(完整版)浮阀塔的设计示例

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浮阀塔的设计3

浮阀塔的设计3

?
NT ET
可根据实验数据或用经验公式估算
塔高 Z ? ?NP ? 1?HT ? Z1 ? Z2
式中:Z1 —— 最上面一块塔板距塔顶的高度,m; Z2 —— 最下面一块塔板距塔底的高度,m。
? HT 对塔的生产能力、操作弹性以及塔板效率均有影响 HT? ,允许的操作气速? ,塔高? , 塔径? 。。
2
how
?
2.84 1000
E????
Lh lw
????3
进口堰: 保证液体均匀进入塔板,也起液封作 用。一般仅在较大塔中设置。进口堰高一般与 降液管底隙高度 h0 相等。
进口堰与降液管间的水平距离 w0 ≥ h0,以保证 液体由降液管流出时不致受到大的阻力。
降液管底隙高度及受液盘
降液管底隙高度应保证溢流液顺畅并防止沉淀
D ? 4 AT
?
A' 的计算
设适宜气速为 u,当体积流量为 Vs 时, A' =Vs / u 求, A' 的关键在于确定流通截面积上的 适宜气速 u
塔板的计算中,通常是以夹带液泛发生的气速( 泛 点气速 )作为上限。一般取
u ? ?0.6 ~ 0.85?u f
—— 索德尔斯和布朗(Souders and Brown )公式
单溢流弓形降液管结构尺寸的计算
降液管的宽度 Wd 和截面积 Af
计算塔径时已根据溢流形式 确定了堰长与塔径的比值
lw/D。
由 lw/D 查图可得 Wd /D 和 Af /AT,D 和 AT 已确定,故降 液管的宽度 Wd 和截面积 Af 也可求得。
液体在降液管中的停留时间 ? 为
? ? Af H T
常压塔 hL=50~100 mm ; 减压塔 hL=25~30 mm 。

浮阀塔设计

浮阀塔设计

mmax m01 m02 m03 m04 ma mw 126812
风载荷、风弯矩计算与地震弯矩计算
塔体因风压、地震会发生弯曲变形。按基本风压值 q0=300N/m2 、地震设防烈度为8度的设计条件,选取塔 设备薄弱部位截面0-0、1-1、2-2进行了计算。
二、各项应力校核 塔体圆筒稳定校核
塔设备质量载荷计算
将全塔分成6段,根据塔段长度、人孔与平台数、塔板数 等计算各质量载荷,得 m0 m01 m02 m03 m04 m05 ma 57096 全塔操作质量
全塔最小质量 水压试验时 最大质量
mmin m01 0.2m02 m03 m04 ma 35133
提馏段操作弹性=3.718
第三部分 塔设备的机械设计
设计条件
计算压力Pc=1.1MPa 基本风压值q0=300N/m2 地震设防烈度为8度 塔壳外表面保温层100mm 每隔十块塔板开设一个人孔,人孔数为4个
按计算压力计算塔体和封头厚度
经计算,塔体和封头厚度均取12mm,采用标准椭 圆形封头。
一、各项载荷计算
第二部分 塔板的流体力学计算
一、气相通过浮阀塔板的压降 二、淹塔 三、雾沫夹带验算 四、塔板负荷性能图 1、雾沫夹带线 2、液泛线 3、液相负荷上限 4、漏液线 5、液相负荷下限线
6、 操作性能负荷图
精馏段负荷性能图如下:
提馏段负荷性能图如下:
由图可以看出: ①操作点p(设计点)处 在适宜操作区内适中 位置; ②塔板的气相负荷上限完 全由雾沫夹带控制, 操作下限由漏液控制; ③ 精馏段操作弹性=3.224
hw how
H 0.45m, h 0.02m, h 0.04m, h 0.0566m h 0.052m, h 0.0134m, h 0.0180m

