浮閥塔的設(shè)計(jì)示例

浮閥塔設(shè)計(jì)示例設(shè)計(jì)條件擬建一浮閥塔用以分離某種液體混合物，決定采用F1型浮閥（重閥），試按下述條件進(jìn)行浮閥塔的設(shè)計(jì)計(jì)算。氣相流量Vs=1.27m3/s；液相流量Ls=0.01m3/s；氣相密度PV=3.62kg/m3；液相密度pl=734kg/m3；混合液表面張力。=16.3mN/m,平均操作壓強(qiáng)p=1.013X105Pa。設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程（一）塔徑欲求出塔徑應(yīng)先計(jì)算出適宜空塔速凰適宜空塔速度u一般為最大允許氣速u潛0.6?0.8倍即：u=(0.6?0.8)uF式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)網(wǎng)查得，液氣動(dòng)能參數(shù)為:L式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)網(wǎng)查得，液氣動(dòng)能參數(shù)為:Ls_0.01p34-3.62

二否3.62=0.112取板間距Ht=0.6m,板上液層高度hL=0.083m,圖中的參變量HTHT-hL=0.6-0.083=0.517m。根據(jù)以上由圖可得液相表面張力為20mN/m時(shí)的、、0.220；負(fù)荷系數(shù)C20=0.1。由所給出的工藝條件校正將：02=0.096最大允許氣速：

Pl~Py=0.0%Pv734-3.62二］斯而Pl~Py=0.0%Pv734-3.62二］斯而b3.62取安全系數(shù)為0.7,則適宜空塔速度為：u=0,7x1.36=0.952微/s由下西翼塔徑:D(= =1.304m0.785x0,9521.27按標(biāo)準(zhǔn)塔徑尺寸圓整，取D=1.4m;實(shí)際塔截面積：斗二70。=?/1.4口=1.54??2實(shí)際空塔速度：安全系數(shù)：=082^135=0507在0.6~0.8范圍間，合適。（二）溢流裝置選用單流型降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。1）降液管尺寸圖查得：取溢流堰長(zhǎng)lw=0.7D,即lw/D=0.7,由弓形降液管的結(jié)構(gòu)參圖查得：A/AT=0.09,Wd/D=0.15此:弓形降液管所占面積:Af=0.09x1?54=0,139（m2）弓形降液管S*：Wd=0.15x1?4=0.21(m2)驗(yàn)算液體在降液管的停留時(shí)間8,由于停留時(shí)間8>5$,合適。2）溢流堰尺寸由以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可求出：溢流堰長(zhǎng)lw=0.7x1.4=0.98m采用平直堰，堰上液層匐度可依下式計(jì)算，式中E近似取1,即2.3410002.84 (2.3410002.84 (0,01x3600^1000 I0,93 )=QQ33落溢流堰高：hw=hL-how=0.083-0.033=0.05m液體由降液管流入塔板不設(shè)進(jìn)口堰，并取降液管底隙處液體流速u0'=0.228m/s;降液管底”度：浮例數(shù)及排列方式：1）浮閥初取閥孔動(dòng)能因F04_ 0.01T^~0.98x0.2280.045m-F&jJ沖=11/浮例數(shù)及排列方式：1）浮閥初取閥孔動(dòng)能因F04_ 0.01T^~0.98x0.2280.045m-F&jJ沖=11/^3.62—5.78m/石每層塔板上浮閥個(gè)L'*>1” .《(個(gè))^rx0.0392X5.732）浮河的排列按所設(shè)定的尺寸畫出塔板，并在塔板的鼓=11扁孔氣速為：泡區(qū)內(nèi)依排列方式進(jìn)行試排，確定出實(shí)際的閥已知Wd=0.21m,選取無(wú)效邊緣區(qū)寬區(qū)WC=0.05m.破沫K?SWS=0.075m,由下式計(jì)算鼓泡區(qū)面積，即：Aa=2 -/+r2sin-1「二32-碑亡=1.4/2-0.05=0.65網(wǎng)“0/2-(唯+%)=1.4/2-(0.075+0,21)=0,415部4=20.41570.652-0.41524=20.41570.652-0.4152+ISO00.652池-1仁I0.65浮閥的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的空心距t=75mm,則等展三角形的高度:112 =0.0312^0.0757^0.075X1S4由于塔直徑D=1400mm，需采用分塊式塔板四塊（其中兩塊弓形板.通道板和矩形板各一塊）?？紤]到各分塊的支承與銜接要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距t1應(yīng)小于計(jì)算值，故取1'=0.065皿?現(xiàn)掖t=75mm.t'=65mm的等腰三角形叉排方式畫出浮閥排列圖，可排出閥孔戴180個(gè)，重新核算以下參數(shù):閥孔氣速:為抖'播曠(4x1.27)/八死乂為抖'播曠(4x1.27)/八死乂0.Q為:Ml幽動(dòng)能因數(shù):出二5.91^2=11,24 動(dòng)能因數(shù)在9?12之間，合適。

