课程设计板式塔的设计

H′1＝βh′L

u′a＝V′S/(A′T–A′f)=0.68/(1.13-0.082)= 0.65

F′0＝u′aρ′V 1/2 =0.65×3.251/2 ＝1.17kg1/2/ (s· m1/2) 查图课本图5-11，得β=0.63,故

h1＝βhL＝β(hw+hOW)=0.63×(0.052+0.018)=0.044m 3液体表面张力的阻力h○

σ

计算

液体表面张力所产生的阻力hσ由式（5-23）计算，即

H′σ＝(4σ′L)/(ρ′Lgd0)＝(4×18.64×10-3)/(782.5×9.81×0.0065)

＝0.0015m液柱

气体通过每层塔板的液柱高度hp可按下式计算，即 hp＝hc+h1+hσ＝0.031+0.044+0.0015＝0.08m液柱 气体通过每层塔板的压降为:

ΔP′p＝h′pρ′Lg ＝0.08×782.5×9.81=614.1Pa <0.7kPa(设计允许值) (2) 液面落差

对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 (3) 液沫夹带

液沫夹带量由课本式(5-24)计算，即

E′v = [(5.7×10-6)/σ′L][u′a/( H′T-h′f)] H′f = 2.5h′L = 2.5×0.07 = 0.175m

故 e′v = [(5.7×10-6)/（18.64×10-3）]·[0.65/( 0.45-0.175)]

＝0.0048kg液/kg气<0.1 kg液/kg气 故在本设计中液沫夹带量ev在允许范围内。 (4) 漏液

对筛板塔，漏液点气速u0,min可由式(5-25)计算，即 u′0,min=4.4C0(0.0056 ?0.13h'L-h'?)(?'L/?'V)=4.4×0.7350.0056?0.13?0.07-0.0015 =5.3m/s

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3.2

3.2

实际孔速u′0＝8.86 m/s＞u′0,min 稳定系数为:K′=u′0/u′0,min=8.86/5.3=1.67>1.5 故在本设计中无明显漏液。

(5)液泛

为防止塔内发生液泛，降液管内液层高Hd 应服从课本式(5-32)的关,即 H′d≤φ(H′T+h′w)

苯一甲苯物系属一般物系，取ψ＝0.5，则 ψ(H′T+h′w)=0.5×(0.45+0.052)=0.251m 液柱 而 H′d =h′P+h′L+h′d

板上不设进口堰，h′d可由课本式（5-30）计算，即 H′d =0.153(u0，)2=0.153×(0.2)2=0.006m 液柱 H′d =0.08+0.07+0.006=0.156m液柱

H′d≤ψ(H′T+h′w),即：0.156m液柱≤0.279m 液柱 故在本设计中不会发生液泛现象。

8、 塔板负荷性能图 【1】精馏段 (1)漏液线

由 u0,min=4.4C0(0.0056?0.13hL-h?)(?L/?V)

u0,min= VS,min/A0 hL=hW+hOW hOW=(2.84/1000)E(Lh/lw)2/3

VS,min=4.4C0A0{(0.0056?0.13{hW?[(2.84/1000)E(Lh/lw)2/3]}-h?)}(?L/?V) 代入数据解得;

2/3 VS,min=4.129×0.01167 ?0.1013Ls整理得

在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计 算出Vs值，计算结果列于表5

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表5 LS/m3·s-1 VS/m3·s-1 0.0006 0.460 0.0015 0.471 0.0030 0.485 0.0045 0.496 由上表数据即可作出漏液线l。

(2)液沫夹带线

以ev＝0.1kg液/kg气为限,求Vs-Ls关系如下： 由 ev = [(5.7×10-6)/σL]·[ua/(HT-hf)]3.2 ua＝VS/(AT–Af)= VS /(1.13-0.082)= 1.048VS hf = 2.5hL= 2.5(hw+ how) hw =0.059

how=(2.84/1000)×1×(3600LS/0.792)2/3=0.799LS2/3 故 hf =0.1475+1.95LS2/3

HT-hf =0.3025-1.95LS2/3

ev =[(5.7×10-6)/(20.475×10-3)][1.048VS/(0.3025-1.95LS2/3)]3.2=0.1 得整理得: VS=1.81-11.68LS2/3

在操作范围内，任取几个LS值，依上式计算出VS值，计算结果列于表6： LS/m3·s-1 VS/m3·s-1 0.0006 1.727 0.0015 1.657 0.0030 1.567 0.0045 1.492 由上表数据即可作出液沫夹带线2。 (3)液相负荷下限线

对于平直堰，取堰上液层高度hOW＝0.006m作为最小液体负荷标准。由课本式（5-7）得how=(2.84/1000)E(3600Ls/lw)2/3 =0.006

取E＝1，则 Ls,min =[(0.006×1000)/2.84]3/2×(0.792/3600)=0.00068 m3·s-1 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。 (4)液相负荷上限线

以θ＝4s作为液体在降液管中停留时间的下限,由式（5-9）得 θ＝(Af·HT)/LS＝4

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故 Ls,max =(Af·HT)/4＝(0.082×0.45)/4＝0.00925 m3·s-1 据此可作出与气体流量元关的垂直液相负荷上限线4。 (5)液泛线

令 Hd =ψ(HT+hw) Hd = hP+hL+hd hp＝hc+h1+hσ h1＝βhL hL＝hw+hOW 联立得ψHT +（ψ-β-1）hw＝（β+1）hOW+hc+hd+hσ

忽略hσ,将hOW与Ls,hd与Ls, hc与Vs的关系式 代人上式,并整理得: aVs2＝b- cLs- dLs2/3

式中： a ＝[0.051/(A0c0)2] (ρV/ρL) b ＝ψHT+（ψ-β-1）hw

c ＝0.153/(lw·hO) 2 d ＝2.84×10-3 E(β+1)(3600/lw)2/3

将有关的数据代入整理，得:

a ＝[0.051/(0.76×0.101×0.735)2] ×(2.91/805.03)＝0.058 b ＝0.5×0.45+（0.5-0.63-1）×0.059＝0.158 c ＝0.153/(0.792×0.032) 2＝238.2

d ＝2.84×10-3×1×(0.63+1)(3600/0.792)2/3＝1.27

0.058VS 2=0.158-238.2LS2-1.27LS2/3 VS 2=2.724-4107LS2-21.9LS2/3

在操作范围内，任取几个LS值，依上式计算出VS值，计算结果列于表7： LS/m3·s-1 VS/m3·s-1 0.0006 1.602 0.0015 1.558 0.0030 1.494 0.0045 1.430 由上表数据即可作出液泛线5。

根据以上各线方程，可作出筛板塔的负荷性能图，如图5所示。

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