塔內(nèi)件設(shè)計-培訓(xùn)講義

1、塔內(nèi)件設(shè)計講義Mass Transfer Equipments 清華大學(xué)化學(xué)工程系 聯(lián)系人：錢建兵 電 話：Email:氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：形成氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使氣液兩相充分接觸的相界面，使質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及時分開，互不夾帶等。能及時分開，互不夾帶等。氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類：氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方液傳質(zhì)設(shè)備的分類：氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方式可分為連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）和逐級接觸式（板式可分為連續(xù)（微分）接觸式（

2、填料塔）和逐級接觸式（板式塔）兩大類，在吸收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣式塔）兩大類，在吸收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣 。填料塔填料塔在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強(qiáng)差經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強(qiáng)差推動下穿過填料層的空隙，由塔的一端流推動下穿過填料層的空隙，由塔的一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。熱交換，兩相的

3、組成沿塔高連續(xù)變化。 板式塔板式塔板式塔板式塔塔塔內(nèi)內(nèi)兩兩相相操操作作狀狀態(tài)態(tài)填料塔和板式塔的主要對比填料塔和板式塔的主要對比板式塔填料塔壓降較大小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小空塔氣速較大小尺寸填料較小；大尺寸填料及規(guī)整填料較大塔效率較穩(wěn)定，效率較高 傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高持液量較大較小液氣比適應(yīng)范圍較大對液量有一定要求安裝檢修較易較難材質(zhì)常用金屬材料金屬及非金屬材料均可造價大直徑時較低新型填料投資較大填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸餾操作。填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸餾操作。塔型選擇塔徑在塔徑在0.60.6- -0.70.7米以上的塔，過去一般優(yōu)先選用板式塔。米以上的塔，

4、過去一般優(yōu)先選用板式塔。隨著低壓降高效率輕材質(zhì)填料的開發(fā)，大塔也開始采用各種隨著低壓降高效率輕材質(zhì)填料的開發(fā)，大塔也開始采用各種新型填料作為傳質(zhì)構(gòu)件，顯示了明顯的優(yōu)越性。新型填料作為傳質(zhì)構(gòu)件，顯示了明顯的優(yōu)越性。塔型選擇主要需考慮以下幾個方面的基本性能指標(biāo)：塔型選擇主要需考慮以下幾個方面的基本性能指標(biāo)：(1) (1) 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 即為單位時間單位塔截面上的處理量；即為單位時間單位塔截面上的處理量；(2) (2) 分離效率分離效率 對板式塔指每層塔板的分離程度；對填料塔對板式塔指每層塔板的分離程度；對填料塔指單位高度填料層所達(dá)到的分離程度；指單位高度填料層所達(dá)到的分離程度；(3) (3)

5、操作彈性操作彈性 指在負(fù)荷波動時維持操作穩(wěn)定且保持較高分指在負(fù)荷波動時維持操作穩(wěn)定且保持較高分離效率的能力，通常以最大氣速負(fù)荷與最小氣速負(fù)荷之離效率的能力，通常以最大氣速負(fù)荷與最小氣速負(fù)荷之比表示；比表示；(4) (4) 壓強(qiáng)降壓強(qiáng)降 指氣相通過每層塔板或單位高度填料的壓強(qiáng)降；指氣相通過每層塔板或單位高度填料的壓強(qiáng)降；(5) (5) 結(jié)構(gòu)繁簡及制造成本。結(jié)構(gòu)繁簡及制造成本。處理能力比較處理能力比較傳質(zhì)效率（等板高度）比較傳質(zhì)效率（等板高度）比較塔型選擇塔型選擇液相降液管堰氣相溢流塔板溢流塔板 ( (錯流式塔板錯流式塔板) )：塔板間有：塔板間有專供液體溢流的降液管專供液體溢流的降液管 ( (溢

6、流管溢流管) )，橫向流過塔板的流體與由下而上穿橫向流過塔板的流體與由下而上穿過塔板的氣體呈錯流或并流流動。過塔板的氣體呈錯流或并流流動。板上液體的流徑與液層的高度可通板上液體的流徑與液層的高度可通過適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高過適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。 溢流式塔板應(yīng)用很廣，按塔板的具體結(jié)構(gòu)形式可分為：溢流式塔板應(yīng)用很廣，按塔板的具體結(jié)構(gòu)形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網(wǎng)孔塔板、舌形塔板等。泡罩塔板、篩孔塔

7、板、浮閥塔板、網(wǎng)孔塔板、舌形塔板等。塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展固定塔板（國內(nèi)）固定塔板（國內(nèi)）舌型塔板舌型塔板篩板塔板篩板塔板斜孔塔板斜孔塔板塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展固定塔板（國外）固定塔板（國外）NUTTER NUTTER 公司的公司的VGVG或或MVGMVG塔板塔板KUHNI KUHNI 公司的公司的SLITSLIT塔板塔板GLITSCHGLITSCH公司的公司的BIFRAC BIFRAC 塔板塔板SULZER SULZER 公司的公司的VORTEX VORTEX 塔板塔板塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展固定塔板（國外）固定塔板（國外）GLITSCH GLITSCH 公司的公司的ULTRAFRACULTRAFR

8、AC塔板塔板立體垂直塔板立體垂直塔板塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展浮閥塔板（國內(nèi)）浮閥塔板（國內(nèi)）華東理工大學(xué)的華東理工大學(xué)的導(dǎo)向浮閥塔板導(dǎo)向浮閥塔板澤華工程公司的澤華工程公司的ADVADV浮閥塔板浮閥塔板F1F1浮閥塔板浮閥塔板塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展浮閥塔板（國內(nèi)）浮閥塔板（國內(nèi)）石油大學(xué)的石油大學(xué)的SVSV和和飛鷹浮閥塔板飛鷹浮閥塔板天津大學(xué)的天津大學(xué)的導(dǎo)向梯形浮閥塔板導(dǎo)向梯形浮閥塔板洛陽石化工程公司洛陽石化工程公司的箭形浮閥塔板的箭形浮閥塔板清華大學(xué)清華大學(xué)HAVHAV自適應(yīng)自適應(yīng)浮閥塔板浮閥塔板塔板的發(fā)展塔板的發(fā)展浮閥塔板（國外）浮閥塔板（國外）GLITSCH GLITSCH 公司的公司的SUPE

