【正文】 其標(biāo)號(hào)為： HG/T21618 絲網(wǎng)除沫器 S400150 SP 0Cr18Ni9/304 液體分布器的選型 圖 槽式液體分布器 由于液量較大，氣體量相對(duì)較少，液相負(fù)荷相對(duì)較大，氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器。 smVMQ VmV / 3????? ? 1 4 m m m m?? ? ?? 圓整取 D1＝ 400mm，則取 DN＝ 400mm。本設(shè)計(jì)采用上裝式絲網(wǎng)除沫器，該種除沫器除沫效率較其他類型除沫器較高。 橫坐標(biāo)： 1 2ω ρ 3ω ρL Lvv ?? ????? 縱坐標(biāo)： μρρφ LLvgu ???????? 2 0 . 20 . 6 1 1 7 0 1 1 . 3 3 1 0 . 0 0 8 69 . 8 1 9 9 7 . 0 8?? ??? ? ? ????? 從 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖中可查得： Δ / 230 /P Z Pa m? 填料塔壓降為： ΔΡ 2 3 0 1 4 3 2 2 0 Pa? ? ? 其他塔內(nèi)件的壓力降很小可以忽略，所以填料層壓降為 3220 Pa。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)12ω ρω ρL Lvv??????值，再根據(jù)操作空塔系數(shù) u 及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo) μρρφ LLvgu ????????值，通過作圖得出交點(diǎn)，讀出過焦點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。 塔附屬高度的計(jì)算 塔上部空間高度，可取 ，液體 再 分布器高度約 ，若塔底液相停留時(shí)間按 1min 考慮，則塔釜液所占空間高度為： mh 21 ?? ???? 考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取 ，所以塔的附屬高度為 +++= 則： 塔的總高度為 13+= m， 即塔的總高度大約為 17 m。 13Zm? 查工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)得知，對(duì)階梯環(huán)填料塔，獨(dú)立填料段高度與塔徑之比 Dh 應(yīng)控制在 8~15 之間且 mmh 6max? 。故實(shí)際填料層高度為： 39。 1 .3 2 5 /GvD m s k g m??? 222 5 0 0 1 . 3 2 5 / ( 0 . 7 8 5 1 . 2 3 6 0 0 ) 0 . 8 1 4 / ( )GG k g m s? ? ? ? ? ? cμL河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 19 查手冊(cè)得知：對(duì)階梯環(huán) , 111tpad ??? 代入得 20 . 0 3 0 9 / ( )Gk k m o l m h k p a? ? ? 液膜吸收系數(shù) ： 2 / 3 0. 5 1 / 3μ 111μ ρ ρL L LL W L L L LUgk aD??? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? 式中： Lρ — 液體的密度， 3/Kg m ； LU — 液體的質(zhì)量流速 /Kg ms Lμ — 液相的黏度， spa? ； g— 重力加速度， 2/ms； LU — 液體通過空塔截面的質(zhì)量流速， 2/( )Kg m s? ； wa — 單位體積填料層的潤濕面積， 23/mm； LD — 溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)， 2/ms 。 0 . 0 0 0 0 1 8 3 。 8 . 3 1 4 / ( ) 。 查得： 33 /C dyn cm? ? 液相質(zhì)量流速： 224 7 2 9 . 3 6 1 8 . 0 2 / ( 0 . 7 5 8 1 . 2 3 6 0 0 ) 2 0 . 9 4 / ( )lG k g m s? ? ? ? ? ? 代入數(shù)值得 /ta mma ? 故 230 . 3 5 3 8 1 3 2 . 5 4 6 . 9 0 /a m m? ? ? 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： 0. 7 1 / 3μμ ρG G t GG t G G GG a Dk a D RT? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ????? ? ? ? 其中：3 2 35 . 2 3 。 填料層高度計(jì)算 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算 因吸收平衡線為直線，故可采用解析法計(jì)算： 由 *11 4 0 . 7 7 0 . 0 0 1 8 0 . 0 7 3 4Y m X? ? ? ?； *220Y mX?? 