浮阀塔设计

化工原理课程设计Ⅱ

——浮阀塔的选型设计

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目录

前言--------------------------------------------------------1设计任务书------------------------------------------------2 设计计算及验算------------------------------------------3 塔板工艺尺寸计算---------------------------------------------3 塔的流体力学验算---------------------------------------------7 塔板负荷性能图------------------------------------------------9 分析与讨论-----------------------------------------------13 结果列表--------------------------------------------------14

化工原理课程设计任务书

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），是根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。已知条件：

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

前言

浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。为了控制阀片的浮动范围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。前者称十字架型，后者称V型。目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。

浮阀塔总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。

⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。

⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。

⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。

设计计算及验算

1.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 max u )(⨯=安全系数u

v v

l c u ρρρ-=max

式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为

0.50.5

0.00084819()()0.01611.484 1.01

h l h v L V ρρ== 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度0.05L h m =，则图中参数值为

m h H L T 40.005.045.0=-=-

由图53-查得200.072c =，表面张力./38m mN =σ

0.20.2

2038(

)0.072(

)0.0818620

20

c c σ

=⨯=⨯=

max 0.08186 2.330/u m s == 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max u 0.6 2.330 1.398m/s u =⨯=⨯=

塔径 1.16D m =

== 按标准塔径圆整m D 2.1=，则

塔截面积 22213.1)2.1(4

14

.34

m D A T =⨯=

=

π

实际空塔气速 1.484/1.13 1.313/u m s ==

（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W l ：取堰长0.66W l D =，即 0.66 1.20.792W l m =⨯= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -=

采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算：

32

)(100084.2W

h OW

l L E h = 近似取 1.02E =，则可由列线图查出OW h 值。

3OW 0.000843600 3.024/,0.792h 0.00708m h W L m h l m =⨯=== 0.050.0070.043W L OW h h h m =-=-=则

③弓形降液管宽度d W 和面积f A ：

0.66W

l D

= 由图103-查得：

0.075,

0.13f d

T

A W A D

==，则 20.075 1.130.08475f A m =⨯=

0.13 1.20.156d W m =⨯=

停留时间36000.084750.45

40.400.00084

f T

f T h

s

A H A H s L L θ⨯=

=

=

=

s 5>θ，故降液管尺寸可用。

④降液管底隙高度