(四)流体力学验算(塔板校核)

（四）流体力学验算（塔板校核） 1．计算气体通过塔板压降h P ，

教材172页式（7-63）、式（7-64）、式（7-65） 校核p

h 是否符合要求：常压、加压塔水柱

mm h

p

54~27=；减压

塔水柱

mm h

p

20=左右

2．淹塔（液泛）验算

液泛有两种形式：降液管液泛和夹带液泛（过量的液沫夹带） 设计中防止液泛的方法：先以不发生过量液沫夹带为原则，限定气速，再校核降液管截面积是否足够。 为防止液泛，在设计时应使： )

(W T d

h H H +≤φ

教材173页式（7-66）、式（7-67）式（7-68）、式（7-69） 3．雾沫（液沫）夹带验算 教材173页式（7-70）

在下列泛点率数值范围内，一般可保证雾沫夹带量达到规定指标，即

V

e 小于0.1㎏液体／㎏气体：

大塔 泛点率<80% 直径0.9m 以下的塔 泛点率<70% 减压塔 泛点率<75% （五）绘制塔板负荷性能图 （教材174页）

图7-33 塔板负荷性能图

在系统物性、塔板结构尺寸已经确定的条件下，要维持塔的正常操作，必须把气液负荷限制在一定范围内，在以S S L V 、分别为纵、横轴的直角坐标系中，标绘各种界限条件下的关系曲线，从而得到允许的负荷波动范围图形，这个图形即称为塔板的负荷性能图。 （1）雾沫夹带上限线 此线表示雾沫夹带量等于0.1㎏液体／㎏气体时的S

S

L V -关系

（2）液泛线 液泛线表示降液管内泡沫层高度达到最大允许值时的S

S L V 与的

关系。

（3）液相负荷上限线

液相负荷上限线反映了对于液体在降液管内停留时间的起码要求。

（4）液相负荷下限线

一般取堰上的液层高度mm

h ow

6=作为液相负荷下限条件。

低于此值时，便不能保证板上液流的均匀分布，会降低气液接触效果。

（5）气相负荷下限线（泄漏线）

此线表明不发生严重漏液现象的最低气相负荷，是一条平行于横轴的直线，塔板的适宜操作区应在此线的上方。对于F 1型重阀，当阀孔动能因数F O 为5～6时，泄漏量接近10%，这可作为气相负荷下限值的依据。

（6）操作负荷线（标出设计点和气相负荷上、下限） （7）计算操作弹性

气相负荷上、下限之比称为塔板的操作弹性，浮阀塔的操作弹性一般为3~4。

（六）精馏塔的热量衡算 教材161页

（1）塔顶冷凝器中冷却水用量和冷凝器的传热面积 设塔顶为全凝器并忽略热损失 Q 水=Q 顶气 即 q m 水c 水（t 2—t 1）=V r 所以 )

12m t t c r V q -=

（水水

均

均

冷凝器

t K r V t K Q A ∆=

∆=

式中 Q 水——冷却水吸收的热量，W ； Q 顶气——塔顶蒸气放出的热量，W ；

q m 水——冷却水用量，kg/s ；

C 水——冷却水的平均比热容，J/（kg ·℃）； t 1、t 2——冷却水的进、出口温度，℃；

V ——塔顶蒸气量，kmol/s ； r ——塔顶蒸气汽化热，J/kmol ； A 冷凝器——冷凝器的传热面积，m 2； Q ——冷凝器的热负荷，W ；K ——传热系数，W/(m 2·℃),取经验值； ∆t 均——冷凝器的传热平均温度差，℃。 2．塔底再沸器中加热蒸汽用量和再沸器的传热面积 忽略热损失并近似认为 Q 蒸汽=Q 底气 即 q m 蒸汽r 蒸汽=V ˊr ˊ 所以 蒸汽

蒸汽

r r V q m '

'= 均

均

再沸器

t K r

V t K Q A ∆=

∆=

'

'

式中 Q 蒸汽——加热蒸气放出的热量，W ； Q 顶气——塔底蒸气吸收的热量，W ；

q m 蒸汽——加热蒸气用量，kg/s ； V ˊ——塔底蒸气量，kmol/s ；r ˊ——塔底蒸气汽化热，J/kmol ；

r 蒸汽——加热蒸汽的汽化热，J/kg ； A 再沸器——再沸器的传热面积，m 2； Q ——再沸器的热负荷，W ；

K——传热系数，W/(m2·℃),取经验值；

∆t均——再沸器的传热平均温度差，℃。

3．塔顶冷却器中冷却水用量和冷却器的传热面积

确定馏出液被冷却的温度，计算馏出液在冷却器中放出的热量，冷却器内冷却水用量和传热面积的计算同冷凝器的计算。（七）计算结果总表

（八）设计成果评价及讨论

（九）主体设备结构简图

设备结构简图绘制在1#图纸上，并有局部放大图及主要零部件图。

（十）参考书目录

1．《化学工程手册》第一篇化工基础数据化学工业出版社1979年12月

2．《化工原理课程设计》天津大学化工原理教研室

柴诚敬刘国维李阿娜编天津科学技术出版社 1994年10月

3．《化工过程及设备设计》华南理工大学涂伟萍陈佩珍程达芳编化学工业出版社2000年8月

附：苯、甲苯的有关数据

1．苯、甲苯的液相密度

2．苯、甲苯的汽化热

3．苯、甲苯液体表面张力

度

4．苯、甲苯液体黏度

μ

5．苯、甲苯的平衡数据

附

：

精

馏

塔

的

工

艺

条

件图

附：精馏流程示意图