空塔氣速的計算方法

1、空塔氣速的計算1、先確定液泛氣速=CX(pL-pG)/pG0.5(m/s)(0.5為上標(biāo))C:氣體負(fù)荷因子C20/C=(20/b)0.2C20一表面弓長力為20mN/m時的C值，可查表得到。b物系的液體表面張力，據(jù)物料的性質(zhì)可得，mN/mpL、pG一氣相、液相的密度2、確定空塔氣速u一'般取(0.6-0.8)uf填料塔4.1.3填料塔工藝尺寸的計算填料塔工藝尺寸的計算包括塔徑的計算、填料層高度的計算及分段等。4.1.3.1 塔徑的計算填料塔直徑仍采用式4-1計算，即(4-1)式中氣體體積流量Vs由設(shè)計任務(wù)給定。由上式可見，計算塔徑的核心問題是確定空塔氣速u。(1)空塔氣速的確定泛點氣速

2、法泛點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氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。對于散裝填料，其泛點率的經(jīng)驗值為u/uF=0.50.85對于規(guī)整填料，其泛點率的經(jīng)驗值為u/uF=0.60.95泛點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)計中，對于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點率；對于減壓操作的塔，應(yīng)取較低的泛點率；對易起泡沫的物系，泛點率應(yīng)取低限值；而無泡沫的物系，可取較高的泛點率。泛點氣速可用經(jīng)驗方程式計算，亦可用關(guān)聯(lián)圖求取。a.貝恩(Bain)霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式填料的泛點氣速可由貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式計算，即(4-2)式中uF泛點氣速，

3、m/sg重力加速度，9.81m/s2;at填料總比表面積，m2/m3;-填料層空隙率，m3/m3;八、pL一氣相、液相密度，kg/m3;L糧體粘度，mPas;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計算泛點氣速，誤差在15%以內(nèi)。表4-3式3-34中的A、K值散裝填料類型AK規(guī)整填料類型AK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0.1551.470.062251.75J-：Ib.埃克特（Eckert）通用關(guān)聯(lián)圖散裝填料的泛點氣速可用

4、?？颂仃P(guān)聯(lián)圖計算，如圖4-5所示。計算時，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)的泛點線相交，再通過交點作水平線與縱座標(biāo)相交，求出縱座標(biāo)值。此時所對應(yīng)的u即為泛點氣速uF。應(yīng)予指出，用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速時，所需的填料因子為液泛時的濕填料因子，稱為泛點填料因子，以F表示。泛點填料因子F與液體噴淋密度有關(guān)，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的泛點填料因于平均值。表4-4列出了部分散裝填料的泛點填料因子平均值，可供設(shè)計中參考。圖4-5填料塔泛點和壓降的通用關(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

5、，m/s2;pV、pL一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/so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)整填料的泛點曲線。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。表4-4散裝填料泛點填料因子平均值填料類型填料因子，1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)410117160金屬環(huán)矩鞍一170150135120金屬階梯環(huán)160140一塑料鮑爾環(huán)55028018414092塑料階梯環(huán)一260170127瓷矩鞍1100550200226瓷拉西環(huán)1300832600410一氣相

6、動能因子(F因子)法氣相動能因子簡稱F因子，其定義為(4-3)氣相動能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先從手冊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即可計算出操作空塔氣速u。常見規(guī)整填料的適宜操作氣相動能因子可從有關(guān)圖表中查得。應(yīng)予指出，采用氣相動能因子法計算適宜的空塔氣速，一般用于低壓操作(壓力低于0.2MPa)的場合。氣相負(fù)荷因子(Cs因子)法氣相負(fù)荷因于簡稱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。計算時，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)計算出Cs,再依據(jù)式4-4求出操作空塔氣

7、速uo常用規(guī)整填料的Cs.max的計算見有關(guān)填料手冊，亦可從圖4-6所示的Cs.max曲線圖查得。圖中的橫坐標(biāo)少稱為流動參數(shù)，其定義為(4-6)|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)1.0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計算出塔徑Do應(yīng)予指出，由式4-1計算出塔徑D后，還應(yīng)按塔徑系列標(biāo)準(zhǔn)進行圓整。常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為：400、500、600、700、800、1000

8、、1200、1400、1600、2000、2200mm等。圓整后，再核算操作空塔氣速u與泛點(3)液體噴淋密度的驗算填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為(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。對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算，即Umin=(LW)minat(4-6)式中Umin最小噴淋密度，m3/(m2-h);(LW)min最小潤濕速率，m3/(mh);at填料的總比表面積，m2/m3。最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗公式計算(見有關(guān)填料手冊)，也可采用一些經(jīng)驗值。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(LW)min為0.08m3/(mh);對于