塔设备设计(3)

=(4*211.692/3600/3.14/0.225)0.5 =0.577m

塔径向标准圆整后D=700mm；

塔截面积AT= 3.14/4×D2=3.14/4×0.72=0.38465m2； 实际气速u= VsS/AT=211.692/3600/0.38465=0.153 m/s； 4.3.5.3 塔板主要工艺尺寸计算

（1） 溢流装置计算 1）流型选择

由于D=0.7m, 塔径较小，根据降液管和溢流方式的选择方法，塔T201选择弓形降液管，溢流方式为单溢流如图4.3.3所示。

图4.3.4 降液管和塔板

2）溢流堰长lw

弓形降液管的弦长称为堰长，以lw表示。 取lw=0.652D=0.652×0.7 =0.4564m 3）溢流堰堰高hw

降液管端面高出塔板板面的距离，称为堰高，以hw表示。 堰高与板上清液层高度及堰上液层高度的关系为 。

h=h+hLWLOW （4-24）

式中：

h—板上液层高度m； hW—堰高，m；

hOW— 堰上液层高度，m。

T101的设计采用平直堰，堰上液层高度how可用费朗西斯（Francis）公式计算,即

11

h?2.84E(L)2/3 （4-25）

hOW1000lw式中：

Lh— 塔内液体流量，m3/h；

E— 液流收缩系数。近似取E =1。 所以， hOW=0.00284×1×(4.041/0.4564) 2/3 = 0.012m 则 h = 0.1-0.012 = 0.088m

W4）降液管的宽度Wd和降液管的面积Af

根据Lw/D=0.652，查图4.3.5弓形的宽度和面积得： Wd/D=0.1767, Af/AT=0.12 经计算得： Wd = 0.2524 m AT = 0.38465 m2 Af = 0.046 m2

图4.3.5 弓形的宽度与面积

降液管内液体停留时间：

t=A?HLfT （4-26）

s式中:

t — 液体在降液管内的停留时间，s；

2

A— 降液管面积，m ； H— 塔板间距，m ；

fT12

3

L— 液体负荷，m /s。

由上式计算得t=0.046*0.6/(4.041/3600)=24.59s

s5）降液管底隙高度ho

降液管底隙高度是指降液管下端与塔板间的距离，以h0表示。降液管底隙高度h0应低于出口堰高度hw，才能保证降液管底端有良好的液封，一般不应低于6mm,即：ho=hw-0.006

降液管底隙高度一般不宜小于20～25mm，否则易于堵塞，或因安装偏差而使液流不畅，造成液泛。

因此：ho=hw-0.006= 0.088 - 0.006 = 0.082 m。 6）浮阀布置

一般在正常负荷情况下希望浮阀处在刚全开时操作，实验结果表明一般阀此时的动能因数

F0=8～11，由此确定阀数。

孔速u0由下式计算

u?F0?0V (4-27)

式中:

F— 阀孔动能因数；

0u— 孔速，m / s；

?V —气相密度，㎏/m3 。

0N?V (4-28) ?d2u4s00式中:

V—上升气体的流量，m3/s；

sd0—阀孔直径，d0=0.039m。

F1型浮阀的孔径为39㎜，故浮阀个数N为 N=837Vs/u0

对于塔T201，取阀孔动能因数 F0=10， 则孔速

u = 10/1.8750.5 =7.303 m / s

0浮阀个数 N=837*211.692/3600/7.303 = 6.74个=7个

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取边缘区宽度Wｃ=0.05m,破沫区宽度Wｓ=0.04m

??Aa=2?X???(R2-X2)?3.14180?R2?arcsin(?? ?X)?R??R?D/2?W=0.7/2-0.05=0.3m

cX=D/2-(W+W)=0.7/2-(0.2524+0.04)=0.0576m

dsA=2*[0.0576(0.32-0.05762)0.5 +3.14/180/0.32/arcsin(0.0576/0.3)]

a=0.0345m2

浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取排与排间阀孔中心距t＝75㎜，则同一横排的阀孔中心距t'=Aa /N/t =0.0345/7/75*1000=66㎜考虑到塔的直径较大，

??必须采用分块式塔板，而各分块板的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡去面积，因而排间距不宜采用66㎜，而应小于此值，故取t’=60㎜按N=8，重新核算孔速及阀孔动能因子

u0’ =211.692/3600/(3.14/4×0.0392×8)=6.6586m/s F0’ =u0’× 1.8750.5=6.6586×1.8750.5=9.1176 阀孔动能因子变化不大，仍在9—13范围内。 塔板开孔率=u/u0=0.153/9.1176= 2.3% 7）进口堰与受液盘

不设进口堰，受液盘采用凹形受液盘，其深度取50㎜。 8）液面梯度

浮阀他盘上液相流动阻力较小，股液面梯度很小，在计算时一般可以忽略不计。

4.3.5.4 流体力学计算与校核

（1）气体通过塔板的压降

h=h+h+h （4-29）

pcl1）干板压降 阀全开前（u0?u0c）

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h?19.9uc0.175?0 （4-30）

L阀全开后（u0?u0c）

2?u （4-31） h?5.342?gv0cLu0c=1.82573.1??v=1.82573.1?1.875=7.442m/s 且u0< u0c 故应按hc?19.9u0.175?0计算干板阻力，即hc=0.04m

L2）板上充气液层阻力 取ε0=0.5，hL=0.1 m，则

h=??h10L=0.5×0.1=0.05m

式中：

hl — 板上充气液层阻力，m液柱；

hL — 板上清液层高度，m液柱。

3）液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。 因此与气体流经塔板的压降相当的液柱高度为

h=0.04+0.05=0.09m

p?p?h???g=0.09*673.647*9.8=594.157Pa

pL（3）淹塔

为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，

H??(H?h) （4-32）

dTw式中：

?—系数，是考虑到降液管内充气及操作安全两种因素的校正系数。对于一

般的物系，取0.3~0.4；对于不易发泡的物系，取0.6~0.7。

?(H?h)?h?h?h?h?h?h?h?h （4-33）

TwpLdcloLd1）与气体通过塔板的压强降所相当的业主高度hp前以算出hp=0.09m 液柱 2）液体通过降液管的压头损失：因不设进口堰，故按式

h?0.153(L)2?0.153(u')2 （4-34）lhds0w0经计算得hd=0.02452 m 液柱

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