化工原理課程設(shè)計的目的與要求

1、一、化工原理課程設(shè)計的目的與要求二、化工原理課程設(shè)計的內(nèi)容三、安排與要求四、設(shè)計步驟1收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2工藝流程的選擇3做全塔的物料平衡4確定操作條件5確定回流比6理論板數(shù)與實際板數(shù)7確定冷凝器與再沸器的熱負荷8初估冷凝器與再沸器的傳熱面積9塔徑計算與板間距確定10堰及降液管的設(shè)計11塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)12篩板塔的水力學(xué)計算13塔板結(jié)構(gòu)14塔高參考文獻設(shè)計任務(wù)書chpcoartannsttansdpcerecohwbdys,GGee nernaelraSleSeccrreettaarryy caposinti e nhoann.cNeotw,hesoormey.graWssit h t

2、he-rotohtirs wodrkreinvotl huteionthet olty2一、 化工原理課程設(shè)計的目的與要求 通過理論課的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了不少理論知識 和生產(chǎn)實際知識。 對于一個未來的工程技術(shù)人員來說， 如何運用所學(xué) 知識去分析和解決實際問題室至關(guān)重要的。 本課程設(shè)計的目的也正是 如此?；ぴ碚n程設(shè)計是化工專業(yè)的學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間第一次進行 的設(shè)計，要求每位同學(xué)獨立完成一個實際裝置 （本次設(shè)計為精餾裝置 ） 的設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)對精餾原理、操作、流程及設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造、安 裝、檢修進行全面考慮，最終以簡潔的文字，表格及圖紙正確地把設(shè) 計表達出來本次設(shè)計是在教師指導(dǎo)下，由

3、學(xué)生獨立進行的沒計，因 此，對學(xué)生的獨立工作能力和實際工作能力是一次很好的鍛煉機會， 是培養(yǎng)化工技術(shù)人員的一個重要壞節(jié)。 通過設(shè)計，學(xué)生應(yīng)培養(yǎng)和掌握：1，正確的設(shè)計思想和認真負責(zé)的設(shè)計態(tài)度 設(shè)計應(yīng)結(jié)合實際進行，力求經(jīng)濟、實用、可靠和先進。 2，獨立的工作能力及靈活運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的 能力設(shè)計由學(xué)生獨立完成，教師只起指導(dǎo)作用。學(xué)生在設(shè)計中碰到 問題可和教師進行討論， 教師只做提示和啟發(fā)， 由學(xué)生自已去解決問 題，指導(dǎo)教師原則上不負責(zé)檢查計算結(jié)果的準確性， 學(xué)生應(yīng)自己負責(zé) 計算結(jié)果的準確性，可靠性 學(xué)生在設(shè)計中可以相互討論，但不能照抄。為了更好地了解和 檢查學(xué)生獨立分析問題和解決向題

4、的能力， 設(shè)計的最后階段安排有答辯若答辯不通過，設(shè)計不能通過。3，精餾裝置設(shè)計的一般方法和步驟4，正確運用各種參考資料，合理選用各種經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù) 由于所用資料不同， 各種經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)可能會有一些差別。 設(shè) 計者應(yīng)盡可能了解這些公式、數(shù)據(jù)的來歷、使用范圍，并能正確地選 用。設(shè)計前，學(xué)生應(yīng)該詳細閱讀設(shè)計指導(dǎo)書、 任務(wù)書，明確設(shè)計目的、 任務(wù)及內(nèi)容。設(shè)計中安排好自己的工作，提高工作效率。二，化工原理課程設(shè)計 （精餾裝置 ）的內(nèi)容1、選擇流程，畫流程圖。2、做物料衡算，列出物料衡算表。3、確定操作條件 （壓力，溫度 ）。4、選擇合適回流比，計算理論板數(shù)。5、做熱量衡算，列出熱量衡算表。6、選擇換熱

