填料塔流体力学计算说明书

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塔器现代工程设计的流体力学计算方案

• • 传统填料：拉西环、θ环、鲍尔环、阶梯环、环矩鞍等新型填料：星环、花环以及各种衍生品种 Flexipec 系列，比表面：69-560 Sulzer-nnnX 系列， Sulzer-nnnY 系列，比如：Sulzer-250X、 Sulzer-250Y Gempak 系列，比如：Gempak-1A 国内多种牌号的规整填料，都是这些系列的相似产品，只是厂家不同，几何尺寸基本相同。
•
WPTR：国产简体中文软件：可以迅速、准确计算填料塔流体力学，有比较完整的实验数据。
二、散堆填料塔 –扩散系数（WPTR）
二、散堆填料塔 –扩散系数
N2,O2的本征传质能力 14
传质能力 D,cm2/s
气相传质×100 液相传质×100000
12 10 8 6 4 2 0
•`
-200 -150 -100 -50
0.5
ΔP = k2 f ΔPf 其中：kf=泛点率
二、规整填料塔–填料参数(WPTR)
基本算法
• 泛点算法：
• • • 最大负荷因子关联式压降计算传质计算 • • • • 关系式有10几个，计算比较繁琐，略去。规整填料的研究集中在250X和250Y上，其他尺寸型号的研究较少。核心仍然是扩散系数。所有没有“扩散系数”的软件计算传质，都是不负责任的。
致谢
•天津大学几十年来的理论研究和试验数据 •中石化部分专家整理的算法 •上海化工研究院的专家的相关译著 •陕西部分大学的软件实现 •谢谢各位的光临！
lg(φ F ) = E + F .L
lg(φF ) = E + F . lg(L)
二、散堆填料塔 –基本算法
基本算法
• 泛点算法：散对填料的传统算法。 • Bain-Hougen关联式 • • Eckert 通用关联图中国学者的贡献 • 湿填料压降因子的关联 lg(φ F ) = E + F .L lg(φF ) = E + F . lg(L) 填料压降因子的关联

填料塔毕业设计计算说明书终结版[管理资料]

2前言炼焦化学产品在国民经济中占有重要地位，炼焦化学工业是国民经济的一个重要部门，它是钢铁联合企业的主要组成部分之一，也是煤炭的综合利用工业。

焦炉煤气中所含的氨可用于制取硫酸铵、浓氨水或无水氨；煤气中主要成分---氢，可用于制造合成氨。

进一步制取尿素、硝酸铵、磷酸铵和碳酸铵等化肥，均可以直接用于农业生产。

焦炉煤气中含有很多焦油、粗苯、氨等多种具有回收价值的化工产品。

由于环保问题日益成为政府部门和社会公众关注的焦点，氨的排放量和排放浓度成为焦化厂需要重点控制和解决的问题，其次，提高氨的回收利用，不仅有利于促进环境保护，更是具有循环经济效益的头等大事。

在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。

吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。

塔设备是化工生产中重要的设备。

它使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。

填料塔具有结构简单、便于用耐腐蚀材料制造、适于小直径塔的场合以及压降小等优点。

塔填料的性质决定了填料塔的操作,只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件,才有望构成技术上先进的填料塔。

人们对塔填料的研究十分活跃。

对塔填料改进与更新的目的在于:改善流体的均匀分布,提高传递效率,减少流动阻力,增大流体的流量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。

目前,塔填料的开发,除研究各种散装和规整填料结构外,还对填料的材质、加工方法、表面特性等进行研究。

近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点。

因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。

如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。

海水脱硫散堆填料塔的流体力学计算

海水脱硫散堆填料塔的流体力学计算高梅杉1，王小明2, 王世和1，郭明春3（1东南大学土木工程学院，江苏南京 210096；2国电环境保护研究院，江苏南京210013；3上海霍林化工设备工程有限公司，上海 200127）摘要：采用体积平均法建立了描述散堆填料塔内气、液两相的流动模型；通过数值计算，获取了在不同液气比下塔内流体速度、孔隙率分布及压力分布，并就压力损失与实验值进行了对比，预测值与实验值吻合较好，趋势完全一致。

