【正文】 內(nèi)表面的利用率，氣體阻力小，液體分布均勻。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由 線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的間隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。 (4)弧鞍填料。弧鞍填料的特點是表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面來那個側(cè)均勻的流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。弧鞍填料強度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用不多。將弧鞍填料兩端的弧形面改成矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。 (6)環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 7 種金屬散裝填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。其特點是壓降低、分離效率高，特別適用于精密精餾及真空精 餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。 金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。 波紋填料的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力 大，比表面積大。 綜上所述，經(jīng)分析各填料特點、性能，本課設(shè)選擇散裝階梯環(huán)填料。陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的常見的各種無機酸、有機酸的腐蝕，對強堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性，工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、 液體萃取等過程。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材料的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 8 性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來綜合考慮。 金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)（ ~），與同種類型、同種規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。其耐溫性良好，可長期在 100℃以下使用。 塑料填料具有輕質(zhì)、廉價、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。所以本次課設(shè)選用聚丙烯填料。 ①散裝填料規(guī)格的選擇。工業(yè)塔常用的散裝填料主要有 DN1 DN2 DN3 DN50、 DN76 等幾種規(guī)格。而大尺寸的填料應(yīng)用于小塔徑中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有 12 150、 250、 350、 500、 700 等幾種規(guī)格。選用時應(yīng)從分類要求、通量要求、場地要求、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足工藝 要求，又具有經(jīng)濟合理性。 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 9 綜上所述選用 50mm 聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數(shù)查表 得： 比表面積 a： 32/mm 空隙率 ? ： 干填料因子 ? ： ?m 國內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)見表 。 L—— 單位時間內(nèi)通過吸收塔的溶解 劑， kmol/s。 X X2—— 分別為進塔及出塔液體中溶質(zhì)組分的摩爾比， koml/koml?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度。 s。 A、 K 取值可由表 A、 K 值 散裝填料類型 A K 規(guī)整填料類型 A K 塑料鮑爾環(huán) 金屬階梯環(huán) 金屬鮑爾環(huán) 瓷矩鞍 塑料階梯環(huán) 金屬環(huán)矩鞍 取泛點率為 ，即 smuu F /5 5 ???? 則 muVD S 3 6 0 0/4 5 0 044 ????? ?? D—— 塔徑， m； V—— 操作條件下混合氣體的體積流量， m3/s 。 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 13 填料層高度計算 查表知， 0C? ， kpa 下， 3NH 在空氣中的擴 散系數(shù) scmD / 2?o 由 23))((ooo TTPPDDG ? ， 則 293k ， 下， 3NH 在空氣中的擴散系數(shù)為 scmDDG /1 8 )2 7 32 9 3)( 0 1 0 1( 223 ??o 液相擴散系數(shù) smD L / 29??? 液體質(zhì)量通量為 )/(9 5 4 6 1 5 8 8 184 4 6 7 22 hmkgU L ??? ?? 氣體質(zhì)量通量為 )/(1 3 8 5 0 5 9 8 1 8 5 0 0 22 hmkgU V ????? 