5、器，計算冷卻介質(zhì)及加熱介質(zhì)用量。7、完成塔扳設(shè)計。8、編寫設(shè)計計算說明書。 設(shè)計結(jié)束時，學(xué)生應(yīng)提交的作業(yè)有：工藝流程圖一張，塔板 結(jié)構(gòu)圖一張，設(shè)計說明書一份。三，安排與要求3chpcoartannsttansdpcerecohwbdys,GGee nernaelraSleSeccrreettaarryy caposinti e nhoann.cNeotw,hesoormey.graWssit h the-rotohtirs wodrkreinvotl huteionthet ol設(shè)計進行兩周，大致可分為以下幾個階段：1、準備 （一天）教師介紹有關(guān)課程設(shè)計的情況， 下達設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生應(yīng)詳細 閱

6、讀設(shè)計任務(wù)書， 明確設(shè)計目的，設(shè)計任務(wù)設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計步驟 安 排好今后兩周的工作。2、設(shè)計計算階段 （四五天 ）按設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容進行設(shè)計計算， 有時甚至需要對幾個不同的 方案進行設(shè)計計算， 并對設(shè)計結(jié)果進行分析比較， 從中選擇出較好的 方案，計算結(jié)束后編寫出設(shè)計計算說明書。設(shè)計計算說明書應(yīng)包含：目錄、設(shè)計任務(wù)書、流程圖、設(shè)計計 算、計算結(jié)果及所引用的資料目錄等。設(shè)計計算說明書除了有數(shù)字計算之外還應(yīng)有分析， 只有數(shù)字計 算，而無論述分析，這樣的設(shè)計是不完整的，也是不能通過的。計算 部分應(yīng)列出計算式，代入數(shù)值，得出結(jié)果。計算結(jié)果應(yīng)有單位。說明 書一律用 16 開紙寫，文字部分要簡練，書寫要清楚。說

7、明書要標上 頁碼，加上封面，裝訂成冊。3、繪圖階段 （三四 ）。根據(jù)設(shè)計結(jié)果繪制塔盤結(jié)構(gòu)圖。 塔板結(jié)構(gòu)圖應(yīng)能表示出塔盤結(jié)構(gòu)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、各組 成零（部）件的相互位置的裝配關(guān)系。圖中應(yīng)有反映塔盤規(guī)格、性能的 尺寸，零件之間裝配關(guān)系的尺寸，外型輪廓尺寸及安裝尺寸。圖中應(yīng) 當(dāng)標明裝配、安裝、驗收所要達到的技術(shù)要求。 圖中每個不同的零 （部） 件必須有編號，并在明細表中逐項依次填寫零件序號名稱、規(guī)格、圖 號 （或標準號 ）等內(nèi)容。制圖必須嚴格按制圖標準進行。圖面清晰易懂，視圖、尺寸等 足夠而不多余。4、答辯 （二天） 答辯安排在最后兩天進行。答辯前學(xué)生應(yīng)將設(shè)計計算說明書裝 訂成冊，連同折迭好的

8、圖紙一起交給教師。 答辯時學(xué)生先摘要匯報一 下自己的設(shè)計工作，然后回答教師提出的問題。四、設(shè)計步驟精餾裝置設(shè)計的內(nèi)容與步驟大致如下：1、收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括： 進料流量及組成。 分離要求。 原料的熱力學(xué)狀態(tài)。 冷卻介質(zhì)及其溫度、加熱介質(zhì)及溫度。 物性數(shù)據(jù) （如密度、表面張力等 ）。上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中、兩項由設(shè)計任務(wù)給出。、兩項若任 務(wù)中未曾給出， 則應(yīng)根據(jù)具體情況確定。 物性數(shù)據(jù)可從有關(guān)資料中查 取。2、工藝流程的選擇精餾裝置一般包括塔頂冷凝器，塔釜再沸器，原料預(yù)熱器及流 體輸送泵等。流程選擇應(yīng)結(jié)合實際進行，考慮經(jīng)濟性、穩(wěn)定性。如進 料是否需要預(yù)熱、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型式

