浮閥塔課程設(shè)計(jì).doc

化工原理課程設(shè)計(jì) 浮閥塔的設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工1003姓名：孫皓升學(xué)號(hào)：1001010310成績(jī)： 指導(dǎo)教師：王曉寧5目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1一 、塔板工藝尺寸計(jì)算2（1） 塔徑 2（2） 溢流裝置3（3） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列4二、塔板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6三、 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算7（1） 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降 7（2） 夜泛 7（3） 霧沫夾帶8四 、塔板負(fù)荷性能圖9(1)霧沫夾帶線9液泛線10液相負(fù)荷上限線10漏液線11液相負(fù)荷下限線11五 、匯總表136設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 擬建一浮閥塔用以分離甲醇水混合物，決定采用F1型浮閥（重閥），試根據(jù)以下條件做出浮閥塔的設(shè)計(jì)計(jì)算。已知條件：液相密度L（kg/m3）氣相密度V（kg/m3）液相流量Ls（m3/s）氣相流量Vs（m3/s）表面張力(mN/m)8191010.00641.88+0.001n38其中：n為學(xué)號(hào)要求：1.進(jìn)行塔的工藝計(jì)算和驗(yàn)算2.繪制負(fù)荷性能圖3.繪制塔板的結(jié)構(gòu)圖4.將結(jié)果列成匯總表5.分析并討論一 、塔板工藝尺寸計(jì)算（1） 塔徑 欲求塔徑應(yīng)先給出空塔氣速u，而 式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，橫標(biāo)的數(shù)值為取板間距，板上液層高度 ，則圖中參數(shù)值為由圖查得，表面張力取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為則塔徑D為：按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整D=1.4m，則塔截面積： （2） 溢流裝置 選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計(jì)算如下： 堰長(zhǎng)：取堰長(zhǎng)，即 出口堰高h(yuǎn)w： 采用平直堰，堰上液層高度可依下式計(jì)算：近似取，則可由列線圖查出值。 弓形降液管寬度和面積：由圖查得：，則 停留時(shí)間，故降液管尺寸合理。 降液管底隙高度取降液管底隙處液體流速則 （3） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥動(dòng)能因子用下式求孔速即d0=0.039m，則每層塔板上的浮閥數(shù)為取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度，塔板鼓泡區(qū)域面積為：浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距，則可按下式估算排間距，即 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用100mm，而應(yīng)小于此值，故取。按、以三角形叉排方式作圖（見(jiàn)附圖1），排得閥數(shù)148個(gè)。按重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：浮閥動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在范圍內(nèi)。二、塔板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三、 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算（1） 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降 可根據(jù)下式計(jì)算塔板壓強(qiáng)降，即 板阻力：由下式計(jì)算，即因，故按下式計(jì)算干板阻力，即板上充氣液層阻力：本設(shè)備分離甲醇和水混合物，即液相為水，可取充氣系數(shù)，有液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計(jì)。因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋?） 夜泛 為了防止夜泛現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層與氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋呵耙阉愠鲆后w通過(guò)降液管的壓頭損失：因不設(shè)進(jìn)口堰，故按下式計(jì)算，即板上液層高度：前已選定板上液層高度為可見(jiàn)，符合防止淹塔的要求。（3） 霧沫夾帶 按以下兩式計(jì)算泛點(diǎn)率，即甲醇和水為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù),又查圖得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，將以上數(shù)值代入下式得又按下式計(jì)算泛點(diǎn)率，得根據(jù)以上兩式計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足的要求。四 、塔板負(fù)荷性能圖霧沫夾帶線按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下 ：整理得由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls值，依式（1）算出相應(yīng)的Vs值列于本例附表1中。據(jù)此，可做出霧沫夾帶線（1）。附表1 0.002 0.010 3.29 2.98液泛線由上式確定液泛線。忽略式中,則有因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則，及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值，因此可將上式簡(jiǎn)化為與的如下關(guān)系式：在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)Ls值，依式（2）算出相應(yīng)的Vs值列于本例附表2中。據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（2）附表20.001 0.005 0.009 0.013 4.23 3.97 3.72 3.42 液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保持在降液管中停留時(shí)間不低于35s。依下式知液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間為:以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則求出上限液體流量值（常數(shù)）。在圖上液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無(wú)關(guān)的豎直線（3）漏液線 以作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 據(jù)此做出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線（4）液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度作為液本負(fù)荷下限條件，依的計(jì)算式計(jì)算出的下限值，依此做出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線（5）。 根據(jù)本題附表1，2及式（3），（4），（5）可分別做出塔板負(fù)荷性能圖。由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：任務(wù)規(guī)定的氣，液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（設(shè)計(jì)點(diǎn)），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。按照固定的液氣比，由附圖2查出塔板的氣相負(fù)荷上限五 、匯總表附表3 浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值及說(shuō)明備注塔徑D/m1.4板間距HT/m0.5塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速u/（m/s）1.227堰長(zhǎng)lw/m0.94堰高h(yuǎn)w/m0.046板上液層高度hL/m0.07降液管底隙高度h0/m0.04浮閥數(shù)N/個(gè)148等腰三角形叉排閥空氣速u0/(m/s)10.69閥孔動(dòng)能因數(shù)F011臨界閥孔氣速u0c/(m/s)10.45孔心距t/m0.075指同一橫排的孔心距排間距t/m0.08兩橫排的中心線距離單板壓降Pp/p