化工原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求

1、目錄一、化工原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容三、安排與要求四、設(shè)計(jì)步驟1收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2工藝流程的選擇3做全塔的物料平衡4確定操作條件5確定回流比6理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)7確定冷凝器與再沸器的熱負(fù)荷8初估冷凝器與再沸器的傳熱面積9塔徑計(jì)算與板間距確定10 堰及降液管的設(shè)計(jì)11 塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)12 篩板塔的水力學(xué)計(jì)算13 塔板結(jié)構(gòu)14 塔高參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)任務(wù)書化工原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求通過理論課的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了不少理論知識(shí) 和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)。 對(duì)于一個(gè)未來的工程技術(shù)人員來說， 如何運(yùn)用所學(xué) 知識(shí)去分析和解決實(shí)際問題室至關(guān)重要的。 本課程設(shè)計(jì)的目的也正是

2、 如此?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是化工專業(yè)的學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間第一次進(jìn)行 的設(shè)計(jì)，要求每位同學(xué)獨(dú)立完成一個(gè)實(shí)際裝置 （本次設(shè)計(jì)為精餾裝置 ） 的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)精餾原理、操作、流程及設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造、安 裝、檢修進(jìn)行全面考慮，最終以簡(jiǎn)潔的文字，表格及圖紙正確地把設(shè) 計(jì)表達(dá)出來本次設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行的沒計(jì)，因 此，對(duì)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和實(shí)際工作能力是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)， 是培養(yǎng)化工技術(shù)人員的一個(gè)重要壞節(jié)。 通過設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)培養(yǎng)和掌握：1，正確的設(shè)計(jì)思想和認(rèn)真負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)態(tài)度 設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行，力求經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠和先進(jìn)。 2，獨(dú)立的工作能力及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的 能力設(shè)計(jì)由

3、學(xué)生獨(dú)立完成，教師只起指導(dǎo)作用。學(xué)生在設(shè)計(jì)中碰到 問題可和教師進(jìn)行討論， 教師只做提示和啟發(fā)， 由學(xué)生自已去解決問 題，指導(dǎo)教師原則上不負(fù)責(zé)檢查計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性， 學(xué)生應(yīng)自己負(fù)責(zé) 計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，可靠性 學(xué)生在設(shè)計(jì)中可以相互討論，但不能照抄。為了更好地了解和 檢查學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決向題的能力， 設(shè)計(jì)的最后階段安排有答辯若答辯不通過，設(shè)計(jì)不能通過3，精餾裝置設(shè)計(jì)的一般方法和步驟4，正確運(yùn)用各種參考資料，合理選用各種經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù) 由于所用資料不同， 各種經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)可能會(huì)有一些差別。 設(shè) 計(jì)者應(yīng)盡可能了解這些公式、數(shù)據(jù)的來歷、使用范圍，并能正確地選 用。設(shè)計(jì)前，學(xué)生應(yīng)該詳細(xì)閱讀設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

4、、 任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)目的、 任務(wù)及內(nèi)容。設(shè)計(jì)中安排好自己的工作，提高工作效率。二，化工原理課程設(shè)計(jì) （精餾裝置 ）的內(nèi)容1、選擇流程，畫流程圖。2、做物料衡算，列出物料衡算表。3、確定操作條件 （壓力，溫度 ）。4、選擇合適回流比，計(jì)算理論板數(shù)。5、做熱量衡算，列出熱量衡算表。6、選擇換熱器，計(jì)算冷卻介質(zhì)及加熱介質(zhì)用量。7、完成塔扳設(shè)計(jì)。8、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，學(xué)生應(yīng)提交的作業(yè)有：工藝流程圖一張，塔板 結(jié)構(gòu)圖一張，設(shè)計(jì)說明書一份。三，安排與要求設(shè)計(jì)進(jìn)行兩周，大致可分為以下幾個(gè)階段：1、準(zhǔn)備 （一天）教師介紹有關(guān)課程設(shè)計(jì)的情況， 下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生應(yīng)詳細(xì) 閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)

