填料塔计算
第3章吸收5节填料吸收塔的计算
当气速增大到 C点时,液体充满了整个空隙,气体 的压强降几乎是垂直上升。同时填料层顶部开始出 现泡沫层,进而充满整个塔,气体以气泡状通过液 体,这种现象称为液泛现象。把开始出现此现象的 点称为泛点。
泛点对应的气速称为液泛速度。要使塔的操作正常及 压强降不致过大,气速必须低于液泛速度,但要高于 载点气速。由于,从低持液量到载点的转变不十分明 显,无法目测,即载点及载点气速难以明确定出。而 液泛现象十分明显,可以目测,即液泛点及液泛气速 可明确定出。液泛速度较易确定,通常以液泛速度v f 为基础来确定操作的空塔气速 v 。 影响液泛速度 的因素很多——填料的形状、大 小,气、液相的物理性质,气、液相的相对流量等 常用的液泛速度关联式如下:
§5 填料吸收塔的计算
本节重点讨论气液逆流操作时填料 塔的有关计算。
、
Y 具体内容主要包括对于给定的生产任务( Y1 、 2
V 、 X 2 已知),计算吸收剂用量 L 、塔底完成 液浓度 X 1 、塔高、塔径。
5.1 吸收塔的物料衡算
在进行物料衡算时,以不变的惰性组分 流量和吸收剂流量作为计算基准,并用摩尔 比表示气相和液相的组成将很方便。
L 1.2 LM 1.2 0.74625 50 44. (Y1 Y2 ) 50 (0.0134 6.7 10 ) X1 0.0149 L 44.775
Y mX 1 0.75 0.0149 0.0112
N OG 只与体系的相平衡及气体进出口的浓度有关,它反
映了吸收过程的难易程度。分离要求高或吸收剂性 能差,过程的平均推动力小,则表明吸收过程难度 大,相应传质单元数就多。
H OG 与设备的型式及操作条件有关,是吸收设备效能 高低的反映。吸收过程的传质阻力大,填料层的 有效比表面积小,则一个传质单元所相当的填料 层高度就大。
填料塔压降计算公式
填料塔压降计算公式填料塔是化工生产中常用的一种设备,而要理解和设计填料塔,压降的计算就显得至关重要。
咱们先来说说啥是填料塔压降。
简单来讲,就是气体通过填料层时产生的压力损失。
这就好比咱们走路遇到了山坡,要费点力气才能爬上去,气体在填料塔里流动也得克服阻力,这个阻力带来的压力变化就是压降啦。
那这压降是咋算出来的呢?这就得提到一些公式了。
常见的有埃克特通用关联图法、贝恩-霍根关联式等等。
咱先拿埃克特通用关联图法来说,这里面涉及到一堆参数,像气体的密度、黏度,还有填料的特性参数等等。
我给您举个例子哈。
之前我在一个化工厂实习的时候,就碰到了关于填料塔压降计算的问题。
当时厂里要对一个旧的填料塔进行改造,提高生产效率。
我们几个实习生跟着师傅一起忙活。
师傅让我们先计算出原来填料塔的压降,看看问题出在哪儿。
我拿着一堆数据,对着公式开始算,结果算了好几遍都不对。
师傅过来看了看,笑着说:“你这孩子,参数都没搞清楚就瞎算。
”然后师傅耐心地给我讲解,说这个气体的密度得根据实际温度和压力来算,不能直接用标准状态下的值。
还有填料的特性参数,得从厂家提供的手册里准确找到。
经过师傅这么一指点,我终于算对了,那时候心里别提多有成就感了。
再说说贝恩-霍根关联式,这个公式相对来说简单一些,但也有它的适用范围。
在实际应用中,可不能随便乱用,得根据具体的工况选择合适的公式。
计算填料塔压降的时候,还得注意一些细节。
比如说,测量数据要准确,一点点误差可能就会导致结果相差很大。
而且不同类型的填料,其压降特性也不一样,有的阻力大,有的阻力小。
总之,填料塔压降的计算虽然有点复杂,但只要咱们把公式弄明白,参数搞准确,再加上多练习多实践,就一定能把它拿下。
以后您要是碰到填料塔相关的问题,可别忘了好好算一算压降哦,这可是关系到整个生产过程能否顺利进行的关键因素之一呢!。
关于填料吸收塔的计算
ln
(1
0.752)
0.0526 0 0.00263 0
0.0752
7.026
2.1 气相总传质单元高度的计算
H OG
V KY a
V KGaP
其中:
KGa
1/
kGa
1 1/
HkLa
式中: H 溶解度系数, kmol /(m3 kPa);
塔截面积, m2
普遍采用修正的恩田(Onde)公式求取
1.257kg / m3
⑶ 混合气体的粘度可近似取空气的粘度,查手册得20℃空气
的粘度为: v 1.81 105 Pa s 0.065kg /(m h)
⑷ 查手册得SO2在空气中的扩散系数为:
DV 0.108 cm2 / s 0.039 m2 / h
3. 气液相平衡数据
⑴ 由手册查得:常压下20℃时SO2在水中的亨利系数:
at
L
at L L Lat
L Lat
修正的恩田公式只适用于u≤0.5uF的情况,当u≥0.5uF时, 需按p144的公式进行校正
本例题计算过程略,计算的填料层高度为Z=6m. 对于散装填料,一般推荐的分段高度为:
填料类型 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍
h/D 2.5 5~8 5~10 8~15 8~15
1. 液相物性数据
对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取 纯水的物性数据。由手册查得,20℃时水的有关 物性数据如下:
⑴ 密度: L 998 .2kg / m3 ⑵ 粘度: L 0.01Pa s 3.6kg /(m h) ⑶ 表面张力: L 72.6dyn / cm 940896 kg / h2
对于规整填料,其最小喷淋密度可从有关填料手册 中查得,设计中,通常取Umin=0.2
填料塔的计算