9、RFRACSUPERFRAC塔板塔板GLITSCH GLITSCH 公司的公司的TYPE-A2TYPE-A2塔板塔板GLITSCH GLITSCH 公司的公司的TYPE-A5TYPE-A5塔板塔板浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)：浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)： 鼓泡區(qū)（有效區(qū)、開孔區(qū)）鼓泡區(qū)（有效區(qū)、開孔區(qū)） 降液管區(qū)降液管區(qū) 受液盤區(qū)受液盤區(qū) 液體安定區(qū)液體安定區(qū) 邊緣區(qū)邊緣區(qū) 溢流堰溢流堰 塔身溢流堰板降液管塔板受液盤安定區(qū)降液管區(qū)受液盤區(qū)鼓泡區(qū)液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區(qū)，經(jīng)進(jìn)口安液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區(qū)，經(jīng)進(jìn)口安定區(qū)進(jìn)入鼓泡區(qū)與浮閥吹出的氣體進(jìn)行質(zhì)、熱交換后，再由定區(qū)進(jìn)入鼓泡區(qū)

10、與浮閥吹出的氣體進(jìn)行質(zhì)、熱交換后，再由溢流堰溢出進(jìn)入降液管流入下一塔板。溢流堰溢出進(jìn)入降液管流入下一塔板。來自下一塔板的氣體經(jīng)鼓泡區(qū)的閥孔分散成小股氣流，并由來自下一塔板的氣體經(jīng)鼓泡區(qū)的閥孔分散成小股氣流，并由各閥片邊緣與塔板間形成的通道以水平方向進(jìn)入液層。各閥片邊緣與塔板間形成的通道以水平方向進(jìn)入液層。由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動具有向下的慣性，因此由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動具有向下的慣性，因此只有進(jìn)入液層一定距離待慣性消失后氣體才會折轉(zhuǎn)上升。只有進(jìn)入液層一定距離待慣性消失后氣體才會折轉(zhuǎn)上升。氣體在板面上與液體相互混合接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，而后逸出氣體在板面上與液體相互混合接觸進(jìn)行傳熱

11、傳質(zhì)，而后逸出液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向?yàn)殄e流流動。液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向?yàn)殄e流流動。 氣體進(jìn)、出一塊塔板（包括液氣體進(jìn)、出一塊塔板（包括液層）的壓強(qiáng)降即為氣體通過該層）的壓強(qiáng)降即為氣體通過該塔板的阻力損失（左側(cè)壓差計塔板的阻力損失（左側(cè)壓差計所測的所測的 h hf f 值）。值）。h hf f 是以液柱高度表示的塔板的是以液柱高度表示的塔板的壓強(qiáng)降或阻力損失，因此壓強(qiáng)降或阻力損失，因此 式中，式中， L L 為塔內(nèi)液體的密度，為塔內(nèi)液體的密度，kg/mkg/m3 3。板壓降板壓降 h hf f 可視為由氣體通過干板的阻力損失可視為由氣體通過干板的阻力損失 h

12、hd d 和氣體穿過和氣體穿過板上液層的阻力損失板上液層的阻力損失 h hl l 兩部分組成，即兩部分組成，即 fLpghpldfhhh有效長度泡沫h(huán)lhfhowHTh01、干板阻力損失、干板阻力損失 hd 浮閥塔板的干板阻力損失壓降隨空塔氣速浮閥塔板的干板阻力損失壓降隨空塔氣速 u u 的提高而增大。的提高而增大。區(qū)域區(qū)域：全部浮閥處于靜止?fàn)睿喝扛￠y處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣體由閥片與塔板之間由態(tài)，氣體由閥片與塔板之間由定距片隔開的縫隙通過?？p隙定距片隔開的縫隙通過?？p隙處的氣速與壓降隨氣體流量的處的氣速與壓降隨氣體流量的增大而上升。增大而上升。區(qū)域區(qū)域：氣速增至：氣速增至A A點(diǎn)，閥片開始升起。浮

13、閥開啟的個數(shù)及點(diǎn)，閥片開始升起。浮閥開啟的個數(shù)及開啟度隨氣體流量不斷增加，直至所有浮閥全開開啟度隨氣體流量不斷增加，直至所有浮閥全開 ( (B B點(diǎn)點(diǎn)) )，氣，氣體通過閥孔的氣速變化很小，故壓降上升緩慢。體通過閥孔的氣速變化很小，故壓降上升緩慢。區(qū)域區(qū)域：氣體通過浮閥的流通面積固定不變，閥孔氣速隨氣：氣體通過浮閥的流通面積固定不變，閥孔氣速隨氣體流量增加而增加，且壓降以閥孔氣速的平方快速增加。體流量增加而增加，且壓降以閥孔氣速的平方快速增加。臨界孔速臨界孔速 u uococ：所有浮閥恰好全開時所有浮閥恰好全開時 ( (B B點(diǎn)點(diǎn)) ) 的閥孔氣速。的閥孔氣速。 ABIIIIIIuoc氣速 u

14、干板壓降 pd2、液層阻力、液層阻力 hl氣體通過液層的阻力損失氣體通過液層的阻力損失 h hl l 由以下三個方面構(gòu)成：由以下三個方面構(gòu)成：(1) (1) 克服板上充氣液層的靜壓；克服板上充氣液層的靜壓；(2) (2) 氣體在液相分散形成氣液界面的能量消耗；氣體在液相分散形成氣液界面的能量消耗；(3) (3) 通過液層的摩擦阻力損失。通過液層的摩擦阻力損失。其中其中(1)(1)項(xiàng)遠(yuǎn)大于后兩項(xiàng)之和。如果忽略充氣液層中所含氣項(xiàng)遠(yuǎn)大于后兩項(xiàng)之和。如果忽略充氣液層中所含氣體造成的靜壓，則可由清液層高度代表體造成的靜壓，則可由清液層高度代表 h hl l?？捎孟率接嬎??？捎孟率接嬎闶街校菏街校?充氣系

15、數(shù)，反映液層充氣的程度，無因次。充氣系數(shù)，反映液層充氣的程度，無因次。 水水 =0.5=0.5；油；油 =0.50.35=0.50.35；碳?xì)浠衔?；碳?xì)浠衔?=0.40.5=0.40.5。 h hw w 和和 h how ow 分別為堰高和堰上液流高度，分別為堰高和堰上液流高度，m m。 h hf f 總是隨氣速的增加而增加，但不同氣速下，干板阻力和液總是隨氣速的增加而增加，但不同氣速下，干板阻力和液層阻力所占的比例有所不同。氣速較低時，液層阻力為主；層阻力所占的比例有所不同。氣速較低時，液層阻力為主；氣速高時，干板阻力所占比例增大。氣速高時，干板阻力所占比例增大。 owwlhhh漏液：部