5、目的，設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟 安 排好今后兩周的工作。2、設(shè)計(jì)計(jì)算階段 （四五天 ）按設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 有時(shí)甚至需要對(duì)幾個(gè)不同的 方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析比較， 從中選擇出較好的 方案，計(jì)算結(jié)束后編寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)包含：目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、流程圖、設(shè)計(jì)計(jì) 算、計(jì)算結(jié)果及所引用的資料目錄等。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書除了有數(shù)字計(jì)算之外還應(yīng)有分析， 只有數(shù)字計(jì) 算，而無論述分析，這樣的設(shè)計(jì)是不完整的，也是不能通過的。計(jì)算 部分應(yīng)列出計(jì)算式，代入數(shù)值，得出結(jié)果。計(jì)算結(jié)果應(yīng)有單位。說明 書一律用 16 開紙寫，文字部分要簡(jiǎn)練，書寫要清楚。說明書要標(biāo)上 頁(yè)碼，加上封

6、面，裝訂成冊(cè)。3、繪圖階段 （三四 ）。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果繪制塔盤結(jié)構(gòu)圖。 塔板結(jié)構(gòu)圖應(yīng)能表示出塔盤結(jié)構(gòu)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各組 成零（部）件的相互位置的裝配關(guān)系。圖中應(yīng)有反映塔盤規(guī)格、性能的 尺寸，零件之間裝配關(guān)系的尺寸，外型輪廓尺寸及安裝尺寸。圖中應(yīng) 當(dāng)標(biāo)明裝配、安裝、驗(yàn)收所要達(dá)到的技術(shù)要求。 圖中每個(gè)不同的零 （部） 件必須有編號(hào)，并在明細(xì)表中逐項(xiàng)依次填寫零件序號(hào)名稱、規(guī)格、圖 號(hào) （或標(biāo)準(zhǔn)號(hào) ）等內(nèi)容。制圖必須嚴(yán)格按制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。圖面清晰易懂，視圖、尺寸等 足夠而不多余。4、答辯 （二天） 答辯安排在最后兩天進(jìn)行。答辯前學(xué)生應(yīng)將設(shè)計(jì)計(jì)算說明書裝 訂成冊(cè)，連同折迭好的圖紙一起交給教師。 答辯

7、時(shí)學(xué)生先摘要匯報(bào)一 下自己的設(shè)計(jì)工作，然后回答教師提出的問題。四、設(shè)計(jì)步驟精餾裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟大致如下：1、收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括： 進(jìn)料流量及組成。 分離要求。 原料的熱力學(xué)狀態(tài)。 冷卻介質(zhì)及其溫度、加熱介質(zhì)及溫度。 物性數(shù)據(jù) （如密度、表面張力等 ）。上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中、兩項(xiàng)由設(shè)計(jì)任務(wù)給出。、兩項(xiàng)若任 務(wù)中未曾給出， 則應(yīng)根據(jù)具體情況確定。 物性數(shù)據(jù)可從有關(guān)資料中查 取。2、工藝流程的選擇精餾裝置一般包括塔頂冷凝器，塔釜再沸器，原料預(yù)熱器及流 體輸送泵等。流程選擇應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行，考慮經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性。如進(jìn) 料是否需要預(yù)熱、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型式等。當(dāng)塔頂需汽相出料時(shí)，

8、采用分凝器，除此之外，一般均采用全 凝器。對(duì)于小塔，通常將冷凝器放于塔頂， 采用重力回流。 對(duì)于大塔， 冷凝器可放至適當(dāng)位置，用泵進(jìn)行強(qiáng)制回流。再沸器的型式有立式與臥式、熱虹吸式與強(qiáng)制循環(huán)式之分。當(dāng) 傳熱量較小時(shí)，選用立式熱虹吸式再沸器較為有利。傳熱量較大時(shí)， 采用臥式熱虹吸式再沸器。當(dāng)塔釜物料粘度很大，或易受熱分解時(shí)， 宜采用泵強(qiáng)制循環(huán)型再沸器。幾種再沸器型式如圖 1 所示。精餾裝置中，有可能被利用來預(yù)熱進(jìn)料的熱量有塔頂蒸汽的潛 熱和塔釜?dú)堃旱娘@熱。塔頂蒸汽潛熱大，而溫度較低，塔釜?dú)堃簻囟?高。而顯熱的熱量少。 在考慮這些熱量的利用時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理 性及操作上的穩(wěn)定性。3、做全塔的物料平

