課程參考資料設(shè)計(jì)吸收塔-完成版

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書 .11、流程及流程說明 .22、物料衡算 .23、填料塔的工藝尺寸計(jì)算.33.1 塔徑d的計(jì)算 33.2 液體噴淋密度的核算 .43.3 填料層高度的計(jì)算 .43.4 塔附屬高度的計(jì)算.64、填料層壓降的計(jì)算 .75、其他附屬塔內(nèi)件的選擇 .75.1 液體分布器的選擇 .75.2 液體再分布器的選擇.85.3 填料支承裝置的選擇 .96、吸收塔流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算.97、吸收塔主要接管的尺寸計(jì)算 .97.1 液體進(jìn)料接管 .107.2 氣體進(jìn)料接管 .108、總結(jié) .10附表 .12參考文獻(xiàn) .12設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題 目 ： 填料吸收塔的設(shè)計(jì)2、 設(shè)計(jì) 任 務(wù) ：設(shè)計(jì)用水吸收so2

2、的常壓填料塔，操作溫度20，操作壓力101.325kpa。3、 設(shè)計(jì) 條件：1、氣體混合物成分：空氣和so2；2、 so2 的含量： 4%3、混合氣體流量：4000 m3/h4、操作溫度：293k ；5、混合氣體壓力：101.325kpa；6、回收率：95%4、 設(shè)計(jì)項(xiàng) 目：1、確定吸收流程；2、物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成；3、選擇填料、計(jì)算塔徑、填料層高度、填料的分層、塔高的確定。4、流體力學(xué)特性的校核：液氣速度的求取，噴淋密度的校核，填料層壓降p的計(jì)算。5、附屬裝置的選擇與確定：液體噴淋裝置、液體再分布器、氣體進(jìn)出口及液體進(jìn)出口裝置、柵板。5、 設(shè)計(jì) 要求：1、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容

3、包括：、目錄和設(shè)計(jì)任務(wù)書；、流程圖及流程說明；、 計(jì)算 （根據(jù)計(jì)算需要， 作出必要的草圖， 計(jì)算中所采用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)注明其來源） ；、設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表；、對(duì)設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià)及討論；、參考文獻(xiàn)。2、設(shè)計(jì)圖紙：繪制一張?zhí)盍纤b置圖1. 流程及流程說明：13g2.物料衡算:混合氣體的組成：空氣(96%) so2 (4%)m=29 義 96%+64x 4%=30.4kg/kmol回收率：95%氧化硫爐氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)從塔底鼓入填料塔中， 與由離心泵送至塔頂?shù)那逅媪鹘佑|， 在填料的作用下進(jìn)行吸收。經(jīng)吸收后的尾氣由塔頂排除，吸收了so2的廢水由填料塔的下端流出pm 101.325 30.4rt 8.314

4、2933=1.264kg/m進(jìn)口氣體的體積流量:qv=4000m3/h氧化硫的摩爾分?jǐn)?shù)為:y1 =0.04進(jìn)塔氣相摩爾比為:-vr 0.04yi=0.04171-y11 - 0.04出塔氣相摩爾比：丫2=丫1(1-4)=0.0417x ( 1-0.96) =0.002085溫度計(jì)n什塔底取樣液體再 臺(tái)布器塔頂取樣! sh離心泵r排入地溝?進(jìn)塔惰性氣相流量:一 pv 、g=rt。-y1尸101.325 40008.314 293義(1-0.04) =159.726kmol/h出口液體中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比（清水）：x2=0查表知 20 c 時(shí)：e=3.55x 103/kpa故:y1 x1*=m=e

5、/pvy1px1*=-0.0417 101.32533.55 103=1.19 10根據(jù)g(y1-y2)=l(x1-x2)可求得最小液-氣比:min =33.277y1-y2 _ 0.0417 -0.002085x1*-x2 - 1.19 10 與-0適宜液-氣比取最小液-氣比的1.5倍l =1.5 (l ) min =1.5x33.277=49.916 g gl=49.916g=49.916x 159.726=7972.88kmol/h3.填料塔的工藝尺寸計(jì)算3.1 塔徑d的計(jì)算選用50x25x1.5 （mm）型的塑料階梯環(huán)填料。 其主要的性能參數(shù)如下：23比表面積：at =114m/m填料

6、因子f =127吸收液密度：pl = p水=998.2kg/m3液體密度校正系數(shù) =p*/p =1吸收液粘度：（il=1.004mpas氣相質(zhì)量流量：g=p g qv=1.264x4000=5056kg/h液相質(zhì)量流量：l = l m 水=7972.88x 18=143511.84kg/hl p gg（不 ）? = 143511.84.一 50561 264、x （）? =1.0104998.2由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖可以查得:ut2（|）wg（）/2=0.025p l代入數(shù)值得：u取空塔氣速：u塔徑： d二f0.025g p l小w p0.2g l0.025 9.81 998.2127 1 1.2

