浮阀塔课程设计说明书

题目：

拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。

（1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论

设计计算及验算

1.塔板工艺尺寸计算

（1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(⨯=安全系数u v

v

l c

u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为

0625.0)996

.29.841(61.1006.0)(5

.05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中参数值为

m h H L T 4.005.045.0=-=-

由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ

0832.0)20

(

2.020=⨯=σ

c c

s m u /399.1996

.2996

.29.8410832.0max =-⨯

=

取安全系数为0.6，则空塔气速为

m /s 84.0399.16.0u max =⨯=⨯=安全系数u 塔径m u V D s

562.184

.014.361

.144=⨯⨯==

π

按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4

14

.34

m D A T =⨯=

=

π

实际空塔气速 s m A V u T s /801.001

.261.1===

（2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=⨯= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -=

采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算：

32

)(100084.2W

h OW

l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。

m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===⨯=，查得m l h m L W h

m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则

③弓形降液管宽度d W 和面积f A ：

66.0=D

l W

由图103-查得：

124.0,

0721.0==D

W A A d

T

f ，则 2145.001.20721.0m A f =⨯=

m W d 199.06.1124.0=⨯=

停留时间s L H A L H A s

T f h

T

f 88.10006

.045

.0145.03600=⨯=

=

=

θ

s 5>θ，故降液管尺寸可用。

④降液管底隙高度

'

'03600u l L u l L h W s

W h o ==

取降液管底隙处液体流速,/13.0'

0s m u =则

m h o 0437.013

.0056.1006

.0=⨯=

取m h o 04.0=

（3）塔板布置及浮阀数目与排列 取阀动能因子,10=o F 用下式求孔速,o u 即

s m F u v

o

o /78.5996

.210==

=

ρ

每层塔板上的浮阀数，即

23478

.5)039.0(4

61

.14

220=⨯⨯=

=

π

π

o

s

u d V N

取边缘区宽度m W c 06.0=，破沫区宽度m W s 10.0=，

m W D R c 74.006.026.12=-=-=

m W W D x s d 501.0)10.0199.0(2

6.1)(2=+-=+-=

2

22222236.1]74

.0501

.0arcsin )74.0(180501.074.0501.0[2]arcsin 180[2m R

x

R x R x A a =+-=+

-=π

π

浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距m mm t 075.075==，则可按下式估算排间距'

t ，即 mm Nt A t a 5.770775.0075

.023436

.1'

==⨯==

考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用77.5mm ，而应小于此值，故取m mm t 065.065'

==。 按mm t 75=、mm t 65'

=以等腰三角形叉排方式作图（见附图1），排得阀数228个。

按228=N 重新核算孔速及阀孔动能因数：

s m u o /91.5228

)039.0(4

61

.12

=⨯=

π

23.10996.291.5=⨯=⨯=v o o u F ρ

浮阀动能因数o F 变化不大，仍在12~9范围内。 塔板开孔率=

%6.13%10091

.5801.00=⨯=u u

附图1(图中细实线为塔板分块线）

2.塔板流体力学验算

（1）气相通过浮阀塔板的压强降 可根据下式计算塔板压强降，即

σh h h h c p ++=1

①干板阻力：由下式计算，即