9、等。當(dāng)塔頂需汽相出料時，采用分凝器，除此之外，一般均采用全 凝器。對于小塔，通常將冷凝器放于塔頂，采用重力回流。對于大塔， 冷凝器可放至適當(dāng)位置，用泵進行強制回流。再沸器的型式有立式與臥式、熱虹吸式與強制循環(huán)式之分。當(dāng) 傳熱量較小時，選用立式熱虹吸式再沸器較為有利。傳熱量較大時， 采用臥式熱虹吸式再沸器。當(dāng)塔釜物料粘度很大，或易受熱分解時， 宜采用泵強制循環(huán)型再沸器。幾種再沸器型式如圖 1所示。精餾裝置中，有可能被利用來預(yù)熱進料的熱量有塔頂蒸汽的潛 熱和塔釜殘液的顯熱。塔頂蒸汽潛熱大，而溫度較低，塔釜殘液溫度 高。而顯熱的熱量少。在考慮這些熱量的利用時要注意經(jīng)濟上的合理 性及操作上的穩(wěn)定性。3

10、、做全塔的物料平衡對于雙組分的連續(xù)精餾塔，由總物料平衡及組分物料平衡有D W =FDXd WXw =FXf(1)根據(jù)進料流量F及組成Xf,分離要求，解方程組(1)即可求得餾 出液流率D及殘液流率 W。4、確定操作條件(壓力、溫度)精餾操作最好在常壓下進行。不能在常壓下進行時，可根據(jù)下 述因素考慮加壓或減壓操作。(1) 、對熱敏性物質(zhì)，為降低操作溫度，可考慮減壓操作(1) 立式熱虹吸型(2) 泵強制循環(huán)型(3) 臥式再沸器圖1幾種再沸器型式17(2) 、若常壓下塔釜殘液的泡點超過或接近200C時，可考慮減壓操作。因為加熱蒸汽溫度.一般低于 200C。(3) 、最方便最經(jīng)濟的冷卻介質(zhì)為水。若常壓下

11、塔頂蒸汽全凝時 的溫度低于冷卻介質(zhì)的溫度時可考慮加壓操作。還應(yīng)該指出壓力增大時，操作溫度隨之升高，輕、重組分相對 揮發(fā)度減少、分離所需的理論板數(shù)增加。在確定操作壓力時，除了上面所述諸因素之外。尚需考慮設(shè)備 的結(jié)構(gòu)、材料等。通常按下述步驟確定操作壓力。(1) 、選擇冷卻介質(zhì)，確定冷卻介質(zhì)溫度。最為方便、來源最廣的冷卻介質(zhì)為水。設(shè)計時應(yīng)了解本地區(qū)水 的資源情況及水溫。(2) 、確定冷卻器及回流罐系統(tǒng)壓力 P冷。塔頂蒸汽全部冷凝時的溫度一般比冷卻介質(zhì)溫度高 1020C。 冷卻器和回流罐系統(tǒng)壓力即為該溫度下的蒸汽壓 (平衡壓力)，可由泡 點方程求得。cK iXDj = 1( 2)i 1式中K平衡常數(shù)。

12、烴類Ki可由資料門2查得。(3) 、確定塔頂和塔釜壓力。塔頂壓力P頂?shù)扔诶淠鲏毫冷加上蒸汽從塔頂至冷凝器的流 動阻力 P頂f冷凝器，即P頂=P冷+ P頂宀冷凝器(3)塔釜壓力P底等于塔頂壓力加上全塔板阻力 P塔。全塔阻力厶 P塔等于塔板阻力乘實際板數(shù)，即P底=P頂+ P塔=P頂+n P板（4）式中： P板一塔板阻力，通常為35mm汞柱在確定了操作壓力之后，塔頂溫度可由式（5）確定。塔釜溫 度由式（6）確定。J必八也=1（ 5）V kikic二 KiXwj =1（6）i 45、確定回流比對于平衡線向下彎曲的物系，最小回流比的計算式為Xd -yqRm 二yq Xq式中：Xq， yq q線與平衡

13、線交點座標。當(dāng)進料為飽和液體時，最小回流比也可用式（8）計算，進料為飽和蒸汽時，按式（9）計算。(9)(8)R _1XD 二 1 XD一 ：j XF 一 1 -XFr _1XD 1 _ XDm|1_匸1-Xf汽液混合進料時，最小回流比的計算式為:Rm 二 q Rm qw 1 - q Rm qT(10)式中:Rm qd泡點進料時的Rm，按式（8）計算Rmq一一露點進料時的Rm,按式(9)計算由上式可知，最小回流比和進料液化分率 q有關(guān)。當(dāng)泡點進料時，q=1。露點進料時，q=0。若進料壓力高于塔的操作壓力，且原料 液溫度較高時，進入塔內(nèi)后可因壓力降低而產(chǎn)生絕熱汽化。絕熱汽化溫度T及液化分率可由絕熱

