【文章內(nèi)容簡介】 精餾段有效高度： Z精=( Np11)HT=(151) =7 m 提餾段有效高度： Z提=( Np21)HT=(161) = m 在進(jìn)料板上方開一人孔H180。T， m 故精餾塔的有效高度Z =Z精＋Z提＋=7＋＋=15 m六、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 (一)、溢流裝置計(jì)算 精餾段溢流裝置計(jì)算 因塔徑D＝1 m，可選用單溢流弓形降液管平直堰，采用凹形液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： ①、堰長： 取 ②、溢流堰高度hw1 由；，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E1=，對(duì)于平直堰，堰上液層高度hOW1可由Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得： hOW應(yīng)大于6mm，本設(shè)計(jì)滿足要求，板上清液層高度 ＝60mm ，故 ③、弓形降液管寬度Wd1和截面積Af1 由查弓形降液管的參數(shù)圖得： 液體在降液管中停留時(shí)間： 故降液管設(shè)計(jì)合理。 ④、降液管底隙高度ho1 取降液管底隙的流速則 （～ m，滿足要求）hW1ho1== mm6 mm故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 選用凹形受液盤，深度取=50mm。 提餾段溢流裝置計(jì)算 因塔徑D＝1 m，可選用單溢流弓形降液管平直堰，采用凹形液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： ①、堰長： 取 ②、溢流堰高度hw2 由；，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù)E2=，對(duì)于平直堰，堰上液層高度hOW2由Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： hOW應(yīng)大于6mm，本設(shè)計(jì)滿足要求 ，板上清液層高度 ＝60mm ，故③、弓形降液管寬度Wd2和截面積Af2 因=，塔徑D相同故Wd2=Wd1= m，Af2=Af1= m2 液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。 ④、降液管底隙高度ho2 取降液管底隙的流速則 (滿足要求） 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 選用凹形受液盤，深度取=50mm。 （二）、塔板布置 精餾段塔板布置 ①、塔板的分塊 因D1≥800mm，故塔板采用分塊式。塔板分為3塊。 表7 塔板分塊數(shù)與塔徑的關(guān)系塔徑D/mm800～12001400～16001800～20002200～2400塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 ②、破沫區(qū)(安定區(qū))寬度、無效邊緣區(qū)確定 取破沫區(qū)寬度：== m ；取無效邊緣區(qū)：Wc1= m。 ③、開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積Aa按計(jì)算 其中x1=D/2(Wd1＋Ws1 )= (+)= m r1 = D/2Wc1 == m 故 ④、篩孔計(jì)算及其排列 本設(shè)計(jì)所處理的物系無腐蝕性，可選用δ＝3 mm（一般的厚度為3～4mm）碳鋼板，取篩孔直徑 d01＝5 mm（工業(yè)生產(chǎn)中孔徑一般在3～10mm之間，4～5mm居多），篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為 t1＝3d01＝3 5＝15mm（～5倍孔直徑的中心距） 。 篩孔數(shù)目： 開孔率為：（開孔率一般在5～15%之間,滿足要求） 每層塔板開孔面積： 氣體通過篩孔的氣速： 提餾段塔板布置 ①、塔板的分塊 因D2≥800mm，故塔板采用分塊式。塔板分為3塊。 ②、破沫區(qū)(安定區(qū))寬度、無效邊緣區(qū)確定 取破沫區(qū)寬度：=== m 取無效邊緣區(qū)：Wc2=Wc1= m ③、開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積Aa2=Aa1= m2 ④、篩孔計(jì)算及其排列 同樣選用δ＝3 mm碳鋼板，篩孔直徑 d02=d01＝5 mm，按正三角形排列，孔中心距t為 t2=t1＝3d01＝3 5＝15mm。 