9、衡 對(duì)于雙組分的連續(xù)精餾塔，由總物料平衡及組分物料平衡有D W FDx D WxW FxF(1)根據(jù)進(jìn)料流量F及組成xf,分離要求，解方程組(1)即可求得餾 出液流率 D 及殘液流率 W。4、確定操作條件 (壓力、溫度 ) 精餾操作最好在常壓下進(jìn)行。不能在常壓下進(jìn)行時(shí),可根據(jù)下 述因素考慮加壓或減壓操作。(1) 、對(duì)熱敏性物質(zhì),為降低操作溫度,可考慮減壓操作。(1) 立式熱虹吸型(2) 泵強(qiáng)制循環(huán)型加 熱()(I )加熱介質(zhì)(3) 臥式再沸器圖1幾種再沸器型式(2) 、若常壓下塔釜?dú)堃旱呐蔹c(diǎn)超過或接近200 C時(shí)，可考慮減壓操作。因?yàn)榧訜嵴羝麥囟?一般低于 200C。(3) 、最方便最經(jīng)濟(jì)的冷

10、卻介質(zhì)為水。若常壓下塔頂蒸汽全凝時(shí) 的溫度低于冷卻介質(zhì)的溫度時(shí)可考慮加壓操作。還應(yīng)該指出壓力增大時(shí)，操作溫度隨之升高，輕、重組分相對(duì) 揮發(fā)度減少、分離所需的理論板數(shù)增加。在確定操作壓力時(shí)，除了上面所述諸因素之外。尚需考慮設(shè)備 的結(jié)構(gòu)、材料等。通常按下述步驟確定操作壓力。(1) 、選擇冷卻介質(zhì)，確定冷卻介質(zhì)溫度。 最為方便、來源最廣的冷卻介質(zhì)為水。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)了解本地區(qū)水的資源情況及水溫。(2) 、確定冷卻器及回流罐系統(tǒng)壓力 P 冷。塔頂蒸汽全部冷凝時(shí)的溫度一般比冷卻介質(zhì)溫度高 1020C。 冷卻器和回流罐系統(tǒng)壓力即為該溫度下的蒸汽壓 (平衡壓力 )，可由泡 點(diǎn)方程求得。cK ixDj 1( 2)i

11、1式中K平衡常數(shù)。烴類Ki可由資料門2查得。(3) 、確定塔頂和塔釜壓力。塔頂壓力P頂?shù)扔诶淠鲏毫冷加上蒸汽從塔頂至冷凝器的流 動(dòng)阻力 P頂f冷凝器，即P頂=P冷+ P頂宀冷凝器(3)塔釜壓力P底等于塔頂壓力加上全塔板阻力 P塔。全塔阻力厶P塔等于塔板阻力乘實(shí)際板數(shù)，即P底=P頂+ P塔=P頂+n P板(4)式中： P板一塔板阻力，通常為35mm汞柱在確定了操作壓力之后，塔頂溫度可由式（ 度由式（6）確定。yikiXDiki5）確定。塔釜溫（5）5、確定回流比cK i xwji 1(6)對(duì)于平衡線向下彎曲的物系，最小回流比的計(jì)算式為Xd yqyq Xq式中：Xq， yq q線與平衡線交點(diǎn)座

12、標(biāo) 當(dāng)進(jìn)料為飽和液體時(shí)，最小回流比也可用式（8）計(jì)算，進(jìn)料為飽和蒸汽時(shí)，按式（9）計(jì)算。Rm1Xd1Xd11Xf1Xf1 Xd1 Xd1 XF 1 XF(8)(9)汽液混合進(jìn)料時(shí)，最小回流比的計(jì)算式為：Rm q Rm q 1 1 q Rm q 0（ 10）式中：Rm q 1 泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的Rm，按式（8）計(jì)算。Rm qo 露點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的Rm,按式(9)計(jì)算由上式可知，最小回流比和進(jìn)料液化分率 q有關(guān)。當(dāng)泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，q=1。露點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，q=0。若進(jìn)料壓力高于塔的操作壓力,且原料液溫度較高時(shí)，進(jìn)入塔內(nèi)后可因壓力降低而產(chǎn)生絕熱汽化。絕熱汽化溫度T及液化分率可由絕熱汽化方程組(11)計(jì)算。勺 1Ki 1