16、分液體不是橫向流過塔板后經(jīng)降液管流下，而是從漏液：部分液體不是橫向流過塔板后經(jīng)降液管流下，而是從閥孔直接漏下。閥孔直接漏下。原因：氣速較小時，氣體通過閥孔的速度壓頭小，不足以抵原因：氣速較小時，氣體通過閥孔的速度壓頭小，不足以抵消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要原因。是造成漏液的重要原因。后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無法進(jìn)行傳后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無法進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，塔板將失去其基本功能。熱、傳質(zhì)，塔板將失去其基本功能。若設(shè)計不當(dāng)或操作時參數(shù)失調(diào)，輕則會引起板效率大降低，若設(shè)計不當(dāng)或操作

17、時參數(shù)失調(diào)，輕則會引起板效率大降低，重則會出現(xiàn)一些不正?，F(xiàn)象使塔無法工作。重則會出現(xiàn)一些不正?，F(xiàn)象使塔無法工作。1 1、漏液（、漏液（WeepingWeeping）氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)均勻、各處干板阻力相等時，板上液層阻力即液層厚度的均均勻、各處干板阻力相等時，板上液層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。勻程度將直接影響氣體的分布。漏液（漏液（Weeping）板上液層厚度不均勻：液層波動和液面落差。

18、板上液層厚度不均勻：液層波動和液面落差。液層波動：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起液層波動：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機(jī)的?？稍谠O(shè)計時適當(dāng)增大干板阻力。的漏液是隨機(jī)的?？稍谠O(shè)計時適當(dāng)增大干板阻力。液面落差：塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)，使氣流偏向液面落差：塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)，使氣流偏向出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔則因氣量小而發(fā)生漏液。塔板上設(shè)入出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔則因氣量小而發(fā)生漏液。塔板上設(shè)入口安定區(qū)可緩解此現(xiàn)象?？诎捕▍^(qū)可緩解此現(xiàn)象。2、液沫夾帶和氣泡夾帶（、液沫夾帶和氣泡夾帶（Entrainment）液沫夾帶：氣體鼓泡通過板上液層時，將部分液體分

19、散成液液沫夾帶：氣體鼓泡通過板上液層時，將部分液體分散成液滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：(1) (1) 小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，夾帶量與板間距無關(guān)；夾帶量與板間距無關(guān)；(2) (2) 較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們在氣流的較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們在氣流的沖擊或氣泡破裂時獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到?jīng)_擊或氣泡破裂時獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到上層塔板。夾帶量與板間距有關(guān)。上層塔板。夾帶量與板間距有關(guān)。氣泡夾帶：液體在降

20、液管中停留時間太短，大量氣泡被液體氣泡夾帶：液體在降液管中停留時間太短，大量氣泡被液體卷進(jìn)下層塔板。卷進(jìn)下層塔板。后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對傳質(zhì)不利。嚴(yán)重時可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作。對傳質(zhì)不利。嚴(yán)重時可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控制在最大允許值范圍內(nèi)。制在最大允許值范圍內(nèi)。 3、液泛（、液泛（Flooding）塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣

21、相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。大量液體隨氣體從塔頂溢出。夾帶液泛：板間距過小，操作液量過大，上升氣速過高時，夾帶液泛：板間距過小，操作液量過大，上升氣速過高時，過量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發(fā)的液泛。過量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發(fā)的液泛。溢流液泛：液體在降液管內(nèi)受阻不能及時往下流動而在板上溢流液泛：液體在降液管內(nèi)受阻不能及時往下流動而在板上積累所致。積累所致。hhhhHfowwd為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)必須流入下層塔板，降液管內(nèi)必須維持一定的液柱高度維持一定的液柱高度Hdhf+ hHTh0howhw式中：式中：h

22、hf f 板壓降。板壓降。 h h 液體經(jīng)過降液管的阻力損失。液體經(jīng)過降液管的阻力損失。液泛（液泛（Flooding） 氣速一定，液體流量氣速一定，液體流量 時，時， 、h howow、h hf f 及及 h h ，H Hd d ，即，即塔板具有自動調(diào)節(jié)功能。塔板具有自動調(diào)節(jié)功能。 上層塔板溢流堰上緣為上層塔板溢流堰上緣為 H Hd d 極限。若再加大液體流量，極限。若再加大液體流量， H Hd d 與板上液面同時升高，降液管調(diào)節(jié)功能消失，板上累積液與板上液面同時升高，降液管調(diào)節(jié)功能消失，板上累積液量增加，最終引起溢流液泛。量增加，最終引起溢流液泛。 若氣速過高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內(nèi)

23、的泡沫層若氣速過高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內(nèi)的泡沫層隨之增高，也易造成溢流液泛。隨之增高，也易造成溢流液泛。h hf f 過大必導(dǎo)致過大必導(dǎo)致 H Hd d 大，易發(fā)生液泛。如降液管設(shè)計過小或大，易發(fā)生液泛。如降液管設(shè)計過小或發(fā)生部分堵塞，發(fā)生部分堵塞， h h 急劇增大，也會導(dǎo)致溢流液泛。急劇增大，也會導(dǎo)致溢流液泛。 夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過量液沫夾帶夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過量液沫夾帶阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引發(fā)溢流液泛。而溢流液泛發(fā)生時，塔板上鼓泡層增高，分發(fā)溢流液泛。而溢流液泛

24、發(fā)生時，塔板上鼓泡層增高，分離空間降低，夾帶液泛也將隨之發(fā)生。離空間降低，夾帶液泛也將隨之發(fā)生。 液泛使整個塔不能正常操作，甚至發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備事故，液泛使整個塔不能正常操作，甚至發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備事故，要特別注意防范。要特別注意防范。 hhhhHfowwd第四節(jié)第四節(jié) 負(fù)荷性能圖及操作彈性負(fù)荷性能圖及操作彈性 為一定任務(wù)設(shè)計的塔板，在一定氣、液相負(fù)荷范圍內(nèi)才能為一定任務(wù)設(shè)計的塔板，在一定氣、液相負(fù)荷范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)良好的氣、液流動與接觸狀態(tài)，有高的板效率。實(shí)現(xiàn)良好的氣、液流動與接觸狀態(tài)，有高的板效率。 當(dāng)氣、液相負(fù)荷超出此范圍，不僅塔板的分離效率大大降當(dāng)氣、液相負(fù)荷超出此范圍，不僅塔板的分離效率大大