14、汽化方程組(11)計算式中:XFi心1-心qr cZi4H -hFH hH、h汽相、液相焓。=1(11)hF原料液焓。方程(11)可由試差法解得，方法如下:a、根據(jù)進料溫度及組成，求得 hF；b、假設(shè)汽化溫度，查得Ki ；c、由方程(11)的第一式求得q及汽，液相組成;d、由假設(shè)溫度及求得的汽，液相組成計算汽、液相焓H及h； e、將H，h，hF蝦代入方程(11)的第二式，若等式成立，則計算正確；若等號不成立，則重設(shè)溫度，重復(fù)(b)至(e)過程。適宜回流比通常為最小回流比的 1.22倍，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)理論 板和回流比的關(guān)系圖(圖2)確定。圖2是在假設(shè)若干個不同的回流比下，分別用簡捷法求出相應(yīng) 的理

15、論板數(shù)，然后，由計算結(jié)果作圖而得到的。顯然適宜回流比應(yīng)在 圖中曲線斜率變化最大處。6、理論板數(shù)與實際板數(shù)RmR適宜r圖2理論板和回流比關(guān)系圖對于雙組份精餾塔，求解理論板數(shù)可用圖解法或簡捷法。 若理論 板數(shù)較多，且溶液接近于理想溶液時，可作簡捷法計算。簡捷法求理論扳數(shù)時，有吉利蘭(Gilliland)法和埃爾巴一馬道克 斯(Erbar-Maddox )法。據(jù)稱埃爾巴法比吉利蘭法精度要高，但埃爾巴 法只能用于泡點進料，且指明回流比為最適宜回流比，而一般回流比 大多高于這個數(shù)值5。圖解法和簡捷法的具體作法可參閱教材，此處不再討論。實際板數(shù)等于理論板數(shù)除以總板效率，即N實工匕理(12)Et式中：N實實

16、際板數(shù)N理不包括分凝器、再沸器在內(nèi)的理論板數(shù)。Et總板效率(全塔效率)影響總板效率的因素較多，目前尚無準確的關(guān)聯(lián)式可用于計算，只能根據(jù)經(jīng)驗估計。對于雙組分精餾塔，多在0.50.7左右6。7、確定冷凝器和再沸器的熱負荷 Q、Q對于全凝器，由冷凝器熱平衡可得：Qc 二 R 1 D 比hD（ 13）式中：R 回流比。D 餾出液流率。Hi，hD塔頂蒸汽、餾出液焓。對全塔做熱平衡有Qr = DhD Wiw Qc - FhF（ 14）式中：hw 塔釜殘液焓。（其它符號同前）8初估冷凝器和再沸器的傳熱面積傳熱面積A可由傳熱方程計算，即A Q（ 15）K八tm式中：Q熱負荷。K 傳熱系數(shù)。4m 冷熱流體平均溫

17、度差。對于低沸點烴類，冷凝介質(zhì)為水時，傳熱系數(shù)為 390980（千 卡/m2 時C ）。加熱介質(zhì)為水蒸汽時，再沸器的傳熱系數(shù)為 390 880 C（千卡/m2 時C ）。9、塔徑的計算及板間距的確定在精餾塔的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)對精餾段和提餾段分別進行設(shè)計。通常精餾段根據(jù)塔頂?shù)谝粔K板的條件進行設(shè)計，提餾段根據(jù)塔底條件進行 設(shè)計。精餾段汽、液相負荷分別按式（16）、（17）計算。V 二 R 1D（16）L二RD（17）式中：D餾出液流率（Kmol/h）。R 回流比。提餾段的汽相流率可由再沸器熱負荷計算，即V二 Qr . rw（ 18）式中：rw 殘液的摩爾潛熱。提餾段的液相流率有L=V W（ 19）式中

