浮閥塔的設(shè)計(jì)精品課件

1、浮閥塔的設(shè)計(jì)第1頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四 浮閥塔工藝尺寸的計(jì)算 1. 塔高可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或用經(jīng)驗(yàn)公式估算塔高主要取決于實(shí)際塔板數(shù)和板間距。給定任務(wù)所需實(shí)際塔板數(shù)可通過求得所需的理論板數(shù) N，然后由全塔效率(總板效率)修正第2頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四塔高塔徑D，m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板距HT ，mm200300300350350450450600500800600式中：Z1 最上面一塊塔板距塔頂?shù)母叨?，m； Z2 最下面一塊塔板距塔底的高度，m。HT 對塔的生產(chǎn)能力、操作彈性以及塔板

2、效率均有影響HT，允許的操作氣速，塔高, 塔徑。對D0.8m的塔，為了安裝及檢修需要，需開設(shè)人孔。人孔處的板間距一般不應(yīng)小于 0.6m。 第3頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四 塔板效率 塔板效率反映了實(shí)際塔板的氣液兩相傳質(zhì)的完善程度。 (1)全塔效率 全塔效率反映塔中各層塔板的平均效率，它是理論板層數(shù)的一個校正系數(shù)，其值恒小于100%。 總板效率第4頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四 (2)單板效率 單板效率又稱默弗里（Murphree）效率，它是以混合物經(jīng)過實(shí)際板的組成變化與經(jīng)過理論板的組成變化之比來表示的，單板效率即可用氣相組成表示，也可用

3、液相組成表示，分別稱為氣相單板效率和液相單板效率。 第5頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四氣相單板效率 液相單板效率 單板效率分析第6頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四 (3)點(diǎn)效率 點(diǎn)效率是指塔板上各點(diǎn)的局部效率。點(diǎn)效率分析第7頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四溢流式塔板的塔截面分為兩個部分：氣體流通截面和降液管所占截面（液體下流截面）。求得A與 Af / AT 后，即可求得 AT ，而塔徑AT -塔板總截面積，A-氣體流道截面積，Af -降液管截面積2. 塔徑第8頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期

4、四設(shè)適宜氣速為 u，當(dāng)體積流量為 Vs 時， A =Vs / u 求， A的關(guān)鍵在于確定流通截面積上的適宜氣速 u塔板的計(jì)算中，通常是以夾帶液泛發(fā)生的氣速（泛點(diǎn)氣速）作為上限。一般取 A 的計(jì)算第9頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四 索德爾斯和布朗（Souders and Brown）公式L 、 V 液、氣相的密度，kg/m3； C 氣體負(fù)荷因子，m/s。C 由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)研究表明，C 值與氣、液流量及密度、板上液滴沉降高度以及液體的表面張力有關(guān)。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四史密斯（Smith, R. B）關(guān)系曲線HThL：液滴沉降

5、高度HT 可根據(jù)塔徑選取，hL 為板上液層高度常壓塔 hL=50100 mm；減壓塔 hL=2530 mm。注意：液相表面張力 = 210-2 N/m若實(shí)際液相表面張力不同，按下式校正u，A最后進(jìn)行圓整。第11頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四Af / AT 的確定Af /AT：降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關(guān)。求取方法：(1)按D和液體流量選取溢流形式，由 溢流形式確定堰長 lw 與D 的比值。 單流型：lw/D =0.60.8 雙流型：lw/D =0.50.7 易起泡物系 lw/D 可高一些，以保證液體在降液管中的停留時間。第12頁，共47頁，2022年

6、，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四(2) 由選定的 lw/D 值查圖得 Af /AT 。(3) 由確定的 A 與 Af /AT 求 得塔板面積 AT 和塔徑 D ，并進(jìn)行圓整。第13頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四注意：塔高和D的計(jì)算涉及的參數(shù)(HT、hL) 是按 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一定范圍選取的，故所得塔高 和D是初估值，需根據(jù)后面介紹的流體力 學(xué)原則進(jìn)行校核。 第14頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鼓泡區(qū)：取決于所需浮閥數(shù)與排列溢流區(qū)：與所選溢流裝置類型有關(guān) 以上兩區(qū)均需根據(jù)塔板上的流體力學(xué)狀況進(jìn)行專門計(jì)算 塔板布置rxWsAfDh

7、wAAh0HTAfAaWslwWdWdWc第15頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)口安定區(qū)(分布區(qū))：保證進(jìn)塔板液體的平穩(wěn)均勻分布，也防止氣體竄入降液管。Ws = 50100 mm出口安定區(qū)(脫氣區(qū))：避免降液管大量氣泡夾帶。Ws = 70100 mm 塔板布置D900mm 分塊式塔板。邊緣區(qū)(無效區(qū)）：塔板支撐件塔板連接。D 2.5 m WC 60 mmrxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWc第16頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四溢流裝置溢流裝置：由降液管、溢流堰和受液盤組成。降液管：連通塔板間液體的通道，也

8、是供溢流中所夾帶的氣體分離的場所。常見的有弓形、圓形和矩形降液管弓形降液管：有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑大于 800mm 的大塔均采用弓形。溢流形式的選擇：根據(jù)塔徑及流體流量等條件全面考慮。D 2.0 m 雙溢流式或階梯流式第17頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四單溢流弓形降液管結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算降液管的寬度 Wd 和截面積 Af計(jì)算塔徑時已根據(jù)溢流形式確定了堰長與塔徑的比值 lw/D。由 lw/D 查圖可得 Wd /D 和 Af /AT，D 和 AT 已確定，故降液管的寬度 Wd 和截面積 Af 也可求得。第18頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34