02211 ?? ?????? mXY mXY 脫吸因數(shù)為 ???? LmVS 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為： ] 0 0 1 0 5 2 6 00 5 2 6 ) n [ ( 1])1l n [ (1 12221???????????????? ??SYY YYSSN OG 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算： })()()()( x p {1 tLLLLtLLtLLctw aUgaUa Uaa ?????? ???????? ? 不同材質(zhì)的 б c值見表 不同材質(zhì)的б c 值 材質(zhì) 鋼 陶瓷 聚乙烯 聚氯乙烯 碳 玻璃 涂石蠟的表面 表面張力， N/m 103 75 61 33 40 56 73 20 查表知， 2/4 2 7 6 8 0/33 hkgcmd ync ??? 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 14 所以，}) () () ()940896427680( p {12822???????????????twaa 氣膜吸收系數(shù)由下式計算： )/(1 1 3 )2 9 33 1 103 6 0 01 8 1 4()3 6 0 0101 8 8 0 6 ()0 6 1 41 3 8 5 0 5 9 6(2 3 )()()(2 3 2431431k p ahmk m o lRTDaDaU VtVVVvtVG????????????????????????液膜吸收系數(shù)由下式計算： )()()9 5 4 6 1 ()()()(31821932312132??????????????????????LLLLLLwLLgDaU?????? 表 各類填料的形狀系數(shù) 填料類型 球 棒 拉西環(huán) 弧鞍 開孔環(huán) Ψ 值 1 查表 得： ?? 則haak pahmk molaawLLwGG 1 143 )/(6 51 143 13 ???????????????????????? ???Fuu 由auuaauuaLFLGFG????????????????])([])([ 得， hak p ahmk molaLG 1])([)/(])([?????????????????? 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 15 則 )/( 2 1111113 k p ahmk m o laHaaLGG?????????????? Gak —— 氣膜體積吸收系數(shù) ， )/( 3 kPahmkmol ?? ； Lak —— 液膜體積吸收系數(shù) ， h/1 ； 由 mPa VaKVHGYOG6 0 8 0 8 2 7 7 2 ????????????? HOG—— 氣相傳質(zhì)單元高度， m ?—— 塔截面積， m2 由 mNHZ OGOG 0 ????? ????Z Z—— 填料層高度， m 設(shè)計取填料層高度為： mZ 9? 對于階梯環(huán)填料， mhDh 6,15~8m a x ?? 將填料層分為 2 段設(shè)置，每段 ，兩段間設(shè)置一個液體再分布器。 由于液體在填料塔內(nèi)分布均勻，可以增大填料的潤濕表面積，以提高分離效果。從噴淋密度考慮，應(yīng)保證每 60 2m 的塔截面上約有一個噴淋點，這樣，可以防止塔內(nèi)壁流和溝流現(xiàn)象 . 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 17 常用的液體分布裝置有蓮蓬式、盤式、齒槽式及多孔管式分 布器等。小孔直徑為 3~10m，做同心圓排列，噴灑角不超過 ?80 。 盤式分布器 :盤低開有篩孔的稱為塞孔式，盤底裝有垂直短管的稱為溢流管式。篩孔式的 液體分布效果好，而溢流管式自由截面積較大，且不易堵塞。 齒槽式分布器 :液體先經(jīng)過主干齒槽向其下個條形做第一級分布，然后再向填料層上面分布。 多孔環(huán)管式分布器 :由多孔圓形盤管、聯(lián)接管及中央進料管組成。 液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏埽潜ＷC填料塔達到預(yù)期分離效果的重要條件。 液體分布裝置的安裝位置，須高于填料層表面 200mm,以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過分布器。多孔型布液裝置能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在 70%以上），也 便于制成分段可拆結(jié)構(gòu)。 排管式噴淋器采用塑料制造。但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，不可能將噴淋點設(shè)計得很多。則總布液孔數(shù)為： 8 4 2 ??? ?? ?n 布液計算： 沈陽 理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計 C1 水吸收氨填料塔按設(shè)計 18 由 HgndLoS ??? 24 2? smsmL S /?? ?? 取 ?? ， mmH 160?? 則 mmmHgnLd So0 0 4 9 0 0 1 3 3 9 24?????????????? 液體再分布裝置 實踐表明，當噴淋液體沿填料層向下流動時，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動的趨勢。所以，設(shè)置再分布裝置是十分重要的?？蛇x用多孔盤式再分布器。為了防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應(yīng)在升氣管上設(shè)帽蓋。其中（ a）型是將截錐體固定在塔壁上，其上下均可裝滿填料，錐體不占空間，是最簡單的一種。 截錐體與塔壁的夾角一般取為 35400，截錐下口直徑 D1=（ ～ ） D。 圖 （ c）為邊圈槽形再分布器。邊槽寬度為 50～ 100mm，可依塔徑大小選取，溢流管直徑為 16～ 32mm，一般取 3～ 4根溢流管。 圖