塔板開(kāi)孔率：廿===180=0.139開(kāi)孔率在10%?14%之間，合適(三)塔板流體力學(xué)驗(yàn)算1)塔板壓降利用下式計(jì)算:(1)干板阻力臨界孔速：”=Qv73.1 -1,8273.1 =5.19根/占塔板開(kāi)孔率：廿===180=0.139開(kāi)孔率在10%?14%之間，合適(三)塔板流體力學(xué)驗(yàn)算1)塔板壓降利用下式計(jì)算:(1)干板阻力臨界孔速：”=Qv73.1 -1,8273.1 =5.19根/占<un3.62 0因閥孔氣速％大于其臨界閥孔氣速％,故干板阻力計(jì)算式為:血二5.34^-=5.34x2^2211=0,047^2gP1 2x9,31x734(2)板上充氣液層阻力本設(shè)備分離烴化液，液相為碳?xì)浠衔铮扇〕錃庀禂?shù)％=0.5。瓦=，瓦=0,5x0.083=0.M2通(3)液體表面張力造成的阻力2x16.2X10-30.0085x734x9.81=0.0005^ffi以:hp=0.047+0.042+0.0005=0.0895m單板壓降：Apj.= =0.0895x734x9.81=644單板壓降偏高。(一般對(duì)于常壓精餾墻應(yīng)在260?530Pa為宣)。2)降液管液泛校核為了防止降液管液泛現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管內(nèi)消液層高度H/^Ht+H〉其中嘰叫項(xiàng)項(xiàng)(1)氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?前面已求出，%=0.0895m.(2)液體通過(guò)降液管的壓頭損失(不設(shè)進(jìn)口堰)(3)板上液層高度前已選定hL=0.083m所以Hd=0.00895+0.083+0.008=0.181m取降液管中泡沫層相對(duì)密度9=。.5,前已選定板間距HT=0.6m,hw=0.05m.則9(HT+Hw)=0.5(0?6+0.05)=0.325m可見(jiàn)，,〈9(Ht+HJ，符合防止降液管液泛要求3)液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間大于3?5§,才能使得液體所夾帶氣體的釋出。^設(shè)計(jì)可見(jiàn)，所夾帶氣體可以釋出?？梢?jiàn)，所夾帶氣體可以釋出。4）霧沫夾帶?校核依下面兩式分別計(jì)算泛點(diǎn)率F，即依下面兩式分別計(jì)算泛點(diǎn)率F，即板上雌流徑長(zhǎng)度Fj=0-2%=1.4-2x0.21=0.98^板上液流面積=At-2Af=1.54-2x0.135=1.27^查得泛點(diǎn)負(fù)荷1與=0.141.物性系KK=1.0,m±數(shù)據(jù)代入：因數(shù)1查得泛點(diǎn)負(fù)荷1與=0.141.物性系KK=1.0,m±數(shù)據(jù)代入：因數(shù)1.27xF= 1.0x0,141xl.27+1一3八口.口1，口筑 及1.27x =0刃3儀F= 3.62口.…^^口出對(duì)于大塔，為避免過(guò)量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò)80%。上兩式計(jì)算的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足eVv0.1kg（W）/kg（氣）的要求。5）嚴(yán)重漏液校核當(dāng)閥孔的動(dòng)能:因數(shù)F當(dāng)閥孔的動(dòng)能:因數(shù)F0低于5時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，前面已計(jì)出F0=11.24，可見(jiàn)^會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液。（四）塔板負(fù)荷性能圖