18、：W殘液流率以上求得的流率為摩爾流率，在塔徑的計算中應(yīng)換算成體積流率。在板式塔的設(shè)計中，最大汽速（泛點汽速）可米用下式計算 。(20)式中:幾，*分別為液相、汽相密度。C經(jīng)驗系數(shù)。由圖3查取。在查取經(jīng)驗系數(shù)時，先確定板間距 HT和清液層高度血。當(dāng)塔徑大于1米時，板間距H通?？扇?. 4米、0. 45米、0.6米。在具體確定時考慮以下因素:(1) 、大塔應(yīng)取較大的板間距。(2) 、液量較大時，應(yīng)取較大的板間距。(3) 、物料易起泡時，應(yīng)取較大板間距。(4) 、塔板數(shù)多時，板間距應(yīng)取較小值。清液層高度hL通常為4090毫米。對于加壓塔和常壓塔，可 取大值。對減壓塔，為減小塔板阻力，一般取小值。板間

19、距大時，hL取大值；HT小時，hL取小值.圈9經(jīng)驗系數(shù)C圖圖中：V、L分別為汽相、液相流率(mVh )。: ,匚一分別為液相、汽相密度(Kg/m3)。C20表面張力為20 (達因/厘米)時的系數(shù)CoHt, hL分別為板間距，板上清夜層高度(m。C 二C20當(dāng)表面張力。為其它值時的系數(shù)C按下式校正:(21)(22)在求得泛點后，設(shè)計氣速可取泛點氣速的(0.6 0.8 )倍，即U二 0.6 0.8 -Umax對于設(shè)計氣速，大塔、加壓塔可取大值；小塔、減壓塔取小值在求得了設(shè)計氣速U之后，塔徑D即可按下式估算D=、Vg-0.785U(23)18式中：V 汽相流率(米3/秒)(24)式中:D園整后的直徑

20、（米）U 設(shè)計速度（米/秒）D塔徑計算值（米）塔徑按計算值d進行園整，1米以上的塔，按0.2米的間隔園塔的截面積A及空塔氣速U分別按式（24）和（25）計算A =0.785D26(25)上述計算塔徑的方法（史密斯泛點關(guān)聯(lián)法）對于石油類液量較大的塔常偏于保守，此時可按有效截面法計算有效截面法計算塔徑的步驟如下8（1）、有效柱面上的最大允許速度Umaxmax0.055 gH(m/s)(26)式中：L, V分別為液體、氣體流率（m/h)l， 分別為液相、汽相密度3(Kg/m)Ht板間距（nr） g 重力加速度。、有效截面上的設(shè)計氣速Ua :有效截面上的設(shè)計氣速Ua按下式計算UKKgUmax(m/g)

21、(27)式中：K安全系數(shù)，K=0.60.8，對于大塔、加壓塔或板間距較大時，取最大值。對于小塔或減壓時，取小值Kg 系統(tǒng)因素，由物系統(tǒng)程度決定。表1系統(tǒng)因素Kg表系統(tǒng)名稱系統(tǒng)因素Kg正常下起泡物系下1輕度起泡物系（如氟利昂）0.9中度起泡（如油吸收塔、胺及乙一醇再生塔）0.84重度起泡（如胺和乙二醇吸收塔）0.73嚴重起泡（如甲乙酮裝置）0.60形成穩(wěn)定泡沫系統(tǒng)（如堿再生塔）0.38（3）、有效截面積Aa在求得有效截面上的氣速Ua之后，即可按下式計算有效面積Aa2Aa7g.Ua（ m）（ 28）式中：Vg 汽相流率（米3/秒）。（4）、降液管面積Af液體在降液管流速Uf按以下兩式計算，取小值。

22、Uf =0.17KKg（29）禾口U f = 0.00798KK g . H 丁一二一（ 30）式中符號同前。在求得了液體在降液管的流速Uf之后，降液管面積Af ,即可由式（31）求得Af =Lg Uf（31）式中：Lg 液體流率（m/s）（5）、塔徑D塔截面積為有效面積和降液管面積之和，由此即可求得塔徑的計算值d。即(32)Aa Af0.785由計算值d園整，即可求得塔徑D。10、堰及降液管的設(shè)計液體在塔板上的流動型式、雙溢流和多溢流。當(dāng)塔徑小于 2米 時，通常采用單溢流，塔徑在 2米4米時采用雙溢流，塔徑大于4 米時，一般應(yīng)考慮米用多溢流 。幾種溢流型式如圖4所示。由圖可知，邊上降液管呈弓