化工原理课程设计浮阀塔

化工原理课程设计浮阀塔

化工原理课程设计浮阀塔针对化学工程专业中的化工原理课程,课程设计是一个非常重要而且具有启发性的过程。

在课程设计中,同学们需要充分掌握化工原理的基础知识,学习并掌握化工行业的重要原理和流程,以此为基础,会设计出各种不同类型的化工设备,如浮阀塔等。

在接下来的文本中,我们将介绍化工原理课程设计中的浮阀塔,并探讨其结构、操作和应用。

一、浮阀塔的概念浮阀塔是一种广泛使用的化工设备。

它是一种塔式反应器,用于吸收、分离和提纯混合物。

浮阀塔可以通过不同的设计和流体动力学技术来满足许多不同的化学过程,包括精馏、吸收、萃取、反应和分离等。

浮阀塔可以在一些重要的工业领域得到广泛应用,例如炼油、化工、制药、食品和饮料、制造和环境控制等。

二、浮阀塔的结构浮阀塔一般由圆柱形台式烟囱筒体和立体阀组成,顶部设有入口气流和转子装置,底部装有液体入口和出口。

浮阀塔的圆柱形塔体可根据不同的需求和工艺流程独立选择材料来制作,如不锈钢、碳钢等。

然而,其圆柱形体受到直径与高度比值限定,通常为2-6之间。

浮阀塔可以采用多种转子装置设计,例如平板型、齿轮型、排柱型等。

为防止液面波动,还应在浮阀上设置抑泡板。

阀口下设有气体入口,气体将带动浮阀中的液体上升,并通过液泵进入浮阀塔。

浮阀上的液体将通过分隔板同时与气体接触以达到吸收、萃取、分离和其他化学过程。

三、浮阀塔的操作方式在浮阀塔的化学过程中,上述操作将被重复进行,直到流体达到所需的纯度或浓度,或已完成所需的化学反应。

浮阀塔可以通过各种不同的方式进行操作,取决于所需的化学过程和设备的规格。

浮阀塔中的物流通过操作阀控制,以达到所需的流量,同时还需要控制循环液流量、液位和温度。

在施工过程中,还需要确保严格的安全措施和浮阀的正确操作。

四、浮阀塔的应用场景浮阀塔可用于各种不同类型的操作和化学反应,其中最常见的是可用于精馏塔、萃取塔、吸收塔、氢化处理塔、水解塔、酯化塔、醇酸分离塔等其他一些任何需要操作混合物的化工液态流程。

浮阀塔设计

浮阀塔设计

化工原理课程设计Ⅱ——浮阀塔的选型设计专业班级:姓名:学号:指导教师:成绩: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(F1)塔的设计计算

浮阀(F1)塔的设计计算

浮阀(F1)塔的设计计算板式塔设计中,一般按防止出现过量雾沫夹带液泛的原则,首先确定液泛气速,然后根据它选取一适宜的设计气速来计算所需的塔径。

关于液泛气速这一极限值,理论上由悬浮于气流中的液滴的受力平衡关系导出如下:()246223fv pV L pu dg d ρπξρρπ=-式中:f u --液泛气速,m/s ;p d --液滴直径,m ;l v ρρ、 --气、液相密度,kg/m 3ξ---阻力系数 得: vv l p f g d u ρξρρ.3)(4-=但实际上,气液两相在塔板接触所形成的液滴直径、阻力系数均为未知,所以又将这些难以确定的变量和常数合并,使上式变为:VVL f cu ρρρ-= m/s 对于筛板塔、浮阀塔、及泡罩塔,式中的C 值可从Smith 图查得。

此图是按液体表面张力20=σN/m 时的经验数据绘出的,若塔内液体表面张力为其他数值时,应在图上查出的C 值后,按下式进行校正:2.020)20(σσ=C C C 20---表面张力为20mN/m 时的C 值,从Smith 图查得;σC --表面张力为σ时的C 值; σ --物系的表面张力,mN/m 。

求出U f 后,按u=(0.6~0.8)U f 确定设计的空塔气速。

按下式求出塔径:uV D Sπ4=Vs —设计条件下的气相流量;D---塔径u---空塔气速,m/s 。

浮阀塔的设计、计算是在半个多世纪大量的实验、工业化应用总结的基础上形成的标准化设计。

1、对于浮阀塔,根据四十多种物系在不同操作条件下的工业实验结果,得出阀孔动能因子F 0与操作状况的关系如下:阀孔动能因子:G o O u F ρ=F 0—阀孔动能因子,Pa 0.5 U 0---阀孔气速,m/sv ρ--气相密度,kg/m 3F 0反映密度为v ρ的气体以U 0速度通过阀孔时动能的大小。