分析海水速度分布图发现，靠近壁面处存在着显著的壁流现象，并在沿流方向上液体有向壁区积聚的趋势，壁流现象变得更严重。

由三种填料径向孔隙率分布图可看出，近壁面处的孔隙率明显高于中间区域，表明这是形成壁流的原因所在。

关键词：海水脱硫；散堆填料；流体力学计算中国分类号：X01 文献标识码：A 文章编号：CFD in random packing columns within seawater desulfurization GAO meishan1, W ANG shihe1, W ANG xiaoming2，GUO mingchun3(1College of civil engineering, Southeast university, Nanjing 210096, China;2State Power Environmental Protection Research Institute, Nanjing 210013, China3Shanghai huolin Engineering Plastics Co., Ltd. Shanghai 200127, China)Abstract: By the volume average method, gas-liquid two-phase flow CFD model is established to describe the random packing column in seawater desulfulrization. By numerical calculation, the flow velocity, porosity distribution and pressure distribution of seawater are obtained. Pressure loss are compared with experimental data, the prediction results and experimental results are well consistent, is exactly the same trend. Combination of seawater velocity vector in packed columns and velocity profile of the section on the middle high of the pac ed tower was found there is a significant “wall flow” phenomena, and there is a n accumulation trend near the wall along the direction of the liquid flow, and the wall flow becomes much more serious. According the chart of the three kinds of filler porosity distribution on the radial direction, can be seen near the wall is significantly higher than the porosity of the middle region, stated that this is the reason for the formation of wall flow.Keyword:seawater desurfurization; random packing columns; CFD1海水脱硫是以天然海水作为吸收剂脱除烟气中SO2的湿法脱硫技术, 是海水直接利用的一个重要领域。

填料塔设计说明书

填料吸收塔的设计说明书目录1.题目 (3)2. 吸收塔的工艺计算 (4)2.1基础物性数据 (4)2.1.1液相物性数据 (4)2.1.2气相物性数据 (4)2.1.3气液相平衡数据 (4)2.2物料衡算 (5)2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (6)2.3.1塔径的计算 (6)2.3.2传质单元高度计算 (8)2.3.3传质单元数的计算 (10)2.3.4填料层高度 (11)2.3.5 筒壁厚度及封头厚度 (11)2.4塔附属高度的计算 (11)2.5填料层压降的计算 (12)2.6液体分布器计算 (13)2.6.1 液体分布器 (13)2.6.2 布液孔数 (13)2.6.3 塔底液体保持高度 (13)2.7 其他附属塔内件的选择 (13)2.7.1 液体分布器 (14)2.7.2 填料支撑板 (14)2.7.3 填料压板与床层限制板 (15)2.7.4 气体进出口装置与排液装置 (15)3.塔的强度校核 (15)3.1塔的载荷分析 (15)3.1.1质量载荷 (16)3.1.2风载荷 (16)3.1.3地震载荷 (17)3.2筒体的强度及稳定性校核 (17)3.2.1筒体轴向应力 (17)3.2.2轴向应力校核条件 (18)3.3裙座的强度及稳定性校核 (18)3.3.1裙座筒体 (18)3.3.2裙座基础环 (18)3.3.3地脚螺栓 (18)3.3.4裙座与塔体连接焊缝 (19)附录一工艺设计计算结果汇总及主要符号说明 (20)参考文献 (22)1.题目吸收塔设计题目焙烧炉尾气净化吸收塔设计矿石焙烧炉出来的气体中含SO2，为了防止大气污染，采用清水洗涤工艺除去其中的SO2。

焙烧炉出来的气体温度为25℃，洗涤水的温度为常温20℃。

试设计一座吸收塔，设计参数如下：组号炉气流量Nm3/h 炉气SO2含量（摩尔分数）操作压力MPa操作温度℃要求SO2的吸收率%1 1000 0.07 0.15 20 972 1500 0.06 0. 15 20 963 2000 0.05 0. 15 20 954 2500 0.05 0. 15 20 95主要设计内容：1.确定吸收过程设计方案；2.吸收塔的物料和能量衡算；3.吸收塔的工艺设计计算；4.填料塔附属内件设计；5.吸收塔接管尺寸计算；6.绘制吸收塔设计条件图；7.绘制填料塔主要内件施工图（如液体分布器、气体分布器、填料压板等）；8.编写设计计算说明书2. 吸收塔的工艺计算2.1 基础物性数据由于操作气压为0.15Mpa，温度为20摄氏度，所以接近与标准状态一个大气压和20摄氏度，1500Nm3/h可以换算成1000m3/h1.设计方案的确定用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。

