──板式塔的工艺设计。
学院。专业班级。
姓名。学号。
指导老师。成绩。
学年第二学期。
拟建一浮阀塔用以分离甲醇——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：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。
1）塔径：欲求塔径，先求出空塔气速u,而。
u=安全系数；
最大允许速度计算公式为： =
式中c可由史密斯关联图查出，横坐标的数值为：
取板间距取板上液层高度；
那么，图中的参数值为：；
根据以上的数值，查史密斯关联图可得；
因为物系的表面张力为因此需要按照下式进行校正：
所以校正后得到c为：
取安全系数为0.6，则空塔气速为：
塔径d为：按照标准塔径圆整为；则。
塔截面积为：
实际空塔气速为：
2）溢流装置：选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下：
①堰长：取堰长，即。
②出口堰高：
采用平直堰，堰上液层高度可以根据下式计算出来：
近似取e=1，则可以由列线图查得的值。
因为，；查图得；则。
弓形降液管宽度和截面积：
利用弓形降液管宽度和截面积的关系图可以求得：和；因为。
由该图查得：;则。
由下式验算液体在降液管中的停留时间；
停留时间，故降液管尺寸合理。
降液管底隙高度：有降液管高度计算公式：
取降液管底隙处液体流速；
取；3）塔板布置及浮阀数目与排列。
取阀孔动能因子，用下式求孔速：
每层塔板上的浮阀数为：
取边缘宽度，破沫区。
由下式计算塔板上的鼓泡区面积：
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。
取同一横排的孔心距，则可按下式估算排间距。
考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各个塔板的支撑与衔接也要占取一部分鼓泡面积，因此排间距不宜采用 ，而应该小于此值，故取为；
按，以等腰三角形叉排方式作图，见图1，排的阀数为146个；
按n=146重新核算孔速及阀孔动能因数：“
阀孔动能因数变化不大，仍在9-12的范围内。
塔板开孔率为；
1）气相通过浮阀塔的压力降。
根据下式计算塔板的压力降：
1 干板阻力：由下式计算：
因为；按下式计算干板阻力：
所以。液柱；
2 板上充气液层阻力：本设备分离甲醇－水混合物，即液相为水，可取充气系数；
由下式计算阻力：液柱；
3 液体表面张力造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。
因此，与气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为：
液柱。则单板压降为：
所以压降满足规定的要求。
2）液泛为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，即。
可用下式进行计算：
1 与气体通过塔板的压力降相当的液柱高度：
液柱；2 液体通过降液管的压头损失：
因为不设出口堰，所以按下式计算：
液柱；3 板上液层高度：
前已选定板上液层高度为；
则；取，又已选定。则。
可见：，符合防止液泛的要求。
3）雾沫夹带。
由下式计算泛点率：
泛点率=及。
泛点率=板上液体流经长度：；
板上液流面积：；
水和甲醇为正常系统，故取物性系数k=1.0；
查的泛点负荷系数；得到泛点率为：
泛点率=（常压塔）；
泛点率=（常压塔）；
由计算得到的泛点率均在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足（液）/ 气)的要求。
1）雾沫夹带线。
泛点率=按照泛点率80%计算如下：
整理的： 即：
由上式可知：雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任选两个值，并且计算出相应的，对应值见表-1：
表-1据此，可以做出雾沫夹带线（1）。
2）液泛线。
联立以下三式：
可得：；由上式确定液泛线。
忽略式中的，则。
因为物系一定，塔板结构尺寸一定，则，均为定值，而与有如下关系：
式中阀孔数和也都为定值，因此可以将上式简化为与的如下关系式：
在操作范围任取若干个值，并且算出相应的值，结果列于表-2中：
表-2据此可以画出液泛线（2）。
3）液相负荷上限。
液体的最大流量应该保证在降液管中停留时间不低于3-5s。
由停留时间的计算公式：
以作为液体在降液管中停留时间的下限，则。
求出上限液体流量的值（为常数），在t图上，液相负荷上限为与气体流量无关的竖直线（3）。
4）漏液线。
对于f1型浮阀，由计算，则。
又知，；则得。
以作为规定气体最小负荷的标准，则。
据此作出与液量无关的水平漏液线（4）。
5）液相负荷下限。
取堰上液层高度作为液相负荷下限条件，依据的计算公式：
以此计算出的下限值，依此作出液相负荷下限线，改线为与气相流量无关的竖直线（5）。
取e=1；则。
最终，作出塔板负荷性能图，见图-2.
由塔板负荷性能图可以看出：
1.任务规定的气液负荷下的操作点p（设计点），处在适宜操作区内的适中位置；
2.塔板的气相负荷上限由液泛控制，操作下限由漏液控制；
3.按照固定的液气比，由塔板负荷性能图可以查得气相负荷上限，气相负荷下限，所以。
操作弹性=浮阀塔板工艺设计计算结果。
本次课程设计对浮阀塔的塔板进行了设计，对塔板的工艺设计进行了计算，对塔板的压降进行了验算；并且绘出了塔板的负荷性能图和塔板结构图；根据气相负荷的上下限确定出了塔板的操作弹性，并进行了讨论与分析。
就我自己而言，对浮阀塔塔板的水力学数据和操作弹性等有了更好地了解和认识，浮阀塔具有一下的优势；
1、 浮阀塔板较泡罩塔和筛板塔具有较大的操作弹性，这是由于阀片可以自由升降以适应气量变化，故维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔和筛板塔都宽。
2、 生产能力大。由于浮阀塔板具有较大的开孔率，故其生产能力比泡罩塔的大20%-40%。
3、 因上升的气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，塔板效率高。
4、 气体压力降及液面落差较小。因为气液流过浮阀塔板时遇到的阻力小，故气体压力降及板上的液面落差都比泡罩塔板小。
本次设计，提升了自我的分析能力，对课程有了更好的掌握。
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