環(huán)矩鞍填料塔設(shè)計(jì)說明書

1、 目錄1.概述31.1 填料塔的概述31.1.1 填料的類型41.1.2 填料的幾何特性51.1.3 填料的性能評價51.2 填料塔的流體力學(xué)性能61.2.1 填料層的持液量61.2.2 填料層的壓降61.2.3 液泛61.2.4 液體噴淋密度和填料表面的潤濕71.2.5 返混71.3、 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)參數(shù)71.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容71.3.2 設(shè)計(jì)主參數(shù)的確定72環(huán)形散裝填料塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.1 填料的選擇82.2 塔的內(nèi)件選型及設(shè)計(jì)92.2.1 填料支承板92.2.2 填料壓板92.2.3 液體初始分布器102.2.4 液體收集和再分布器（液體再分配裝置）112.2.5 除霧沫器123.填

2、料塔的載荷分析及強(qiáng)度校核123.1筒體和封頭厚度計(jì)算123.2載荷分析143.2.1塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算143.2.2自振周期的計(jì)算163.2.3地震載荷與地震彎矩的計(jì)算163.2.4風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算183.2.5 偏心彎矩223.3強(qiáng)度校核233.3.1圓筒軸向力校核和圓筒穩(wěn)定校核233.3.2塔設(shè)備壓力試驗(yàn)時的應(yīng)力校核243.3.3裙座軸向應(yīng)力校核253.3.4基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓設(shè)計(jì)及校核273.3.5筋板設(shè)計(jì)及校核293.3.6蓋板設(shè)計(jì)及校核303.3.7裙座與塔殼的對接焊縫313.3.8接管計(jì)算324 其他零部件的選取計(jì)算324.1靜電接地板324.2塔頂?shù)踔?25.翻譯325.1英文

3、文獻(xiàn)325.2 英文文獻(xiàn)翻譯406.參考文獻(xiàn)：447.謝 詞451.概述1.1 填料塔的概述在石油、化工及輕工等行業(yè)中所設(shè)計(jì)到的均相流體分離過程，多采用吸收或徑流的方法進(jìn)行。所采用的設(shè)備稱為氣液傳質(zhì)設(shè)備，也稱塔設(shè)備。作為塔設(shè)備，首先從結(jié)構(gòu)上應(yīng)能使氣液兩相在塔內(nèi)充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。按照塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式，塔設(shè)備可分為兩大類板式塔和填料塔。填料塔中裝有一定高度的填料層，液體在填料表面行程液膜向下流動，氣體自下而上與液體呈連續(xù)變化。由于填料塔的特定結(jié)構(gòu)和由之決定的氣液兩相膜式接觸傳質(zhì)，使之具有以下特點(diǎn)。1.生產(chǎn)能力大。2.壓降低。3.分離效率較高。4.持液量小。5.操作液氣比和彈性較大。填料

4、塔由塔體和內(nèi)件構(gòu)成。塔體一般多為圓筒型，少數(shù)亦可方型。塔內(nèi)件中核心組成部分是塔填料，分散堆型和規(guī)整型。此外，為固定填料層，設(shè)有填料支撐板和填料壓板；為使液體均勻分布，在填料層頂部設(shè)有液體初始分布器，為減少液體的壁流現(xiàn)象，常將填料層分段放置，在兩段填料層之間這有液體收集再分布器，在液體初始分布器上方裝有除霧沫器；對大直徑填料塔，氣體入填料層前需經(jīng)氣體分布器，還設(shè)有各種氣液進(jìn)出口、人孔、視孔及人孔等部件。1.1.1 填料的類型 填料是填料塔中的傳質(zhì)元件，它可以有不同的分類。填料的類型有兩大類：拉西環(huán)矩鞍填料；鮑爾環(huán)；鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的壁面上開一層或兩層長方形小窗。波紋填料有絲網(wǎng)形和孔板形兩大類。

5、對填料的基本要求有：傳質(zhì)效率高，要求填料能提供大的氣液接觸面。即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易于被液體潤濕。只有潤濕的表面才是氣液接觸表面。生產(chǎn)能力大，氣體壓力降小。因此要求填料層的空隙率大。不移引起偏流和溝流。經(jīng)久耐用具有良好的耐腐蝕性，較高的機(jī)械強(qiáng)度和必要的耐熱性。取材容易，價格便宜。填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。現(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料。其中有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)