填料塔说明书

方案的确定1、吸收工艺流程的确定2、填料的选择液相相反，特点是传质推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。

吸收流程如下：2、填料的选择作为吸收过程，一般要求具有操作液气比大等特点，因而更适合选用填料塔。

填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。

与板式塔相比，具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、塔内持液量小等突出优点。

对于水吸收二氧化硫的过程，操作温度及操作压力较低，二氧化硫吸收产物具有腐蚀性，而塑料材料的耐酸腐蚀性比较好，故工业上通常选用塑料散装填料。

在塑料散装填料中，塑料阶梯环的综合性能较好，故选用38mm×19mm×1.0mm聚丙烯阶梯环填料。

主要性能参数见下表：公称直径(d)mm实际尺寸（δ⨯⨯Hd）mm个数（n）/m3比表面(a)/m38 38×19×1.027200 132.5空隙率(ε)m3/m3堆积密度3p/-⋅mkgρ干填料因1/-Φm91 57.5 175采用常规逆流操作流程采用塑料38mm×19mm×1.0mm塑料阶十五、地震载荷及地震弯矩计算对裙座底部危险截面0-0mmN1016.3231806000279424428826746254828267464752746429...22721211w⋅⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+⎪⎭⎫⎝⎛++⨯+⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+⨯=+⎪⎭⎫⎝⎛++=-llPlPM对裙座底部危险截面1-1mmN1070.223180442882627942442882625482826475...)2(273232211w⋅⨯=⎪⎭⎫⎝⎛++⨯+⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+⨯=+++=-llPlPM对裙座底部危险截面2-2mmN1025.22318044282794244282548...)2(274343322w⋅⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+⨯=+++=-llPlPM十五、地震载荷及地震弯矩计算。

填料塔计算和设计说明书

填料塔设计2012-11-20一、填料塔构造填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。

填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。

在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。

液体从塔顶参加，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料外表流下。

气体从塔底送入，经气体分布装置〔小直径塔一般不设置〕分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料外表气液两相密切接触进展传质。

填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

二、填料的类型及性能评价填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。

填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。

散装填料根据构造特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何构造可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料；填料的几何特性是评价填料性能的根本参数，主要包括比外表积、空隙率、填料因子等。

1.比外表积：单位体积填料层的填料外表积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优；2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；3.填料因子：填料的比外表积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，外表流体阻力越小。

三、填料塔设计根本步骤1.根据给定的设计条件，合理地选择填料；2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸；3.计算填料层的压降；4.进展填料塔的构造设计，构造设计包括塔体设计及塔内件设计两局部。