25、降低，甚至塔的穩(wěn)定操作也將難以維持。低，甚至塔的穩(wěn)定操作也將難以維持。 有必要對已設(shè)計的塔確定出其氣、液相操作范圍。有必要對已設(shè)計的塔確定出其氣、液相操作范圍。012345正常操作范圍Ls (m3/h)Vs (m3/h)1. 1. 漏液線漏液線( (氣相負(fù)荷下限線氣相負(fù)荷下限線) )2. 2. 過量液沫夾帶線過量液沫夾帶線( (氣相負(fù)氣相負(fù)荷上限線荷上限線) ) 3. 3. 液相負(fù)荷下限線液相負(fù)荷下限線 4. 4. 液相負(fù)荷上限線液相負(fù)荷上限線 5. 5. 溢流液泛線溢流液泛線 漏液線（氣相負(fù)荷下限線）漏液線（氣相負(fù)荷下限線）操作時防止塔板發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象所允許的最小氣體負(fù)荷。操作時防止塔板發(fā)

26、生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象所允許的最小氣體負(fù)荷。塔板漏液與閥孔氣速直接相關(guān)，故可用其大小作為判據(jù)。塔板漏液與閥孔氣速直接相關(guān)，故可用其大小作為判據(jù)。VVFu500VsNduNdV45420020式中，式中， d d0 0、N N、 V V 均為已知數(shù)，故由此式求出的氣體負(fù)荷均為已知數(shù)，故由此式求出的氣體負(fù)荷V Vs s 的下限在負(fù)荷性能圖（的下限在負(fù)荷性能圖（V Vs s-L-Ls s圖）中為一水平線。圖）中為一水平線。0Ls (m3/h)Vs (m3/h)對對 F1F1 型重閥取閥孔動能因型重閥取閥孔動能因子子 F F0 0=5 =5 時的氣體負(fù)荷為操時的氣體負(fù)荷為操作的下限值：作的下限值：1過量液沫夾

27、帶線（氣相負(fù)荷上限線）過量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）控制液沫夾帶量控制液沫夾帶量 e ev v 不大于最大允許值的氣體負(fù)荷上限。將不大于最大允許值的氣體負(fù)荷上限。將與與 e ev v=0.1=0.1（kgkg液體液體/ /kgkg氣體）相對應(yīng)的泛點(diǎn)率氣體）相對應(yīng)的泛點(diǎn)率F Fl l（如如D D0.8m 0.8m 的大塔，取的大塔，取 F Fl l = 70%= 70%）代入下式后所得的）代入下式后所得的 V Vs s-L-Ls s 關(guān)系式作圖關(guān)系式作圖而得。而得。此線與橫軸并不完全平行，此線與橫軸并不完全平行，可見發(fā)生液沫夾帶現(xiàn)象與液可見發(fā)生液沫夾帶現(xiàn)象與液相負(fù)荷相負(fù)荷 L Ls s 也有一

28、定關(guān)系，但也有一定關(guān)系，但主要取決于氣體負(fù)荷。主要取決于氣體負(fù)荷。 %10036. 1bFLsVLVslAKCZLVF0Ls (m3/h)Vs (m3/h)12液相負(fù)荷下限線液相負(fù)荷下限線此線為保證塔板上液體流動時此線為保證塔板上液體流動時能均勻分布所需的最小液量。能均勻分布所需的最小液量。對平頂直堰，取對平頂直堰，取 h how ow = = 6 6 mm mm 作作為液相負(fù)荷下限的標(biāo)準(zhǔn)。為液相負(fù)荷下限的標(biāo)準(zhǔn)。32100084. 2006. 0wsowlLEhfTsAHL 也稱氣泡夾帶線，由液體在降液也稱氣泡夾帶線，由液體在降液管中所需的最小停留時間決定管中所需的最小停留時間決定E E, ,

29、 l lw w 已知，為一垂直線。已知，為一垂直線。液相負(fù)荷上限線液相負(fù)荷上限線不易起泡的物系：不易起泡的物系：3 3s s，易起泡物系：易起泡物系：5 5s s。為一垂直線。為一垂直線。0Ls (m3/h)Vs (m3/h)34由上述由上述 5 5 條線所包圍的區(qū)域條線所包圍的區(qū)域即一定物系在一定的結(jié)構(gòu)尺寸即一定物系在一定的結(jié)構(gòu)尺寸的塔板上的正常操作區(qū)。在此的塔板上的正常操作區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，氣、液兩相流率的變區(qū)域內(nèi)，氣、液兩相流率的變化對塔板效率的影響不大。化對塔板效率的影響不大。01234Ls (m3/h)Vs (m3/h)溢流液泛線溢流液泛線降液管中泡沫層高度達(dá)最大允許值時的氣量與液量的

30、關(guān)系降液管中泡沫層高度達(dá)最大允許值時的氣量與液量的關(guān)系wTddhHHHhhhhHfowwd塔板的設(shè)計點(diǎn)及操作點(diǎn)都必須在正常操作區(qū)內(nèi)，才能獲得較塔板的設(shè)計點(diǎn)及操作點(diǎn)都必須在正常操作區(qū)內(nèi)，才能獲得較高的塔板效率。高的塔板效率。對于一定氣液比的操作過程，對于一定氣液比的操作過程，V Vs s/L/Ls s 為一定值，故塔板的操為一定值，故塔板的操作線在圖上為以作線在圖上為以 V Vs s/L/Ls s 為斜率過原點(diǎn)為斜率過原點(diǎn) o o 的直線。的直線。 5OP012345Ls (m3/h)Vs (m3/h)塔板的操作彈性：上、下操作極限點(diǎn)的氣體流量之比。塔板的操作彈性：上、下操作極限點(diǎn)的氣體流量之比

31、。對一定結(jié)構(gòu)尺寸的塔板，采用不同氣液比時控制塔的操作彈對一定結(jié)構(gòu)尺寸的塔板，采用不同氣液比時控制塔的操作彈性與生產(chǎn)能力的因素均可能不同。性與生產(chǎn)能力的因素均可能不同。塔板的設(shè)計點(diǎn)應(yīng)落在負(fù)荷性能圖的適中位置，使塔具有相當(dāng)塔板的設(shè)計點(diǎn)應(yīng)落在負(fù)荷性能圖的適中位置，使塔具有相當(dāng)?shù)目关?fù)荷波動的能力，保證塔的良好穩(wěn)定操作。的抗負(fù)荷波動的能力，保證塔的良好穩(wěn)定操作。OP OP 線（高氣液比）：線（高氣液比）：上限上限 a a（過量液沫夾帶）過量液沫夾帶）下限下限 aa（低液層）低液層）OPOPOPaabbccOP OP 線（較高氣液比）：線（較高氣液比）：上限上限 b b（溢流液泛）溢流液泛）下限下限 bb