6、、弧鞍環(huán)、矩鞍環(huán)、金屬環(huán)矩鞍環(huán)、球形填料等。1.1.2 填料的幾何特性 填料的幾何特性數(shù)據(jù)主要包括比表面積、空隙率、填料因子等，是評價填料性能的基本參數(shù)。（1）比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。（2）空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其單位為m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。（3）填料因子填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/e3，稱為填料因子，以f表示，

7、其單位為1/m。填料因子分為干填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的a/e3稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和e 均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時的a/e3稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，表明流動阻力越小。1.1.3 填料的性能評價 填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，則通量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方法對九種常用填料的性能進(jìn)行了評價，得出如表3-1所示的結(jié)論?？煽闯觯z網(wǎng)波紋填料綜合性能最好

8、，拉西環(huán)最差。1.2 填料塔的流體力學(xué)性能 填料塔的流體力學(xué)性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛、填料表面的潤濕及返混等。1.2.1 填料層的持液量 填料層的持液量是指在一定操作條件下，在單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積，以(m3液體)/(m3填料)表示?？偝忠毫繛殪o持液量和動持液量之和，即 。填料層的持液量可由實(shí)驗(yàn)測出，也可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。一般來說，適當(dāng)?shù)某忠毫繉μ盍纤僮鞯姆€(wěn)定性和傳質(zhì)是有益的，但持液量過大，將減少填料層的空隙和氣相流通截面，使壓降增大，處理能力下降。1.2.2 填料層的壓降 在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動，上升氣體與

9、下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。將不同液體噴淋量下的單位填料層的壓降DP/Z與空塔氣速u的關(guān)系標(biāo)繪在對數(shù)坐標(biāo)紙。1.2.3 液泛 在泛點(diǎn)氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾?，此時氣體呈氣泡形式通過液層，氣流出現(xiàn)脈動，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至?xí)黄茐模朔N情況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。1.2.4 液體噴淋密度和填料表面的潤濕 填料塔中氣液兩相間的傳質(zhì)主要是在填料表面流

10、動的液膜上進(jìn)行的。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。1.2.5 返混 在填料塔內(nèi)，氣液兩相的逆流并不呈理想的活塞流狀態(tài)，而是存在著不同程度的返混。造成返混現(xiàn)象的原因很多，如：填料層內(nèi)的氣液分布不均；氣體和液體在填料層內(nèi)的溝流；液體噴淋密度過大時所造成的氣體局部向下運(yùn)動；塔內(nèi)氣液的湍流脈動使氣液微團(tuán)停留時間不一致等。1.3、 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)參數(shù) 1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.填料的選擇；2.塔內(nèi)件的選型及設(shè)計(jì)；3.筒體選材及壁厚計(jì)算；4.上下封頭型式、材料的確定以及厚度的計(jì)算與校核；5.地震載荷、風(fēng)載荷分析及強(qiáng)度校核；6.

11、裙座設(shè)計(jì)及校核；7.地腳螺栓的設(shè)計(jì)及校核。 1.3.2 設(shè)計(jì)主參數(shù)的確定此次設(shè)計(jì)要求完成烷類組分（80%甲烷、10%乙烷、10%丙烷）塔的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算校核，設(shè)計(jì)溫度25，設(shè)計(jì)壓力1.6;塔體的腐蝕裕量取2，地腳螺栓的腐蝕裕量取3；設(shè)定吸收劑為油。具體設(shè)計(jì)條件如下：設(shè)計(jì)壓力：1.6設(shè)計(jì)溫度：25塔直徑：1.5塔高：30吸收劑密度：800地震設(shè)防烈度：7度基本風(fēng)壓值：350塔體建造場地：類場地土、近震、B類地區(qū)2環(huán)形散裝填料塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 填料的選擇參數(shù)對操作的影響常用數(shù)值填料尺寸一般填料尺寸越小，傳值效率越高，但壓力降越大，為防止液體向壁流的傾向，填料尺寸d與塔徑D的比應(yīng)小于一定值