四、填料塔设计1.填料的选择填料应根据别离工艺要求进展选择，对填料的品种、规格和材质进展综合考虑。

应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。

对性能相近的填料，应根据它的特点进展技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。

填料塔课程设计计算书

填料塔课程设计计算书物料衡算1、依据甲醇蒸气转化反应方程式:CHOH?CO?+2H? 23CO+HO?CO?+ H 222CHOH分解为CO转化率99%,反应温度280?,反应压力1.5MPa,醇水投料比1:1.5(mol). 32、投料计算量代入转化率数据,式(1-3)和式(1-4)变为:CHOH?0.99CO?+1.98H?+0.01 CHOH 233CO+0.99HO?0.99CO?+ 1.99H+0.01CO 222合并式(1-5),式(1-6)得到:CHOH+0.981 HO?0.981 CO?+0.961 H?+0.01 CHOH+0.0099 CO? 222333氢气产量为: 2100m/h=93.750 kmol/h 甲醇投料量为:93.750/2.9601?32=1013.479 kg/h 水投料量为: 1013.222/32?1.5?18=855.123kg/h 3、原料液储槽(V0101)进: 甲醇 1013.479 kg/h , 水 855.123 kg/h 出: 甲醇 1013.479 kg/h , 水855.123 kg/h 4、换热器 (E0101),汽化塔(T0101),过热器(E0103) 没有物流变化.5、转化器 (R0101)进 : 甲醇 1013.479kg/h , 水855.123 kg/h , 总计1868.602kg/h 出 : 生成 CO 1013.479/32?0.9801?44 =1365.802kg/h 2H 1013.479/32?2.9601?2 =187.500 kg/h 2CO 1013.479/32?0.0099?28 =8.779 kg/h剩余甲醇 1013.479/32?0.01?32 =10.135kg/h剩余水 855.123-1013.479/32?0.9801?18=296.386总计 1868.6026、吸收塔和解析塔吸收塔的总压为1(5MPa,其中CO的分压为0.38 MPa ,操作温度为常温(25?).此时,233每m 吸收液可溶解CO11.77 m.此数据可以在一般化工基础数据手册中找到，二氯 2化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度数据见表1一l及表1—2。

环矩鞍填料塔设计说明书

目录1.概述 (3)1.1 填料塔的概述 (3)1.1.1 填料的类型 (4)1.1.2 填料的几何特性 (5)1.1.3 填料的性能评价 (5)1.2 填料塔的流体力学性能 (6)1.2.1 填料层的持液量 (6)1.2.2 填料层的压降 (6)1.2.3 液泛 (6)1.2.4 液体喷淋密度和填料表面的润湿 (7)1.2.5 返混 (7)1.3、课题设计内容、设计参数 (7)1.3.1 设计内容 (7)1.3.2 设计主参数的确定 (7)2．环形散装填料塔的结构设计 (8)2.1 填料的选择 (8)2.2 塔的内件选型及设计 (9)2.2.1 填料支承板 (9)2.2.2 填料压板 (9)2.2.3 液体初始分布器 (10)2.2.4 液体收集和再分布器（液体再分配装置） (11)2.2.5 除雾沫器 (12)3.填料塔的载荷分析及强度校核 (12)3.1筒体和封头厚度计算 (12)3.2载荷分析 (14)3.2.1塔设备质量载荷计算 (14)3.2.2自振周期的计算 (16)3.2.3地震载荷与地震弯矩的计算 (16)3.2.4风载荷与风弯矩的计算 (18)3.2.5 偏心弯矩e M (22)3.3强度校核 (23)3.3.1圆筒轴向力校核和圆筒稳定校核 (23)3.3.2塔设备压力试验时的应力校核 (24)3.3.3裙座轴向应力校核 (25)3.3.4基础环和地脚螺栓设计及校核 (27)3.3.5筋板设计及校核 (29)3.3.6盖板设计及校核 (30)3.3.7裙座与塔壳的对接焊缝 (31)3.3.8接管计算 (32)4 其他零部件的选取计算 (32)4.1静电接地板 (32)4.2塔顶吊柱 (32)5.翻译 (32)5.1英文文献 (32)5.2 英文文献翻译 (40)6.参考文献： (44)7.谢词 (45)1.概述1.1 填料塔的概述在石油、化工及轻工等行业中所设计到的均相流体分离过程，多采用吸收或径流的方法进行。

塔的水力学计算手册

塔的水力学计算手册(总19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--塔的水力学计算手册1.目的与适用范围 (1)2.塔设备特性 (1)3.名词术语和定义 (1)4.浮阀/筛孔板式塔盘的设计 (1)5.填料塔的设计 (1)1.目的与适用范围为提高工艺工程师的设计质量,推广计算机应用而编写本手册。

本手册是针对气液传质塔设备中的普遍性问题而编写。

对于某些具体塔设备的数据(比如:某生产流程中针对某塔设备的板效率而采用的计算关联式,或者对于某吸收填料塔的传质单元高度或等板高度而采用的具体计算公式)则未予收入。

本设计手册以应用为主，主要是指导性的计算方法和步骤，并配合相应的计算程序，具体公式及理论推阐可参考有关文献。

2.塔设备特性作为气(汽)、液两相传质用的塔设备，首先必须能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以得到较高的传质分离效率。