32、（漏液）（漏液）OP” OP” 線（低氣液比）：線（低氣液比）：上限上限 c c（氣泡夾帶）氣泡夾帶）下限下限 cc（漏液）（漏液）右圖表明，因降液管流通面積右圖表明，因降液管流通面積偏小，使液體負(fù)荷成為塔板操偏小，使液體負(fù)荷成為塔板操作的主要控制因素。作的主要控制因素。液沫夾帶線液沫夾帶線 2 2 和溢流液泛線和溢流液泛線 5 5 將上移，甚至使線將上移，甚至使線 5 5 落到落到正常操作范圍之外。正常操作范圍之外。物系一定，負(fù)荷性能圖取決于塔板的結(jié)構(gòu)尺寸。而負(fù)荷性能物系一定，負(fù)荷性能圖取決于塔板的結(jié)構(gòu)尺寸。而負(fù)荷性能圖的形狀在一定程度上也反映了塔板結(jié)構(gòu)尺寸的相對情況。圖的形狀在一定程度上也

33、反映了塔板結(jié)構(gòu)尺寸的相對情況。減小降液管面積，液相上限流減小降液管面積，液相上限流量量 L Ls s 下降下降( (線線 4 4 將左移將左移) )；塔板的負(fù)荷性能圖可清楚地表示塔板的允許的氣、液相負(fù)荷塔板的負(fù)荷性能圖可清楚地表示塔板的允許的氣、液相負(fù)荷范圍及塔板操作彈性的大小，對塔板的改造和設(shè)計以及塔的范圍及塔板操作彈性的大小，對塔板的改造和設(shè)計以及塔的操作均有一定的指導(dǎo)意義。操作均有一定的指導(dǎo)意義。 012345Ls (m3/h)Vs (m3/h)OPaa425板式塔的工藝設(shè)計主要包括兩大方面：板式塔的工藝設(shè)計主要包括兩大方面：(1) (1) 塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的計算；塔高、塔徑以

34、及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的計算；(2) (2) 塔板的流體力學(xué)校核以及塔板的負(fù)荷性能圖的確定。塔板的流體力學(xué)校核以及塔板的負(fù)荷性能圖的確定。 浮閥塔工藝尺寸的計算浮閥塔工藝尺寸的計算 實(shí)際塔板數(shù)實(shí)際塔板數(shù) 可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或用經(jīng)驗(yàn)公式估算可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或用經(jīng)驗(yàn)公式估算塔高主要取決于實(shí)際塔板數(shù)和板間距。塔高主要取決于實(shí)際塔板數(shù)和板間距。給定任務(wù)所需實(shí)際塔板數(shù)可通過平衡級給定任務(wù)所需實(shí)際塔板數(shù)可通過平衡級( (理論板理論板) )假設(shè)求得所假設(shè)求得所需的理論板數(shù)需的理論板數(shù) N N，然后由全塔效率然后由全塔效率( (總板效率總板效率) )修正修正TTENN實(shí)際塔板數(shù)實(shí)際塔板數(shù)實(shí)際板數(shù)和板間距，塔高實(shí)際板數(shù)和板間

35、距，塔高211ZZHNZTT式中：式中：Z Z1 1 最上面一塊塔板距塔頂?shù)母叨?，最上面一塊塔板距塔頂?shù)母叨龋琺 m； Z Z2 2 最下面一塊塔板距塔底的高度，最下面一塊塔板距塔底的高度，m m。H HT T 對塔的生產(chǎn)能力、操作彈性以及塔板效率均有影響。對塔的生產(chǎn)能力、操作彈性以及塔板效率均有影響。H HT T ，允許的操作氣速，允許的操作氣速 ，塔徑塔徑 ，但塔高，但塔高 。H HT T ，塔高，塔高 ，但允許的操作氣速，但允許的操作氣速 ，塔徑，塔徑 。 對對D D0.8m0.8m的塔，為了安裝及檢修需要，需開設(shè)人孔。的塔，為了安裝及檢修需要，需開設(shè)人孔。 人孔處的板間距一般不應(yīng)小于人

36、孔處的板間距一般不應(yīng)小于 0.6 0.6m m。 全塔效率的關(guān)聯(lián)式全塔效率的關(guān)聯(lián)式 塔板效率是氣、液兩相的傳質(zhì)速率、混合和流動狀況、以及塔板效率是氣、液兩相的傳質(zhì)速率、混合和流動狀況、以及板間返混板間返混( (液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液等所致液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液等所致) )的綜合結(jié)果。的綜合結(jié)果。板效率是設(shè)計重要數(shù)據(jù)。由于影響因素很多且關(guān)系復(fù)雜，至板效率是設(shè)計重要數(shù)據(jù)。由于影響因素很多且關(guān)系復(fù)雜，至今還難以正確可靠地對其進(jìn)行預(yù)測。今還難以正確可靠地對其進(jìn)行預(yù)測。工業(yè)裝置或?qū)嶒?yàn)裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)是板效率最可靠的來源。工業(yè)裝置或?qū)嶒?yàn)裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)是板效率最可靠的來源。全塔效率實(shí)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式可用于塔

37、板效率的估算。全塔效率實(shí)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式可用于塔板效率的估算。奧康內(nèi)爾（奧康內(nèi)爾（OconnellOconnell）關(guān)聯(lián)方法關(guān)聯(lián)方法精餾塔：采用相對揮發(fā)度精餾塔：采用相對揮發(fā)度 與液相粘度與液相粘度 L L 的乘積為參數(shù)來的乘積為參數(shù)來表示全塔效率表示全塔效率 E ET T：245. 049. 0LTE 與與 L L 取塔頂與塔底平均溫度下的值。對多組分物系，取取塔頂與塔底平均溫度下的值。對多組分物系，取關(guān)鍵組分的關(guān)鍵組分的 。液相的平均粘度液相的平均粘度 L L 可按下式計算可按下式計算 iiLx全塔效率的關(guān)聯(lián)式全塔效率的關(guān)聯(lián)式 橫坐標(biāo)橫坐標(biāo) HPHP/ / L L中：中：H H 塔頂塔底平均