7、64 1.0040.2=0.85uf =0.85 x 1.234=1.049m/s4vs4 4000s =1.1616m；二u3.14 3600 1.049=1.234m/s故取塔徑d=1.2mu=4vs二d24 400023.14 3600 1.2=1.049m/s-=149=0.847 （50%85%；經(jīng)驗(yàn)值，故在允許范圍內(nèi)）uf 1.2343.2 液體噴淋密度的核算填料表面的潤(rùn)濕狀況是傳質(zhì)的基礎(chǔ)，為保持良好的傳質(zhì)性能，每種填料應(yīng)維持一定的液體潤(rùn)濕 速率（或噴淋密度）。最小噴淋密度：umin =（lw）min x at =0.08x114=9.12 m3/ （m2 - h）最小潤(rùn)濕率（lw

8、）min =0.08m3/（m h）（直徑9.12=umin （符合要求）經(jīng)過以上校核可知，填料塔直徑選用d=1.2m合理3.3 填料層高度的計(jì)算1ndg=ln.mg1 -l（1-*（需）+平m=e/p=3.55x 103/101.325=35.04拓 mg 35.04 159.726 八故=0.702l 7972.8810 0417 -0nog=1ln (1-0.702 ) (_)+0.702=6.364m1 -0.7020.002085 -0相關(guān)參數(shù)如下：水的表面張力：(t l=7.28 x 10 = n /m填料材質(zhì)的臨界表面張力：(7 c=33 x 10與n/m二氧化硫在空氣中的擴(kuò)散系

9、數(shù)：dv=0.108cm2/s=0.039m 2/h混合氣體的粘度：以v=1.81 x 10-5pa s水的粘度：nl=1.004x 10，pa s氣體質(zhì)量流量：uv=g- =一5056 0 =4472.75kg/( m2/h)q 0.7851.22液體質(zhì)量流量：ul=l- = 143511.882 =126956.73kg/( m2/h)q 0.785x1.22氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:aw=1-exp-1.45產(chǎn)(t l0.75(ul)0.1(含)-0.05(p l2gil2p l(t latw =0.705 x 114=80.37 m2/3 m1.2420.7-5)(1

10、14.2 1.81 101.81 105) 1/3(1.264 1.08 104114 1.08 1048.314 293、1 1)(1.47)代入計(jì)算得 aw =1-0.295=0.705 a氣膜吸收系數(shù)：kg =0.237( atuvv )0.7(淄 t)代入得：kg=0.237=7.25 10 -6 m/s液膜吸收系數(shù)：中0.4 0.0095 (3- ) 2/3 (二)10g ) 1/3 aw(i lp ldlp l代入得:kl=(1.47) 0.4 x0.0095 (35.2580.37 1.004 103、2/31 .00410-0.5)z5)(998.2 1.47 101.004

11、9.81998.2)1/3=0.089m/skca= ka =7.25 x 10x80.37 =5.827 x 10 kmol/( m2 s - kpa) ha= k law=0.089 80.37 =7.15 m/skya = kg aw111= r kga kga hklah=：lem s998.23550 18= 0.016h og1=1724 kga1724 = 0.6681117-4kga5.827 100.016 7.15g159.73 - 3600 z -_2pkga11101.325 0.785 1.2由 z= hognog=0.668 x6.364=4.25m計(jì)算出填料層高度

12、后，還應(yīng)留出一定的安全系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料層高度一般為z= (1.2 1.5) z故填料層有效高度?。簔=1.4z=1.4 x 4.25=5.95m取整數(shù):z=6m故填料需分成兩段，每段填料層高度為3m。3.4 塔附屬高度的計(jì)算塔的附屬高度主要包括塔的上部空間高度，安裝液體分布器所需的空間高度，塔的底部空間高度等。塔的上部空間高度是為使隨氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來而留取的高度，可取1.21.5m (包括除沫器高度)，本設(shè)計(jì)取1.5m。設(shè)塔定液相停留時(shí)間為60s,則液封所占空間高度為：60x lip l 60 143511.88 (3600 998.2) = 2 =2.12m衛(wèi) d

13、20.785 1.24 d 2底部空間高度取1m故吸收塔的附屬高度為1.5+2.12+1=4.62m吸收塔的總高度:h=6+4.62=10.62m4 .填料層壓降的計(jì)算在表一查：橫坐標(biāo)：w(上g)? = 1.0104 wgp l縱坐標(biāo)：uf2g *(?) nl0.2 =0.0156查得 空=392.4pa az故全塔填料層壓降：a p=392.4x 6 = 2354.4 pa5 .其他附屬塔內(nèi)件的選擇5. 1液體分布器的選擇：液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度(即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù))，各布液點(diǎn)均勻性，各布液點(diǎn)上液相組成的均勻性決定，設(shè)計(jì)液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。對(duì)液體分布

