【正文】 料以及填料層內(nèi)液體的重量，同時保證氣液兩相順利通過。 考慮到氣相接管所占的空間高度 ,底部空間高度可取 2m。 塔上部空間高度是指塔內(nèi)填料層以上，應(yīng)有足夠的空間高度，以使氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來，該高度一般取 — ，由于本設(shè)計采用二級槽式溢流型分布器，安裝分布器的所需高度較大，取 。 對于散裝填料，根據(jù)《化工原理課程設(shè)計》表 49 可查得一般推薦的分離段高度值，對于填料類型為階梯環(huán)，其填料層高度與塔徑之比為 h/D=8— 15 處分段，而本設(shè)計中 h D? = 8,故不用分段，也無需液體再分布器。壁流效應(yīng)造成填料層氣液分布不均勻，使傳質(zhì)效率降低。 19 溢流型分布器安裝于填料表面的限定器以上，距填料表面距離約為 50mm。由于三角形堰口隨液位的升高，液體流通面積加大，故這種開口形式具有較大的操作彈性，故在本設(shè)計中采用倒三角形堰口。分槽高度大約為最大液位高度的 倍。其寬度由槽內(nèi)液體流速決定，一般要求流速在 — 。 主槽為矩形敞開槽，其長度由塔徑和分槽的數(shù)量及間距決定，其高度由最大液體留下所需的液位高度決定。其中，二級槽式分布器具有優(yōu)良的布液能力，結(jié)構(gòu)簡單，氣相阻力小，應(yīng)用較為廣泛。 圖 3：液體分布器（ a）噴頭式（ b）盤式篩孔型（ c）盤式溢流型（ d）槽管式（ e）環(huán)管式（ f）槽式（ g）槽盤式 18 液體分布器的性能主要由分布器的布液點密度，各布液點的布液均勻性決定，設(shè)計液體分布器主要是確定決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。逆流操作的填料塔，要求塔頂噴淋裝置既結(jié)構(gòu)簡單 ，又要將液體均勻的噴灑在填料上，操作時本身不易堵塞，不產(chǎn)生過細的霧滴。 根據(jù)公式： 2( ) 1 0LLVTVGPh ??? ?? ? ?， 其中 10T? ???， 10? ???； 氣體質(zhì)量流速： GV = = = ? h ， 液體質(zhì)量流速： L = = = ? h ， 填料層高度： h = ∴填料層壓降為： ?P = 10?6 (2 )1010?2 = 17 第四章 附屬設(shè)備的選型和計算 液體噴淋裝置 液體初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi)填料層頂部，用于將塔頂液體均勻分布在填料表面上，液體初始分布器性能對填料塔效率影響很大，特別對于大直徑，低填料層的塔，尤其需要性能良好的初始分布器。因此，我選用第一組數(shù)據(jù)，即選用液氣比為最小液氣比的 倍的一組數(shù)據(jù)。從經(jīng)濟方面考慮來說，第一組數(shù)據(jù)的水用量的經(jīng)常費用最少，而填料費用和泵所需的功率應(yīng)較其他幾組要更高。 總傳質(zhì)系數(shù) XKa計算 傳質(zhì)單元高度的計算采用修正的恩田（ Onde）公式： 2 3 1 2 1 30 . 0 0 9 5 ( ) ( ) ( )L L LLW L L L LUgk aD ??? ? ??? L Wk a k a ?? 其中： 221 e xp c L tLLt l t L L L L ta U aUUa a g a?? ? ? ? ????? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ??? 由《化工原理》附錄五查得： 30 C? 時水的表面張力： ?L = 10?3 N/m 由《化工原理課程設(shè)計》表 46，查得聚丙烯的表面張力 ： ?c = 5410?3 N/m LU 為液體質(zhì)量通量：由 WU D? 計算得： UL1 = = Kg/(m2 ? h) ， UL2 = = Kg/(m2 ? h) ， UL3 = = Kg/(m2 ? h) g 為重力加速度， 10 /mh? 代入上式可得填料的潤濕比表面積： αw1 = m2/m3， αw2 = m2/m3， αw3 = m2/m3 LD 是二氧化碳在水中的擴散系數(shù)，由《化工原理》表 ，查得 30 C? 