13、Ki qH hFH_h(11)式中：H、h汽相、液相焓。hF原料液焓。方程(11)可由試差法解得,方法如下:a根據(jù)進(jìn)料溫度及組成,求得hF ；b、假設(shè)汽化溫度，查得Ki ；c、由方程(11)的第一式求得q及汽，液相組成;d、由假設(shè)溫度及求得的汽，液相組成計(jì)算汽、液相焓H及h； e、將H，h，hF蝦代入方程(11)的第二式，若等式成立，則計(jì)算正確；若等號(hào)不成立，則重設(shè)溫度，重復(fù)(b)至(e)過程。適宜回流比通常為最小回流比的 1.22倍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)理論 板和回流比的關(guān)系圖(圖2)確定。圖2是在假設(shè)若干個(gè)不同的回流比下，分別用簡(jiǎn)捷法求出相應(yīng) 的理論板數(shù)，然后，由計(jì)算結(jié)果作圖而得到的。顯然適宜回流

14、比應(yīng)在 圖中曲線斜率變化最大處。6、理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)RmR適宜R圖2理論板和回流比關(guān)系圖對(duì)于雙組份精餾塔，求解理論板數(shù)可用圖解法或簡(jiǎn)捷法。若理論板數(shù)較多，且溶液接近于理想溶液時(shí)，可作簡(jiǎn)捷法計(jì)算。簡(jiǎn)捷法求理論扳數(shù)時(shí)，有吉利蘭(Gilliland)法和埃爾巴一馬道克 斯(Erbar-Maddox )法。據(jù)稱埃爾巴法比吉利蘭法精度要高，但埃爾巴 法只能用于泡點(diǎn)進(jìn)料，且指明回流比為最適宜回流比，而一般回流比 大多高于這個(gè)數(shù)值5。圖解法和簡(jiǎn)捷法的具體作法可參閱教材，此處不再討論。實(shí)際板數(shù)等于理論板數(shù)除以總板效率，即(12)N 理Et式中：N實(shí) 實(shí)際板數(shù)N理不包括分凝器、再沸器在內(nèi)的理論板數(shù)。Et 總板

15、效率(全塔效率)影響總板效率的因素較多，目前尚無準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)式可用于計(jì)算，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。對(duì)于雙組分精餾塔，多在0.50.7左右6。7、確定冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷 Q、Q對(duì)于全凝器，由冷凝器熱平衡可得：Qc R 1 D H! hD（ 13）式中：R 回流比。D 餾出液流率。Hi，hD塔頂蒸汽、餾出液焓。對(duì)全塔做熱平衡有Qr DhD Whw Qc Fhp（ 14）式中：hw 塔釜?dú)堃红省＃ㄆ渌?hào)同前）8初估冷凝器和再沸器的傳熱面積傳熱面積A可由傳熱方程計(jì)算，即A Q（ 15）K? tm式中：Q熱負(fù)荷。K 傳熱系數(shù)。tm 冷熱流體平均溫度差。對(duì)于低沸點(diǎn)烴類，冷凝介質(zhì)為水時(shí)，傳熱系數(shù)為 39098

16、0（千 卡/m2 時(shí)C ）。加熱介質(zhì)為水蒸汽時(shí)，再沸器的傳熱系數(shù)為 390 880 C（千卡/m2 時(shí)C ）。9、塔徑的計(jì)算及板間距的確定在精餾塔的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)精餾段和提餾段分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常精餾段根據(jù)塔頂?shù)谝粔K板的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，提餾段根據(jù)塔底條件進(jìn)行 設(shè)計(jì)。精餾段汽、液相負(fù)荷分別按式（16）、（17）計(jì)算。V R 1 D（16）L RD（ 17）式中：D餾出液流率（Kmol/h）。R 回流比。提餾段的汽相流率可由再沸器熱負(fù)荷計(jì)算，即V Qr,仏（18）式中：rw 殘液的摩爾潛熱。提餾段的液相流率有L V W（ 19）式中：W殘液流率。以上求得的流率為摩爾流率，在塔徑的計(jì)算中應(yīng)換算成體積流

17、率。在板式塔的設(shè)計(jì)中，最大汽速（泛點(diǎn)汽速）可采用下式計(jì)算 。Umax C L V（ 20）V式中：L， V 分別為液相、汽相密度。C經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。由圖3查取。在查取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)時(shí)，先確定板間距 HT和清液層高度血。當(dāng)塔徑大于1米時(shí)，板間距H通?？扇?. 4米、0. 45米、0.6米。在具體確定時(shí)考慮以下因素：(1) 、大塔應(yīng)取較大的板間距。(2) 、液量較大時(shí)，應(yīng)取較大的板間距。(3) 、物料易起泡時(shí)，應(yīng)取較大板間距。(4) 、塔板數(shù)多時(shí)，板間距應(yīng)取較小值。清液層高度hL通常為4090毫米。對(duì)于加壓塔和常壓塔，可 取大值。對(duì)減壓塔，為減小塔板阻力，一般取小值。板間距大時(shí)，hL取大值；HT小時(shí)，hL取小