14、 器的選型和設(shè)計(jì)，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引 起霧沫夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調(diào)整水平。本設(shè)計(jì)選用多孔直管式分布器根據(jù)ecker的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值，本設(shè)計(jì)選用布點(diǎn)密度170個(gè)/nf故開孔數(shù)目:n=. x 1.22 x 170=193個(gè)孔流系數(shù)：二0.6開孔上方液位高度：a h=400mm4l4 143511.84/(998.2 3600) o o7孑l任do= i1f =8.87 10 mv 九 n2gah 193父 3.14 父0.6)2 m 9.81 父 0.4設(shè)計(jì)取孔徑do=8.87mm1 .2液體再分布器的

15、選擇除塔頂液體的分布之外，填料層中的液體的再分布是填料塔中的一個(gè)重要問題。往往會(huì)發(fā)現(xiàn)， 在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后雁塔壁下流，塔中心處填料得不到好的濕潤(rùn)，形成所謂“干椎體”的不正?，F(xiàn)象，減少了氣液兩相的有效接觸面積。因此每隔一定距 離必須設(shè)置液體再分布器，以克服此種現(xiàn)象。升氣管式再分布器適用于直徑0.6m以上的塔，而且可以分段卸下填料，更換填料方便，所以 本設(shè)計(jì)選用升氣管式再分布器。2 .3填料支承裝置的選擇結(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于氣液相的均勻分布，同時(shí)不至于產(chǎn)生較大的阻力（一般阻力不大于20pa）。本設(shè)計(jì)運(yùn)用50m25m1.5的塑料階梯環(huán)，孔隙率相對(duì)較大，升氣管式支撐板能

16、更好的克服支撐板的強(qiáng) 度和自由截面之間的矛盾，耗能更好的適應(yīng)高空隙率填料的要求，本設(shè)計(jì)選用開氣管式支撐板。5 .吸收塔流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算吸收塔的壓力降：a p=392.4x 6=2354.4pa吸收塔的泛點(diǎn)率校核：u =1.049/1.234=0.847（50%85%為經(jīng)驗(yàn)值，故在允許范圍內(nèi)）6 .吸收塔主要接管的尺寸計(jì)算本設(shè)計(jì)中填料塔有多處接管，但主要的是氣體和液體的進(jìn)料口和出料口接管。 在此分別以液體 進(jìn)料管和氣體進(jìn)料管的管徑計(jì)算為例進(jìn)行說明。 氣體和液體在管道中流速的選擇原則為： 常壓塔氣 體進(jìn)出口管氣速可取1020m/s （高壓塔氣速低于此值）；液體進(jìn)出口流速可取0.81.5m/s （必

17、要 時(shí)可加大些）。7.1 液體進(jìn)料接管本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：ql=l p l=143511.88/998.2=143.78n3/h選管內(nèi)液體流速u l=1.5m/s管徑d=q l冗3600 x xu l143.78: 3600 0.785 1.5=0.184m選用內(nèi)管（|）=219x 6mm,外管小=273x 8mm,的普通焊接鋼管，內(nèi)徑為 207mm管內(nèi)實(shí)際流速q lu l =tt7d2143.78/3600=20.785 0.2072=0.73m/s7.2 氣體進(jìn)料接管本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下:取氣速uv=20m/s管徑d=4000冗3600 x xu v3600

18、0.785 20=0.266m選用內(nèi)管（|）=325x 8mm,的普通焊接鋼管，內(nèi)徑為 309mm。管內(nèi)實(shí)際流速q g uv=冗彳d24000/360020.785 0.2662=20m/s8.總結(jié)：帶著最后的勝利的幸福感，我們寫下了最后的篇章，終于還是畫上圈圈，結(jié)束這次探求知識(shí)的 旅程了。一路過來，難得、難忘的感覺啊。這次的課程設(shè)計(jì)，一開始我們是利用自己的課余時(shí)間，到后期全天思考討論，為期4周完成的。 對(duì)于我們來說，在此以前，課程設(shè)計(jì)還只是一個(gè)傳說中的字眼而已， 所以這一次的任務(wù)絕對(duì)考驗(yàn)了 自己的動(dòng)手、思考和團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。也許我們?cè)诔趼牭揭瓿蛇@么一項(xiàng)學(xué)習(xí)課程時(shí)會(huì)感到那么的 好奇和擔(dān)心。但