综合考虑了F 0对塔效率、阻力降和生产能力的影响,根据经验可取F 0=8~12,即阀孔刚全开时作为设计点。

浮阀塔的设计示例

浮阀塔的设计示例

浮阀塔的设计示例浮阀塔是一种常见的化工设备,用于气体和液体之间的质量传递,尤其是在蒸馏和萃取过程中。

下面是一个浮阀塔的设计示例,重点介绍了它的结构和操作原理。

1.设计目标:本浮阀塔的设计目标是实现高效的质量传递,提高分离效果和产品纯度。

同时,保证设备的安全和可靠性,减少设备的能耗和维护成本。

2.结构设计:该浮阀塔采用垂直立式结构,内部分为多个塔板,每个塔板上安装有浮阀。

塔板之间通过气体和液体的穿孔连接。

在塔顶设置有进料口和出料口,而在塔底则设置有底流液收集器。

此外,还设计了塔壳和塔盖,用于保证设备的结构完整性。

3.操作原理:浮阀塔的操作原理基于浮阀的作用。

浮阀由一个密封球和一个杆连接组成。

当从塔底喷射的气体或液体经过塔板时,浮阀的球会被上升的气体或液体推起,从而打开通道,使气体或液体通过浮阀孔进入上方的塔板。

当上方的塔板上积聚足够的液体时,浮阀球会被液体推下,关闭通道,使液体停留在上方的塔板上。

通过不断重复这个过程,气体和液体之间的质量传递就得以实现。

4.浮阀的设计:浮阀的设计关键是选择合适的密封球和杆的材料,并确定其尺寸和重量。

一般来说,密封球和杆的材料要具有耐腐蚀和耐高温的特性,以满足不同工艺的要求。

此外,密封球的尺寸和重量需要根据气体和液体的流速和密度来确定,以保证浮阀的正常运行。

5.设备的操作与维护:为了确保浮阀塔的高效运行,需要进行定期的检查和维护工作。

首先,要检查浮阀是否正常工作,如有必要,需要更换损坏的浮阀。

其次,要及时清理塔板上的沉积物,以保证通道的畅通。

此外,还需要定期检查塔壳和塔盖的密封性,以防止气体或液体的泄漏。

6.设备的优化改进:针对该浮阀塔的优化改进措施主要包括以下几个方面:一是改善塔板的结构,增加塔板的布置密度,减小气液间的传质距离,从而提高质量传递效果。

二是采用节能技术,如加热和冷凝剂回收,减少能耗和环境污染。

三是引入自动控制系统,实现设备的自动化运行和监控,提高生产效率和安全性。

(完整版)浮阀塔的设计示例

(完整版)浮阀塔的设计示例

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物,决定采用F1型浮阀(重阀),试按下述条件进行浮阀塔的设计计算.气相流量 Vs = 1.27m3/s;液相流量 Ls= 0。

01m3/s;气相密度ρV = 3.62kg/m3;液相密度ρL= 734kg/m3;混合液表面张力σ= 16.3mN/m,平均操作压强 p = 1.013×105Pa.设计计算过程(一)塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度.适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF的0.6~0.8倍即: u=(0.6~0.8)uF式中C可由史密斯关联图查得,液气动能参数为:取板间距HT =0。

6m,板上液层高度hL=0。

083m,图中的参变量值HT-hL=0。

6-0。

083 =0.517m。

根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20=0.1。

由所给出的工艺条件校正得:最大允许气速:取安全系数为0。

7,则适宜空塔速度为:由下式计算塔径:按标准塔径尺寸圆整,取D = 1.4m;实际塔截面积:实际空塔速度:安全系数: 在0。

6~0。

8范围间,合适.(二) 溢流装置选用单流型降液管,不设进口堰。

1)降液管尺寸取溢流堰长lw =0.7D,即lw/D=0。

7,由弓形降液管的结构参数图查得:Af/AT=0。

09,Wd/D=0。

15因此:弓形降液管所占面积:Af=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:Wd=0.15×1.4=0。

21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ,由于停留时间θ>5s,合适。

2)溢流堰尺寸由以上设计数据可求出:溢流堰长 lw=0。

7×1。

4=0.98m采用平直堰,堰上液层高度可依下式计算,式中E近似取1,即溢流堰高:hw =hL-how=0。

083—0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰,并取降液管底隙处液体流速u′= 0。

228m/s;降液管底隙高度:浮阀数及排列方式:1)浮阀数初取阀孔动能因数F= 11,阀孔气速为:每层塔板上浮阀个数:(个)2)浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板,并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排,确定出实际的阀孔数。

浮阀塔的设计3

浮阀塔的设计3
目的:判断在设计工作点 (任务给定的气、液负荷量 ) 下初步设计出的塔板能否正常操作,塔板压降 是否超过允许值等,从而确认塔的工艺尺寸设 计结果的可靠性。
塔板压降的校核
气体通过塔板的压强降对塔板的操作性能有着重要 影响,通常也是设计任务规定的指标之一。 塔板的压降等于干板压降与液层压降以及液体表面 张力引起的压降之和,即
点效率分析
y
y (y?) n
x
n-1
x
y
n +1
x
n
2. 塔径
溢流式塔板的塔截面分为两个部分: 气体流通截面和降液管所占截面(液体下流截面)。
AT ? A?? Af

Af ? 1? A?
AT
AT
AT -塔板总截面积,A'-气体流道截面积,Af -降液管截面积
求得A'与 Af / AT 后,即可求得 AT ,而塔径
浮阀在塔板上常按三角形排列,可顺排或叉排。
液流方向
t顺排叉排来自t'等腰三角形叉排可使相邻的浮阀容易吹开,鼓泡更均匀。 通常将同一横排的阀孔中心距定为 75 mm ,而相邻两排 间的距离可取 65、80、100 mm 等几种规格。
若鼓泡区面积为 Aa,则一个阀孔的 鼓泡面积 Aa / N 约为 t ? t' ,故有
物系物性系数k10无泡沫正常系统氟化物如bf3氟里昂090中等发泡系统如油吸收塔胺及乙二胺再生塔085多泡沫系统如胺及乙二胺吸收塔073严重发泡系统如甲乙酮装置060形成稳定泡沫的系统如碱再生塔030若计算所得泛点率fl不在上述范围内则可认为ev超过了最大允许值必须调整有关参数如增大板间距ht或增大塔径d降低气速等再重新进行校核
单溢流 lw=(0.6~0.8)D 双溢流 lw=(0.5~0.7)D。 出口堰高 hw:降液管上端高出板面的高度。堰高