此外，塔设备还应具有以下一些特点：(1)当气(汽)、液处理量过大(超过设计值)时，仍不致于发生大量的雾沫挟带或液泛等影响正常操作的现象。

(2)当操作波动(设计值的50％～120％)较大时，仍能维持在较高的传质效率下稳定操作，并具有长期连续操作所必须具备的可靠性。

(3)塔压力降尽量小。

(4)结构简单、耗材少、制造和安装容易。

(5)耐腐蚀、不易堵塞。

(6)塔内的滞留液量要小。

3.名词术语和定义3.1 塔径(tower diameter)，D T塔筒体内壁直径，见图3.1-(a)。

3.2 板间距(tray spacing)，H T塔内相邻两层塔盘间的距离，见图3.1-(a)。

3.3 降液管(downcomer)，DC各层塔盘之间专供液相流体通过的组件，单溢流型塔盘为侧降液管，双溢流型塔盘有侧降液管和中央降液管，三或多溢流型塔盘有侧降液管、偏侧降液管、偏中央降液管及中央降液管。

3.4 降液管顶部宽度(DC top width)，Wd弓形降液管面积的弦高。

实验八--填料吸收塔流体力学性能测定

实验八填料吸收塔流体力学性能测定一、实验目的1.了解吸收过程的流程、设备结构；2.在不同空塔气速下，观察填料塔中流体力学状态。

测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。

3. 通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。

二、实验原理吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。

填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。

测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。

气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。

当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。

随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE段。

当气速增大到E点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E称为泛点。

图1 填料层的ΔP～u关系调压阀调节阀18水流量计19压差计20塔顶表压计21表压计22温度计23氨瓶24氨瓶阀25氨自动减压阀26氨压力表27缓冲罐28转子流量计29表压计30闸阀图2实验装置流程图空气由风机1供给，阀2用于调节空气流量（放空法），阀2开大，空气入塔流量减少。

这是因为容积式风机不能用启闭出口阀门来调节空气流量的缘故，当然，如果采用离心式风机，也可不用这种调节方法。

在气管中空气与氨混合入塔，经吸收后排出，出口处有尾气调压阀9，这个阀在不同的流量下能自动维持一定的尾气压力（约90至130mmH2O柱），作为尾气通过分析器的推动力。

填料塔的简单介绍及其相应计算教材

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。

填料塔塔径和阻力的计算

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流动不受气流的影响，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料层的持液量不变，该区域称为恒持液量区。此时P～u为一直线，位于干填料压降线的左侧，且基本上与干填料压降线平行。 2. 当气速超过A点时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。开始发生拦液现象时的空塔气速称为载点气速，曲线上的折点A，称为载点。
❖液泛气速uf的计算步骤（图9.7）
填料塔塔径和阻力的计算
❖填料塔塔径
➢泛点对应的空塔气速为液泛气速uf ➢设计时，操作气速=50%～80%的泛点气速。 ➢液泛气速uf与流体物性、液气流量比、填料充填方式和填料特性等因素有关。
❖液泛气速uf的计算步骤（图9.7）
填料塔塔径和阻力的计算
❖填料塔塔径的计算
下转折点称为“载点”，上转折点成为“泛点” 载点以下为恒持液区，
载点至泛点间为拦液区，泛点以上为液泛区
填料塔内的流体力学特性
3. 若气速继续增大，到达图中B点时，由于液体不能顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。气速增加很小便会引起压降的剧增，此现象称为液泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速，以uf表示，曲线上的点B，称为泛点。从载点到泛点的区域称为载液区，泛点以上的区域称为液泛区。
由于所以
❖压强降RT 。其中 R=8.31 焦耳 / (摩尔 ·开) 为普适气体常数或者摩尔气体常数

填料塔内的流体力学特性

(1) 填料塔内的流体力学特性填料塔内气液两种流体逆向流动时具有一定的特性，即假定给液量保持不变，在逆流情况下，气体的流速达到一定值时，就发生所谓液体的泛滥现象，此时液体停止下降，且开始随同上逸的气体被吹出塔外，此时气体的流速称为“泛点”。