時 2CO 在水中的擴散系數(shù)為 DL = 10?9 m2/s 14 水的黏度： L? = 10?5 Pa? s 填料形狀系數(shù)，由《化工原理課程設(shè)計》表 47 查得： ?? 由于二氧化碳溶于水為液膜控制，因此 LLKk? 則可以求得液相傳質(zhì)系數(shù)如下： 第一組： kL1 = ( 3600? 10?5)23 ( 10?5 10?9)?12( 10?5 )13 = 10?4 m/s ， (KLαw)1 ? (kLαw)1 = 10?4 = ； 第二組： kL2 = ( 3600? 10?5)23 ( 10?5 10?9)?12( 10?5 )13 = 10?4 m/s (KLαw)2 ? (kLαw)2 = 10?4 = ； 第三組： kL3 = ( 3600? 10?5)23 (10?5 10?9)?12( 10?5 )13 = 10?4 m/s (KLαw)3 ? (kLαw)3 = 10?4 = ； 將得到的傳質(zhì)系數(shù)換算成以摩爾分數(shù)差 為推動力的傳質(zhì)系數(shù)： X W L M WK a K C a? ， 其中 CM = nV = ρLML= = Kmol/m3 則可得： (KXαw)1 = = Kmol/(m3 ?s)； (KXαw)2 = = Kmol/(m3 ?s)； (KXαw)3 = = Kmol/(m3 ?s)； 填料層高度的計算 液相總傳質(zhì)單元高度計算公式為： OL XWLH Ka? ? 15 其中：塔截面積 D?? ? ∴ HOL1 = 3600? = HOL2 = 3600? = HOL3 = 3600? = 液相總傳質(zhì)單元數(shù)的計算： X1? = 10?4 X2? = 10?5 由 的計算已知： X11 = 10?4， X21 = 10?4 ， X31 = 10?4 代入平均液相推動力計算式： 1 1 2 21122( ) ( )l n ( )mX X X XXXXXX????? ? ????? 解得： ?Xm1 = 10?4， ?Xm2 = 10?4， ?Xm3 = 10?4； 由液相總傳質(zhì)單元數(shù)的計算公式： 12OL mXXN X?? ?， 得： NOL1 = 10?4 10?4 = NOL2 = 10?4 10?4 = NOL3 = 10?4 10?4 = 工藝計算得到的填料層高度： OL OLZ N H??，由上述方法計算出填料層高度后，還應(yīng)留出一定的安全系數(shù)，即填料層的設(shè)計高度： 39。 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： D?， 其中 hL 為液體噴淋量。 再核算操作空塔氣速： 由公式：24 sVu D??? ?，可得： u1 = m/s， u2 = m/s ， u3 = m/s。 11 公稱直徑為 50mm 的 聚丙烯階梯環(huán)填料的結(jié)構(gòu)特性參數(shù)如下表 2 所示： 高 *厚 ()H ?? mm 比表面積（ ta ） 23/mm 孔隙率 ()? 33/mm 個數(shù) ()n 3m? 堆積密度 ()p? 3/kgm 干填料因子3( / )a? 1m? 填料因子()? 1m? 25* 10740 100 計算塔徑 應(yīng)用散堆填料泛點氣速聯(lián)通關(guān)聯(lián)式：貝恩 霍根泛點關(guān)聯(lián)式： 2 843l g [ ] 1 .7 5 ( ) ( )f VV LLL V Lu Wa AgW???? ? ?? ? ? ? ? ? ? 其中：公稱直徑為 50mm 的 聚丙烯階梯環(huán)填料 3/a? =，關(guān)聯(lián)常數(shù) A=，物性常數(shù)： V? = 3/kgm ， L? = 3/kgm ， L? = 10?5Pa?s 氣體質(zhì)量流量：hkgPPTTW GV / ???????????? ? 液體質(zhì)量流量： hkgLW L / ????? hkgLW L / 7 0 1 3 ????? hkgLW L / 8 4 1 6 ????? 由關(guān)聯(lián)式解得泛點速度： 1fu = ， 2fu =， 3fu =對于散裝填料，其泛點率的經(jīng)驗值為： / 0. 5 ~ 0. 85fuu ? ，取泛點率為 得氣速為： u1 = uf1 = m/s， u2 = uf2 = m