12、，一般取填料尺寸對塔徑的推薦值塔徑/M填料尺寸/M1，查表【5】表7-6，【5】表7-7，【5】表7-8得：故 已求出塔設(shè)備自振周期，查【6】表17-2，近似取衡陽地區(qū)基本風(fēng)壓值為350=350假設(shè)土地粗糙度類別為B類，則由值查【5】表7-6得脈動增大系數(shù)=1.7，查【5】表7-7得，脈動影響系數(shù)分別為=0.72，=0.72，=0.79，=0.85第段振型系數(shù)可根據(jù)/查過程設(shè)備設(shè)計(jì)第二版表7-8可知 各計(jì)算段的水平風(fēng)力， ；將以上討論數(shù)據(jù)整理如表4-1表3-1風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算計(jì)算內(nèi)容數(shù)據(jù)0112233頂各計(jì)算段的外徑()1524塔頂管線外徑()300第段保溫層厚度()100管線保溫層厚度(

13、)100籠式扶梯當(dāng)量寬度400各計(jì)算段長度()200040001100013000操作平臺所在計(jì)算段長度()200040001100013000平臺數(shù)0022操作平臺當(dāng)量寬度00163.6138.4各計(jì)算段的有效直徑()212421242287.62262.4222422242387.62362.4各計(jì)算段頂截面距地面高度()241730風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.001.001.251.46體型系數(shù)0.7風(fēng)振系數(shù)1.98塔設(shè)備自振周期()0.3635045.36脈動增大系數(shù)1.7脈動影響系數(shù)0.720.720.790.850.060.200.5561第段振型系數(shù)0.020.060.341.00各計(jì)算

14、段的水平風(fēng)力2157.74315.415718.721468.6根據(jù)【2】式6-23塔設(shè)備任意截面處的風(fēng)彎矩按下式計(jì)算：塔設(shè)備底截面（0-0截面）的風(fēng)彎矩為 代入數(shù)值得=2157.7+4315.4（）+15718.7（）+21468.6（）=1-1截面的風(fēng)彎矩為 代入數(shù)值的得=4315.4（）+15718.7（）+21468.6（）2-2截面的風(fēng)彎矩為代入數(shù)值得=15718.7（）+21468.6（）3.2.5 偏心彎矩該塔塔體上并未懸掛附屬設(shè)備或其他附件，故偏心彎矩3.2.6最大彎矩最大彎矩取和兩者中的較大值，所以，在00截面：=在11截面：在22截面：計(jì)算數(shù)據(jù)如下表表3-2最大彎矩選擇計(jì)算

15、內(nèi)容計(jì)算公式及數(shù)據(jù)00截面11截面22截面 5.753.403.37最大彎矩3.3強(qiáng)度校核3.3.1圓筒軸向力校核和圓筒穩(wěn)定校核由設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力=此應(yīng)力只存在于筒體，裙座上由設(shè)計(jì)壓力引起的軸向力為操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力最大彎矩引起的軸向應(yīng)力，由此式可計(jì)算出：0-0截面上最大彎矩引起的軸向應(yīng)力39.61-1截面上最大彎矩引起的軸向應(yīng)力35.02-2截面上最大彎矩引起的軸向應(yīng)力26.2許用軸向壓應(yīng)力取KB和K中較小值。查【5】附表D1可知在設(shè)計(jì)溫度下16MnR的許用應(yīng)力為170，Q235的許用應(yīng)力為113。載荷組合系數(shù)等于1.2；系數(shù)=0.00125，根據(jù)A值查【5】圖4-7得16MnR在

16、設(shè)計(jì)溫度下的系數(shù)B=125，Q235在設(shè)計(jì)溫度下的系數(shù)B=120，所以KB值在00、11、22截面分別為144、144、150；K值在00、11、22截面分別為135.6、135.6、204，故而許用軸向壓應(yīng)力取K。對內(nèi)壓容器圓筒最大組合壓應(yīng)力，在00截面；在11截面；在22截面，滿足要求。最大組合拉應(yīng)力K在00截面；在11截面；在22截面，滿足要求。數(shù)據(jù)整理如表3表3-3圓筒組合應(yīng)力計(jì)算及校核計(jì)算內(nèi)容計(jì)算數(shù)據(jù)001122KB 144144 150 K 135.6135.6204 135.6135.6204圓筒最大組合壓應(yīng)力（）48.443.835.0滿足要求圓筒最大組合拉應(yīng)力（）90.886