化工原理课程设计---浮阀塔设计

化工原理课程设计---浮阀塔设计

化⼯原理课程设计---浮阀塔设计设计条件:常压:p=1atm处理量:50000t/y进料组成:馏出液组成:釜液组成:(以上均为质量分数)塔顶全凝器:泡点回流每年实际⽣产天数:330天(⼀年中有⼀个⽉检修)精馏塔塔顶压强:4kPa加热⽅式:间接加热第⼀章塔板⼯艺计算1.基础物性数据表1-1 苯、甲苯的粘度表1-2 苯、甲苯的密度表1-3 苯、甲苯的表⾯张⼒表1-4 苯、甲苯的摩尔定⽐热容表1-5 苯、甲苯的汽化潜热2物料衡算2.1 塔的物料衡算(1)苯的摩尔质量:78.11A M /kg kmol甲苯的摩尔质量:B M =92.13/kg kmol(2)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数塔顶易挥发组分质量分数,摩尔分数釜底易挥发组分质量分数,,摩尔分数原料液易挥发组分质量分数,摩尔分数料液流量F=50000*1000/(330*24)=6313.13kg/h=80.82kmol/h 由公式:F=D+W ,F =D +W代⼊数值有:塔顶产品(馏出液)流量D=45.12 kmol/h ;釜底产品(釜液)流量W=35.70 kmol/h 。

2.2 分段物料衡算根据相平衡曲线,泡点进料时q=1有,1.38由梯形图可知,全回流下最少理论板8。

有理论板得捷算法有根据兰吉利图,选取不同的R值,计算值,吉利兰图找到对应点,⾃此引铅垂线与曲线相交,由于此交点相应的纵标值,可以做出以下图像:曲率变化最⼤的点是在R=2.15,N=14.4915处,即理论板是15块所以精馏段液相质量流量*45.12=97kmol/h,精馏段⽓相质量流量 3.15*45.12=142.13kmol/h,精馏段操作线⽅程,即=+0.307,因为泡点进料,所以进料热状态q=1,所以,提馏段液相质量流量L'=L+qF=177.8kmol/h,提馏段⽓相质量流量V'= V-(1-q)F=142.13kmol/h,所以,提馏段操作线⽅程,即=-0.006, 画出的梯形图如下:总板数=13-1=12,,进料板为第7块。

化工原理课程设计(浮阀塔)

化工原理课程设计(浮阀塔)

板式连续精馏塔设计任务书一、设计题目:分离苯—甲苯系统的板式精馏塔设计试设计一座分离苯—甲苯系统的板式连续精馏塔,要求原料液的年处理量 为 50000 吨,原料液中苯的含量为 35 % ,分离后苯的纯度达到 98 % , 塔底馏出液中苯含量不得高于 1%(以上均为质量百分数)二、操作条件四、生产工作日每年 300 天,每天 24 小时运行。

五、厂址厂址拟定于天津地区。

六、设计内容1. 设计方案的确定及流程说明2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算3. 精馏塔的物料衡算4. 塔板数的确定5. 塔体工艺尺寸的计算6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算7. 塔板流体力学验算8. 绘制塔板负荷性能图9. 塔顶冷凝器的初算与选型10. 设备主要连接管直径的确定11. 全塔工艺设计计算结果总表12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论1. 塔顶压强:2. 进料热状态:3. 回流比: 加热蒸气压强: 单板压降: 4 kPa (表压); 饱和液体进料 101.3 kPa (表压);≤ 0. 7 kPa 三、塔板类型 : 浮阀塔板目录一、绪论 (1)二、设计方案的确定及工艺流程的说明 (2)2.1设计流程 (2)2.2设计要求 (3)2.3设计思路 (3)2.4设计方案的确定 (4)三、全塔物料衡算 (5)3.2物料衡算 (5)四、塔板数的确定 (6)4.1理论板数的求取 (6)4.2全塔效率实际板层数的求取 (7)五、精馏与提馏段物性数据及气液负荷的计算 (9)5.1进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 (9)5.2气相平均密度和气相负荷计算 (10)5.3液相平均密度和液相负荷计算 (10)5.4液相液体表面张力的计算 (11)5.5塔内各段操作条件和物性数据表 (11)六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 (14)6.1塔径的计算 (14)6.2塔板主要工艺尺寸计算 (15)6.3塔板布置及浮阀数目与排列 (17)七、塔板流体力学的验算及负荷性能图 (19)7.1塔板流体力学的验算 (19)7.2塔板负荷性能图 (22)八、塔的有效高度与全塔实际高度的计算 (27)九、浮阀塔工艺设计计算总表 (28)十、辅助设备的计算与选型 (30)10.1塔顶冷凝器的试算与初选 (30)10.2塔主要连接管直径的确定·········································31 十一、对本设计的评述及相关问题的分析讨论 (33)13.1设计基础数据 (36)13.2附图 (38)天津大学仁爱学院化工系化工原理课程设计一、绪论化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。

