(大学课件)《化工原理》电子教案-板式塔及其工艺设计计算-.pptx
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1、化工原理电子教案 板式塔及其工艺设计计算 docin/sundae_meng6.10 板板 式式 塔塔6.10.1 板式塔结构及性能板式塔结构及性能(1)板式塔结构板式塔结构 进料回流液塔顶气相塔底液相docin/sundae_meng塔板结构塔板结构 气体通道气体通道 形式很多,如筛板、浮阀、泡罩等,对塔板性能影响很大。降液管(液体通道)降液管(液体通道)液体流通通道,多为弓形。受液盘受液盘 塔板上接受液体的部分。溢流堰溢流堰 使塔板上维持一定高度的液层,保证两相充分接触。docin/sundae_meng浮阀塔板结构docin/sundae_meng(2)塔板上的气塔板上的气液两相流动液两
2、相流动docin/sundae_meng汽、液两相接触方式汽、液两相接触方式 两相流动的推动力两相流动的推动力 全塔:逆流接触塔板上:错流接触液体:重力气体:压力差docin/sundae_meng 塔板上塔板上理想流动理想流动情况情况:液体横向均匀流过塔板,气体从气体通道上升,均匀穿过液层。气液两相接触传质,达相平衡相平衡,分离后,继续流动。塔塔板上的板上的非理想非理想流动情况流动情况:气相或液相返混气相或液相返混 液沫夹带、气泡夹带,即:返混现象返混现象 后果后果:板效率降低板效率降低。不均匀流动不均匀流动 液面落差液面落差(水力坡度):引起塔板上气体分布气体分布不均匀;塔壁作用塔壁作用(
3、阻力):引起塔板上液体分布液体分布不均匀。后果:后果:使塔板上气液接触不充分,板效率降低。板效率降低。docin/sundae_meng液泛现象液泛现象6.10.2 塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动(1)液泛)液泛 如果由于某种原因,使得气、液两相流动不畅,使板上液层迅速积累,以致充满整个空间,破坏塔的正常操作,称此现象为液泛。液泛。docin/sundae_meng1)过量雾沫夹带液泛过量雾沫夹带液泛原因:原因:气相在液层中鼓泡,气泡破裂,将雾沫弹溅至上一层塔板;气相运动是喷射状,将液体分散并可携带一部分液沫流动。液泛气速:液泛气速:开始发生液泛时的气速。docin/sundae
4、_meng2)降液管液泛)降液管液泛 当塔内气、液两相流量较大,导致塔板阻力及降液管内阻力增大时,均会引起降液管液层升高,以致达到上一层塔板,破坏降液管的正常流动,直至液相逐渐充满塔板空间,发生液泛。说明:说明:两种液泛互相影响和关联,其最终现象相同。docin/sundae_meng(2)严重漏液严重漏液 漏液量增大,导致塔板上难以维持正常操作所需的液面,无法操作。此漏液为严重漏液,称相应的孔流气速为漏液点气速漏液点气速。docin/sundae_meng6.10.3 常用塔板的类型常用塔板的类型(1)泡罩塔板)泡罩塔板优点优点:塔板操作弹性大,塔效率也比较高,不易堵。缺点:缺点:结构复杂,
5、制造成本高,塔板阻力大。组成:组成:升气管和泡罩docin/sundae_meng圆形泡罩条形泡罩泡罩塔docin/sundae_meng(2)筛板塔板)筛板塔板优点优点:结构简单、造价低、塔板阻力小。目前,广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔,孔径:3-8 mm,大孔径筛板:12-25 mm。docin/sundae_meng(3)浮阀塔板)浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀docin/sundae_meng优点:优点:浮阀根据气体流量,自动调节开度,提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降,同时具有较高塔板效率,在生产中得到广泛的应用。缺点:缺点:浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀doci
6、n/sundae_meng(4)多降液管()多降液管(MD)塔板)塔板 优点:优点:提高允许液体流量docin/sundae_meng6.10.5 筛板塔化工设计计算筛板塔化工设计计算(1)塔的有效高度)塔的有效高度 Z 已知:已知:实际塔板数 NP ;塔板间距 HT;pTNHZ 选取塔板间距选取塔板间距 HT:理论塔板数计算软件塔径塔径D,m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔板间距塔板间距HT,m0.2-0.30.3-0.35 0.35-0.45 0.45-0.6 0.5-0.80.6塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系塔体高度:有效高
7、塔体高度:有效高+顶部顶部+底部底部+其它其它 有效塔高:有效塔高:docin/sundae_mengVVLfCuLVmVmLvlVVVLLVqqqqFss C:气体负荷因子,与 HT、液体表面张力和两相接触状况有关。有关。液泛气速液泛气速两相流动参数两相流动参数 FLV:(2)塔径)塔径 确定原则:确定原则:防止过量液沫夹带液泛 步骤:步骤:先确定液泛气速 uf(m/s);然后选设计气速 u;最后计算塔径 D。2.02020CCdocin/sundae_meng对于筛板塔(浮阀、泡罩塔),可查图,C20=(HT、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70
8、.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05vlVVVLLVssqqFVLVf20 uC筛板塔泛点关联图docin/sundae_meng 选取设计气速选取设计气速 u 选取泛点率:泛点率:u/uf 一般液体,0.6 0.8 易起泡液体,0.5 0.6uVAs所需气体流通截面积所需气体流通截面积设计气速设计气速 u=泛点率泛点率 ufADAd 计算塔径计算塔径 DTdTAAAA1塔截面积:塔截面积:A=AT-AdTAD4塔径塔径说明:计算塔径需圆整,且重新计算实际气速及泛点率。说明:计算塔径需圆整,且重新计算实际气速及泛点率
9、。docin/sundae_meng(3)溢流装置设计)溢流装置设计 溢流型式的选择溢流型式的选择 依据:依据:塔径、流量;型式型式:单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管:弓形弓形、圆形。降液管截面积:由Ad/AT=0.06 0.12 确定;底隙 hb:通常在 30 40 mm。溢流堰(出口堰)溢流堰(出口堰)作用作用:维持塔板上一定液层,使液体均匀横向流过。型式型式:平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_meng堰长堰长 lW:影响液层高度。堰高堰高 hW
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