18、值.圈9經(jīng)驗(yàn)系數(shù)C圖圖中：V、L分別為汽相、液相流率(mVh )。l , v 分別為液相、汽相密度(Kg/m3)。C20表面張力為20 (達(dá)因/厘米)時(shí)的系數(shù) CHt, hL分別為板間距，板上清夜層高度(m) 當(dāng)表面張力。為其它值時(shí)的系數(shù) C按下式校正：0.2C C20?無(21)在求得泛點(diǎn)后，設(shè)計(jì)氣速可取泛點(diǎn)氣速的(0.6 0.8 )倍，即U 0.6 0.8 ?U max(22)對(duì)于設(shè)計(jì)氣速，大塔、加壓塔可取大值；小塔、減壓塔取小值。 在求得了設(shè)計(jì)氣速U之后，塔徑D即可按下式估算。D Vg (23)V 0.785U式中：Vg 汽相流率(米3/秒)U 設(shè)計(jì)速度（米/秒）。D塔徑計(jì)算值（米）。塔

19、徑按計(jì)算值D進(jìn)行園整，1米以上的塔，按0.2米的間隔園 整。塔的截面積AT及空塔氣速U分別按式（24）和（25）計(jì)算。(24)(25)At 0.785D2式中：D園整后的直徑（米）。U Vg. AT上述計(jì)算塔徑的方法（史密斯泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)法）對(duì)于石油類液量較大 的塔常偏于保守，此時(shí)可按有效截面法計(jì)算。有效截面法計(jì)算塔徑的步驟如下8（1）、有效柱面上的最大允許速度Umax0.055, gHT ?V , V式中：L, V分別為液體、氣體流率（m/h ）。U maxL V (m/s)V(26)l , v 分別為液相、汽相密度（Kg/m3）Ht板間距（m。g 重力加速度。（2）、有效截面上的設(shè)計(jì)氣速u(27

20、)有效截面上的設(shè)計(jì)氣速Ua按下式計(jì)算。Ua KKgUmax (式中：K安全系數(shù)，K=0.60.8，對(duì)于大塔、加壓塔或板間距較大時(shí)，取最大值。對(duì)于小塔或減壓時(shí)，取小值Kg 系統(tǒng)因素，由物系統(tǒng)程度決定表1系統(tǒng)因素Kg表系統(tǒng)名稱系統(tǒng)因素Kg正常下起泡物系下1輕度起泡物系（如氟利昂）0.9中度起泡（如油吸收塔、胺及乙一醇再生塔）0.84重度起泡（如胺和乙二醇吸收塔）0.73嚴(yán)重起泡（如甲乙酮裝置）0.60形成穩(wěn)定泡沫系統(tǒng)（如堿再生塔）0.38（3）、有效截面積Aa在求得有效截面上的氣速Ua之后，即可按下式計(jì)算有效面積Aa2Aa Vg.Ua（ m）（ 28）式中：Vg 汽相流率（米3/秒）。（4）、降液

21、管面積Af液體在降液管流速U f按以下兩式計(jì)算，取小值。U f 0.17KKg（29）Uf 0.00798KKg Ht(30)式中符號(hào)同前。在求得了液體在降液管的流速Uf之后，降液管面積Af ,即可由式（31）求得Af Lg Uf（31）式中：Lg 液體流率（m/s）（5）、塔徑D塔截面積為有效面積和降液管面積之和，由此即可求得塔徑的 計(jì)算值D。即D Aa Af/ 32）D 0.785（32）由計(jì)算值D園整，即可求得塔徑D。10、堰及降液管的設(shè)計(jì)液體在塔板上的流動(dòng)型式、雙溢流和多溢流。當(dāng)塔徑小于 2米 時(shí)，通常采用單溢流，塔徑在 2米4米時(shí)采用雙溢流，塔徑大于4 米時(shí)，一般應(yīng)考慮米用多溢流 。