1）氣體負(fù)荷下限線（漏液線）對(duì)于F1型重閥，因動(dòng)能因數(shù)F0v5時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取F01）氣體負(fù)荷下限線（漏液線）對(duì)于F1型重閥，因動(dòng)能因數(shù)F0v5時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取F0=5計(jì)算相應(yīng)的氣%)旃=-d^N^==-(0,039yxl80xJ_=0,565m3fs4°而八,際2）過(guò)量霧沫夾帶線根據(jù)前面霧沫夾帶雌可知，對(duì)于大塔，取泛點(diǎn)率F=0.8，那么0.8=— : +1,36I￡xO.PS734-3.621.0x0,141xl.27整理得:嗅二2.035-13.93Z,霧沫夾帶線為直線，由兩點(diǎn)即可確髭當(dāng)LS=0時(shí)，VS=2.035m3/s;當(dāng)LS=0.01時(shí)，/=1.846皿3/5。由這兩點(diǎn)便可繪出霧誄夾帶線。3）液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，其堰上液層匐度how必對(duì)于平直堰，其堰上液層匐度how必須要大于0.006m°Whow=0.006m，可作出液相^荷下限線。風(fēng)變=2,E4x10-3風(fēng)變=2,E4x10-35,3600(ZsU=0.006取E=1.g1則可求出（15）min:(EgTOTTI(EgTOTTI0.006齊絲_=o.ootW/s36004）液相負(fù)荷上限線液體的?大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3~5$,取8=5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則:0.135x0.06-0.0162m0.135x0.06-0.0162m3is5）液泛線先求出工與\的關(guān)系，就可在操作范圍內(nèi)任意取若干點(diǎn)，從而繪出液泛緣事嗎二h-逐一遍*其中：2=L91乂1Q5-^=L91乂1。一$乂一：——r=0.0291

734X1802上二裾f(shuō)了+3-1-/）及=0,5x0.6+（0.5-l-0.5）x0.05=0.25=73.670.153_ =73.67-0.9Sax0.04524=0十%）磯0.667）焉=。十S5）乂0.667x=1.014將計(jì)算出的分、b.c.d將計(jì)算出的分、b.c.d代入上式方程并整理可得:Vf=8.6-2706.3Z^-34,S8Zf在操作范圍內(nèi)任意取若干L，由上式可算出相應(yīng)的工s，結(jié)果列于下表。T 1.在操作范圍內(nèi)任意取若干L，由上式可算出相應(yīng)的工s，結(jié)果列于下表。T 1.Ls.n6ilLiUl0J：ii：i50.1：1：100.01ij.OH00152.!??2.742.652.502J22_42s將以上五條線標(biāo)繪在同一Vs~Ls角坐標(biāo)系中，畫出塔板的操作負(fù)荷性能圖。將設(shè)計(jì)點(diǎn)電，工）標(biāo)繪在圖中，如P點(diǎn)所示，由原點(diǎn)O及P作操作線OP?操作線交嚴(yán)?漏液線①于點(diǎn)A，過(guò)量霧沫夾帶線②于點(diǎn)B。由此可見(jiàn)，此塔板操作負(fù)荷上下限受嚴(yán)?漏液線①及過(guò)量霧沫夾帶線②的控制。分別從圖中A.B兩點(diǎn)讀得氣相流量的下限

曠疝11及上限丫皿1可求得該塔的操作彈性。操作彈性圖2-42塔板操作負(fù)荷性能圖圖2-42塔板操作負(fù)荷性能圖設(shè)計(jì)結(jié)果現(xiàn)將以上設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果列于下附表。附表：浮陶塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表設(shè)計(jì)結(jié)果現(xiàn)將以上設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果列于下附表。附表：浮陶塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表10

10甌 目教植質(zhì)怖明￡ 他塔鞋D，m1.4板間距m□,6借板型式單漆充弓悠降簸管分塊式招植空搭氣速u,0.325宙癡想矢5，m0.53港沆堰鬲himm0.05檢E調(diào)