浮阀塔

浮阀塔

例7-1拟建一浮阀塔以分离苯——甲苯混合物,决定采用F1型浮阀(重阀),试根据以下条件作出浮阀塔的设计计算。

气相流量;液相流量;气相密度;液相密度;物系表面张力。

解:1.塔板工艺尺寸计算(1)塔径欲求塔径应先求出空塔气速u,而依式知,式中C可由史密斯关联图查出,横标的数值为:取板间距,取板上液层高度,则图中参数值为:根据以上数值,由史密斯关联图查得,因物系表面张力,很接近20mN/m,故无需校正,即:则取安全系数为0.6,则空塔气速为:塔径按标准塔径圆整为则塔截面积空塔气速(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出口堰高依式知:采用平直堰,堰上液层高度可依式计算,即近似取,则可由列线图查出值。

因,由该图查得则③弓形降液管宽度和面积,用图求取和,因为:由该图查得:,则依式验算液体在降液管中停留时间,即:停留时间θ>5s,故降液管尺寸可用。

④降液管底隙高度依式可知:取降液管底隙处液体流速,则:,取(3)塔板布置及浮阀数目与排列取阀孔动能因子,用式求孔速,即:依式求每层塔板上的浮阀数,即:取边缘区宽度泡沫区宽度依式计算塔板上的鼓泡区面积,即:浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。

取同一横排的孔心距,则可按式估算排间距,即: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80mm,而应小于此值,故取。

按,以等腰三角形叉排方式作图(见本例附图1),排得阀数228个。

按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范围内。

2.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:①干板阻力由下式计算,即:或因,故按下式计算干板阻力,即:②板上充气液层阻力本设备分离苯和甲苯混合液,即液相为碳氢化合物,可取充气系数,依式计算:③液体表面张力所造成的阻力此阻力很小,忽略不计。

因此,气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为:(单板压降)(2)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。

浮阀塔的设计

浮阀塔的设计

3.6.F1型浮阀塔板设计3.6.1溢流装置选用单溢流方形降液管,不设进口堰,各项计算如下: 3.6.1.1.堰长l w :取堰长l w =0.66D=0.66×0.8=0.528 3.6.1.2.出口堰高h w :h w =h L -h ow ,2'32.84()1000h ow wL h E l = ,近似取E=1,L h =Ls ×3600=0.0022×3600=7.92m 3/s 因为l w =0.528,故h ow =0.015m 则 h w =h L -h ow =0.07-0.015=0.055m3.6.1.3弓形降液管宽度W d 和面积A f :由l w /D =0.528/0.8=0.66,查弓形降液管的宽度和面积图可得,A f /A T =0.0721,W d /D=0.124故A f =0.0721×0.502=0.0362m 2,W d =0.124×0.8=0.0992m 验算液体在降液管中的停留时间:s L H A h T f 40.7)0022.03600/(45.00362.03600/3600=⨯⨯⨯=⨯=θ s 5>θ故降液管尺寸可用。

3.6.1.4降液管底隙高度h o'00s w L h l u = 可取降液管底隙处液体流速取u o '=0.13m/s 则 h o =0.0022/(0.66*0.13) =0.0256mw o h h >合理同理可得出其他回流比的各项计算,总结果如下表:表3-17 溢流装置参数表R堰上液层高度h 0w /m堰长l w /m出口堰高h w /m降液管宽度W d /m降液管的面积A f /m 2停留时间θ/S 底隙高度h o /mR 1 0.0150.528 0.0550.09920.03627.40 0.0256R 2 0.017 0.792 0.053 0.145 0.0815 11.83 0.030 R 30.0180.7920.0520.1450.081510.790.0333.6.2塔板布置及浮阀数目与排列选用F1型重阀,阀孔直径d 0=39mm ,底边孔中心距t=75mm取阀孔动能因子F 0=10 ,孔速s m F u V /99.401.4/10/00===ρ每一层塔板上的浮阀数N :8.91)99.4*039.0*4/14.3/(547.0)*4//(2020===u d V N s π取边缘区域宽度W c =0.06m W s =0.10m塔板上的鼓泡面积2222arcsin 180a x A x R x R R π⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦R=D/2-W c ==0.5-0.05=0.45m x=D/2-(W d +W s )=0.5-(0.0992+0.10)=0.3008m 把数据代入得Aa=0.4978浮阀排列方式采用等腰三角形叉排,取同一排的孔心距t=75mm=0.075m 则估算排间距mm t N Aa t 73)075.0*8.91/(4978.0)*/('=== 考虑到塔的直径较大,必须采用分块式塔板,而各分块版的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积,因此排间距不宜采用73mm ,而应小于此值。