38、溫度下溶質(zhì)的亨利系數(shù)，塔頂塔底平均溫度下溶質(zhì)的亨利系數(shù)，kmol/(mkmol/(m3 3 kPa)kPa)；P P 操作壓強(qiáng)，操作壓強(qiáng)，kPakPa； L L 塔頂塔底平均組成及平均溫度下的液相粘度，塔頂塔底平均組成及平均溫度下的液相粘度，mPamPa s s 。 板式塔吸收塔溢流式塔板的塔截面分為兩個部分：溢流式塔板的塔截面分為兩個部分：氣體流通截面和降液管所占截面（液體下流截面）。氣體流通截面和降液管所占截面（液體下流截面）。TTffTAAAAAAA1或TAD4fuu85. 06 . 0求求 A 得與得與 Af / AT 后，即可求得后，即可求得 AT ，而塔徑，而塔徑設(shè)適宜氣速為設(shè)適宜

39、氣速為 uu，當(dāng)體積流量為當(dāng)體積流量為 V Vs s 時，時， AA = =V Vs s / / uu。求求 A A 的關(guān)鍵在于確定流通截面積上的適宜氣速的關(guān)鍵在于確定流通截面積上的適宜氣速 uu 。塔板的計算中，通常是以夾帶液泛發(fā)生的氣速（泛點(diǎn)氣速）作塔板的計算中，通常是以夾帶液泛發(fā)生的氣速（泛點(diǎn)氣速）作為上限。一般取為上限。一般取A 的計算A AT T - -塔板總截面積，塔板總截面積，AA- -氣體氣體流道截面積，流道截面積，A Af f - -降液管截面降液管截面積積A 的計算的計算246223fVpVLpudgdVVLVVLpfCgdu34液泛氣速：在重力場中懸浮于氣流中的液滴所受的

40、合力為零液泛氣速：在重力場中懸浮于氣流中的液滴所受的合力為零時的氣速。時的氣速。當(dāng)當(dāng) u u u ut t 時，液滴將被氣流帶出。對直徑為時，液滴將被氣流帶出。對直徑為 d dp p 的液滴的液滴 索德爾斯和布朗（索德爾斯和布朗（Souders and BrownSouders and Brown）公式公式 L L 、 V V 氣、液相的密度，氣、液相的密度，kg/m3kg/m3； 阻力系數(shù)；阻力系數(shù)； C C 氣體負(fù)荷因子，氣體負(fù)荷因子，m/sm/s。C C 取決于取決于d dp p和和 。因氣泡破裂形成的液滴的直徑和阻力系數(shù)都。因氣泡破裂形成的液滴的直徑和阻力系數(shù)都難以確定，故難以確定，故

41、 C C 需由實(shí)驗(yàn)確定。需由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)研究表明，實(shí)驗(yàn)研究表明，C C 值與氣、液流量及密度、板上液滴沉降高值與氣、液流量及密度、板上液滴沉降高度以及液體的表面張力有關(guān)。度以及液體的表面張力有關(guān)。史密斯史密斯（Smith, R. B）關(guān)系曲線關(guān)系曲線H HT T h hL L：液滴沉降高度，：液滴沉降高度，H HT T 可根據(jù)塔徑選取，可根據(jù)塔徑選取，h hL L 為板上清液層高度，若為板上清液層高度，若忽略板上液面落差忽略板上液面落差owwLhhh常壓塔常壓塔 h hL L= =5010050100 mmmm；減壓塔減壓塔 h hL L= =25302530 mmmm。注意：液相表面張力注

42、意：液相表面張力 = 2 = 2 1010-2-2 N/mN/m若實(shí)際液相表面張力不同，按下式校正若實(shí)際液相表面張力不同，按下式校正2 . 02020CC5 . 02 . 02020VVLfCuu，AAf / AT 的確定的確定A Af f / /A AT T：降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關(guān)。：降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關(guān)。求取方法：求取方法：(1)(1)按按D D和液體流量選取溢流形式，由溢和液體流量選取溢流形式，由溢流形式確定堰長流形式確定堰長 l lw w 與與D D 的比值。的比值。 單流型：單流型：l lw w/D /D =0.60.8=0.60.8 雙

43、流型：雙流型：l lw w/D /D =0.50.7=0.50.7 易起泡物系易起泡物系 l lw w/D /D 可高一些，以?？筛咭恍?，以保證液體在降液管中的停留時間。證液體在降液管中的停留時間。(2)(2)由選定的由選定的 l lw w/D /D 值查圖得值查圖得 A Af f / /A AT T 。(3)(3)由確定的由確定的 A A 與與 A Af f / /A AT T 求得塔板面求得塔板面積積 A AT T 和塔徑和塔徑 D D ，并進(jìn)行圓整。并進(jìn)行圓整。rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWc注意：塔高和注意：塔高和D D的計算涉及的參數(shù)的計算涉及的參數(shù)( (H

44、 HT T、h hL L、l lw w/D)/D) 是按經(jīng)驗(yàn)是按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一定范圍選取的，故所得塔高和數(shù)據(jù)在一定范圍選取的，故所得塔高和D D是初估值，是初估值，需根據(jù)后面介紹的流體力學(xué)原則進(jìn)行校核。需根據(jù)后面介紹的流體力學(xué)原則進(jìn)行校核。 鼓泡區(qū)：取決于所需浮閥數(shù)與排列；鼓泡區(qū)：取決于所需浮閥數(shù)與排列；溢流區(qū)：與所選溢流裝置類型有關(guān)。溢流區(qū)：與所選溢流裝置類型有關(guān)。上兩區(qū)均需根據(jù)塔板上的流體力學(xué)狀上兩區(qū)均需根據(jù)塔板上的流體力學(xué)狀況進(jìn)行專門計算。況進(jìn)行專門計算。進(jìn)口安定區(qū)進(jìn)口安定區(qū)( (分布區(qū)分布區(qū)) )：保證進(jìn)塔板液：保證進(jìn)塔板液體的平穩(wěn)均勻分布，也防止氣體竄入體的平穩(wěn)均勻分布，也防止氣體竄入

45、降液管。降液管。W Ws s = 50100 mm = 50100 mm。出口安定區(qū)出口安定區(qū)( (脫氣區(qū)脫氣區(qū)) )：避免降液管大：避免降液管大量氣泡夾帶。量氣泡夾帶。W Ws s = 70100 = 70100 mmmm。塔板布置rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWc邊緣區(qū)：塔板支撐件塔板連接。邊緣區(qū)：塔板支撐件塔板連接。D 2.5 m WD 2.5 m D 2.5 m W WC C 60 60 mmmm。溢流裝置溢流裝置溢流裝置：由降液管、溢流堰和受液盤組成。溢流裝置：由降液管、溢流堰和受液盤組成。降液管：連通塔板間液體的通道，也是供溢流中所夾帶的氣降液管：連通塔板間