23、形，中 間降液管為矩形（或梯形）。對于單溢流，溢流堰長度通常為（0.60.8）D ,對雙溢流（或溢 流）兩鍘的降管，堰長取塔徑 D的0.50.7倍。中間降液管的堰長 通常為0.9D左右。塔板上的總堰長為該板上各堰的長度之和。堰上液流強度在2040 （nVh.m ）左右時，操作情況最好。一 般來說，最大堰上液流量不宜超過100130（ mi/h.m ）。實際生產(chǎn)中，也有少數(shù)塔，其堰上液流量超過200 (vm/h.m )a單溢流b、四溢流c、雙溢流圖4幾種常見的溢流型式對于弓形降液管。堰長一經(jīng)確定之盾，降液管寬和面積可按圖5計算。雙濫流或多溢流的中間降液管。寬度一般可取200300(mm 降液管面

24、積可按矩形計算。在降液管的設(shè)計中，應(yīng)注意液體在降液管的停留時間不得少于35s。液體在降液管的停留時間s按下式計算。(33)Af *HtT =Ls式中各符號同前。出口堰是為保證塔板上有一定的液層。出口堰的高度hw為板上清液層高度hL減去堰上液層高度how,即hw - he - how(34)堰上液層高度由下式計算。2how =2.843（35）lw3式中：L液體流率（m /h）。E 液體收縮系數(shù)，通?？扇?。降液管底端與塔扳之間的距離ho若過大，則不易形成液封；若 過小，液體在降液管出口阻力過大，易液泛。ho通?？砂聪率酱_定。ho 害（36）1 wUb式中：Lg 液體流率（m3/ h）ub 液體

25、在降液管出口流速。通?？扇?.11.3 （m/s）左右。 ho 一般不宜小于2025（mm。以免因堵塞而造成液泛。11、塔板布置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)11 1篩板布置塔板上在靠近塔壁的部分，應(yīng)留出一圈邊緣區(qū)，供塔板安裝之用, 通常邊緣區(qū)寬度 W為5070mm塔扳上液體的入口和出口需設(shè)定安 定區(qū)，以避免大量含有氣泡的液體進入降液管而造成液泛。一般，安 定區(qū)的寬度Wg可取50100mm邊緣區(qū)和安定區(qū)中的塔板不能開孔。 11 2篩孔直徑d0篩孔直徑的太小對塔板壓降及塔板效率無顯著影響；但隨著孔徑的增大，操作彈性減?。ㄔ陂_孔率、空塔氣速及液流強度一定的情況下，若孔徑增大，則液量和霧沫夾帶量都隨之增大。

26、因此，孔徑增大，操作下限上升，操作上限降低，導(dǎo)致操作彈性減少 ）。此外，孔 徑大，不易堵塞；且孔徑大，制造費用低。一般碳鋼的篩板厚度為 34mm合金鋼塔板的厚度為2 -2.5mm篩孔孔徑與塔板厚度的關(guān)系，主要應(yīng)考慮加工的可能性。當(dāng) 用沖孔加工時，對于碳鋼塔板，孔徑不應(yīng)小于板厚；對于不繡鋼塔板， 孔徑不應(yīng)小于（1.52）倍的板厚。篩孔直徑應(yīng)根據(jù)上述因數(shù)進行選擇。工業(yè)生產(chǎn)中一般用310mn的孔徑，推薦用45mnt勺孔徑。11 3開孔率、孔中心距和板厚開孔率和孔中心距對篩板的影響遠比篩孔孔徑的影響大。通常采用2. 55倍直徑的中心距；該值過小，易使氣流互相干擾，過大則易鼓泡不均，兩者都將影響塔板效率

27、。設(shè)計時應(yīng)按所需的開孔面積來 確定中心距，盡可能在34倍的孔徑范圍內(nèi)篩孔面積和開孔區(qū)面積之比稱為開孔率，在同樣的空塔氣速下,開孔率大，霧沫夾帶小，但易漏液，操作彈性??；開孔率小，霧沫夾 帶大，且塔板阻力大，易液泛。因此，開孔率對塔板的設(shè)計十分重要 通常，開孔率在515%之間。在確定開孔率時，往往需同時聯(lián)系孔 徑和孔心距，進行多次試算。篩板一般按正三角形排列。此時，若選定孔徑和孔心距，貝惋孔面積A和Aa開孔區(qū)面積之比可按下式計算(37)式中：a 篩孔面積，m；2A 開孔區(qū)面積，m;t 孔中心距,mm;do 篩孔孔徑，mm開孔區(qū)面積Aa對于單溢流型塔板可用下式計算：Aa =2 xjr2 -x2 +