22、幾種溢流型式如圖4所示。由圖可知，邊上降液管呈弓形，中 間降液管為矩形（或梯形）。對(duì)于單溢流，溢流堰長(zhǎng)度通常為（0.60.8）D ,對(duì)雙溢流（或溢 流）兩鍘的降管，堰長(zhǎng)取塔徑 D的0.50.7倍。中間降液管的堰長(zhǎng) 通常為0.9D左右。塔板上的總堰長(zhǎng)為該板上各堰的長(zhǎng)度之和。堰上液流強(qiáng)度在2040 （nVh.m ）左右時(shí)，操作情況最好。一 般來說，最大堰上液流量不宜超過100130（ mi/h.m ）。實(shí)際生產(chǎn)中，也有少數(shù)塔，其堰上液流量超過200 (vm/h.m )a單溢流b、四溢流c、雙溢流圖4幾種常見的溢流型式對(duì)于弓形降液管。堰長(zhǎng)一經(jīng)確定之盾，降液管寬和面積可按圖5計(jì)算。雙濫流或多溢流的中間

23、降液管。寬度一般可取200300(mr) 降液管面積可按矩形計(jì)算。在降液管的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意液體在降液管的停留時(shí)間不得少于35s。液體在降液管的停留時(shí)間s按下式計(jì)算。(33)Af ?HtLS式中各符號(hào)同前。出口堰是為保證塔板上有一定的液層。出口堰的高度hw為板上(34)清液層高度hL減去堰上液層高度how,即hw hc h ow堰上液層高度由下式計(jì)算。2L可how 284 i（35）w3式中：L液體流率（m /h）。E 液體收縮系數(shù)，通常可取1。降液管底端與塔扳之間的距離ho若過大，則不易形成液封；若 過小，液體在降液管出口阻力過大，易液泛。ho通常可按下式確定。ho 二（36）lw%式中：Lg

24、 液體流率（m3/ h）Ub 液體在降液管出口流速。通?？扇?.11.3 （m/s）左右。 ho 一般不宜小于2025（mm以免因堵塞而造成液泛。11、塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)11 1篩板布置塔板上在靠近塔壁的部分，應(yīng)留出一圈邊緣區(qū)，供塔板安裝之用, 通常邊緣區(qū)寬度 W為5070mm塔扳上液體的入口和出口需設(shè)定安 定區(qū)，以避免大量含有氣泡的液體進(jìn)入降液管而造成液泛。一般，安 定區(qū)的寬度Wg可取50100mm邊緣區(qū)和安定區(qū)中的塔板不能開孔。 11 2篩孔直徑d0篩孔直徑的太小對(duì)塔板壓降及塔板效率無顯著影響；但隨著孔 徑的增大，操作彈性減?。ㄔ陂_孔率、空塔氣速及液流強(qiáng)度一定的情 況下，若孔徑

25、增大，則液量和霧沫夾帶量都隨之增大。因此，孔徑增大，操作下限上升，操作上限降低，導(dǎo)致操作彈性減少 ）。此外，孔 徑大，不易堵塞；且孔徑大，制造費(fèi)用低。一般碳鋼的篩板厚度為 34mm合金鋼塔板的厚度為2 -2.5mm篩孔孔徑與塔板厚度的關(guān)系，主要應(yīng)考慮加工的可能性。當(dāng) 用沖孔加工時(shí)，對(duì)于碳鋼塔板，孔徑不應(yīng)小于板厚；對(duì)于不繡鋼塔板， 孔徑不應(yīng)小于（1.52）倍的板厚。篩孔直徑應(yīng)根據(jù)上述因數(shù)進(jìn)行選擇。工業(yè)生產(chǎn)中一般用310mn的孔徑，推薦用45mnt勺孔徑。11 3開孔率、孔中心距和板厚開孔率和孔中心距對(duì)篩板的影響遠(yuǎn)比篩孔孔徑的影響大。通常采用2. 55倍直徑的中心距；該值過小，易使氣流互相干擾，過

26、大則 易鼓泡不均，兩者都將影響塔板效率。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按所需的開孔面積來 確定中心距，盡可能在34倍的孔徑范圍內(nèi)。篩孔面積和開孔區(qū)面積之比稱為開孔率，在同樣的空塔氣速下, 開孔率大，霧沫夾帶小，但易漏液，操作彈性小；開孔率小，霧沫夾 帶大，且塔板阻力大，易液泛。因此，開孔率對(duì)塔板的設(shè)計(jì)十分重要 通常，開孔率在515%之間。在確定開孔率時(shí)，往往需同時(shí)聯(lián)系孔 徑和孔心距，進(jìn)行多次試算。篩板一般按正三角形排列。此時(shí)，若選定孔徑和孔心距，貝惋孔 面積A和Aa開孔區(qū)面積之比可按下式計(jì)算A0Aa0.9072 丄 do(37)式中：A0 篩孔面積，m；2Aa 開孔區(qū)面積，m;t 孔中心距,mmd0 篩孔孔徑，mm