(完整word版)化工机械设备课程设计浮阀塔的设计

(完整word版)化工机械设备课程设计浮阀塔的设计

摘要 (3)1 前言 (3)1。

1 研究的现状及意义 (3)1.2 设计条件及依据 (10)1。

3 设备结构形式概述 (12)2 设计参数及其要求 (15)2.1 设计参数 (15)2。

2设计条件 (16)2.3设计简图 (17)3 材料选择 (18)3。

1 概论 (18)3。

2塔体材料选择 (18)3。

3裙座材料的选择 (18)4 塔体结构设计及计算 (19)4。

1塔体和封头厚度计算 (19)4.1。

1 塔体厚度的计算 (19)4.1。

2封头厚度计算 (20)4。

2塔设备质量载荷计算 (20)4。

3风载荷与风弯矩的计算 (24)4。

4地震弯矩的计算 (28)4.4。

1地震弯矩的计算 (28)4.4。

2偏心弯矩的计算 (30)4。

5各种载荷引起的轴向应力 (30)14.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (32)4。

6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (32)4。

6。

2。

塔体和裙座的稳定校核 (33)4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (36)4。

7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (36)4。

7.2水压试验时应力校核 (37)4。

8基础环的设计 (38)4.8.1 基础环尺寸 (38)4。

8。

2基础环的应力校核 (38)4。

8.3基础环的厚度 (39)4.9地脚螺栓计算 (40)4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (40)4.9。

2地脚螺栓的螺纹小径 (41)符号说明 (42)小结 (46)参考文献................................................................................................................... 错误!未定义书签。

谢辞........................................................................................................................... 错误!未定义书签。

精馏塔(浮阀塔)的设计(可编辑修改word版)

精馏塔(浮阀塔)的设计(可编辑修改word版)

课程设计(论文)浮阀精馏塔的工艺设计说明书题目名称苯—甲苯溶液精馏装置精馏塔设计课程名称化工原理学生姓名雷素兰学号1040902009系专业生化系2010 级化学工程与工艺指导教师胡建明2012 年12 月25 日目录一、设计任务书 (3)二、概述 (4)三、设计方案的确定和流程说明 (4)四、物料衡算 (5)1.设计条件 (5)2.全塔物料衡算 (6)五、设备设计与选型 (7)1.精馏塔工艺设计 (7)2.塔内气液负荷 (11)3.计算塔径、确定板间距 (13)六、塔板结构设计 (14)1.溢流装置 (14)2.塔板布置 (15)七、浮阀塔流体力学验算 (17)1.塔板压降 (17)2.塔板负荷性能 (19)八、精馏塔结构尺寸设计 (23)九、参考文献 (26)十、总结 (27)十一、致谢 (27)十二、附工程图纸 (28)概述塔设备是化学工业,石油化工,生物化工,制药等生产过程中广泛采用的传质设备。

根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔为逐级接触式气液传质设备,塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层,正常条件下,气相为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,它具有结构简单,安装方便,压降低,操作弹性大,持液量小等优点,被广泛的使用。

本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液,故选用板式塔。

设计方案的确定和流程说明1.塔板类型:精馏塔的塔板类型共有三种:泡罩塔板,筛孔塔板,浮阀塔板。

浮阀塔板具有结构简单,制造方便,造价低等优点,且开孔率大,生产能力大,阀片可随气流量大小而上下浮动,故操作弹性大,气液接触时间长,因此塔板效率较高。

本设计采用浮阀塔板。

2.加料方式:加料方式共有两种:高位槽加料和泵直接加料。

采用泵直接加料,具有结构简单,安装方便等优点,而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。

故本设计采用泵直接加料。

3.进料状况:进料方式一般有两种:冷液进料及泡点进料。

浮阀塔课程设计说明书

浮阀塔课程设计说明书

浮阀塔课程设计说明书题目:拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物(不易气泡),决定采用F1型浮阀,试根据以下条件做出浮阀塔(精馏段)的设计计算。

(1)进行塔板工艺设计计算及验算 (2)绘制负荷性能图 (3)绘制塔板结构图 (4)给出设计结果列表 (5)进行分析和讨论设计计算及验算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 maxu )(⨯=安全系数uvvl cu ρρρ-=max式中c 可由史密斯关联图查出,横标的数值为0625.0)996.29.841(61.1006.0)(5.05.0==v l h h V L ρρ取板间距mH T45.0=,板上液层高度mhL05.0=,则图中参数值为mh H L T 4.005.045.0=-=-由图53-查得0825.020=c,表面张力./9.20m mN =σ0832.0)20(2.020=⨯=σc csm u /399.1996.2996.29.8410832.0max =-⨯=取安全系数为0.6,则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max=⨯=⨯=安全系数u塔径mu V D s562.184.014.361.144=⨯⨯==π按标准塔径圆整m D 6.1=,则 塔截面积22201.2)6.1(414.34m D A T =⨯==π实际空塔气速 s m A V u T s /801.001.261.1===(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Wl :取堰长D l W66.0=,即 m l W056.16.166.0=⨯=②出口堰高Wh :OWL Wh h h-=采用平直堰,堰上液层高度OWh 可依下式计算:32)(100084.2Wh OWl L E h =近似取1=E ,则可由列线图查出OWh 值。

m021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===⨯=,查得m l h m L W hmh h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则③弓形降液管宽度dW 和面积fA : 66.0=DlW由图103-查得:124.0,0721.0==DW A A dTf,则2145.001.20721.0m A f =⨯=mW d 199.06.1124.0=⨯=停留时间sL H A L H A sT f hTf 88.10006.045.0145.03600=⨯===θs 5>θ,故降液管尺寸可用。

