浮閥塔專業(yè)課程設(shè)計(jì)樣本

1、浮閥塔專業(yè)課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)浮閥塔的設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工 1003姓名：孫皓升學(xué)號(hào)：成績(jī)：指導(dǎo)教師：王曉寧目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。一 、塔板工藝尺寸計(jì)算 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（1） 塔徑.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（2） 溢流裝置 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（3） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。二、塔板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。三、 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（1） 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降. 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（2） 夜泛.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。（3） 霧沫夾帶 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。四 、塔板負(fù)荷性能圖 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。(1) 霧沫夾帶線

2、.錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。液泛線 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。液相負(fù)荷上限線 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。漏液線 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。液相負(fù)荷下限線 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。五 、匯總表 .錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)擬建一浮閥塔用以分離甲醇水混合物，決定采用F1 型浮閥（重閥），試根據(jù)以下條件做出浮閥塔的設(shè)計(jì)計(jì)算。已知條件：液相密度氣相密度液相流量氣相流量表面張力LV33(mN/m)Ls （m/s ）Vs（m/s ）（kg/m3）（kg/m3）1.88+0.0018191010.006438× n其中： n 為學(xué)號(hào)要求：一 、塔板工藝尺寸計(jì)算（1）塔徑欲求塔徑應(yīng)先給出空塔氣速u(mài)，而u(安全系數(shù))u maxu

3、 maxClvv式中 C 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，橫標(biāo)的數(shù)值為L(zhǎng) h (l ) 0.50 .0064(819) 0.50 .0963Vhv1.891.01取板間距 HT0.5m，板上液層高度 hl0.07m ，則圖中參數(shù)值為H T hL0.450.070.38m由圖 3 5 查得 c200.085 ，表面張力38mN / m.c c20()0.20.08538 0.2=0.0962020u0.0968191.012.73m/ smax1.01，則空塔氣速為u=0.6u max =0.62.73=1.63m/s則塔徑 D為：D4Vs41.891.22 mu3.14 1.63按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整 D=，則

4、塔截面積 ：ATD 23.14(1.4)21.54m244實(shí)際空塔氣速：Vs1.89u1.227m/ sAT1.54（ 2）溢流裝置 選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計(jì)算如下：堰長(zhǎng) lW ：取堰長(zhǎng) lW0.67D ，即lW0.67 1.40.94m出口堰高 hw：hWhL hOW采用平直堰，堰上液層高度hOW 可依下式計(jì)算：2hOW2.84E ( Lh ) 31000lW近似取 E1 ，則可由列線圖查出 hOW 值。L 0.0064 3600 23.04m3 / hhlW0.94m，查得 hOW0.024m則 hWhLhOW 0.070.0240.046m弓形降液管寬度 Wd 和面積 A

5、f ：lW0.67D由圖 3Af0.076, Wd0.135，則10 查得：ATDAf0.0761.54 0.12m2W d0.1351.4 0.189 m3600Af H TAf HT0.12 0.5停留時(shí)間：LhLs9.38s0.0064停留時(shí)間5s，故降液管尺寸合理。降液管底隙高度hoL hL s3600 l W u 0'l W u 0'取降液管底隙處液體流速 u0'0.16m/ s,則ho0.00640.940.042m取ho0.04m0.16（3）塔板布置及浮閥數(shù)目與排列取閥動(dòng)能因子 Fo11, 用下式求孔速 uo ,即uoFo1110.95m/ sv1.01

6、d0=，則每層塔板上的浮閥數(shù)為NVs1.891454d02 uo(0.039) 2 10.954取邊緣區(qū)寬度 Wc0.06m ，破沫區(qū)寬度 Wm ，塔板鼓泡區(qū)域面s0.07積為：A =2x R2 -x 2 +R2 arcsinxa180RRDW1.40.06 0.64m2c2xD(WdWs )1.40.07)0.44m2(0.1892Aa20.440.6420.4420.44(0.64) 2 arcsin 1.03m21800.64浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距t75mm0.075m ，則可按下式估算排間距t ' ，即t'Aa1.03Nt0.095 95mm

7、145 0.075考慮到塔的直徑較大， 必須采用分塊式塔板， 而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用100mm，而應(yīng)小于此值，故取 t '80mm0.08m 。按 t75mm、 t'80mm以三角形叉排方式作圖（見(jiàn)附圖1），排得閥數(shù)148 個(gè)。按148重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：1.8910.69m/ suo(0.039)21484Fouov10.691.0110.74m / s浮閥動(dòng)能因數(shù) Fo 變化不大，仍在9 12 范圍內(nèi)。塔板開(kāi)孔率 = u 1.227 100% 11.47% u0 10.69二、塔板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三、塔板流體力學(xué)驗(yàn)算（1）氣相通過(guò)

8、浮閥塔板的壓強(qiáng)降可根據(jù)下式計(jì)算塔板壓強(qiáng)降，即hphchlh 板阻力：由下式計(jì)算，即73.173.1uoc 1.8251.82510.45m/ s1.01v因 uouoc ，故按下式計(jì)算干板阻力，即h 5.34v u2oc5.341.01 10.690.038m液柱c2 l g2 819 9.81板上充氣液層阻力： 本設(shè)備分離甲醇和水混合物，即液相為水， 可取充氣系數(shù)00.5，有h10 hL0.50.070.035m液柱液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計(jì)。因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹閔p0.0380.0350.073m液柱則單板壓降為：P phpl g0.0