一、填料塔的计算(一) 操作条件的确定1.1吸取剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃常压(二)填料吸取塔的工艺尺寸的运算2.1基础物性数据①液相物性数据关于低浓度吸取过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔依照上式运算如下: 混合密度是:1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m •h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平稳常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s•⨯=⨯⨯=-ρ2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h该吸取过程为低浓度吸取,平稳关系为直线,最小液气比按下式运算,即2121min /X m Y Y Y )V L(--=关于纯溶剂吸取过程,进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y )V L(--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581①塔径运算采纳Eckert 通用关联图运算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量运算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为0.011799查埃克特通用关联图得226.02.0=••L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φ s m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在承诺范畴内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/m ·h 查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3 U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料塔的计算.doc
一、设计方案的确定(一) 操作条件的确定1.1吸收剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃常压(二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算2.1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔根据上式计算如下: 混合密度是:1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm ==⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m •h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s•⨯=⨯⨯=-ρ2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式计算,即2121min /X m Y Y Y )V L(--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y )V L(--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为0.011799查埃克特通用关联图得226.02.0=••L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φ s m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/m ·h 查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3 U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
第三章 吸收(填料塔高度的计算).
对上两式沿塔高积分得
h
Y1
Y2
V dY KY a Y Y *
h
X1
X2
L dX K X a X * X
在上述推导中,用相内传质速率方程替代总的传质速率方 程可得形式完全相同的填料层高度 Z 的计算式。 若采用 NA=KY(Y-Y*) 和 NA=kX(X* - X) 可得:
Y1
Y1
C
Y2
o
B
Y2
X1,max=X1* X o
B
X2
X2
X1,max X1* X
两线在 Y1 处相交时,X1,max=X1*; 两线在中间某个浓度处相切时, X1,max<X1* 。
Y1 Y2 Y1 Y2 L L V min 最小液气比的计算式: X 1,max X 2 V min X 1,max X 2
线上任一点的坐标(Y,X) 代表了塔内该截面上气、 液两相的组成。
Y
A Y1 P B X*-X Y- Y*
Y*=f(X)
Y
Y2 Y* o X2
X
X1 X*
X
操作线上任一点 P 与平衡线间的垂直距离 (Y-Y*) 为塔内该 截面上以气相为基准的吸收传质推动力;与平衡线的水平 距离 (X*-X) 为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。 两线间垂直距离(Y-Y*)或水平距离(X*-X)的变化显示了 吸收过程推动力沿塔高的变化规律。
