浮法塔课程设计天大版化工原理

化工原理课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 Ⅱ——浮阀塔设计学院：石油化工学院专业班级:学号：姓名：指导教师：成绩：I目录任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf .........................................................................................................11设计计算及验算.....................................................................................21.1塔板工艺尺寸计算.......................................................................21.2塔板流体力学验算.......................................................................51.3塔板负荷性能图...........................................................................82解析与谈论............................................................................................11参照书目...................................................................................................13II任务书题目：拟建一浮阀塔用以分别某种液体混杂物，采用F1型浮阀（重阀），试依照以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。已知条件：气相流量液相流量气相密度液相密度表面张力V33（3）ρ（kg/m3）σ（mN/m）s(m/s)Ls(m/s)ρVkg/mL1.830.00832.992842.320.6要求：进行塔板工艺设计计算和验算绘出制负荷性能图绘出塔板的结构图将结果列成汇总表解析并谈论1设计计算及验算1.1塔板工艺尺寸计算⑴塔径欲求塔径应先给出空塔气速u，而(安全系数)umaxlvumaxcv式中C可由史密斯关系图查出，横标的数值为Lhρ0.50.007842.30.5(l)0.0691ρ()Vh1.72.992v取板间距HT0.45m，板上液层高度hL0.07m，则图中参数值为:HThL0.450.070.38m依照以上数据，由图35查得C200.078，因物系表面张力σ20.6mNm，很凑近20mNm，故无需校正，即CC200.078umax0.078842.32.9922.9921.306m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为u0.7umax0.71.3060.914m/s4Vs41.71.539m塔径Dπu3.140.914按标准塔径圆整D1.6m，则塔截面积π23.1422ATD(1.6)2.01m44实质空塔气速u1.7/2.010.846ms2⑵溢流装置采用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算以下：①堰长lW：取堰长lW0.66D，即lW0.661.61.056m②出口堰高hW：hWhLhOW采用平直堰，堰上液层高度hOW可依下式计算：2h2.84E(Lh)3OW1000lW近似取E1，则可由列线图查出hOW值。因L.25.2m3/h，hm查得hOW0.023mh00073600w1.056则hWhLhOW0.070.0230.047m③弓形降液管宽度Wd和面积Af：lW0.66D由图310查得：Af0.0721Wd0.124，则AT,DAf0.07212.010.145m2Wd0.1241.60.199m则液体在降液管中停留时间3600AfHTAfHT0.1450.45θLs9.3sLh0.0075s，故降液管尺寸可用。④降液管底隙高度ho。取降液管底隙处流体流速uo0.13m/s，则3LhLs0.007ho0.041m3600lwu0lwu01.0560.13取ho0.04m⑶塔板部署及浮阀数目与排列取阀动能因子Fo11，用下式求孔速uo，即Fo11uo6.36m/sρV2.992每层塔板上的浮阀数，即NVs1.7224ππ224d0uo4(0.039)6.36取边缘区宽度Wc0.06m，破沫区宽度Ws0.10m，RD1.60.060.74mWc22xDWs)1.6(0.1990.1)0.501m(Wd22Aa2[xR2x2πR2arcsinx]180R2[0.5010.7420.5012π(0.74)2arcsin0.501]1.36m21800.74浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t75mm0.075m，则可按下式估计排间距t'，即t'Aa1.36Nt0.08181mm2240.075考虑到塔的直径较大，必定采用分块式塔板，而各分块的支承与连结也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用80mm，而应小于此值，故取t'65mm0.065m。