9、73819 9.81586Pa（2）夜泛為了防止夜泛現(xiàn)象的發(fā)生， 要求控制降液管中清液層高度， H d ( HT hw )。 Hd 可用下式計(jì)算，即 H d hp hL hd與氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮p ：前已算出hp0.071m液柱液體通過(guò)降液管的壓頭損失：因不設(shè)進(jìn)口堰，故按下式計(jì)算，即hd 0.153(Ls )20.153 ( 0.0064 )20.0044m液柱lw ho0.94 0.04板上液層高度：前已選定板上液層高度為hL0.07m則 H d0.0730.070.0440.187m取 =0.5 ，又已選定 HT=0.5m hw =0.046m。則( HThW )0.5

10、 (0.50.046)0.273m可見(jiàn) H d(H ThW ) ，符合防止淹塔的要求。（3）霧沫夾帶按以下兩式計(jì)算泛點(diǎn)率，即Vsv1.36Ls ZL泛點(diǎn)率Lv100%KC F AbVsv及 泛點(diǎn)率l100%0.78KCF AT板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度ZLD2Wd1.40 20.189 1.022m板上液流面積 AbAT2 Af1.542 0.12 1.30m2甲醇和水為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù)K1.0 , 又查圖得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)C F 0.113，將以上數(shù)值代入下式得1.891.011.360.00641.028191.01泛點(diǎn)率100% 62.76%1.00.1131.30又按下式計(jì)算泛點(diǎn)率，得1.891

11、.018191.01泛點(diǎn)率100% 48.93%1.00.1130.781.54根據(jù)以上兩式計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 eV0.1kg(液）/ kg (氣）的要求。四 、塔板負(fù)荷性能圖霧沫夾帶線Vsv1.36Ls ZL泛點(diǎn)率Lv100%KC F Ab按泛點(diǎn)率為 80%計(jì)算如下：1.01Vs 819 1.011.36Ls 1.020.1130.801.30整理得0.035Vs1.38Ls0.118或 Vs3.16040.8Ls（1）由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls 值，依式（1）算出相應(yīng)的 Vs 值列于本例附表1 中。據(jù)此，可做出霧沫夾帶線（

12、1）。附表 1Ls /(m3 / s)0.0020.010Vs /( m3 / s)液泛線3.292.98(H ThW )hphLhdhch1hohLhd由上式確定液泛線。忽略式中h0 ,則有vuo2Ls22.842/ 3(Hh ) 5.34(1) h3600LsT0.1530EWL 2gl w hoW1000lw因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則H T ，hW ，h0 ，lW ， v ， L ， 0 及等均為定值，而u0 與Vs 又有如下關(guān)系，即u0Vsd02 N4式中閥孔數(shù)N 與孔徑 d0 亦為定值，因此可將上式簡(jiǎn)化為Vs 與 Ls 的如下關(guān)系式：aVs2bcL2sdL2s 3即 0.010

13、8Vs2 0.204 108L2s 1.05L2/3s或Vs218.89 10800L2s97.22L2/3s（2）在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)Ls 值，依式（ 2）算出相應(yīng)的Vs 值列于本例附表 2 中。據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（2）附表 2Ls /(m3 / s)0.0010.005Vs /(m3 / s) 液相負(fù)荷上限線0.0090.0134.233.973.723.42液體的最大流量應(yīng)保持在降液管中停留時(shí)間不低于35s。依下式知液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間為:3600Af H T3 5sLh以 5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則Af HT0.12 0.50.012m3/ s（3）(Ls )max

14、55求出上限液體流量Ls 值（常數(shù)）。在 VsLs 圖上液相負(fù)荷上限線為與氣體流量 Vs 無(wú)關(guān)的豎直線（ 3）漏液線對(duì)于 F 型重閥，依F =u0v=5計(jì)算，則 u =5 。又知100vVsd02 Nu04則得Vd 2 N5s40v以 F05作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則22F0253(Vs ) min4d0Nu04d0Nv4(0.039)1481.010.88m / s（4）據(jù)此做出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線（4）液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度 how 0.006m作為液本負(fù)荷下限條件， 依 how 的計(jì)算式計(jì)算出 L s 的下限值，依此做出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線（ 5）

15、。2/ 32.84 E 3600(Ls )min0.006取E=1則1000lW3/ 23/ 2( Ls ) min0.0061000lW0.006 10000.940.0008m3 / s（5）2.84136002.843600根據(jù)本題附表 1，2 及式（3），（4），（5）可分別做出塔板負(fù)荷性能圖。由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：任務(wù)規(guī)定的氣，液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（設(shè)計(jì)點(diǎn)），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。按照固定的液氣比，由附圖2 查出塔板的氣相負(fù)荷上限(Vs ) min2.98m3 / s，氣相負(fù)荷下線 (Vs ) min0.88m3 / s，所以2.98操作彈性3.390.88五 、匯總表附表 3浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值及說(shuō)明備注塔徑 D/m1.4板間距 H T/m0.5塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速 u/（m/s）1.227堰長(zhǎng) lw0.94/m堰高 hw/m板上液層高度 hL/m降液管底隙高度h0 /m浮閥數(shù) N