V, Y2
L, X2
V, Y
VY LX1 VY1 LX
L L Y X Y1 X 1 V V 同理,若在任一截面与塔顶端面间作溶质A 的物料衡算,有 L L Y X Y2 X 2 V V
填料塔的计算
一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定1.1吸收剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃ 常压(二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算2.1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔 根据上式计算如下:混合密度是:1013.865KG/M3混合粘度0.001288 Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m 3混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式计算,即 2121min /X m Y Y Y )V L (--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L (--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78 取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
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 =~贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即:2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (3-1) 即:112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以:2F u /(100/3)()=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33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=;取u= F u =2.78220m/s0.7631D === (3-2)圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 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)225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L 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。
填料塔设计详细计算过程
第一章设计任务依据和要求一、设计任务及操作条件:1、混合气体(空气中含SO2气体的混合气)处理量为:106Kmol/h2、混合气组成:SO2含量为6.7% (mol% ),空气为:93.3 %(mol%)3、要求出塔净化气含SO2为:0.148 %(mol%),H2O为:1.172 kmol/h4、吸收剂为水,不含SO25、常压,气体入塔温度为25℃,水入塔温度为20℃。
二、设计内容:1、设计方案的确定。
2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压降的计算。
3、填料塔附属结构的选型与设计。
4、填料塔工艺条件图。
三、H2O-SO2在常压20℃下的平衡数据X Y X Y0.00281 0.0776 0.000423 0.007630.001965 0.00513 0.000281 0.00420.001405 0.0342 0.0001405 0.001580.000845 0.0185 0.0000564 0.000660.000564 0.0112四、气体及液体的物性数据1、气体的物性:气体粘度()0.0652/G u kg m h =⋅气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ=2、液体的物性:液体粘度µL =3.6 kg /(m ·h); 液体扩散系数D L =5.3×10-6m 2/s; 密度ρL =998.2 kg /m 3;液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==× 五、 设计要求1、设计计算说明书一份2、填料塔图(2号图)一张第二章 SO 2净化技术和设备 一、SO 2的来源、性质及其危害二氧化硫的来源包括微生物活动,火山活动,森林火灾以及海水飞沫。
主要有自然来源和人为来源两大类:自然来源主要是火山活动,喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体,地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫,随火山灰一起喷射到大气中。
填料塔计算公式
填料塔计算公式填料塔是化工、环保等领域中常用的气液传质设备,要想设计和操作好填料塔,掌握相关的计算公式那可是相当重要!先来说说填料塔的塔径计算公式。
这就好比给塔选一件合适的“衣服”,太大了浪费材料,太小了又影响工作效率。