完整版浮阀塔的设计示例

完整版浮阀塔的设计示例

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物,决定采用F1型浮阀(重阀),试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量V s = 1.27m3/s;液相流量L s = 0.01m3/s;气相密度p V = 3.62kg/m3;液相密度p L = 734kg/m3;混合液表面张力(T = 16.3mN/m,平均操作压强p = 1.013X105p&设计计算过程(一)塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度U —般为最大允许气速U F的0.6〜0.8倍即:u =( 0.6 〜0.8 ) U F式中C可由史密斯关联图查得,液气动能参数为:根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m 时的负荷系数C20 =0.1。

由所给出的工艺条件校正得:S —=0.1 —= 0.096汽20丿I噩丿最大允许气速:取板间距H T =0.6m ,板上液层高度h L =0.083m 图中的参变量值H「h L=0.6-0.083 =0.517m取安全系数为0.7,则适宜空塔速度为:」m.G —实际塔截面积:—尹=尹心如安全系数:如"偌/I •知°期在0.6〜0.8范围间,合适。

(二) 溢流装置选用单流型降液管,不设进口堰。

1) 降液管尺寸取溢流堰长l w =0.7D ,即l w /D=0.7,由弓形降液管的结构参数图查得:A 〃A T =0.09,W d /D=0.15因此:弓形降液管所占面积:A f =0.09 X l.54=0.139(m 2)弓形降液管宽度:W d =0.15 X l.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间B,0.01V PvP34-3.62 q3^2实际空塔速度:二L%開= 0 825财张按标准塔径尺寸圆整,取 D = 1.4m ;由于停留时间B> 5s,合适。

2)溢流堰尺寸由以上设计数据可求出:溢流堰长l w=0.7 x l.4=0.98m采用平直堰,堰上液层高度可依下式计算,式中E近似取1,即2.84 2.84 - (001x3600^____ ^]x _______________1UOO I 0.98 丿溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰,并取降液管底隙处液体流速U0‘= 0.228m/s ;降液管底隙高度:0.010198x0.2280.045^浮阀数及排列方式1)浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11,阀孔气速为:呦——ll/xfj. 62 —5.78m I £每层塔板上浮阀个数:1.27x4 (个)2)浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板,并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排,确定出实际的阀孔数。

化工机械设备课程设计浮阀塔的设计

化工机械设备课程设计浮阀塔的设计

摘要 (2)1 前言 (3)1.1 研究的现状及意义 (3)1.2 设计条件及依据 (6)1.3 设备结构形式概述 (7)2 设计参数及其要求 (9)2.1 设计参数 (9)2.2设计条件 (9)2.3设计简图 (11)3 材料选择 (11)3.1 概论 (11)3.2塔体材料选择 (12)3.3裙座材料的选择 (12)4 塔体结构设计及计算 (13)4.1塔体和封头厚度计算 (13)4.1.1 塔体厚度的计算 (13)4.1.2封头厚度计算 (13)4.2塔设备质量载荷计算 (13)4.3风载荷与风弯矩的计算 (15)4.4地震弯矩的计算 (18)4.4.1地震弯矩的计算 (18)4.4.2偏心弯矩的计算 (19)4.5各种载荷引起的轴向应力 (20)4.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (21)4.6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (21)4.6.2.塔体和裙座的稳定校核 (22)4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (23)4.7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (23)4.7.2水压试验时应力校核 (24)4.8基础环的设计 (25)4.8.1 基础环尺寸 (25)4.8.2基础环的应力校核 (25)4.8.3基础环的厚度 (26)4.9地脚螺栓计算 (26)4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (26)4.9.2地脚螺栓的螺纹小径 (27)符号说明 (28)小结 (31)参考文献 (31)谢辞................................................................... 错误!未定义书签。

图纸................................................................... 错误!未定义书签。

摘要塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。

在塔设备中完成的常见单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。

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浮阀塔设计示例
设计条件
拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物,决定采用F1型浮阀(重阀),试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量V s = 1.27m3/s;液相流量L s = 0.01m3/s;
气相密度ρV = 3.62kg/m3;液相密度ρL = 734kg/m3;
混合液表面张力σ= 16.3mN/m,平均操作压强p = 1.013×105Pa。

设计计算过程
(一)塔径
欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6~0.8倍
即:u=(0.6~0.8)u F
式中C可由史密斯关联图查得,液气动能参数为:
取板间距H T=0.6m,板上液层高度h L=0.083m,图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。

根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。

由所给出的工艺条件校正得:
最大允许气速:
取安全系数为0.7,则适宜空塔速度为:
由下式计算塔径:
按标准塔径尺寸圆整,取D = 1.4m;
实际塔截面积:
实际空塔速度:
安全系数:在0.6~0.8范围间,合适。

(二)溢流装置
选用单流型降液管,不设进口堰。

1)降液管尺寸
取溢流堰长l w=0.7D,即l w/D=0.7,由弓形降液管的结构参数图查得:A f/A T=0.09,W d/D=0.15
因此:弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)
弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)
验算液体在降液管的停留时间θ,
由于停留时间θ>5s,合适。