46、液體的通道，也是供溢流中所夾帶的氣體分離的場所。常見的有弓形、圓形和矩形降液管體分離的場所。常見的有弓形、圓形和矩形降液管弓形降液管：有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑弓形降液管：有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑大于大于800800mmmm的大塔均采用弓形。的大塔均采用弓形。降液管的布置確定了液體在塔板上的流徑以及液體的溢流形降液管的布置確定了液體在塔板上的流徑以及液體的溢流形式。液體在塔板上的流徑越長，氣液接觸時間就越長，有利式。液體在塔板上的流徑越長，氣液接觸時間就越長，有利于提高塔板效率；但是液面落差也隨之加大，不利于氣體均于提高塔板效率；但是液面落差也隨之加大，不利于氣體

47、均勻分布，使板效率降低。勻分布，使板效率降低。溢流形式的選擇：根據(jù)塔徑及流體流量等條件全面考慮。溢流形式的選擇：根據(jù)塔徑及流體流量等條件全面考慮。液體在降液管中的停留時間液體在降液管中的停留時間 為為 單溢流弓形降液管結(jié)構(gòu)尺寸的計算單溢流弓形降液管結(jié)構(gòu)尺寸的計算降液管的寬度降液管的寬度 W Wd d 和截面積和截面積 A Af fsTfLHA計算塔徑時已根據(jù)溢流形式確定了堰長與塔徑的比值計算塔徑時已根據(jù)溢流形式確定了堰長與塔徑的比值 l lw w/D/D。由由 l lw w/D /D 查圖可得查圖可得 W Wd d /D /D 和和 A Af f /A/AT T，D D 和和 A AT T 已

48、確定，故降已確定，故降液管的寬度液管的寬度 W Wd d 和截面積和截面積 A Af f 也可求得。也可求得。為降低氣泡夾帶，為降低氣泡夾帶， 一般不應(yīng)小于一般不應(yīng)小于 3535s s，對于高壓塔以及易起泡沫的對于高壓塔以及易起泡沫的物系，停留時間應(yīng)更長些。物系，停留時間應(yīng)更長些。若計算出的若計算出的 過短，不滿足要求，過短，不滿足要求，則應(yīng)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，重新計算。則應(yīng)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，重新計算。出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰出口堰：維持板上液層高度，各種形式的降液管均需設(shè)置。出口堰：維持板上液層高度，各種形式的降液管均需設(shè)置。出口堰長出口堰長 l lw w：弓形降液管的弦長，由

49、液體負(fù)荷及溢流形式?jīng)Q：弓形降液管的弦長，由液體負(fù)荷及溢流形式?jīng)Q定。定。 單溢流單溢流 l lw w= =(0.60.8)(0.60.8)D D，雙溢流雙溢流 l lw w= =(0.50.7)(0.50.7)D D。出口堰高出口堰高 h hw w：降液管上端高出板面的高度。堰高：降液管上端高出板面的高度。堰高 h hw w 決定了決定了板上液層的高度板上液層的高度 h hL L。owLwhhh32100084. 2wsowlLEh對于平堰：對于平堰：弗朗西斯（Francis）公式液流收縮系數(shù) E出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰進(jìn)口堰：保證液體均勻進(jìn)入塔板，也起液封作用。一般僅在進(jìn)口

50、堰：保證液體均勻進(jìn)入塔板，也起液封作用。一般僅在較大塔中設(shè)置。進(jìn)口堰高一般與降液管底隙高度較大塔中設(shè)置。進(jìn)口堰高一般與降液管底隙高度 h h0 0 相等。相等。進(jìn)口堰與降液管間的水平距離進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 w w0 0 h h0 0，以保證液體由降液以保證液體由降液管流出時不致受到大的阻力。管流出時不致受到大的阻力。 降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度應(yīng)保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞降液管底隙高度應(yīng)保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞( (不可不可太小太小) ) ，但也應(yīng)防止氣體進(jìn)入降液管，但也應(yīng)防止氣體進(jìn)入降液管( (不可太大不可太大) )。對于弓形降液管可按下式計

51、算對于弓形降液管可按下式計算oLwsulLh0式中：式中：u uoL oL 液體通過降液管底端出口處的流速，液體通過降液管底端出口處的流速，m/sm/s。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取 u uoL oL = = 0.070.25 m/s0.070.25 m/s。D D 800 mm 800 mm 800 mm，h h0 0 = 40 = 40 mmmm。最最大時可達(dá)大時可達(dá) 150 150 mmmm。降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度及受液盤受液盤：承接來自降液管的液體。受液盤：承接來自降液管的液體。凹形受液盤：用于大塔（凹形受液盤：用于大塔（D D800mm800mm）。在液體流量低時仍能。

52、在液體流量低時仍能形成良好的液封，對改變液體流向有緩沖作用，且便于液體形成良好的液封，對改變液體流向有緩沖作用，且便于液體的側(cè)線抽出，但不適于易聚合及有懸浮固體的情況。凹形受的側(cè)線抽出，但不適于易聚合及有懸浮固體的情況。凹形受液盤深度一般在液盤深度一般在 50 50mm mm 以上。以上。 浮閥的數(shù)目與排列浮閥的數(shù)目與排列 閥孔直徑：由浮閥的型號決定。閥孔直徑：由浮閥的型號決定。浮閥數(shù)浮閥數(shù) N N：由氣體負(fù)荷量由氣體負(fù)荷量 V Vs s 決定?？捎上率接嬎銢Q定。可由下式計算 0204udVNsVuF00閥孔氣速閥孔氣速 u u0 0 可根據(jù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)可根據(jù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合的閥孔動能因子果綜合的閥

53、孔動能因子 F F0 0 確確定定式中：式中：V Vs s 氣體流量，氣體流量，m m3 3/s/s； u u0 0 閥孔氣速，閥孔氣速，m/sm/s； d d0 0 閥孔直徑。對閥孔直徑。對 F1 F1 型浮閥，型浮閥，d d0 0 = = 39 mm39 mm。根據(jù)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)，對根據(jù)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)，對F1F1重型浮閥（約重型浮閥（約3333g g），），當(dāng)塔板上的當(dāng)塔板上的浮閥剛?cè)_時，浮閥剛?cè)_時，F(xiàn) F0 0 在在 812 812 之間。設(shè)計時可在此范圍內(nèi)選擇之間。設(shè)計時可在此范圍內(nèi)選擇適宜的適宜的 F F0 0 后計算后計算 u u0 0 。浮閥的數(shù)目與排列浮閥的數(shù)目與排列 浮閥在塔