塔径的计算主要考虑气体的体积流量、空塔气速等因素。
计算公式大致是:D = √(4Vs / πu),这里的 D 表示塔径,Vs 是气体体积流量,u 是空塔气速。
咱就拿一个实际例子来说吧,之前我在一个化工厂实习的时候,就碰到了填料塔塔径计算的问题。
当时厂里要对一个旧的填料塔进行改造,以提高生产效率。
我们首先得确定气体的流量,这可不是个简单的事儿,得通过各种测量仪表,像流量计啥的,获取准确的数据。
然后再根据工艺要求和经验,确定合适的空塔气速。
这个空塔气速的选择可不能马虎,选高了,气体阻力增大,能耗增加;选低了,塔的处理能力又不够。
我们那时候是反复讨论、计算,才最终确定了一个比较理想的塔径。
再来说说填料层高度的计算公式。
这就像是给塔盖房子,得盖多高才能让气液充分接触,完成传质任务呢?常用的计算公式有传质单元数法和等板高度法。
传质单元数法呢,需要先计算出传质单元数,然后乘以传质单元高度,就得到了填料层高度。
等板高度法呢,是先确定理论板数,再乘以等板高度。
我记得有一次,在设计一个新的填料塔时,为了确定填料层高度,我们可是费了好大的劲儿。
先是在实验室里做小试,模拟实际的操作条件,测量各种数据。
然后根据实验结果进行计算和分析,不断调整参数,优化设计方案。
那几天,我们办公室的灯常常亮到很晚,大家都在为了这个项目努力。
还有填料的压降计算也不能忽视。
压降大了,会增加能耗;压降小了,又可能影响传质效果。
总之,填料塔的计算公式虽然看起来有点复杂,但只要我们认真研究,结合实际情况,多做实验和计算,就一定能设计出性能优良的填料塔,为生产和环保事业做出贡献。
希望我讲的这些能让您对填料塔的计算公式有更清楚的了解,在实际应用中少走弯路,提高工作效率和质量!。
(完整版)填料塔计算部分要点
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件1、原料气处理量:5000m3/h。
2、原料气组成:98%空气+2.5%的氨气。
3、操作温度:20℃。
4、氢氟酸回收率:98%。
5、操作压强:常压。
6、吸收剂:清水。
7、填料选择:拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径,填料层的高度,填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
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。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。
VOC喷淋填料塔计算
符合 符合d<75mm 符合d>75mm
计算工作压损
参数X= 0.2343876
Y= 2.98E-02
ΔP/Z = 254
Pa/m
查关联图
阻力系数法
P Z u 2 2
ζ= 150 ΔP/Z = 205.60949 Pa/m
查阻力系数 表
填料层高度计算 1)传质单元数 解析法/脱吸因数法 气相进塔摩尔比Y1= 1.20E-05
气膜吸收系数k G = 2.713E-05
kmol/m3.s. kPa
溶解度系数H= 0.7194662 KGα= 0.0006085 KYα= 0.0616587
传质单元高度HOG= 0.969624
kmol/m3.k Pa kmol/m3.s. kPa kmol/m3.s. kPa
m
填料层高度Z= 1.8019373 m
中间坐标参数X= 0.2343876 Y= 0.14
Y/u F 2 = 1.19E-02 液泛速度 u F = 3.431576
空塔速度u= 2.0589456 有效过流截面A= 3.7775538
查关联图
m/s m/s m2
X
L V
V L
0.5
Y
u
2
V
0.2 L
g L
按圆型填料塔计算
塔径D= 2.1931099 m
ln
(1
S
)
Y1 Y2
mX 2 mX 2
S
a at
1
exp
1.45
c
0.75
Re
0.1 L
FrL*0.05We
0.2 L
实际雷诺数Re’L= 512.01187 施密特准数ScL= 575.62775
填料塔塔径计算
对于易气泡 的物系,空 塔气速取泛 点气速的 45%
D 4Vs u
初估塔径后 需要根据国 内压力容器 公称直径标 准 (JB115373)进行圆 整
直径1m一 下,间隔为 100mm;直径 1m以上,间 隔为200mm, 实际空塔气 速可 按圆整后的 塔径进行计 算
对于直径不 超过75mm的 拉西环及其 它填料,可 取最小润湿 率(Lw)min 为0.08m³ /(m.h) 对于直径大 于75mm的环 形填料,应 取最小润湿 率(Lw)min 为0.12m³ /(m.h)
输入: φ: μ L: ψ:
72 m-1 0.8 mpa.s 1.05
填料因子
液体粘度 液体校正密 度
ψ=ρ 水/ ρL
输入: u max:
1.770938393 m/s
取空塔气速 为为泛点气 速的40%, 即
泛点率:
0.4
u:
0.708375357 m/s
0 对于一般不 易发泡物 系,空塔气 速取泛点气 速的60%~ 80%
操作条件下
的喷淋密度
U:
56.7575637 m³/(㎡.h)
kg/m³ kg/m³ kg/h kg/h
a 3
g L
L0.2)
A
1.75(L)1/4 G
(g )1/8 L
m/s2 干填料因子 气相密度 kg/m³ 液相密度 kg/m³ 液相粘度CP 液相流量 kg/h 气相流量 kg/h
常数,见附 表
气相密度 液相质量流 量
取空塔气速 为为泛点气 速的75%, 即
BainHougen关联 式