17、.277.4K滿足要求3.3.2塔設(shè)備壓力試驗(yàn)時的應(yīng)力校核進(jìn)行壓力試驗(yàn)時，試驗(yàn)壓力=1.251.6=2.0查【5】附表D1得 筒體常溫屈服點(diǎn)=3452-2截面=0.91.2345=372.62-2截面=1.2180=216筒體的許用軸向壓應(yīng)力取及中較小值，即=216根據(jù)【2】式6-42由試驗(yàn)壓力引起的周向應(yīng)力當(dāng)試驗(yàn)介質(zhì)為水時，=0.001，單位轉(zhuǎn)換成的液柱靜壓力為，式中為3000，所以=0.305（滿足要求）根據(jù)【2】式6-43試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力；根據(jù)【2】式6-44重力引起的軸向應(yīng)力；根據(jù)【2】式6-45彎矩引起的軸向應(yīng)力=。壓力試驗(yàn)時最大組合壓應(yīng)力=75+16.2=91.2，滿足要求；

18、壓力試驗(yàn)時最大組合拉應(yīng)力=75-16.2+7.8=66.6，滿足要求。3.3.3裙座軸向應(yīng)力校核塔設(shè)備常采用裙座支承。被設(shè)計(jì)中選擇圓筒形裙座，圓筒形裙座軸向應(yīng)力校核首先選取裙座危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)截面的位置，一般取裙座底截面（0-0）或裙座檢查孔（人孔）和較大管線引出孔（）界面處。然后按裙座有效厚度驗(yàn)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力。（0-） 0-0）截面處（0-0）根據(jù)【2】式6-54截面積=150012=5.65（0-0）根據(jù)【2】式6-55截面系數(shù)=2.1由前面計(jì)算知，=144，=135.6裙座許用軸向應(yīng)力取以上兩者中較小值為135.6（1） 座體操作時底截面的最大組合軸向壓應(yīng)力應(yīng)滿足如下條件：，其中僅在最大

19、玩具為地震彎矩參與組合時計(jì)入此項(xiàng)。故，在此， =40.7=135.6，滿足要求。檢查孔加強(qiáng)管長度取為120，檢查孔加強(qiáng)管水平方向的最大寬度取為450檢查孔加強(qiáng)管厚度取與筒體壁厚一致為10。根據(jù)【2】式6-59=212010=14401-1截面處裙座筒體截面積：根據(jù)【2】式6-58 ；根據(jù)【2】式6-60=1-1截面處裙座筒體截面系數(shù) =1-1截面組合應(yīng)力操作時底1-1截面的最大組合軸向壓應(yīng)力應(yīng)滿足如下條件，其中僅在最大玩具為地震彎矩參與組合時計(jì)入此項(xiàng)，故 135.6，滿足要求水壓試驗(yàn)時，最大組合軸向壓應(yīng)力應(yīng)滿足如下條件：，故135.6，滿足要求3.3.4基礎(chǔ)環(huán)和地腳螺栓設(shè)計(jì)及校核群座內(nèi)徑=15

20、00；裙座外徑=1500+210=1520；根據(jù)【2】式6-62和式6-63基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑計(jì)算公式分別為=1500+300=1800；=1500-300=1200；基礎(chǔ)環(huán)伸出寬度根據(jù)【2】式6-67地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力取=和=中的較大值。其中僅在最大玩具為地震彎矩參與組合時計(jì)入此項(xiàng)。其中根據(jù)【2】式6-69基礎(chǔ)環(huán)截面系數(shù)=根據(jù)【2】式6-68基礎(chǔ)環(huán)面積=故基礎(chǔ)環(huán)地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力=1.320，塔設(shè)備必須設(shè)計(jì)地腳螺栓。先將地腳螺栓個數(shù)取為16（4的倍數(shù)）材料選擇Q235。對于Q235，取許用應(yīng)力=147地腳螺栓腐蝕裕量取為3，根據(jù)【2】式6-70則地腳螺栓螺紋小徑=故取地腳螺栓滿足要求基

