空塔氣速的計(jì)算

1、空塔氣速的計(jì)算1、先確定液泛氣速 =C×（L-G）/G0.5(m/s） （0.5為上標(biāo)）C：氣體負(fù)荷因子C20/C=（20/）0.2C20表面張力為20mN/m時(shí)的C值，可查表得到。物系的液體表面張力，據(jù)物料的性質(zhì)可得，mN/mL、G氣相、液相的密度2、確定空塔氣速u一般?。?.6-0.8）uf填料塔4.1.3 填料塔工藝尺寸的計(jì)算 填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料層高度的計(jì)算及分段等。 4.1.3.1塔徑的計(jì)算 填料塔直徑仍采用式4-1計(jì)算，即 (4-1)式中氣體體積流量Vs由設(shè)計(jì)任務(wù)給定。由上式可見(jiàn)，計(jì)算塔徑的核心問(wèn)題是確定空塔氣速

2、u。 (1) 空塔氣速的確定 泛點(diǎn)氣速法 泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。 對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.50.85對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.60.95泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度兩方面的因素。設(shè)計(jì)中，對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減壓操作的塔，應(yīng)取較低的泛點(diǎn)率；對(duì)易起泡沫的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)取低限值；而無(wú)泡沫的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。 泛點(diǎn)氣速可用經(jīng)驗(yàn)方程式計(jì)算，亦可用關(guān)聯(lián)圖求取。 a .貝恩

3、(Bain)霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式 填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算，即 (4-2)式中 uF泛點(diǎn)氣速，m/sg重力加速度，9.81 m/s2 ； at填料總比表面積，m2/m3； 填料層空隙率，m3/m3； V、L氣相、液相密度，kg/m3； L液體粘度，mPa·s； wL、wV液相、氣相質(zhì)量流量，kg/h； A、K關(guān)聯(lián)常數(shù)。 常數(shù)A和K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，不同類型填料的A、K值列于表4-3中。由式4-2計(jì)算泛點(diǎn)氣速，誤差在15%以內(nèi)。 表4-3 式3-34中的A、K值 

4、散裝填料類型  AK規(guī)整填料類型 A K 塑料鮑爾環(huán) 0.09421.75金屬絲網(wǎng)波紋填料 0.301.75金屬鮑爾環(huán) 0.11.75塑料絲網(wǎng)波紋填料 0.42011.75塑料階梯環(huán) 0.2041.75金屬網(wǎng)孔波紋填料 0.1551.47金屬階梯環(huán) 0.1061.75金屬孔板波紋填料 0.2911.75瓷矩鞍 0.1761.75塑料孔板波紋填料 0.2911.563金屬環(huán)矩鞍 0.062251.75   &

5、#160;  b.?？颂?Eckert)通用關(guān)聯(lián)圖 散裝填料的泛點(diǎn)氣速可用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖計(jì)算，如圖4-5所示。計(jì)算時(shí)，先由氣液相負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)求出橫坐標(biāo)的值，然后作垂線與相應(yīng)的泛點(diǎn)線相交，再通過(guò)交點(diǎn)作水平線與縱座標(biāo)相交，求出縱座標(biāo)值。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的u即為泛點(diǎn)氣速uF。 應(yīng)予指出，用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速時(shí)，所需的填料因子為液泛時(shí)的濕填料因子，稱為泛點(diǎn)填料因子，以F表示。泛點(diǎn)填料因子F與液體噴淋密度有關(guān)，為了工程計(jì)算的方便，常采用與液體噴淋密度無(wú)關(guān)的泛點(diǎn)填料因于平均值。表4-4列出了部分散裝填料的泛點(diǎn)填料因子平均值，可供設(shè)計(jì)中參考。 圖4-5 填料塔

6、泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖 圖中 u0空塔氣速，m /s； 濕填料因子，簡(jiǎn)稱填料因子，1 /m； 水的密度和液體的密度之比； g重力加速度，m /s2； V、L分別為氣體和液體的密度，kg /m3； wV、wL分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg /s。 此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線。對(duì)于其他填料，尚無(wú)可靠的填料因子數(shù)據(jù)。 表4-4 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值 填料類型  填料因子，1/mDN16

7、DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán) 410117160金屬環(huán)矩鞍 170150135120金屬階梯環(huán) 160140塑料鮑爾環(huán) 55028018414092塑料階梯環(huán) 260170127瓷矩鞍 1100550200226瓷拉西環(huán) 1300832600410氣相動(dòng)能因子(F因子)法 氣相動(dòng)能因子簡(jiǎn)稱F因子，其定義為 (4-3)氣相動(dòng)能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計(jì)算時(shí)，先從手冊(cè)或圖表中查出填料在操作條件下的F因子，然后依據(jù)式4-3即可計(jì)算出操作空塔氣速u。常見(jiàn)規(guī)整填料的適宜操作氣相動(dòng)能因子可從

8、有關(guān)圖表中查得。 應(yīng)予指出，采用氣相動(dòng)能因子法計(jì)算適宜的空塔氣速，一般用于低壓操作(壓力低于0.2 MPa)的場(chǎng)合。 氣相負(fù)荷因子(Cs因子)法 氣相負(fù)荷因于簡(jiǎn)稱Cs因子，其定義為 (4-4)氣相負(fù)荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計(jì)算時(shí)，先求出最大氣相負(fù)荷因子Cs,max，然后依據(jù)以下關(guān)系 Cs=0.8Cs.max (4-5) 計(jì)算出Cs，再依據(jù)式4-4求出操作空塔氣速u。 常用規(guī)整填料的Cs.max的計(jì)算見(jiàn)有關(guān)填料手冊(cè)，亦可從圖4-6所示的Cs.max曲線圖查得。圖中的橫坐標(biāo)稱為流動(dòng)參數(shù)，其定義為 (4-6

9、)圖4-4曲線適用于板波紋填料。若以250Y型板波紋填料為基準(zhǔn)，對(duì)于其他類型的板波紋填料，需要乘以修正系數(shù)C，其值參見(jiàn)表4-5。 表4-5 其他類型的波紋填料的最大負(fù)荷修正系數(shù) 填 料 類 型  型 號(hào) 修 正 系 數(shù) 板波紋填料 250Y1.0絲網(wǎng)波紋填料 BX1.0絲網(wǎng)波紋填料 CY0.65陶瓷波紋填料 BX0.8(2) 塔徑的計(jì)算與圓整 根據(jù)上述方法得出空塔氣速u后，即可由式4-1計(jì)算出塔徑D。應(yīng)予指出，由式4-1計(jì)算出塔徑D后，還應(yīng)按塔徑系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為：40

10、0、500、600、700、800、1000、1 200、1400、1600、2000、2200mm等。圓整后，再核算操作空塔氣速u與泛點(diǎn)率。 (3) 液體噴淋密度的驗(yàn)算 填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為 (4-5) 式中 U液體噴淋密度，m3/(m2·h)； Lh液體噴淋量，m3/h； D填料塔直徑，m。 為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。 對(duì)于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計(jì)算，即 Umin=(LW) minat (4-6)式中 Umin最小噴淋密度，m3/(m2·h)； (LW) min最小潤(rùn)濕速率，m3/(m·h)； at填料的總比表面積，m2/m3。 最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算(見(jiàn)有關(guān)填料手冊(cè))，也可采用一些經(jīng)驗(yàn)值。對(duì)于直徑不超過(guò)75 mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率(LW) min為0.08