填料塔工艺尺寸的计算
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第三节 填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段
3.1 塔径的计算
1. 空塔气速的确定——泛点气速法
对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85
贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：
2
213lg V F L L u a g
ρμερ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 14
18
V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭ （3-1） 即：1
124
8
0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[
()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F
u ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
所以：2
F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0.246053756
UF=3.974574742m/s
其中：
f u ——泛点气速，m/s;
g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积，
33m /m ε--填料层空隙率
33
V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。气相密度
W L =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 F u
=2.78220m/s
0.7631D =
=
= （3-2）
圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：2
6000
3.31740.7850.83600
u =
=⨯⨯ m/s
3.31740.83463.9746
F u u == 则
F
u
u 在允许围 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：
(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率
()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）
22
5358.8957
10.6858min 0.75998.20.7850.8
L L w U D ρ=
==>=⨯⨯⨯⨯ （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。
3.2 填料层高度的计算及分段
*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯= （3-5）
*220Y mX == （3-6）
3.2.1 传质单元数的计算
用对数平均推动力法求传质单元数
12
OG M
Y Y N Y -=
∆ （3-7） ()**1
1
2
2*
11*
22()
ln
M
Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=
-- （3-8）
=
0.063830.00063830.03755
0.02627ln
0.0006383
--
=0.006895
3.2.2 质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
()
0.75
0.10.05
2
0.2
2
21exp 1.45/t c l L t L
L V t w l t l L U U U
g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪
⎪
=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭⎝⎭⎪
⎪⎩
⎭
（3-9）
即：αw/αt =0.37404748
液体质量通量为：L u =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h ) 气体质量通量为： V u =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算：
()10.7
3
0.237(
)
/V
t V
G v v V t v
U D k D RT
αμραμ⋅⎛⎫
=⋅
⎪⎝⎭
（3-10）
=0.237(14045.78025÷100.6228×10-5)0.7(0.06228÷0.081÷1.1761)
0.3(100×0.081÷8.314÷293) =0.152159029kmol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算：
2
113
23
0.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-
⎛⎫⎛⎫⎛⎫
⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3-11）
=0.566130072m/h 因为 1.45ψ=
1.1G G W K K ααϕ==0.15215×0.3740×1.451.1×100 （3-12）
=8.565021kmol/(m3 h kpa)
0.4L L W K K ααϕ= =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13）