21、礎(chǔ)環(huán)伸出部分平均周長為=5212.420個地腳螺栓均布排列，每一個地腳螺栓兩側(cè)，基礎(chǔ)環(huán)與蓋板之間要設(shè)置筋板，相鄰兩筋板最大外側(cè)間距取為140基礎(chǔ)環(huán)材料許用應(yīng)力：對于低碳鋼材料取為140。水壓試驗(yàn)時的壓應(yīng)力操作時壓應(yīng)力混凝土基礎(chǔ)上的最大壓力取以上兩者中的最大值 即：=1.82因=1.03，故對軸的彎矩=-負(fù)號表示方向?qū)S的彎矩計(jì)算力矩取以上兩者中大值 即：=4453.3故，根據(jù)【2】式6-66有筋板時基礎(chǔ)環(huán)厚度無論有筋板或無筋板側(cè)基礎(chǔ)環(huán)厚度都不得小于，故此設(shè)計(jì)中取基礎(chǔ)環(huán)厚度3.3.5筋板設(shè)計(jì)及校核根據(jù)【5】附表4-9耳式支座主要尺寸0選支座號為3的型筋板，筋板寬度=125，筋板厚度為=8，筋板長

22、度=205。筋板的許用壓應(yīng)力按【2】式6-73或式6-74計(jì)算:當(dāng)時，當(dāng)時筋板細(xì)長比，且不大于250式中為慣性半徑，對長方形截面的筋板取，筋板長度=205，故【2】式6-75筋板細(xì)長比=臨界細(xì)長比，式中為筋板材料的許用應(yīng)力，對低碳鋼材料取140E為筋板材料彈性模量，E=2.1所以=157， 故筋板的許用壓應(yīng)力可按下式計(jì)算，其中式中為一個地腳螺栓承受的最大拉力，根據(jù)【2】式6-72計(jì)算，=為對應(yīng)一個地腳螺栓的筋板個數(shù)，取=2，故=故筋板的壓應(yīng)力筋板的許用應(yīng)力，滿足要求。3.3.6蓋板設(shè)計(jì)及校核環(huán)形蓋板的最大應(yīng)力按下式計(jì)算根據(jù)【2】式6-80無墊板時根據(jù)【2】式6-81有墊板時式中-墊板上地腳螺栓

23、孔直徑，；=36蓋板上地腳螺栓直徑，；=40筋板寬度，；=125筋板內(nèi)側(cè)間距，；=60墊板寬度，；=60蓋板厚度，；=20墊板厚度，。=20一般環(huán)形蓋板厚度不小于基礎(chǔ)環(huán)厚度。無墊板時=123.0有墊板時=45.8蓋板最大應(yīng)力應(yīng)等于或小于蓋板材料的許用應(yīng)力，即。對低碳鋼蓋板的許用應(yīng)力=140，由計(jì)算結(jié)果可知=140，滿足要求。3.3.7裙座與塔殼的對接焊縫截面2-2即裙座與塔殼對接焊縫截面，根據(jù)【2】式6-86此處的剪應(yīng)力按下式校核：其中僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合式計(jì)入此項(xiàng)。式中-裙座頂截面內(nèi)直徑，=1500。-設(shè)計(jì)溫度下焊接接頭的許用應(yīng)力，取兩側(cè)母材許用應(yīng)力的小值，即=113=0.61.2

24、113=81.36，滿足要求。3.3.8接管計(jì)算由前面計(jì)算知，塔頂管線外徑300，即進(jìn)氣口與排氣口的公稱直徑為300，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附表4-13，選擇對應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為外徑為500，內(nèi)徑按補(bǔ)強(qiáng)圈坡口類型確定。厚度取84 其他零部件的選取計(jì)算4.1靜電接地板裝置中的介質(zhì)在流動過程中會產(chǎn)生靜電，靜電放電時的火花如遇到易燃易爆的介質(zhì)會引起火災(zāi)或爆炸。因此根據(jù)安全規(guī)范的規(guī)定，在裝置的某些區(qū)域范圍內(nèi)的設(shè)備上必須裝有靜電接地板。對塔設(shè)備，靜電接地板一般設(shè)置在地腳螺栓座的筋板上。此處選擇焊在群座筒體上。材料為0Cr18Ni9,厚度為5mm。4.2塔頂?shù)踔鶕?jù)【11】表11-28選用HG/T2