篩孔數(shù)目：n2=n1=2755個(gè) 開孔率為： （滿足要求） 每層塔板開孔面積： 氣體通過篩孔的氣速：表8 單流型塔板某些參數(shù)推薦值 塔徑D/mm塔截面積AT/m2（Ad/AT）/% lW/D 弓形降液管降液管面積Ad/mm2堰長lW/mm堰寬bD/mm 800 529，581，640100 125 160 1000 650 714 800120 150 200 1200 794 876 960150 290 240 七 、 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 (一) 、塔板壓降 精餾段的塔板壓降 ①、干板阻力hc1計(jì)算 干板阻力hc1由 計(jì)算 d01/δ＝5/3＝，由孔流系數(shù)圖查得孔流系數(shù)C01＝ 故 ②、氣體通過板上液層的壓降 氣體通過有效流通截面積的氣速，對(duì)單流型塔板有： 動(dòng)能因子： 查充氣系數(shù)圖得充氣系數(shù)：（一般可近似?。?。 故 ③、液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由計(jì)算 ④、氣體通過每層塔板的液柱高度hp可按下式計(jì)算，即 氣體通過每層塔板的壓降為 ： （滿足工藝要求）。 提餾段的塔板壓降 ①、干板阻力hc2計(jì)算 干板阻力hc2由 計(jì)算 d02／δ＝5／3＝，查得孔流系數(shù)C02＝ 故 ②、氣體通過板上液層的壓降 氣體通過有效流通截面積的氣速，對(duì)單流型塔板有： 動(dòng)能因子： 查圖得充氣系數(shù)：（一般可近似?。?。 故 ③、液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由計(jì)算 ④、氣體通過每層塔板的液柱高度hp可按下式計(jì)算，即 氣體通過每層塔板的壓降為 ： （滿足工藝要求）。 (二)、 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 (三)、 液沫夾帶 液沫夾帶量可用式計(jì)算： 精餾段液沫夾帶量 提餾段液沫夾帶量: （驗(yàn)算結(jié)果表明產(chǎn)生的霧沫夾帶量在本設(shè)計(jì)范圍內(nèi)允許） (四) 、漏液 對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速(下限氣速)uOM可由下式計(jì)算，即 精餾段： 實(shí)際孔速uo1＝ m/s＞uOM1 穩(wěn)定系數(shù)為K1=uo1/uOM1= 提餾段： 實(shí)際孔速uo2＝ m/s＞uOM2 穩(wěn)定系數(shù)為K2=uo2/uOM2= （故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液）。 (五) 、液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從Hd≤φ(HT+hW) 苯一甲苯物系屬一般物系，取φ＝，則 φ(HT+hW)=(+)= m 而Hd=hP+hL+Δ+hd，板上不設(shè)進(jìn)口堰，本設(shè)計(jì)采用平直堰Δ=0，hd可由計(jì)算，即 精餾段： 故Hd1=++= m液柱 。 提餾段： 故Hd2=++= m液柱 。 因Hd1和Hd2都小于φ(HT+hW),故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 通過流體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段和提餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設(shè)計(jì)，還需重選及，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在此不再贅敘。八、塔板負(fù)荷性能圖（一）、精餾段塔板負(fù)荷性能圖 液相負(fù)荷上限線 ① 液相負(fù)荷下限線 取平堰堰上液層高度m。 ② 霧沫夾帶線式中 代入數(shù)據(jù)得簡化得： 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式算出對(duì)應(yīng)的值列于下表：104依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出霧沫夾帶線 ③ 液泛線 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式算出對(duì)應(yīng)的值列于下表：104 依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線 ④ 漏液線（氣相負(fù)荷下限線）漏液點(diǎn)氣速 ，整理得： 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式算出對(duì)應(yīng)的值列于下表：，m3/s104Vs了，min，m3/s依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線 ⑤ 操作彈性 操作氣液比 操作彈性定義為操作線與界限曲線交點(diǎn)的氣相最大負(fù)荷與氣相允許最小負(fù)荷之比，即：操作彈性=將所得上述五個(gè)方程繪制成精餾段塔板負(fù)荷性能圖（如圖6）（二）、提餾段塔板負(fù)荷性能圖 液相負(fù)荷上限線 ①