19、經(jīng)過這次自己的設(shè)計(jì)過程，我們感受到了課程設(shè)計(jì)的對(duì)于我們的意義， 及其設(shè)計(jì)過 程的那種團(tuán)體合作的爭(zhēng)辯與統(tǒng)一的快感。人說，爭(zhēng)辯與討論，是產(chǎn)生智慧的火花。好久都沒有過的收獲感，這次體驗(yàn)到了。難忘，有趣。其實(shí)，在剛聽完老師詳細(xì)地說明此次任務(wù)時(shí)，心里除了好奇、點(diǎn)點(diǎn)的激動(dòng)外，還是覺得云里 霧里的，真不知應(yīng)如何下手，只得摸著石頭過河，對(duì)照著老師給的任務(wù)書一步步的分析，嘗試著理 清我們的思路。由于我們是做過填料塔吸收的實(shí)驗(yàn)且剛學(xué)完理論知識(shí)，對(duì)于那個(gè)我們即將要設(shè)計(jì)的 設(shè)備的原理及使用是有一定了解的， 導(dǎo)致一開始，我們小組五人在初步設(shè)計(jì)的時(shí)候低估了難度。 在 真正開始動(dòng)筆計(jì)算時(shí)，我們才發(fā)現(xiàn)自己之前掌握的那點(diǎn)課本知

20、識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們需要有一個(gè)統(tǒng)籌的思想，理清思路，清楚由哪一步開始，一步一步的算出我們需要的數(shù)據(jù)結(jié)果。因此，也必須 得翻閱其他資料、文獻(xiàn)，再參考書上給出的例子，一步一步推敲，顯然，這不是一件有趣的過程， 因?yàn)橛?jì)算量真的還挺大的。不過，我們還是完全可以接受的。同時(shí)，我們還用到了網(wǎng)絡(luò)，我們把之 前學(xué)過的信息檢索的知識(shí)也運(yùn)用其中了。所以說課程設(shè)計(jì)絕非單調(diào)的而是包羅萬(wàn)象。本著成本低廉、操作簡(jiǎn)單合理的原則，我們開始預(yù)選填料。首先我們選中的是口碑較好的 50*50*45的鮑爾環(huán)，根據(jù)填料的性質(zhì)數(shù)據(jù)，我們用了兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行了塔徑的計(jì)算和校核， 進(jìn)而推算出填料層高度。起初，我們算的填料層高度為12m,

21、心中有些疑惑便咨詢了老師，老師指出了我們的不合理，還提供了一些讓我們改進(jìn)和檢驗(yàn)的方案。 考慮到填料的選取過程中的演算， 我 們覺得填料的選取還是有一定的方法的，對(duì)比各個(gè)填料的一些參數(shù)，我們換了一種尺寸的鮑爾環(huán) 25*25的，經(jīng)過反復(fù)演算，還是未能達(dá)到合理值，其中有位組員提出是否在之前用50*50*45的時(shí)候計(jì)算有誤，接著我們五人便各自從頭到尾仔細(xì)算一次， 終于找到了錯(cuò)誤，并得到了較為合理的值。 其實(shí)，這都是因?yàn)閿?shù)據(jù)相對(duì)多了一點(diǎn)點(diǎn)，還有可取數(shù)據(jù)范圍定值的問題，再一個(gè)就是保留小數(shù)的問 題。接下來，在計(jì)算出填料層高度后，就如何確定塔高問題，查閱文獻(xiàn)，上網(wǎng)搜索，最終得以解決。 在接下來選擇塔的附屬設(shè)備

22、的過程中，我們也是盡可能在參閱大量資料、實(shí)例之后才做了最后的選 擇。不得不說，這可是把以前學(xué)工程制度的老底都用上了， 到最后還是有那么一兩種沒法找到相關(guān) 數(shù)據(jù)的。千里之行積于陛步，我們就這樣慢慢的從拿到設(shè)計(jì)條件的不知所措到把所有要求計(jì)算的數(shù)據(jù)一 其羅列妥當(dāng)。其過程挑戰(zhàn)與收獲同在，相當(dāng)?shù)氖芤?。?dāng)然，難免大家都抱怨過，原來工程也不是那 么容易做的，計(jì)算的過程是復(fù)雜的，需要一個(gè)統(tǒng)籌的思想。通過我們五人的共同努力，還是完成了。 當(dāng)然，這一路上，我們也是快樂的，默契、合作、共同的堅(jiān)持不懈的力量在我們小組每一個(gè)人之間 傳遞著。疲憊和不耐煩時(shí)，總會(huì)有其中幾個(gè)來想辦法調(diào)節(jié)氣氛。這一路上，我們受益匪淺，不僅開 拓了自己的知識(shí)面，增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)