填料塔工艺尺寸的计算

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:

2213lg 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/ｓ2 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:26000

3.31740.7850.83600u =

=⨯⨯ m/s

3.31740.83463.9746

F u u == 则

F

u

u 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就是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率就是指在塔的截面上,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 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ=

==>=⨯⨯⨯⨯ (3

－4)

经过以上校验,填料塔直径设计为D=8０0m ｍ 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

22*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、3

液体质量通量为:L u ＝WL/0、7８5×0、８×0、8=1０666.5９18kg/(㎡•h )ﻩ 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)

＝0.1521５9029k ｍｏl/(㎡h ｋｐa) 液膜吸收数据由下式计算:

2113

2

3

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)

＝8.５650２1kmo ｌ／(m3 h kpa)

0.4L L W K K ααϕ= ＝0.5661３×100×０、37404×1、4５0、４

(3-13)

=24.５６９12/h 因为:F u u =0、834６

所以需要用以下式进行校正:

1.4

'

19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

(3-１4)

=[1＋9.5(0、６９99９－0、5)1、4］ 8.5６502=17.113５８0 kmol ／(m3 h kpa)

2.2'

1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

(3-１５)

=[1+ 2.6 (0、6999-0.5)2、2］ 2４.５6９12３=２6、4２10６／h

''

111

G G L K K HK ααα

=

+

(３-16)

=1÷(１÷１7、１358+1÷0、7２5÷2６、42１0)