解吸因子 S= 4 0 .7 7 9 2 .0 2 0 .7 9 34 7 2 9 .3 6mVL ??? ? 代入公式計(jì)算 OGN ： *12*221 l n (1 )1 OGYYN s SS Y Y???????? 1 0 . 0 9 9 0l n ( 1 0 . 7 9 3 ) 0 . 7 9 3 9 . 8 1 31 0 . 7 9 3 0 . 0 0 3 0??? ? ????? 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算 雖然 SO2 用水吸收過程的傳質(zhì)系數(shù)有專用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，但專用計(jì)算公式僅適用于填料直徑在 25mm以下的環(huán)形填料，故本例采用修正的恩田式計(jì)算。 故 0 . 2 0 . 20 . 0 2 3ρ 0 . 0 2 3 9 . 8 1 9 9 7 . 0 80 . 9 9 4ψ ρ μ 1 7 5 . 6 1 1 . 3 2 5 0 . 9LFF v Lgu m s? ??? ? ?? ? ? 取操作空塔氣速 fuu? ，故操作空塔氣速 0 .6 5 0 .9 9 4 0 .0 6 4 6 /u m s? ? ? 4 2500 1 . 1 7π 3 . 1 4 0 . 7 8 5 0 . 6 4 6SVDmu? ? ??? 圓整塔徑，取 D= 泛點(diǎn)率校核和填料規(guī)格 泛點(diǎn)率校核：實(shí)際空填氣速 22500 0 . 6 1 43 6 0 0 0 . 7 8 5 1 . 2u m s???? 故 100% %Fu ? ? ?（在允許范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生液泛） 填料規(guī)格校核： 1200 838Dd ? ? ?（在允許范圍內(nèi)） 河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 17 液體噴淋密度校核 取最小潤濕速率為 3m i n( ) 0 . 0 8 / ( )wL m m h?? 本次設(shè)計(jì)選用 38ND 聚丙烯階梯環(huán)填料，其 ta = 23/mm，代入數(shù)值，得最小噴淋密度為： ? ?m i n m i n 0 . 0 8 1 3 2 . 5 1 0 . 6wtU L a? ? ? ?3 /( )m m h? 求得液體噴淋密度為： m i n28 5 1 2 8 . 4 8 / 9 9 7 . 0 8 7 5 . 5 50 . 7 8 5 1 . 2UU? ? ?? 故可保障填料的濕潤。 s F? — 填料因子， 1m? ? — 水密度與液體密度之比 代入 DN38 聚 丙烯階梯環(huán)填料的填料因子、干比表面積。 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 v i iM y M??? + 29=混合氣體的平均密度為 31 0 1 . 3 3 2 . 5ρ 1 . 3 2 9 /8 . 3 1 4 2 9 8vv PM k g mRT ?? ? ?? 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得 20℃ 時(shí)空氣的黏度為 10G pa s? ?? ? ? 計(jì) 算得 SO2 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 10 /lD m s??? 氣、液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得，常壓下 20℃ 時(shí) SO2 在水中的亨利系數(shù) kpa? 故相平衡常數(shù)為： 3 40 . 01 3Em p? ? ? 河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 15 物料衡算 V的確定 1 2 5 0 0 2 7 3( 1 ) ( 1 0 . 1 ) 9 2 . 0 2 /2 2 . 4 1 0 1 . 3 2 2 . 4 2 7 3 2 5vq pV y k m o l h? ? ? ? ? ? ? ? ?? 進(jìn)塔氣相摩爾比為 ： 1110 .0 9 0 .0 9 91 1 0 .0 9yY y? ? ? 出塔氣相摩爾比為 ： 2 ??? 對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為 2 0X? 由設(shè)計(jì)任務(wù)書知，該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，故最小液氣比可按下式計(jì)算，代入數(shù)值得： m i n 0 .0 9 9 0 .0 0 3( ) 3 9 .5 30 .0 9 9 / 4 0 .7 7LV ??? 取操作液氣比為最小液氣比的 倍，故 min( ) ( )LLDD? ，有 ? ? ? 得 L= = 塔底吸收液出塔濃度為 1212 () 9 0 . 0 2 (0 . 0 9 9 0 . 0 0 3 )0 0 . 0 0 1 8 34 7 2 9 . 3 6V Y YXX L? ??? ? ? ? ? 填料塔的工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速 [4]。