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

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 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 /(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

33

V 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/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)

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。

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

--

=

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.

液体质量通量为:L u =WL/××=10666.5918kg/(㎡?h ) 气体质量通量为: V u =60000×=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)

=÷×10-5)÷÷

(100×÷÷293) =(㎡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==×× (3-12)

=(m3 h kpa)

0.4L L W K K ααϕ= =×100×× (3-13)

=h 因为:F

u u =

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+-] = kmol/(m3 h kpa)

2.2'

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

(3-15)

=[1+ -] =h

''

111G G L K K HK ααα

=

+ (3-16)

=1÷(1÷+1÷÷

= kmol/(m3 h kpa)

OG Y G V V H K K P αα=

=

Ω

Ω

(3-17)

=÷÷÷÷ =0.491182 m

OG OG Z H N = (3-18)

=×=4.501360m,得

'Z =×=6.30m

3.2.3 填料层的分段

对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。 h=5×800~10×800=4~8 m

计算得填料层高度为7000mm ,,故不需分段

填料层压降的计算

取 Eckert (通用压降关联图);将操作气速'u (=2.8886m/s) 代替纵坐标中的F u 查表,DG50mm 塑料鲍尔环的压降填料因子φ=125代替纵坐标中的.

则纵标值为:

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