板上液層 高度 Lh 一般在 50～ 100mm，這里取 , mmhL 80? ，故 mhW 0 4 3 39。 ??? ③ 弓形降液管寬度 39。dW 和截面積 39。fA 由 39。 ?DlW,查圖 282 得： 15 39。39。39。 ??DWAA dTf ,故 25 25 mWmA df 39。239。 ?????? 依式子hTfL HA3600?? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 sL HAhTf 0000 88 0036 00 39。 39。39。 ?? ????? ＞ 5s 故降液管設(shè)計(jì)合理。 ○ 4 降液管底隙高 度 39。0h 降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度，才能保證降液管底端有良好的液封，由公式 39。039。39。0 3600 ulLh Wh? 取 139。0 ??? smu ,則 mulLh Wh 39。039。39。0 ??? ??? mhhW 0 0 4 39。039。 ???? ＞ 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 ○ 5 受液盤(pán) 同精餾段采用凹形受液盤(pán)，深度 mmhW 5039。39。 ? 。 板式精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于篩板塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于加工、氣體壓降小、塔板效率高，且本設(shè)計(jì)中處理的物料粘性不大且清潔性較好，從生產(chǎn)需要和經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)故使用篩板塔。 塔板布置 ① 塔板的分塊 塔板有整塊式與分塊式兩種， 直徑在 800mm 以?xún)?nèi)的小塔采用整塊式塔板，直徑在 900mm 以上的大塔，通常都采用分塊式塔板，以便通過(guò)人孔裝拆塔板。 因 D=1600mm，故塔板采用整分塊式。 ② 安定區(qū) 開(kāi)孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開(kāi)孔區(qū)稱(chēng)安定區(qū)，也稱(chēng)破沫區(qū)。此區(qū)域內(nèi)不裝浮閥，在液體進(jìn)入降液管之前，設(shè)置這段不鼓泡的安全地帶，以免液體大量夾帶泡沫進(jìn)入降液管。其寬度為 Ws。可按下述范圍選取，即： 當(dāng) D 時(shí)， Ws=60~75mm。 26 26 當(dāng) D 時(shí)， Ws=80~110mm。 直徑小于 1m 的塔， Ws 可適當(dāng)減小。這里取 ?sW 。 ③ 無(wú)效區(qū) 在靠近塔壁的一圈邊緣區(qū)域供支撐塔板的邊梁之用，也稱(chēng)邊緣區(qū)。小塔一般為 30～ 50mm，大塔可達(dá) 50~75mm。這里取 mWc ? 。 ④ 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)是布置篩孔 的有效傳質(zhì)區(qū)，也稱(chēng)鼓泡區(qū)，其面積 aA 按式 ???????? ??? rxrxrxA a a r s in1 8 0π2 222 計(jì)算，其中 ? ? mWWDx sd )(2 ??????? mWDr c ????? 故 2222 r s i n180 mA a ????????? ????? ? 篩孔計(jì)算及其排列 ○ 1 篩孔直徑 篩孔直徑的大小對(duì)塔板壓降及塔板效率無(wú)顯著影響；但隨著孔徑的增大，操作彈性減?。ㄔ陂_(kāi)孔率，空塔氣速及液流強(qiáng)度一定的情況下，若孔徑增大，則漏液量和液沫夾帶量都隨之增大，因此，孔徑增大，操作下限上升，操作上限下降，導(dǎo)致操作彈性減少）。此外，孔徑大，不易堵塞，且孔徑大，制造費(fèi)用低。 工業(yè)生產(chǎn)中一般用 3~10mm 的孔徑。推薦用 4~5mm 的孔徑。 本設(shè)計(jì)中物系的表面張力為正，可采用 0d 為 4～ 5mm 的小孔徑塔板。這里取篩孔直徑 mmd 40? 。 ○ 2 篩板厚度 通常使用的碳鋼塔板的板厚 ? 為 3～ 4mm。而篩孔加工一般使用沖壓法，在這里考慮加工的可能性應(yīng)使 ? 小于孔徑 0d 。這里取 mm3?? 。 ○ 3 孔中心距 相鄰兩篩孔中間的距離稱(chēng)為孔中心距，設(shè)計(jì)推薦值為 4~2/ 0 ?dt 。這里取 27 27 2/ 0?dt ，即 mmt 8? 。 ○ 4 篩孔的排列與篩孔數(shù) 篩孔按正三角形排列，篩孔的數(shù)目 n可按下式計(jì)算 個(gè)1 0 2 8 70 0 5 5 22 ???? t An a ○ 5 開(kāi)孔率 開(kāi)孔率φ為 %6 7 849 0 %1 0 02200 ?????????????????? tdAA a? 流體力學(xué)的計(jì)算： 精餾段篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 （ 1）閥孔氣速 氣體通過(guò)閥孔的氣速為 精餾段 smAVu s / 2 6 7 ???? 提餾段： smAVu s / 39。39。0 ???? （ 2）塔板壓降 ① 平 板阻力 ch 計(jì)算 在篩板的開(kāi)孔率 %15?? 時(shí)，干板阻力 ch 可由式 ?????????????????LVc cuh ??20005 計(jì)算。且 mmd 100 ? 時(shí)，流量系數(shù)可由下圖直接查出。由 ???d ，得 ?c 。故 mh c 00 31 2 ??????????????? 28 28 圖 2101 干篩孔的流量系數(shù) ② 氣體通過(guò)液層的阻力 1h 計(jì)算 氣體通過(guò)液層的阻力 1h 常由下式估算 )(h 1 OWWL hhββh ??? 其中β為充氣系數(shù)，可由下圖查得。 圖 2102 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 其中 0F 為氣相動(dòng)能因子，定義式為 VauF ??0 其中 smAA Vu fT sa / ????? 29 29 則 ??F 查圖 2102得 ?? 。故 mhhh OWWL 0 3 1 )0 1 3 ()(h 1 ??????? ?? ③ 液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力的阻力 ?h 由式 04gdhLL??? ? 計(jì)算。其中 mNmmNL W mL F mL D mL /0 1 ??????? ???? 則 m0 0 2 0 0 7 0 1 ?????? ④ 塔板壓降 氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度 Ph 由式 ?hhhh cP ??? 1 計(jì)算，即 m0 6 0 0 2 5 2 0 P ???? 氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 . 0 6 0 20gh PP LPP ?????? ? ≯ 7kPa（設(shè)計(jì)允許值） （ 3）液面落差 對(duì)于本設(shè)計(jì)中的篩板塔，由于 D 遠(yuǎn)小于 1600mm，故液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，可忽略液面落差的影響。 （ 4） 液沫夾帶 液沫夾帶量由式???????? ????fTaLV hHue ?計(jì)算。由于 . 1 3 7 5 m00 5 ???? Lf hh 故 氣液 kg/. 13 kge V ??????? ??? ? ＜ 氣液 kgkg. /10 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 Ve 在允許范圍內(nèi)。 （ 5）漏液 對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速 min,0u 可由式 30 30 ? ? VLL hhCu ?????? 0 5 0m i n,0 計(jì)算，即 ? ? smu / i n,0 ???????? 實(shí)際孔速 smu / ? ＞ min,0u ，則穩(wěn)定系數(shù)為 in,0 0 ??? u