25、1639-1980-8的吊柱?；境叽缛缦拢浩鸬踬|(zhì)量G=500Kg,懸臂長度s=1200,L=3800，H=1100，=10812，R=900,e=250,l=100,質(zhì)量=304Kg。5.翻譯 5.1英文文獻(xiàn)Quantitatively Measure and Assess Maldistribution在工業(yè)填料塔 in Industrial Packed TowersAbstract : Maldistribution of liquid in packed towers can impact dramatically mass- and傳熱效率的蒸餾，吸收和剝離heat-transfe

26、r efficiencies of distillation, absorption and stripping operations. 最新 Latest發(fā)展伽瑪掃描電腦輔助斷層掃描（CAT -），使人們有可能 development in gamma computer-aided tomography (CAT-Scan) has made it possible to獲得1張圖片交叉斷面密度分布的內(nèi)包裝。 obtain an image of cross-sectional density distribution inside packed beds. 進(jìn)一步的工作 Further w

27、ork CAT的需要表征圖像掃描規(guī)模的分配不公的。 is needed for characterizing the scale of misdistribution from the CAT-Scan images. 在 In該文件中的圖像分析方法是制定了定量評估 this paper an image analysis approach is developed for quantitatively assessing the從分配不公的CAT掃描圖像。 maldistribution from the CAT-Scan images. 概念的微觀和宏觀 Concept of the mi

28、cro- and macro-分布差異進(jìn)行了討論。 distribution variances is discussed. 流量變化的各種系數(shù)，以評估是 Various coefficients for assessing flow variation are廣義分布比較和規(guī)模提出了定量評估 compared and a generalized distribution scale is proposed for quantitatively assessing病床分配不公的包裝。 the maldistribution in packed beds. 大規(guī)模應(yīng)用推廣的分布 Applicat

29、ions of the generalized distribution scale for工業(yè)填料塔列。 industrial packed towers are presented. 液體分布起著重要的填料塔的操作部分的效率。 Liquid distribution plays an important part in the efficient operation of a packed tower.可憐的分配減少了包裝和推廣有效的潤濕液體輸送。 Poor distribution reduces the effective wetted packing and promotes liq

30、uid channeling.從經(jīng)營的角度來看，影響分布不均的實(shí)際是在下降 From an operating standpoint, the practical effects of maldistribution are declines in由于表現(xiàn)欠佳液體/蒸氣接觸效率。 performance due to poor liquid/vapor contact efficiency. 變化中的液體/蒸氣 Variations in the liquid/vapor病床的比例在跨填充條減少質(zhì)量和有效的界面面積 ratio in a cross-section of packed bed

31、reduce the effective interfacial area for mass and傳熱，翻譯到一個更高的板高度。 heat transfer, translating to a higher HETP. 在極端條件下，低升/ V比值 Under extreme conditions, low L/V ratios可能會導(dǎo)致局部組成捏，甚至可能局部或燒結(jié)焦化 may result in local composition pinches, possibly even localized coking or sintered化工填料床內(nèi)的存款。 chemical deposits

32、 within the packed bed. 阿填料塔有一個合理的公差隨機(jī)分布不均。 A packed column has a reasonable tolerance for random maldistribution. 隨機(jī) Random分布不均勻的特點(diǎn)是大規(guī)模流過小的變化在規(guī)模 maldistribution is characterized by small-scale variations in mass flows across the列區(qū)域。 column area. 一般來說，橫向混合的填料床中液體流量可以 Generally, lateral mixing of the

33、 liquid traffic in the packed bed can隨機(jī)流動和重新分配的制衡任何不良影響。 redistribute the random flows and counterbalance any ill effects. 然而，影響 However, the impact of大規(guī)模的，非隨機(jī)分布不均更為嚴(yán)重。 large-scale, non-random maldistribution is much more severe. 在這種情況下，其金額 In this case, the amount of橫向混合的發(fā)生是不夠的重新分配更大的體積 lateral mix