若在对数坐标上标出压强降△P 对气体空塔速度U 的关系，并以不同的液体喷淋量（L ）作为第三参数，可以画出如图8-5所示的各种不同的曲线。

当喷淋量L ＝0，即所谓干塔情况，所得关系为一条直线，其斜率为1.8～2.0，即 1.8 2.0P U ∆=，这时阻力与气速的关系如同气体高度湍流状态流过真空管道时的情况。

当有液体喷淋时，所得的关系就不再是一条直线，而是由三条线段组成的一条曲线。

当气速达到A 点时，液体向下游动受逆向气流的牵制开始明显起来，表现在填料上的滞留液量剧增，气流通过截面不断减小，因此从A 点之后，压强降随空塔气速有较大的增加，图8-6中曲线斜率不断加大，A 点称为“载点”。

当气速增加到B 点时，压强降几乎直线上升，表示塔内发生了气泛，称之为“泛点”，此时气体托住液滴，逐渐使液滴形成连续相，气体反变成分散相，吸收操作无法正常进行。

填料塔只能在泛点下操作。

有的学者认为开始拦液之点（载点）为吸收填料塔的最大可允许的操作情况。

而实际最经济的操作速度，最好相当于载点速度的80％左右或泛点速度的50％～70％。

（2）泛液速度（f v ）通过上面分析，不难了解在决定吸收塔的操作情况或塔径的设计上，都必须首先确定可允许的最大气流速度，即在泛点时的空塔气速。

从实验数据刊出，泛点时的空塔气速f v 与流体物性、液气流量比、填料充填方式和填料特性有关。

实验结果一般用通用关联图的形式把有关因素关联起来。

当前工程设计中最常用的关联图如8-7。

填料塔设计与计算(正式版),环境工程原理设计

环境工程原理大作业填料吸收塔课程设计说明书学院名称：环境科学与工程学院专业：环境工程班级：环工0801姓名：黄浩段永鹏魏梦和祥任稳刚指导老师：***2011.1.2环境工程原理课程设计—填料吸收塔课程设计说明书目录(一)设计任务 (1)(二) 设计简要 (2)2.1 填料塔设计的一般原则 (2)2.2 设计题目 (2)2.3 工作原理 (2)(三) 设计方案 (2)3.1 填料塔简介 (2)3.2填料吸收塔的设计方案 (3).设计方案的思考 (3).设计方案的确定 (3).设计方案的特点 (3).工艺流程 (3)（四）填料的类型 (4)4.1概述 (4)4.2填料的性能参数 (4)4.3填料的使用范围 (4)4.4填料的应用 (5)4.5填料的选择 (5)（五）填料吸收塔工艺尺寸的计算 (6)5.1液相物性数据 (6)5.2气相物性数据 (7)5.3气、液相平衡数据 (8)5.4塔径计算 (8)5.5填料层高度计算 (8)（六）填料层压降的计算 (10)（七）填料吸收塔内件的类型与设计 (10)7.1 填料吸收塔内件的类型 (10)7.2 液体分布 (12)（八）设计一览表 (13)（九）对设计过程的评述 (13)（十）主要符号说明 (14)参考文献 (15)附录 (24)（一）设计任务设计一填料吸收塔，吸收矿石焙烧炉气中的SO2。

（二）设计简要（1）填料塔设计的一般原则填料塔设计一般遵循以下原则:②:塔径与填料直径之比一般应大于15：1，至少大于8：1；②：填料层的分段高度为：金属:6.0-7.5m，塑料：3.0-4.5；③：5-10倍塔径的填料高度需要设置液体在分布装置，但不能高于6m；④：填料塔操作气速在70%的液泛速度附近；⑤：由于风载荷和设备基础的原因，填料塔的极限高度约为50米。

（2）设计题目矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔，用20℃清水洗涤除去其中的SO2,试设计一填料塔进行上述操作并画出设计方案工艺流程图。