27、開孔區(qū)面積Aa對(duì)于單溢流型塔板可用下式計(jì)算:式中：xD2D2 Wc，WdAa 2 x . r2 x2Ws，m2.1 Xr sinr(38)sin 1 x為以弧度為單位的反三角函數(shù); rWd 降液管寬，Ws 安定區(qū)寬,Wc 邊緣區(qū)寬， （Wd、Ws、Wc的設(shè)計(jì)見后）對(duì)于雙流型塔板，開孔區(qū)面積按下式計(jì)算:A 2 x r2x22 .1 xr sin r2 1 r sin(39)式中：x1譽(yù)Ws篩孔數(shù)按下式計(jì)算:1158 10 Aat2式中：n篩孔數(shù);Aa 開孔區(qū)面積,2m；t 孔中心距，mm12、篩板塔的水力學(xué)計(jì)算12 1塔板阻力氣相通過塔板的阻力為干板阻力與液層阻力之和。即hp hc 0(41)式

28、中：hp氣體通過每一層塔板的阻力，m液柱；hc干板阻力，m液柱；hi 塔板上的液層阻力， m液柱。篩孔塔板的干板可用下式計(jì)算。2hc 0.051 蟲(42)C0L式中：uo 篩孔氣速，m/s;Co 流量系數(shù)，可由圖6查得；V, L分別為氣相和液相的密度，Kg/m3。122漏液點(diǎn)當(dāng)孔速低于漏液點(diǎn)氣速時(shí)，大量液體從篩孔泄漏，這將嚴(yán)重影響塔板效率。因此，漏液點(diǎn)氣速為下限氣速。篩孔的漏液點(diǎn)氣速按下式 計(jì)算:(43)0.0056 0.13% hw lUOM 4.4C。J式中：uM 漏液點(diǎn)篩孔氣速，m/s;49810 Ld0，表面張力壓頭,m液柱;液體表面張力，dyn/em。當(dāng)板上清液層高h(yuǎn)L小于30mn

29、,或篩孔孔徑do小于3mm時(shí)，用下式計(jì)算:(44)c 0.0051 0.05hLLUOM4.4C0 .VV123霧沫夾帶霧沫夾帶量的計(jì)算有兩類，一類直接用板上參數(shù)表，如下式:(45)3.2UgAtA式中：e 霧沫夾帶量，Kg/ Kg氣,e0.0057uGHthjug 液層上部氣速，m/s.該法只能用于常壓塔，若用加壓塔，計(jì)算值偏小另一種方法用泛點(diǎn)百分率來關(guān)聯(lián)。如 Fair法，方法如下:用下式求得泛點(diǎn)氣速Uf，Uf0.305CBB(46)c0.101.000.080.900.060.80Cbb由圖8查得，當(dāng)Aa 0.1時(shí)，Cbb乘以以下校正系數(shù)c當(dāng)液體表面張力不等于20dyn/em時(shí)，Cbb應(yīng)乘

30、以20當(dāng)操作氣速u和泛點(diǎn)之比作為液泛分率，由圖9查得霧沫夾帶分率，再由下式求得霧沫夾帶量:ILe1 V(47)式中：L, V分別為液相和氣相流量，Kg/h。12-4液泛的校核降液管內(nèi)液面的高度按下式計(jì)算。H dhwhowhdhr(48)式中：Hd 降液管液面高，mhd 液體在降液管出口阻力，校式（49）計(jì)算;其它符號(hào)同前。2hd0.153 “(m液柱)l wh0(49)為了避免液泛，降液管中液面高不得超過（0.40.6）倍的Hthw ,即Hd0.4 0.6 H T hw(50)12-5液體在降液管的停留時(shí)間為使降液管中液體的氣泡能夠脫除，液體在降液管的停留時(shí)間不得少于35秒，即(51)Aj ?