28、r2sin A（38）r丿式中：x 二 D 一 Wd Ws ，m；2Dr =-Wc，m2sin必為以弧度為單位的反三角函數(shù)；rWd 降液管寬，mWs 安定區(qū)寬，m；Wc 邊緣區(qū)寬，m。（Wd、Ws、Wc的設(shè)計見后）對于雙流型塔板，開孔區(qū)面積按下式計算：代=2 xjr2 -x2 + r2sin-1? i-2 xj2 -x： +r2sin互 i（39）r丿ir丿式中:XiWs32篩孔數(shù)按下式計算:1158 103Aa(40)式中：n篩孔數(shù);Aa 開孔區(qū)面積，m；t 孔中心距，mm12、篩板塔的水力學(xué)計算12 1塔板阻力氣相通過塔板的阻力為干板阻力與液層阻力之和。即hp 七 h(41)式中：hp 氣

29、體通過每一層塔板的阻力，m液柱；入一干板阻力，m液柱；hi 塔板上的液層阻力， m液柱。篩孔塔板的干板可用下式計算。(42)式中：uo 篩孔氣速，m/s;Co 流量系數(shù)，可由圖6查得；V,匚一分別為氣相和液相的密度，Kg/m3122漏液點當(dāng)孔速低于漏液點氣速時，大量液體從篩孔泄漏，這將嚴重影響塔板效率。因此，漏液點氣速為下限氣速。篩孔的漏液點氣速按下式 計算：(43),“ “0.0056 十 0.13 hw 尸luM =4.4C V式中：uM 漏液點篩孔氣速，m/s;4 二9810，Ld0，表面張力壓頭,m液柱;液體表面張力，dyn/em。當(dāng)板上清液層高小于30mn,或篩孔孔徑do小于3mm時

30、，用下式計算:UOM二 4.4C。0.0051 0.05hL ；(44)123霧沫夾帶霧沫夾帶量的計算有兩類，一類直接用板上參數(shù)表，如下式:0.0057Ug32Ht hj 丿(45)式中： e 霧沫夾帶量，Kg/ Kg氣，Ug 液層上部氣速，m/S.Ug =At - Aj該法只能用于常壓塔，若用加壓塔，計算值偏小。另一種方法用泛點百分率來關(guān)聯(lián)。如Fair法，方法如下：用下式求得泛點氣速Uf，(p _ pU F - 0.305CbB、C46)Cbb由圖8查得，當(dāng)A Aa0.1時，Cbb乘以以下校正系數(shù)cPc0.101.000.080.900.060.80當(dāng)液體表面張力不等于20dyn/em時，C

31、bb應(yīng)乘以(可20)0.2。 當(dāng)操作氣速u和泛點之比作為液泛分率，由圖9查得霧沫夾帶(47)分率，再由下式求得霧沫夾帶量：式中：l , V分別為液相和氣相流量，Kg/h。12-4液泛的校核(48)降液管內(nèi)液面的高度按下式計算。H d = hw hw hd hr式中：Hd 降液管液面高，mhd 液體在降液管出口阻力，校式（49）計算； 其它符號同前。(49)f |2hd =0.153 g （m 液柱）J who j為了避免液泛，降液管中液面高不得超過（0.40.6）倍的Ht hw，即Hd 乞 0.4 0.6 Ht hw（50）12-5液體在降液管的停留時間為使降液管中液體的氣泡能夠脫除，液體在降