填料塔的流体力学性能

3 液泛
定义：塔板上的液体不能正常流下，产生积液，也叫淹塔原因：气体或液体流量过大，气速过高，塔板间距过小种类：降液管液泛，雾沫夹带液泛结果：塔板压降升高，不能正常操作
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3.2.2 板式塔的流体力学性能
4 雾沫夹带
定义：上升气流将板上液体带入上一层塔板的现象结果：造成液相反混，降低板效率规定：雾沫夹带量不超过10％或ev<0.1kg(液)/kg(气)
3.2.1 塔板类型
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3.2.1 塔板类型
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3.2.1 塔板类型
2 筛板塔
结构：筛孔，直径3－8mm，正三角形排列；溢流堰优点：结构简单，造价低；气体压降小，液面落差小；生产
能力大，板效率高
3.2.1 塔板类型
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hp
p pLg,mhlpl
L g
,m
hc

pc
Lg
,m
h

p
Lg
,m
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3.2.3 板式塔的工艺设计
1）干板阻力
阀全开前 u0 u0c
hp
19.9
u 0.175 0 L
阀全开后 u0 u0c
hc

5.34
V u02 2Lg
19.9 u0c 0.175 5.34 V u0c 2
若精馏段与提馏段上升气量差别较大时，两段塔径应分别计算
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3.2.3 板式塔的工艺设计
3）溢流装置 (1)降液管的类型与溢流方式
降液管：圆形，弓形降液管的布置：U型流，单溢流，双溢流，阶梯式双溢流

填料塔流体力学性能及传质

实验五填料塔流体力学性能及传质一、实验任务1、了解吸收塔的流程和结构；2、测量填料塔的流体力学特性；3、测定吸收系数。

二、基本原理1、流体力学性质a 、填料塔的流体力学特性包括压降和泛点，知道压降的大小，可以确定吸收塔所需的动力，而泛点是生产操作中的重要的控制因素。

因此，填料塔的流体力学特性测定的目的，是为填料塔选择适宜的操作条件提供依据。

流体力学特性测定时，使用的是空气和水。

b 、气体通过干填料时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。

在对数坐标纸上作 ~p u ∆关系曲线，为一直线，如图（1）所示，斜率为1.8~2次幂，当有喷淋量时，低气速时（c 点以前）压降也正在于气速的1.8~2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（线2中bc 段）。

随气速增加，出现载点，出现载点（c 点），持液量增大， ~p u ∆线向上弯曲，斜率变陡（cd 段），到达泡点（d 点）后，在几乎不变的气速下，压降持续增大，出现液泛。

固定液体喷淋密度，记下塔内现象，空气流量、压降数。

日期：设备型号：大气压力：填料高度：水温：气温 2T ：空气流量计算状态 1T 、 1P ：塔平均内径D ：水流量L ：空气流量：压强降：换算公式：/00/Q QQ γ==Ω0T -----273K 0P =760mmHg 0r -----空气密度 1.293Kg/m 3Ω-----塔截面积24DπΩ=以气速G /为横坐标，压降 2P∆为纵坐标，作压降曲线，找寻载液点和液泛点。

2、传质系数的测定总体积传质系数Kga 是在单位时间内，单位填料体积吸收的溶质量，又是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料层高度的重要依据。

本实验是用水吸收空气---氨混合气体水中的氨，为使气液两相平衡关系服从亨利定律混合气中氨的浓度应少于10%。

吸收过程可有用下列方程表示。

y G K G F=yK ----以气相摩尔比差为推动力的总传质系数G------单位时间吸收的组分量（Kg/时） F-------气液两相接触面积（米2）m Y ∆-----平均传质推动力（1）Ｇ――可以通过测量气相进、出口浓度和惰性气体流量获得()b a G V Y Y =-Ｖ――惰性气体流量［Ｋg ／时］a Y 、b Y ――进出塔气相组成，以摩尔比表示［m olm ol 组分载体］（２）两相接触面积214F aV a D Xπ==填料Ｚ――填料层高度［米］Ｖ――塔中填料的全部面积r D ――塔内径［米］ a ――填料的单位面积的有效表面积［米２／米３］一般a 并不等于干填料的比表面at ，而应乘以填料的表面效率 η，即 a at η= η――可根据最小润湿分率查下图表。