9、分，星期四液體在降液管中的停留時間 為 為降低氣泡夾帶， 一般不應(yīng)小于 35s，對于高壓塔以及易起泡沫的物系，停留時間應(yīng)更長些。若計(jì)算出的 過短，不滿足要求，則應(yīng)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，重新計(jì)算。第19頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰出口堰：維持板上液層高度，各種形式的降液管 均需設(shè)置。出口堰長 lw：弓形降液管的弦長，由液體負(fù)荷及 流形式?jīng)Q定。 單溢流 lw=(0.60.8)D 雙溢流 lw=(0.50.7)D。出口堰高 hw：降液管上端高出板面的高度。堰高 hw 決定了板上液層的高度 hL和堰 上液層高度how。第20頁，共47頁，2022年，5月2

10、0日，12點(diǎn)34分，星期四對于平堰：弗朗西斯（Francis）公式對常壓塔，板上液層高度hL可在范圍內(nèi)選擇第21頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四進(jìn)口堰：保證液體均勻進(jìn)入塔板，也起液封作用。一般僅在較大塔中設(shè)置。進(jìn)口堰高一般與降液管底隙高度 h0 相等。進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 w0 h0，以保證液體由降液管流出時不致受到大的阻力。 第22頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度應(yīng)保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞(不可太小) ，但也應(yīng)防止氣體進(jìn)入降液管(不可太大)。對于弓形降液管可按下式計(jì)算uo 液體通過降液管底端出

11、口處的流速，m/s根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取 uo = 0.070.25 m/s。D 800 mm，h0 = 40 mm。最大時可達(dá) 150 mm。第23頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四受液盤：承接來自降液管的液體。凹形受液盤：用于大塔（D800mm）。在液體流量低時仍能形成良好的液封，對改變液體流向有緩沖作用，且便于液體的側(cè)線抽出，但不適于易聚合及有懸浮固體的情況。凹形受液盤深度一般在 50mm 以上。 第24頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四浮閥的數(shù)目與排列 閥孔直徑：由浮閥的型號決定。浮閥數(shù) N：由氣體負(fù)荷量 Vs 決定?？捎上率接?jì)算 式中：Vs 氣

12、體流量，m3/s； u0 閥孔氣速，m/s； d0 閥孔直徑。對 F1 型浮閥，d0 = 39 mm。第25頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四閥孔氣速 u0 可根據(jù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合的閥孔動能因子 F0 確定根據(jù)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)，對F1重型浮閥（約33g），當(dāng)塔板上的浮閥剛?cè)_時，F(xiàn)0 在 812 之間。設(shè)計(jì)時可在此范圍內(nèi)選擇適宜的 F0 后計(jì)算 u0 。第26頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。液流方向順排tt叉排等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。通常將同一橫排的閥孔中心距定為 75 mm，而相鄰

13、兩排間的距離可取 65、80、100 mm 等幾種規(guī)格。若鼓泡區(qū)面積為 Aa，則一個閥孔的鼓泡面積 Aa / N 約為 t t，故有第27頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四由 t=75mm 及上式計(jì)算的 Aa 值可得 t ，據(jù)此可確定 t 的實(shí)際取值（65、80、100mm）；對單溢流塔板 Aa 可按下式計(jì)算：第28頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四根據(jù)已確定的孔距（t 與 t），按等腰三角形叉排方式作圖，確切排出在鼓泡區(qū)內(nèi)可以布置的浮閥總數(shù)；若作圖排列與計(jì)算所得浮閥數(shù)相等或相近，則按作圖所得浮閥數(shù)重算閥孔氣速，然后校核 F0 (812) 。若

14、F0 不在該范圍內(nèi)，應(yīng)重新調(diào)整 t 值，再作圖、校核，直到滿足要求為止。第29頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四常壓塔或減壓塔： = 1014%加壓塔： 0.9m ：Fl 80%；D0.9m：Fl 70%；減壓塔：Fl 0.8m的大塔，取 Fl = 70%）代入下式后所得的 Vs-Ls 關(guān)系式作圖而得。此線與橫軸并不完全平行，可見發(fā)生液沫夾帶現(xiàn)象與液相負(fù)荷 Lh 也有一定關(guān)系，但主要取決于氣體負(fù)荷。 0Lh (m3/h)Vs (m3/h)12第43頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四液相負(fù)荷下限線此線為保證塔板上液體流動時能均勻分布所需的最小液量。對平頂直堰，取 how = 6 mm 作為液相負(fù)荷下限的標(biāo)準(zhǔn)。E, lw 已知，為一垂直線。0Lh (m3/h)Vs (m3/h)34第44頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四也稱氣泡夾帶線，由液體在降液管中所需的最小停留時間決定液相負(fù)荷上限線不易起泡的物系：3s，易起泡物系：5s。為一垂直線。0Lh(m3/h)Vs (m3/h)34第45頁，共47頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)34分，星期四01234Lh (m3/h)Vs (m3/h)溢流液泛線降液管中泡沫層高度達(dá)最大允許值時氣量與液量的關(guān)系5OP第46頁，共47頁，20