【正文】 ???H m 填料層壓降計算 填料塔的的壓力降為： ppppp ?????????? 321 (39) 填料層壓降 氣體通過填料層的壓降采用 Eckert 關(guān)聯(lián)圖計算 , 其中橫坐標為： 0904 ??????????LVVLWW ?? 查表 35 得 1116P m??? 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 20 表 35 塑料階梯環(huán) 散裝填料壓降填料因子平均值 填料因子 塑料階梯環(huán) DN16 DN25 176 DN38 116 DN50 89 DN76 縱坐標為： 2 ??????????LLVPgu ??? 查圖 得， ???ZP△ 所以 4 1 3 5 ???P△ pa 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 21 圖 填料塔泛點和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖（引自《化工原理》） 氣體進出管壓降 取氣體進出口接管的內(nèi)徑為 220mm,則氣體的進出口流速為 ： 28004 ?????u m/s 則進口壓強為 （突然擴大 ? =1） 221 ????? uP ?△ pa 則 出口壓強為 （突然縮小 ? =） 222 ??????? uP ?△ pa 其他塔內(nèi)件壓降及總壓降 其他塔內(nèi)件的壓降 p?? 較小 ,在此處可 以忽略 。 所以吸收塔的總壓降為： 8 0 4 1 3 6 0321 ????????? PPPPP △△△△ pa 進出管工藝尺寸計算 氣體進出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液體淹沒氣體通過。填料塔對其流入塔的分布要求一般不平，但也不應(yīng)該是氣體直接 由管接口或水平管中入塔內(nèi)。對于直徑 500mm以下的小塔，可使進氣管水平伸到塔的中部。管的末端切成 45o 斜口（向下），或這類似的向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上，對于直徑 ，管的末端可做成向下的喇叭形擴大。對于更大的塔，可以做成類似的盤關(guān)式。 氣體出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液滴的帶出的積累，可采用同氣體進口結(jié)構(gòu)相似的開向下的引出管，或者在出口接管之前加裝除沫擋板或加裝一開口向上的分離袋囊，袋底磚有小孔，以泄去分離出來的液體，當氣體夾帶液滴較多時，則需要令裝除。 液體進出口管多是直接通向噴淋裝置，其結(jié)構(gòu)需要按噴 淋裝置的要求而定。液體的出口裝置應(yīng)該便于塔內(nèi)液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設(shè)備的內(nèi)部與外部大氣相隔離。也提出扣裝置在負壓操作的塔設(shè)備中必須另裝液封裝置。例如倒 U 形管等。有時不另裝液封裝置而把塔的下部當作緩沖器用，即其中經(jīng)常貯有一定量的液體，并保持液面恒定，在有的塔設(shè)備中，液體出口裝置采用防渦流板，可以消除鄰近出口處的旋渦，齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 22 這一結(jié)構(gòu)也可用于液體不太清潔的場合，另外，也要注意防止瓷環(huán)碎片漏入液體出口管，使管道堵塞，可裝設(shè)擋網(wǎng)等。此外，填料卸出口可按塔徑大小，在人孔、手孔的標準尺寸中進行選擇。 液體進出料管 進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進料管、 T 型進料管。本設(shè)計采用直管進料管，管徑計算如下： ?? ??SV m3/s 取 u=2 m/s， ????? uVd S? m 查表可知取管徑 25219?? 氣體進出料管 采用直管進料 ， 取氣速 2 20 /u m s? ， 28004422?????? uVd ? m 查表可知取管徑 25273?? 液體分布器 液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式、及槽盤式為主。 液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內(nèi)氣液均勻分布的先決條件，也是使填料達到預(yù)期分離效果的保證。為此，分布器設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點： （ 1） 為保證液體在塔截面上均布，顆 粒型（散裝）填料的噴淋點數(shù)為 40— 80 個 /m2（環(huán)形填料自分布性能差應(yīng)取高值），此外，為減少壁流效應(yīng)，噴淋孔的分布應(yīng)使近塔壁 5— 20﹪ 區(qū)域內(nèi)的液體流量不超過總液量的 10﹪ 。規(guī)整填料一般為 100— 200 個 /m2噴淋點。 （ 2） 噴淋孔徑不宜小于 2mm，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否則液位高度難維持穩(wěn)定。 該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 23 按 Eckert 建議值， D≥1200mm時，噴淋點密度為 42 點 /m2，因該塔液相負荷較大，設(shè)計取 噴淋點密度為 100 點／ m2。 