2)溢流堰尺寸
由以上设计数据可求出:
溢流堰长l w=0.7×1.4=0.98m
采用平直堰,堰上液层高度可依下式计算,式中E近似取1,即
溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m
液体由降液管流入塔板不设进口堰,并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s;
降液管底隙高度:
浮阀数及排列方式:
1)浮阀数
初取阀孔动能因数F0 = 11,阀孔气速为:
每层塔板上浮阀个数:
(个)
2)浮阀的排列
按所设定的尺寸画出塔板,并在塔板的鼓
泡区内依排列方式进行试排,确定出实际的阀
孔数。

已知W d = 0.21m,选取无效边缘区宽区
W C = 0.05m、破沫区宽度W S=0.075m,由
下式计算鼓泡区面积,即:
浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。

取同一横排的空心距t=75mm,则等腰三角形的高度:
由于塔直径D=1400mm,需采用分块式塔板四块(其中两块弓形板、通道板和矩形板各一块)。

考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积,因此排间距t′应小于计算值,故取t′=0.065m。

现按t=75mm、t′=65mm的等腰三角形叉排方式画出浮阀排列图,可排出阀孔数180个,重新核算以下参数:
阀孔气速:
动能因数:
动能因数在9~12之间,合适。

塔板开孔率:
开孔率在10%~14%之间,合适。

(三)塔板流体力学验算
1)塔板压降
利用下式计算:
(1)干板阻力
临界孔速:<u0
因阀孔气速u0大于其临界阀孔气速u0C,故干板阻力计算式为:
(2)板上充气液层阻力
本设备分离烃化液,液相为碳氢化合物,可取充气系数ε0= 0.5。

(3)液体表面张力造成的阻力
所以:h p=0.047+0.042+0.0005=0.0895 m
单板压降:
单板压降偏高。

(一般对于常压精馏塔应在260~530Pa为宜)。

2)降液管液泛校核
为了防止降液管液泛现象发生,要求控制降液管内清液层高度H d≤φ(H T+H w)。

其中:H d=h p+h L+h d
(1)气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度h P前面已求出,h P=0.0895m。

(2)液体通过降液管的压头损失(不设进口堰)
(3)板上液层高度
前已选定h L=0.083m
所以H d=0.00895+0.083+0.008=0.181m
取降液管中泡沫层相对密度φ=0.5,前已选定板间距H T=0.6m,h w=0.05m。

则φ(H T+H w)=0.5(0.6+0.05)=0.325m
可见,H d<φ(H T+H w),符合防止降液管液泛要求。

3)液体在降液管内停留时间
应保证液体在降液管内的停留时间大于3~5s,才能使得液体所夹带气体的释出。

本设计
>5s
可见,所夹带气体可以释出。

4)雾沫夹带量校核
依下面两式分别计算泛点率F,即

板上液体流径长度
板上液流面积
查得泛点负荷因数C F=0.141、物性系数K=1.0,将以上数据代入:

对于大塔,为避免过量雾沫夹带,应控制泛点率不超过80%。

上两式计算的泛点率都在80%以下,故可知雾沫夹带量能够满足e V<0.1kg(液)/kg(气)的要求。

5)严重漏液校核
当阀孔的动能因数F0低于5时将会发生严重漏液,前面已计出F0=11.24,可见不会发生严重漏液。

(四)塔板负荷性能图
1)气体负荷下限线(漏液线)
对于F1型重阀,因动能因数F0<5时会发生严重漏液,故取F0=5计算相应的气相流量(V S,min):
2)过量雾沫夹带线
根据前面雾沫夹带校核可知,对于大塔,取泛点率F = 0.8,那么
整理得:
雾沫夹带线为直线,由两点即可确定。

当L S=0时,V S=2.035m3/s;当L S=0.01时,V S=1.846m3/s。

由这两点便可绘出雾沫夹带线。

3)液相负荷下限线
对于平直堰,其堰上液层高度h ow必须要大于0.006m。

取h ow=0.006m,可作出液相负荷下限线。

取E=1、代入l w则可求出(L S)min:
4)液相负荷上限线
液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3~5s,取θ= 5s作为液体在降液管中停留时间的下限,则:
5)液泛线
先求出V s与L s的关系,就可在操作范围内任意取若干点,从而绘出液泛线。

其中:
将计算出的a、b、c、d值代入上式方程并整理可得:
在操作范围内任意取若干L s值,由上式可算出相应的V s值,结果列于下表。

将以上五条线标绘在同一V s~L s直角坐标系中,画出塔板的操作负荷性能图。

将设计点(L s,V s)标绘在图中,如P点所示,由原点O及P作操作线OP。

操作线交严重漏液线①于点A,过量雾沫夹带线②于点B。

由此可见,此塔板操作负荷上下限受严重漏液线①及过量雾沫夹带线②的控制。

分别从图中A、B两点读得气相流量的下限
V min及上限V max,可求得该塔的操作弹性。

设计结果
现将以上设计计算结果列于下附表。

附表:浮阀塔板工艺设计计算结果表
11。

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