输入: ρ L:
ρ v: w L: w v:
720 32
3500 8060
填料塔计算部分
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件1、原料气处理量:5000m3/h。
2、原料气组成:98%空气+2.5%的氨气。
3、操作温度:20℃。
4、氢氟酸回收率:98%。
5、操作压强:常压。
6、吸收剂:清水。
7、填料选择:拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径,填料层的高度,填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
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。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。
填料塔计算部分范文
填料塔计算部分范文填料塔是一种常用的固体分离设备,适用于化工、石油、制药等多个行业。
它的主要功能是通过不同填料层的接触和作用,将气体和液体的混合物分离为洁净的组分。
在填料塔的设计和计算中,需要考虑多个参数和工艺要求,包括填料选择、填料层高度、气体和液体流量等。
下面将详细介绍填料塔计算的相关部分。
首先,填料的选择是填料塔计算的关键步骤之一、填料的种类繁多,包括板式填料、环状填料、网状填料等。
不同的填料具有不同的特性,如表面积、孔隙率、压降等。
在选择填料时,需要考虑操作条件、物料性质和设备成本等因素。
通常情况下,需要选取一种具有较大表面积和孔隙率的填料,以提高分离效果。
其次,填料层高度的计算是填料塔设计的重要部分。
填料层高度一般根据物料质量传递要求、液体停留时间和压降等因素来确定。
物料质量传递要求通常由输入和输出组分的浓度差异来衡量,较大的浓度差异需要更高的填料层高度。
液体停留时间是指液体在填料层中停留的平均时间,通常需要满足物料传递速率和回流比例的要求。
压降是指气体在填料层中通过的单位高度的压力损失,需要在一定范围内控制。
此外,填料塔计算还需要考虑气体和液体的流量。
气体的流量通常以体积流率或质量流率来表示,取决于不同的场景。
液体的流量一般由输入和输出组分的速率来确定。
在计算过程中,需要确保气体和液体能够充分接触和混合,以实现有效的分离效果。
为此,可以采用计算模型或实验数据来进行流量的估算和验证。
综上所述,填料塔计算部分的关键内容包括填料选型、填料层高度的计算、气体和液体流量的确定等。
在计算过程中,需要考虑多个因素和要求,并结合具体的工艺条件和设备特点来进行综合评估。
通过合理的填料塔计算,可以提高设备的性能和效率,实现更好的分离效果。
填料塔的简单介绍及其相应计算
目录一、塔设备的概述 (2)1.1 填料塔 (3)1.2 板式塔 (4)1.3填料塔与板式塔的比较 (5)二、塔设备设计的基本步骤 (6)三、塔设备的强度和稳定性计算 (6)3.1塔设备的载荷分析和设计准则 (6)3.2 质量载荷 (8)3.3地震载荷 (8)3.4偏心弯矩 (8)3.5最大弯矩 (8)3.6 圆筒轴向应力核核 (9)3.6.1 圆筒轴向应力 (9)3.6.2 圆筒稳定校核 (9)3.6.3 圆筒拉应力校核 (10)3.7裙座轴向应力校核 (10)3.7.1 裙座底截面的组合应力 (10)4.7.2裙座检查孔和较大管线引出孔截面处组合应力 (11)4.8轴向应力校核条件 (12)五、心得体会 (13)一、塔设备的概述塔设备是石油化工、化学工业、石油工业等生产中最重要的设备之一。
它可使气(汽)液或液液相之间进行充分接触,达到相际传热及传质的目的。
在塔设备中能进行的单元操作有:精馏、吸收、解吸,气体的增湿及冷却等。
表1中所示为几个典型的实例。
表1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例实现气(汽)—液相或液—液相之间的充分接触,从而达到相际传质和传热的目的。
塔设备广泛用于蒸馏、吸收、介吸、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中,它的操作性能好坏,对整个装置性能好坏、对整个装置的生产,产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。
因此对设备的研究一直是工程界所关注的热点。
随着石油、化工的发展,塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注和重视。
为了使塔设备能更有效、更经济的运行,除了要求它满足特定的工艺条件,还应满足以下基本要求。
①满足特定的工艺条件;②气—液两相能充分接触,相际传热面积大;③生产能力大,即气、液处理量大;④操作稳定,操作弹性大,对工作负荷的波动不敏感;⑤结构简单、制造、安装、维修方便,设备投资及操作成本低;⑥耐腐蚀,不易堵塞。
为了便于研究和比较,人们从不同的角度对塔设备进行分类。
填料塔液泛速度计算公式
填料塔液泛速度计算公式
流体塔是将储罐里的液体提升到高处或将高处的液体降落到较低处的一种装置。
它由支承桶、截流板、填料塔、支撑框架、液体流量调节器等组成。
填料塔的优势在于能以较低的能量消耗实现流量的调节,对多种液体介质进行混合、沉淀、过滤、干燥和蒸馏等工艺作业。
实际生产中,对填料塔的液体流量的控制是一项重要的任务。
若不控制好液体的流速,可能会造成安全事故,甚至可能造成严重的损害。
在实际应用中,可以使用填料塔液体流量计算公式来对流量进行精确控制。