34、ing that takes place is not sufficient to redistribute the much greater volume of粘連液體或蒸氣，除非固定床額外部分的犧牲給 maldistributed liquid or vapor, unless extra portion of the packed bed is sacrificed for the再分配。 redistribution. installation, or要么妥協(xié)機(jī)械完整的分銷商或包裝。 compromised mechanical integrity to either the dist

35、ributor or the packing. 共同 Common列的例子大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，包括設(shè)計(jì)或液體分布不均 examples of large-scale liquid maldistribution in industrial columns include design or制造上的缺陷（滴點(diǎn)布局及焊接缺陷），經(jīng)銷商平整度（傾斜 manufacture defects (drip point layout and welding faults), distributor levelness (tilted盤或槽），損壞或堵塞（彎曲盤和犯規(guī)包裝），并處理 pans or troughs)

36、, damage or plugging (warped pans and fouled packing), and process騷亂（固體列結(jié)轉(zhuǎn)到）。 disturbances (solids carryover into the column). 產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明， Industrys experience has shown that the水的測試和安裝適當(dāng)?shù)臋z查后仍是最可靠的方法 water testing and proper inspections after installation are still the most dependable way to針對存在的問題和安裝的

37、設(shè)計(jì)（奧爾森，1999）pinpoint the problems in design and installation. 但是，只要 However, as soon as the列投入運(yùn)作，在分配不公問題更難 column is put into operation, the maldistribution problems are much more difficult to診斷。 diagnose. 唯一可能獲得內(nèi)幕信息床從分布在座無虛席的非 The only possibility to get the distribution information inside a packed

38、 bed from non-微創(chuàng)技術(shù)是）使用高能量伽瑪射線（鮑曼，1993年。 invasive techniques is the use of high-energy gamma rays. 格 掃描已被廣泛應(yīng)用于評估的總體布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu) scanning has been widely applied to evaluate the overall distribution and internals安置在一列。 placement in a column. 網(wǎng)格掃描是掃描四平等繼承和弦， A grid scan is a succession of four equal-chord g

39、amma scans,這是一個面向網(wǎng)格模式。 which are oriented in a grid pattern. 如果所有四個掃描看到一床，連包裝 If all four scans are seeing a packing bed with even液體分布，然后掃描所有四個重疊或交叉線應(yīng)該在上面對方。 liquid distribution, then all four scan lines should overlay or crisscross on top each other. 沒有掃描的線條重合四是分配不公的跡象。 The lack of coincidence of t

40、he four scan lines is an indication of the maldistribution.然而良好的巧合并不意味著一個良好的分配，因?yàn)橐画h(huán) Nevertheless good coincidence does not mean a good distribution, since an annular分配不公現(xiàn)象（例如在墻壁流）將顯示一個良好的覆蓋網(wǎng) maldistribution (for instance the wall flow phenomena) will show an well-overlaid grid掃描圖（圖1）。 scan plot. 圖1。

41、吉爾德掃描線和分配特性的模式（環(huán)形，弦和不規(guī)則） Gird-Scan Lines and Maldistribution Patterns (Annular, Chordal and Irregular)最新發(fā)展的伽瑪掃描電腦輔助斷層掃描（CAT -）已向 Latest development in gamma computer-aided tomography (CAT-Scan) has made it可能獲得1張圖片交叉斷面密度分布的內(nèi)包裝 possible to obtain an image of cross-sectional density distribution inside

42、 packed beds（徐，1999）。伽馬的CAT -掃描工作由旋轉(zhuǎn)伽馬射線源和 The gamma CAT-Scan is performed by rotating a gamma source and a輻射探測器列外圓周和衡量一切密度 radiation detector outside the column circumference and measuring the density of all事項(xiàng)干擾探測器的掃描線之間的源泉和基礎(chǔ)。 matter that interferes the scan lines between the source and detector. 一個多項(xiàng)式基 A polynomial-based算法已用于數(shù)據(jù)重建，已被證明是 algorithm has been used for the data reconstruction, which has been proven to be 充足的診斷宏觀分配不公的產(chǎn)業(yè)規(guī)模列（徐等， adequate for diagnosing macro-maldistribution in industr