化工原理课程设计浮阀塔的设计专业：化学工程与工艺班级：化工1003：皓升学号：1001010310成绩：指导教师：王晓宁目录设计任务书1一、塔板工艺尺寸计算2(1)塔径2(2)溢流装置3(3)塔板布置及浮阀数目与排列4二、塔板部结构图6三、塔板流体力学验算7(1)气相通过浮阀塔板的压强降7(2)夜泛7(3)雾沫夹带8四、塔板负荷性能图9(1)雾沫夹带线9⑵液泛线10⑶液相负荷上限线10⑷漏液线11⑸液相负荷下限线11五、汇总表13设计任务书拟建一浮阀塔用以分离甲醇一一水混合物，决定采用F1型浮阀重阀)，试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。已知条件：液相密度PL(kg/m3)气相密度PV(kg/m3)液相流量L(m3/s)s气相流量V(m3/s)s表面力o(mN/m)8191.010.00641.88+0.001Xn38其中：n为学号要求：1.进行塔的工艺计算和验算2.绘制负荷性能图3.绘制塔板的结构图4.将结果列成汇总表5.分析并讨论=0-0963=0.09u=0.096xmax甘=2-/s塔截面积：、塔板工艺尺寸计算(1)塔径欲求塔径应先给出空塔气速u,而u=(安全系数)xumaxumax式中c可由史密斯关联图查出，横标的数值为L(P)vh(p)0.5hv取板间距HT=05m，板上液层髙度h=°-°7m，则图中参数值为H-h=0.45-0.07=0.38mTL由图3-5查得C20=°.°85，表面力Q=38mN加C=C20X(2G)0-2=0.085X取安全系数为0.6，则空塔气速为u=0.6u=0.6x2.73=1.63m/sA=2D2=土x(1.4)2=1.54m2T44按标准塔径圆整D=1.4m，二1.22m3.14x1.63由图3-10查得:=0.135x1.4=0.189m实际空塔气速：V1.89u=—==1.227m/sA1.54(2)溢流装置T选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算下：①堰长1:取堰长/=0.67D，即WW1=0.67x1.4=0.94mW②出口堰髙hw：h=h-hWLOW采用平直堰，堰上液层髙度h可依下式计算:OW,2.84L*h=E(h)3OW1000W近似取E二1，则可由列线图查出-值。OWL=0.0064x3600=23.04m3/hh1=0.94m,查得h=0.024mWOW贝Jh=h-h=0.07-0.024=0.046mWLOW③弓形降液管宽度W和面积A:dfW=0.67AW-f=0.076,0=0.135，则T=0.076x1.54=0.12m2Wd3600AHAH0.12x0.5停留时间：0=fT=fT==9.38sLL0.0064hs停留时间0〉5s，故降液管尺寸合理。1.8A=2xjR2-x?+殳R2arcsinl180R④降液管底隙高度h二七二丄o3600lu'lu'W0W0取降液管底隙处液体流速u'=0.16m/s,则00.0064o—0.94x0.16—.m取力=°.°4mo(3)塔板布置及浮阀数目与排列取阀动能因子F=11用下式o求孔速u，即oF11u=o==10.95m/soJ町Ed=0.039m，则每层塔板上的浮阀数为0VN二」二二145兀兀_d2u_x(0.039)2x10.9540o4取边缘区宽度W=0.06m,破沫区宽度W=0.07m,塔板鼓泡区域面cs积为：R=D-W=14-0.06=0.64m2c2x=D-(W+W)=14-(0.189+0.07)=0.44m2ds2厂兀044A=2[0.44J0.642-0.442+(0.64)2arcsin]=1.03m2a1800.64浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t=75mm=0.075m，则可按下式估算排间距t'，即卩1.89uo=10.69m/s兀_(0.039)2x148=10.69x、：1.01=10.74m/sA1.03t'=a==0.095=95mmNt145x0.075考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用100mm,而应小于此值，故取t'=80mm=0.08m。按t=75mm、t=80mm以三角形叉排方式作图（见附图1）,排得阀数148个。按N=148重新核算孔速及阀孔动能因数:浮阀动能因数F变化不大，仍在9~12围。o塔板开孔率=上=1.227x100%=11.47%u10.690、塔板部结构图ox三、塔板流体力学验算1）气相通过浮阀塔板的压强降可根据下式计算塔板压强降，即h=h+h+hpc①板阻力：lG由下式计算，即Uoc=1.8]p叫1.0110.45m/s因Uo>Uoc，故按下式计算干板阻力，即Pu21.01X10.69注"h=5.34X_v一oc=5.34X=0.038m液柱c2Pg2X819X9.81l②板上充气液层阻力：本设备分离甲醇和水混合物，即液相为水，可取充气系数*=0-5，有0h=8h=0.5X0.07=0.035m液柱10L③液体表面力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为h=0.038+0.035=0.073m液柱p则单板压降为：AP=hpg=0.073X819X9.81=586Pappl（2）夜泛为了防止夜泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，H（H+h）。H可用下式计算，即dTwdH=h+h=hdpLd①与气体通过塔板的压强降所相当的液柱髙度h:前已算出ph=0.071m液柱及泛点率=V：_QvPi-P0.78KCAFTx100...