32、液管的停留時間不 得少于35秒，即(51)Aj *Ht -一35Lg12-6負荷性能圖對于一個結(jié)構(gòu)已定的塔板，將有一個適宜操作區(qū)。它綜合地反映了塔板得操作性能，把不同的氣、液流率下塔板上出現(xiàn)得各種流體力學(xué)得界限綜合地表達出來。上述反映氣、液負荷和塔板性能的關(guān)系圖稱為負荷性能圖。負荷性能圖的作法如下:(1)、按式(43)作漏液線;、按式(44)或(5)取泛點率為(6582%)時作霧液夾帶線;、按式(48):取H二 0.4 0.6 Hhw時作液泛線;(4)、按式(51)作最大液量線;(5)、按式(52)作量小液量線2.84E(52)式中：L液體流率,mi/ h;lw 堰長，m;E液流收縮系數(shù)，通常

33、可取 1。一個設(shè)計合理的塔，負荷性能田如圖10所示。圖中陰影部分為適宜操作區(qū)。以氣、液相流率作 圖所得的操作點B應(yīng)在適宜操作區(qū)中。圖中操作上限為 A。設(shè)計說明書的書寫方式可參閱參考文獻。A圖10負荷性能圖13、塔盤結(jié)構(gòu)直徑大于0.8m的塔，通常采用分塊式塔板，以便于從人孔送入 塔內(nèi)。塔盤結(jié)構(gòu)可參閱資料9。（1）、塔板型式理想的塔板應(yīng)在滿足工藝操作的條件下，要求結(jié)構(gòu)簡單、有足 夠的剛性、便于加工、安裝和檢修。報據(jù)上述要求，推薦自身梁式塔 板和槽式塔板（見圖11）。槽式塔板的模具制造較自身梁式簡便，但 自身梁式塔板更便于上、下均可拆連接。一般設(shè)計可用自身梁式塔板， 在制造設(shè)備條件所限下宜用槽式塔板

34、。自身梁式塔板的結(jié)構(gòu)及尺寸見 圖11。其厚度S對于碳鋼可取24mm不銹鋼為23mm壓彎半徑 R= （11.5）S , R = S。塔板寬度應(yīng)能從450mn人孔進出。塔板梁離 h如比表2。表2自身梁式塔板梁高（mm塔板長度小于100010001400140018001800以上A型梁高h16080B型梁高h28090（2）、塔板固定件受液盤有平形受液盤和U形受液盤。凹形受液盤在低液量時仍 能造威液封。且有改變液體流向的緩沖作用和便于液體的側(cè)線采出。 塔徑大于800毫米時常采用凹形受液盤。若物料易聚合或含有懸浮固 體時，凹形受液盤易造成死角而堵塞，應(yīng)采用平形受液盤。用平形受液盤時，為使上一層板流入

35、的液體在板上均勻分布，常設(shè)進口堪。用凹形受液盤時一般不設(shè)進口堰。受液盤一般為50mm塔板固定件由以下部件組成：固定的受液盤和降液管、支持圈、支持板、支持角鋼。塔板固定件的名稱、結(jié)構(gòu)、焊接方式見文獻9。各部件尺寸見表3和表4。表中括號內(nèi)數(shù)值系指不銹鋼塔板。表3單流塔板固定件尺寸（mr）i塔徑Dg支撐圈 截面 尺寸支撐板 截面 尺寸降 液 板 厚受 液 板 厚受液盤支持角鋼 尺寸支撐 面寬受液盤深度 8淚 孔 數(shù)無 側(cè)線有 側(cè)線80040 X 850 X 8445650100156 X 56 X4100040 X 1050 X 1012001400160050 X 1050 X 106(4)6(4

36、)150218002000220060 X 1250 X 122400表4雙溢流塔板固定件尺寸塔徑Dg角鋼（中間梁） 尺寸支撐面 尺寸支撐板 尺寸降液 板厚受液板厚10淚孔數(shù)降液板 支撐板 數(shù)梁 端 間 隙兩 側(cè)中間兩 側(cè)中間兩 側(cè)中間200090 X 56 X 6220066112240025260090 X 56 X 860 X 1050 X 106280023000100X 56 X 823200110X 56 X 8823400125X 56 X 883600140X 56 X 88(6)333800140X 56 X 1070 X 1250 X 12(6)4000160X 56 X 1210304500160X 56 X 12(6)33445000180X 56 X 12表5卡子型號及材料型 式材料卡板尺寸下的卡子型號卡板螺柱橢圓墊板螺母468101214IA3F2Cr13A3FA3FI A4I A6I