化工機械課程設(shè)計填料塔設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-14 14:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子平均值，可供設(shè)計中參考。 圖45 填料塔泛點和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖 圖中 u0——空塔氣速，m /s； φ——濕填料因子，簡稱填料因子，1 /m； ψ——水的密度和液體的密度之比； g——重力加速度，m /s2； ρV、ρL——分別為氣體和液體的密度，kg /m3； wV、wL——分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg /s。 此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點曲線。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。 表44 散裝填料泛點填料因子平均值 填料類型 填料因子，1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán) 410—117160—金屬環(huán)矩鞍 —170150135120金屬階梯環(huán) ——160140—塑料鮑爾環(huán) 55028018414092塑料階梯環(huán) —260170127—瓷矩鞍 1100550200226—瓷拉西環(huán) 1300832600410—②氣相動能因子(F因子)法 氣相動能因子簡稱F因子，其定義為 (43)氣相動能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先從手冊或圖表中查出填料在操作條件下的F因子，然后依據(jù)式43即可計算出操作空塔氣速u。常見規(guī)整填料的適宜操作氣相動能因子可從有關(guān)圖表中查得。 應(yīng)予指出，采用氣相動能因子法計算適宜的空塔氣速，一般用于低壓操作( MPa)的場合。 ③氣相負荷因子(Cs因子)法 氣相負荷因于簡稱Cs因子，其定義為 (44)氣相負荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先求出最大氣相負荷因子Cs,max，然后依據(jù)以下關(guān)系 Cs= (45) 計算出Cs，再依據(jù)式44求出操作空塔氣速u。 。圖中的橫坐標ψ稱為流動參數(shù)，其定義為 (46)圖44曲線適用于板波紋填料。若以250Y型板波紋填料為基準，對于其他類型的板波紋填料，需要乘以修正系數(shù)C，其值參見表45。 表45 其他類型的波紋填料的最大負荷修正系數(shù) 填 料 類 型 型 號 修 正 系 數(shù) 板波紋填料 250Y絲網(wǎng)波紋填料 BX絲網(wǎng)波紋填料 CY陶瓷波紋填料 BX(2) 塔徑的計算與圓整 根據(jù)上述方法得出空塔氣速u后，即可由式41計算出塔徑D。應(yīng)予指出，由式41計算出塔徑D后，還應(yīng)按塔徑系列標準進行圓整。常用的標準塔徑為：400、500、600、700、800、1000、1 200、1400、1600、2000、2200mm等。圓整后，再核算操作空塔氣速u與泛點率。 (3) 液體噴淋密度的驗算 填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為 (45) 式中 U——液體噴淋密度，m3/(m2h)； Lh——液體噴淋量，m3/h； D——填料塔直徑，m。 為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。 對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算，即 Umin=(LW) minat (46)式中 Umin——最小噴淋密度，m3/(m2h)； (LW) min——最小潤濕速率，m3/(mh)； at——填料的總比表面積，m2/m3。 最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗公式計算(見有關(guān)填料手冊)，也可采用一些經(jīng)驗值。對于直徑不超過75 mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(LW) m3/(mh)；對于直徑大于75 mm的散裝填料，取(LW) min= m3/(mh)。 對于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關(guān)填料手冊中查得，設(shè)計中，通常取Umin=。 實際操作時采用的液體噴淋密度應(yīng)大于最小噴淋密度。若液體噴淋密度小于最小噴淋密度，則需進行調(diào)整，重新計算塔徑。 填料層高度計算(1) 填料層高度計算 填料層高度的計算分為傳質(zhì)單元數(shù)法和等板高度法。在工程設(shè)計中，對于吸收、解吸及萃取等過程中的填料塔的設(shè)計，多采用傳質(zhì)單元數(shù)法；而對于精餾過程中的填料塔的設(shè)計，則習(xí)慣用等板高度法。 ①傳質(zhì)單元數(shù)法 采用傳質(zhì)單元數(shù)法計算填料層高度的基本公式為 Z＝HOGNOG (47) 傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法在《化工傳質(zhì)與分離過程》教材的吸收一章中已詳盡介紹．此處不再贅述。 傳質(zhì)過程的影響因素十分復(fù)雜，對于不同的物系、不同的填料以及不同的流動狀況與操作條件，傳質(zhì)單元高度各不相同，迄今為止，尚無通用的計算方法和計算公式。目前，在進行設(shè)計時多選用一些準數(shù)關(guān)聯(lián)式或經(jīng)驗公式進行計算，其中應(yīng)用較為普遍的是修正的恩田(Onde)公式。 修正的恩田公式為 (48)(49)(410)(4 11)其中 (412)式中 UV、UL——氣體、液體的質(zhì)量通量，kg/(m2h)； μV、μL——氣體、液體的粘度，kg/(mh) [1Pas=3600 kg/(mh)]； ρV、ρL——氣體、液體的密度，kg/m3； DV、DL——溶質(zhì)在氣體、液體中的擴散系數(shù)，m2/s； R——通用氣體常數(shù)， (m3kPa)/(kmolK) ； T——系統(tǒng)溫度，K； at——填料的總比表面積，m2/m3； aw——填料的潤濕比表面積，m2/m3； g——重力加速度，108m/h； σL——液體的表面張力 σc——填料材質(zhì)的臨界表面張力，kg/h2 (1dyn/cm=12960kg/h2) ； ψ——填料形狀系數(shù)。 填料層壓降的計算 填料層壓降通常用單位高度填料層的壓降△P/Z表示。設(shè)計時，根據(jù)有關(guān)參數(shù)，由通用關(guān)聯(lián)圖(或壓降曲線)先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。 散裝填料的壓降計算 （1）由埃克特通用關(guān)聯(lián)式計算 散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算。計算時，先根據(jù)氣液負荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標值，再根據(jù)操作空塔氣速u及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標值。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。 應(yīng)予指出，用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算壓降時，所需的填料因子為操作狀態(tài)下的濕填料因子，稱為壓降填料因子，以
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