31、Ht j -35Lg12-6負(fù)荷性能圖對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)已定的塔板，將有一個(gè)適宜操作區(qū)。它綜合地反映了塔板得操作性能，把不同的氣、液流率下塔板上出現(xiàn)得各種流體力學(xué)得界限綜合地表達(dá)出來。上述反映氣、液負(fù)荷和塔板性能的關(guān)系圖稱為負(fù)荷性能圖。負(fù)荷性能圖的作法如下:(1)、按式(43)作漏液線；、按式(44)或(5)取泛點(diǎn)率為(6582%)時(shí)作霧液夾帶線;、按式(48):取Hd 0.4 0.6 Ht hw時(shí)作液泛線；(4) 、按式(51)作最大液量線;(5) 、按式(52)作量小液量線。式中：2L2.84E6(52)lwL液體流率，ml/ h;lw 堰長(zhǎng)，m;E液流收縮系數(shù)，通?？扇?1。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塔，

32、負(fù)荷性能田如圖10所示。圖中陰影部分為適宜操作區(qū)。以氣、液相流率作圖所得的操作點(diǎn)B應(yīng)在適宜操作區(qū)中。圖中操作上限為 A。設(shè)計(jì)說明書的書寫方式可參閱參考文獻(xiàn)。L f / ki圖10負(fù)荷性能圖13、塔盤結(jié)構(gòu)直徑大于0.8m的塔，通常采用分塊式塔板，以便于從人孔送入 塔內(nèi)。塔盤結(jié)構(gòu)可參閱資料9。（1）、塔板型式理想的塔板應(yīng)在滿足工藝操作的條件下，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有足 夠的剛性、便于加工、安裝和檢修。報(bào)據(jù)上述要求，推薦自身梁式塔 板和槽式塔板（見圖11）。槽式塔板的模具制造較自身梁式簡(jiǎn)便，但 自身梁式塔板更便于上、下均可拆連接。一般設(shè)計(jì)可用自身梁式塔板， 在制造設(shè)備條件所限下宜用槽式塔板。自身梁式塔板的

33、結(jié)構(gòu)及尺寸見 圖11。其厚度S對(duì)于碳鋼可取24mm不銹鋼為23mm壓彎半徑 R= （11.5）S , R = S。塔板寬度應(yīng)能從450mn人孔進(jìn)出。塔板梁離 h如比表2。表2自身梁式塔板梁高（mm塔板長(zhǎng)度小于100010001400140018001800以上A型梁高h(yuǎn)16080B型梁高h(yuǎn)28090（2）、塔板固定件受液盤有平形受液盤和U形受液盤。凹形受液盤在低液量時(shí)仍 能造威液封。且有改變液體流向的緩沖作用和便于液體的側(cè)線采出。塔徑大于800毫米時(shí)常采用凹形受液盤。若物料易聚合或含有懸浮固 體時(shí)，凹形受液盤易造成死角而堵塞，應(yīng)采用平形受液盤。用平形受液盤時(shí)，為使上一層板流入的液體在板上均勻分

34、布，50mm常設(shè)進(jìn)口堪。用凹形受液盤時(shí)一般不設(shè)進(jìn)口堰。受液盤一般為塔板固定件由以下部件組成：固定的受液盤和降液管、支持圈、支持板、支持角鋼。塔板固定件的名稱、結(jié)構(gòu)、焊接方式見文獻(xiàn)9各部件尺寸見表3和表4。表中括號(hào)內(nèi)數(shù)值系指不銹鋼塔板。表3單流塔板固定件尺寸（mr）i塔徑Dg支撐圈 截面 尺寸支撐板 截面 尺寸降 液 板 厚受 液 板 厚受液盤支持角鋼 尺寸支撐 面寬受液盤深度 8淚 孔 數(shù)無 側(cè)線有 側(cè)線80040 X 850 X 8100044120040 X 1050 X 101001140056 X 56 X160056504180050 X 1050 X 10662000(4)(4)1502220060 X 1250 X 122400表4雙溢流塔板固定件尺寸塔徑Dg角鋼（中間梁） 尺寸支撐面 尺寸支撐板 尺寸降液 板厚受液板厚10淚孔數(shù)降液板 支撐板 數(shù)梁 端 間 隙兩 側(cè)中間兩 側(cè)中間兩 側(cè)中間200090 X 56 X 6220066112240025260090 X 56 X 860 X 1050 X 106280023000100X 56 X 823200110X 56 X 8823400125X 56 X 883600140X 56 X 88(6)333800140X 56 X 1070 X 1250 X 12(6)40001