s；表面張力為 ls =。其主要性能參數(shù) ： 表 21 DN38聚丙稀階梯環(huán)填料性能參數(shù) 材料 公稱直徑 mm 外徑高 mm 厚度 mm 堆積個(gè)數(shù) 個(gè) /m3 塑料 38 3819 1 27200 堆積密度 Kg/m3 比表面積 m2/m3 空隙率 m3/m3 干填料因子 1/m 濕填料因子 1/m 575 130 第 3 章 吸收塔工業(yè)條件的計(jì)算 14 第 3 章 吸收塔工藝條件的計(jì)算 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 因進(jìn)氣中的含量 y1 僅為 10%且過程液相用量相對(duì) SO2 的溶解量很大，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。 對(duì)于水吸收 S02 的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。缺點(diǎn)是便面潤濕性能差，必要時(shí)可借助表面處理得以提高。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶 劑的腐蝕。 可用多種金屬材料制成，壁厚可降低至 ~，與同類型、同規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比通量大、氣體阻力小，有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，故工業(yè)填料多為金屬填料。工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程。對(duì)特種填料，為便于加工，應(yīng)盡可能簡化結(jié)構(gòu)，以降低制造費(fèi)用。為降低設(shè)備投資，在同等傳值性能下應(yīng)盡可能選用價(jià)格便宜的。所選填料的材質(zhì)不能與吸收系統(tǒng)的氣、液相起化學(xué)反應(yīng)，要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，防止填料受壓或受熱變形、破碎。塔徑與填料公稱直徑的比值 D/dp 通常應(yīng)大于 8～ 20。當(dāng)填料的尺寸增大到一定程度時(shí)，易引起偏流現(xiàn)象，嚴(yán)重降低分離效率。上述兩個(gè)選擇原則實(shí)際上是相互矛盾的，填料的比表面積越大，則填料的尺寸越小，孔隙率越小，壓降越大。填料的孔隙率大，則氣、液兩相的流動(dòng)阻力小、壓降小，氣、液兩相均布性能好，填料的表面利用率高，分離效率高，液泛的可能性小，操作彈性高，設(shè)備的處理能力大。填料的比表面積越大，則氣、液兩相間的有效接觸面積越大，分離性能越好。一般選擇原則如下。 第 2 章 吸收塔的設(shè)計(jì)方案 12 圖 幾種實(shí)體填料 填料的選擇與填裝方式的確定 ： 填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接關(guān)系，填料性能的優(yōu)劣是影響填料塔能否正常操作的主要因素。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場合。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。在縮頸段，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。 (4)脈沖填料 脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料，如圖片 （ e）所示。波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有 12 150、 250、 350、 500、 700 等幾種） 。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為 ~。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場合。該填料的波紋板片上沖壓有許多 f5mm 左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。排列。兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。 (2)波紋填料 目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有 30176。目河北聯(lián)合大學(xué) 機(jī)械工程 學(xué)院 11 前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以圖片 （ b）所示的格里奇格柵填料最具代表性。 (1)格柵填料 格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定 規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。 規(guī)整填料是由許多相同尺寸和形狀的材料組成的填料單元，以整砌的方式裝填在塔體中。 (5) 金屬環(huán)矩鞍填料 如圖金屬換環(huán)聚鞍填料所