填料塔液体流量计算公式如下:Q=P•S,其中,Q表示流速,P表示压差,S表示液体流量系数。
压差可以通过取水位运算获得,而液体流量系数则要按照水柱塔、填料塔等不同装置的不同设计参数计算而定。
例如,当以水为液体介质的填料塔要进行流量计算时,根据填料塔液体流量计算公式,若压差为3.5mH2O,液体流量系数为1.2,则Q=P•S=3.5•1.2=4.2m/s。
从以上可以看出,利用填料塔液体流量计算公式来计算流速,可以较为准确地取得液体流速,从而进行实时精确控制液体流量,确保生产安全及效率。
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Pa/m查关联图来自 Zu 22
查阻力系数表 Pa/m
ζ= 150 ΔP/Z = 205.60949 填料层高度计算 1)传质单元数 解析法/脱吸因数法 气相进塔摩尔比Y1= 1.20E-05 气相出塔摩尔比Y2= 2.00E-06 进塔液相摩尔比X2= 0 出塔液相摩尔比X1= 气相进塔摩尔流量V= 1056.5015 液相进塔摩尔流量L= 5600 解吸因数 S= 0.1426245 气相总传质单元数NOG= 1.9422387 液相总传质单元数NOL= 0.2770109 2)传质单元高度 气相空塔质量速度G= 1.7301998 液相空塔质量速度W= 5.7041132 雷诺准数ReL= 63.063717 弗鲁德准数FrL= 0.0003033 韦伯准数WeL= 0.005006 填料层有效面积α= 18.199032 实际雷诺数Re’L= 311.87013 施密特准数ScL= 575.62775 液膜吸收系数k L = 0.0004604 气相雷诺准数ReG= 1039.1591 气相施密特准数ScG= 0.8534942 气膜吸收系数k G = 2.713E-05 溶解度系数H= 0.7194662 KGα= 0.0004563 KYα= 0.0462335 传质单元高度HOG= 1.2931263 填料层高度Z= 2.51156
水的密度与液体密度之比 N/m 查表(附录) 2 273K/101325Pa m /s 273K/101325Pa m /s u F 液泛速度,一般为0.5-0.8 kN.m/kmol.K Pa 查表,注意单位换算为Pa m=E/P 亨利定律
2
气相中扩散系数D G = 1.99E-05
液泛速度计算 气相质量流量ωV= 8.4930986 液相质量流量ωL= 28 气相密度ρ V = 1.0919698 中间坐标参数X= Y= 2 Y/u F = 液泛速度 u F = 空塔速度u= 有效过流截面A= 按圆型填料塔计算 塔径D= 直径取整D= 塔截面积Ω= 实际空塔速度u= 塔径/填料径= 喷淋密度L'= 润湿速率L w = 0.1093809 0.14 1.19E-02 3.431576 2.0589456 3.7775538
m /m
2
3
kmol/m .s.kPa
3
kmol/m 3.s.kPa kmol/m 3.kPa 3 kmol/m .s.kPa kmol/m .s.kPa m
3
H
m
OG
V K Y
kg/s kg/s kg/m3
G W
查关联图 m/s m/s 2 m
X L V
V L
0.5
0 .2 u 2 V L Y g L
2.1931099 2.5 4.9087385 1.5844759 50 20.700411 0.2300046
m m 2 m m/s 要求>10 3 2 m /m .h d<75,(Lw)min=0.08m 3/m 2.h
符合 符合d<75mm
d>75,(Lw)min=0.12m 3/m 3.h 计算工作压损 参数X= 0.1093809 Y= 2.98E-02 ΔP/Z = 254 阻力系数法
符合d>75mm
-1
K Pa 29 17 V空气= V废气1= V废气2= V废气3= V废气4= V废气5= 0.995 0.005 0 0 0 0
查表14-3 有效直径 一般环形及鞍形填料为5.23,名义尺寸小于15mm 的为2 20˚C水的黏度度为 1 mPa.s
Pa.s Pa.s m/s2 kg/m3 kg/m3
气相黏度μ G = 1.85E-05 重力加速度g = 9.81 水的密度20˚C ρ 水 = 1000 液相密度ρ L = 992 液相分子量ML= 液体密度校正系数Ψ = 液体表面张力σ= 液相中扩散系数D L = 空塔速度u= 摩尔气体常数R = 亨利系数E = 相平衡常数m = 18 1.0080645 7.28E-02 1.76E-09 0.6 8.314 76600 0.7559832
填料塔设计 既定参数 温度= 压力= 废气流量= 废气分子量= 323 101325 28000 28.94 K Pa m3/h kg/kmol 标准温度 273 标准大气压 101325 M空气= M废气1= M废气2= M废气3= M废气4= M废气5= 填料因子Φ = 105 泛点填料因子Φ F = 填料比表面积a t = 90 填料直径d= 0.05 填料临界表面张力σ c = 0.04 填料的名义尺寸d p = 填料θ 系数θ = 填料形状修正系数φ= 液相黏度μ L = 0.05 5.23 1.5 1.01E-03 m m -1 m 2/m 3 m N/m m
摩尔比 摩尔比 摩尔比 摩尔比 kmol/h kmol/h S=mV/L
N OG
Y1 mX 2 1 ln (1 S ) Y mX 1 S 2 2
S
Kg/m .s 2 Kg/m .s
2
0.75 a c .1 *0.05 0.2 1 exp 1.45 Re 0 Fr We L L L at