表 36 Eckert的散裝填料塔分布點密度推薦值 塔徑， mm 分布點密度， 2/m點 塔截面 D=400 330 D=750 170 D≥ 1200 42 其他附屬塔內(nèi)件的選擇 填料支承板的選擇 填料支承板既要具備一定的機械強度以承受填料層及其所持液的重量，又要立出足夠的空隙面積供氣、液流通，氣體通過支承板的空隙的線速度不能大于通過填料層空隙的線速度，否則便會在填料層內(nèi)尚未發(fā)生液泛之前，已在支承板處發(fā)生液泛，一般要求支承板的自由截面積與 塔截面積之比大于填料層的孔隙率。 最簡單的支承裝置是用扁鋼條制作的格柵或開孔的金屬板（亦有特制的陶瓷開孔板以適應(yīng)耐腐蝕要求）。格柵的間隙或孔板的孔徑如果過大，容易使填料落下，此時可用支承裝置上先鋪一層尺寸較大的同類填料。 除沫器的選擇 根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器 。 常用的除霧裝置介紹如下： 折板除霧器 是一種最為簡單有效的結(jié)構(gòu)。除霧板由 50mm *50mm*3mm的角鋼組成，板間橫向距離為 25mm，垂直流過的氣速μ可按下式計算 絲網(wǎng)除霧器 是一種效率較高的除霧器，可 除去大于 5181。m 的液滴，效率可達98%— 99%，但壓強降較折流板式除霧器為大，約為 ，且不適用于氣液中含有粘結(jié)物或固體物質(zhì)（例如堿液或碳酸氫銨溶液等），因為液體蒸發(fā)后留下固體物質(zhì)容易堵塞絲網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 24 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總 意義及符號 結(jié)果 混合氣體處理量 G 2800m3/h 氣液相平衡常數(shù) m 進塔氣相摩爾分率 y1 出塔氣相摩爾分率 y2 進塔液相摩爾分率 x1 出塔液相摩爾分率 x2 0 最小液氣比 L/V 混合氣體平均式量 M kg/mol 混合氣體的密度ρ kg/m3 混合氣體的粘度μ kg/() 吸收劑用量 L kmol/h 塔徑 D 800mm 填料層高 Z 總塔高 總壓降 液體進出料管尺寸 Φ 219 25 氣體進出料管尺寸 Φ 273 25 氣相總傳質(zhì)單元高度 OGH 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) OGN 空塔氣速 u m/s 泛點氣速 fu m/s 泛點率 f % 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 25 設(shè)計總結(jié) 通過課程設(shè)計我遇到了在理論計算中不曾遇到的困難，使我認識到實際與理論的差距。填料的選擇是決定填料塔性能的主要因素，在決定如何選擇塔填料時要考慮多方面的因素，如：填料的類型等。設(shè)計過程中計算所需塔填料層高度時，參數(shù)的選擇將決定塔是否合理。塔內(nèi) 部件決定了塔的操作性能的好壞、傳質(zhì)效率的高低，因此要計算好液體分布器等 ， 因此要求我們必須具備基礎(chǔ)的化工設(shè)計知識。 吸收塔在工業(yè)中有著它非常重要的位置，它的好壞也關(guān)乎到企業(yè)的利益，所以塔的設(shè)計也變的尤為的重要。吸收操作在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位 ,它的設(shè)計結(jié)構(gòu)、填料選擇等各個方面更是關(guān)系到吸收塔性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，塔的性能又直接影響生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 在設(shè)計當中，塔的填料是填料塔的核心構(gòu)件，它要具有性能好，質(zhì)量輕，造價低，有足夠的機械強度以及有耐腐蝕性等優(yōu)點，以提高塔的性能。選擇恰當?shù)奶盍喜粌H可提高生產(chǎn)工藝，還可降低操 作費用，減少成本。在設(shè)計當中還要注意附屬設(shè)備的選擇，如液體分布器等，他們都關(guān)系到整個操作系統(tǒng)的性能。還有就是還要對氣體進出管和液體進出管的管徑進行計算，減少不必要的消耗，降低成本。 這次課程設(shè)計的任務(wù)是用純水吸收 丙酮 。 要求我們計算包括塔徑、填料塔高度、 總塔 高 、接管的尺寸等，我們需要通過物料衡算得到所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后進行所需尺寸的計算得到各種設(shè)計參數(shù)，為圖的繪制打基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)參考。 這次的設(shè)計是大學(xué)以來的第一次設(shè)計，遇到了很多的問題，查閱了大量的書籍和資料，例如要找到選用什么材料，知道一些計算的 公式，想到設(shè)計吸收塔需要考慮到很多的東西。 通過對各種資源的整合，以及向別人學(xué)習(xí)和借鑒，從中找到了需要的相關(guān)資料，得以順利完成了本次課程設(shè)計。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 26 參考文獻 [1] 馬江權(quán)，冷一欣 .化工原理課程設(shè)計 [M].第二版 .北京：中國石化出版社， 2021：169222. 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