54、板上常按三角形排列，可順排或叉排。浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。液流方向順排tNAtatt叉排等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。通常將同一橫排的閥孔中心距定為通常將同一橫排的閥孔中心距定為 75 75 mmmm，而相鄰兩排間的而相鄰兩排間的距離可取距離可取 65 65、8080、100 100 mm mm 等幾種規(guī)格等幾種規(guī)格。若鼓泡區(qū)面積為若鼓泡區(qū)面積為 A Aa a，則一個閥孔，則一個閥孔的鼓泡面積的鼓泡面積 A Aa a / / N N 約為約為 t t tt，故有故有浮閥的數(shù)目與排列浮閥的數(shù)目與排列 由由 t

55、=t=75mm 75mm 及上式計算的及上式計算的 A Aa a 值可得值可得 t t ，據(jù)此可確定，據(jù)此可確定 t t 的實(shí)際取值（的實(shí)際取值（6565、8080、100100mmmm）；）；根據(jù)已確定的孔距（根據(jù)已確定的孔距（t t 與與 t t），按等腰三角形叉排方式作），按等腰三角形叉排方式作圖，確切排出在鼓泡區(qū)內(nèi)可以布置的浮閥總數(shù)；圖，確切排出在鼓泡區(qū)內(nèi)可以布置的浮閥總數(shù)；若作圖排列與計算所得浮閥數(shù)相等或相近，則按作圖所得浮若作圖排列與計算所得浮閥數(shù)相等或相近，則按作圖所得浮閥數(shù)重算閥孔氣速，然后校核閥數(shù)重算閥孔氣速，然后校核 F F0 0 (812)(812) 。若若 F F0 0

56、 不在該范不在該范圍內(nèi)，應(yīng)重新調(diào)整圍內(nèi)，應(yīng)重新調(diào)整 t t 值，再作圖、校核，直到滿足要求為值，再作圖、校核，直到滿足要求為止。止。)(m222csdsdWDrWWDxWWDx)(sin180)(sixrxrxrxrxrxAa對單溢流塔板對單溢流塔板 A Aa a 可按下式計算：可按下式計算：浮閥的數(shù)目與排列浮閥的數(shù)目與排列 %100%1004420220NDdDNd塔板開孔率塔板開孔率 ：塔板上閥孔總面積占塔板總面積的百分?jǐn)?shù)：塔板上閥孔總面積占塔板總面積的百分?jǐn)?shù)浮閥塔板的流體力學(xué)校核 目的：判斷在設(shè)計工作點(diǎn)目的：判斷在設(shè)計工作點(diǎn)( (任務(wù)給定的氣、液負(fù)荷量任務(wù)給定的

57、氣、液負(fù)荷量) )下初步下初步設(shè)計出的塔板能否正常操作，塔板壓降是否超過允許設(shè)計出的塔板能否正常操作，塔板壓降是否超過允許值等，從而確認(rèn)塔的工藝尺寸設(shè)計結(jié)果的可靠性。值等，從而確認(rèn)塔的工藝尺寸設(shè)計結(jié)果的可靠性。原因：在計算確定浮閥塔的塔高原因：在計算確定浮閥塔的塔高 Z Z、塔徑塔徑 D D 及塔板結(jié)構(gòu)尺及塔板結(jié)構(gòu)尺寸時，有部分設(shè)計參數(shù)來源于一定范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)寸時，有部分設(shè)計參數(shù)來源于一定范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如，如 H HT T、l lw w /D/D、h hL L 等。等。氣體通過塔板的壓強(qiáng)降對塔板的操作性能有著重要影響，通氣體通過塔板的壓強(qiáng)降對塔板的操作性能有著重要影響，通常也是設(shè)計任務(wù)規(guī)

58、定的指標(biāo)之一。常也是設(shè)計任務(wù)規(guī)定的指標(biāo)之一。塔板的壓降等于干板壓降與液層壓降之和，即塔板的壓降等于干板壓降與液層壓降之和，即ldfhhh)(9 .19175. 000液柱muhuuLdoc)(234. 5200液柱mguhuuLVdoc國內(nèi)通用的國內(nèi)通用的 F1F1 型浮閥塔板的型浮閥塔板的 h hd d 可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計算：可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計算：閥全開前閥全開前閥全開后閥全開后式中：式中：u u0 0 閥孔氣速，閥孔氣速，m/sm/s； u uoc oc 閥恰好全開時的閥孔氣速閥恰好全開時的閥孔氣速( (臨界氣速臨界氣速) )，m/sm/s； V V、 L L 分別為塔內(nèi)氣體和液體的密度，

59、分別為塔內(nèi)氣體和液體的密度，kg/mkg/m3 3。825. 115 .10Vocu由上兩式可得臨界孔速由上兩式可得臨界孔速 u uoc oc 的計算式的計算式以上三式是由閥重以上三式是由閥重 3 33g 3g 和閥孔直徑和閥孔直徑 39 39mm mm 的重型浮閥測定的重型浮閥測定的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所得。用于其它重量的浮閥時需進(jìn)行修正。的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所得。用于其它重量的浮閥時需進(jìn)行修正。液層阻力液層阻力 h hl l 為：為：如果算出的板壓降如果算出的板壓降 h hf f 值超過規(guī)定的允許值，應(yīng)對相關(guān)的設(shè)值超過規(guī)定的允許值，應(yīng)對相關(guān)的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如增大開孔率計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如增大開孔率 或降低堰高

60、或降低堰高 h hw w，以使以使 h hf f 值下降。值下降。owwlhhh正常操作時的液沫夾帶量為：正常操作時的液沫夾帶量為： e ev v 0.10.1kgkg液體液體/ /kgkg氣體。氣體。尚無尚無 e ev v 較準(zhǔn)確的直接計算式，通常是間接地用泛點(diǎn)率較準(zhǔn)確的直接計算式，通常是間接地用泛點(diǎn)率( (泛點(diǎn)百泛點(diǎn)百分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)) ) F Fl l 作為估算作為估算 e ev v 大小的依據(jù)。大小的依據(jù)。泛點(diǎn)率泛點(diǎn)率 F Fl l ：操作時的空塔氣速與發(fā)生液泛時的空塔氣速之比：操作時的空塔氣速與發(fā)生液泛時的空塔氣速之比D D 0.90.9m m ：F Fl l 80%80%；D D 0.90