4按t75mm、t'65mm以等腰三角形叉排方式作图（见附图1），排得阀数228个。按228重新核算孔速及阀孔动能因数：uo1.76.24m/sπ22284(0.039)Fouoρv6.242.99210.80浮阀动能因数Fo变化不大，仍在9~12范围内。u0.84613.6%塔板开孔率=u0100%6.241.2塔板流体力学验算⑴气相经过浮阀塔板的压强降可依照下式计算塔板压强降，即5hphch1h①干板阻力：由下式计算，即u1.82573.1ρ1.82573.12.9925.76m/socv因uouoc，故按下式计算干板阻力，即2ρuo(2.992)6.242hc5.34V5.340.032m液柱2ρgl2842.39.81L②板上充气液层阻力：本设备分别某液体混杂物，可取充气系数00.5，则有h10hL0.50.070.035m液柱。③液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为：hp0.0320.0350.067m液柱则单板压降PphpLg0.067842.39.81554Pa⑵淹塔为了防范淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层的高度Hd(HThw)。Hd可用下式计算，即HdhphLhd①与气体经过塔板的压强降所相当的液柱高度hp：从前已算出hp0.067m液柱②液体经过降液管的压头损失：因不设进口堰，故按下式计算，即Ls)20.153(0.007)2.m液柱hd0.153(1.0560.0400042lwh06③板上液层高度：前已选定板上液层高度为hL0.07m则Hd0.0670.070.00420.141m取φ0.5，又已选定HT0.45m，hW0.047m。则φ(HThW)0.5(0.450.047)0.25m可见Hd(HThW)，吻合防范淹塔的要求。雾沫夹带按以下两式计算泛点率，即ρVsV1.36LsZLρρ泛点率LV100%KCFAbρVsVρρ及泛点率LV100%0.78KCFAT板上液体流径长度ZLD2Wd1.6020.1991.202m板上液流面积AbAT2Af2.0120.1451.72m2苯和甲苯为正常系统，取物性系数K1.0,又查图得泛点负荷系数CF0.127，将以上数值代入下式得2.9921.360.0071.2021.7泛点率842.32.992100%51.7%1.00.1271.72又按下式计算泛点率，得1.72.992842.32.992泛点率100%51.0%1.00.1271.720.78依照以上两式计算出的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量可以满足eV0.1kg(液)/kg(气)的要求。71.3塔板负荷性能图⑴雾沫夹带线依下式做出，即Vsv1.36LsZL泛点率Lv100%KCFAb按泛点率为80%计算以下：2.9921.36Ls1.202Vs2.992842.30.800.1271.72整理得0.0597Vs1.635Ls0.1734或Vs2.90527.4Ls（1）由式（1）知雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个Ls值，依式（1）算出相应的Vs值列于本例附表1中。据此，可做出雾沫夹带线（1）。附表一0.0020.0102.852.63⑵液泛线(HThW)hphLhdhch1hohLhd由上式确定液泛线。忽略式中h0,则有8222/3(HThW)5.34vuo0.153Ls(10)hW2.84E3600LsL2glWho1000lW因物系必然，塔板结构尺寸必然，则HT，hW，h0，lW，v，L，0及等均为定值，而u0与Vs又有以下关系，即u0Vs4d02N式中阀孔数N与孔径d0亦为定值，因此可将上式简化为Vs与Ls的以下关系式：aVs2bcL2sdL2s3即0.013Vs20.17585.75L2s0.965L2s/3或Vs213.466596.2L2s74.23L2s/3在操作范围内任取若干个LS值，依式（2）算出相应的VS值列于本例附表2中。据表中数据做出液泛线（2）附表二0.0010.0050.0090.0133.573.343.122.87⑶液相负荷上限线液体的最大流量应保持在降液管中停留时间不低于3~5s。依下式知液体在降液管内停留时间为3600AfHTLh3~5s9以5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则AfHT0.1450.450.013m3/s（3）（Ls）max55求出上限液体流量Ls值（常数）。在VsLs图上液相负荷上限线为与气体流量Vs没关的竖直线（3）⑷漏液线对于F1型重阀，依F0u0v5计算，则u05。又知vV4d2Nus00则得Vs4d02N5v以F05作为规定气体最小负荷的标准，则(Vs)minπ2Nu0π2F0π222853d0d0N(0.039)2.9920.787m/s（4）44ρv4据此做出与液体流量没关的水平漏液线（4）⑸液相负荷下限线取堰上液层高度how0.006m作为液本负荷下限条件，依how的计算式计算出Ls的下限值，依此做出液相负荷下限线，该线为与气相流量没关的竖直线（5）。2/32.84E3600(Ls)min0.0061000lW取E1，则3/23/2(Ls)min0.0061000lW0.00610001.0560.0009m3/s（5）2.84136002.84360010依照本题附表1，2及式（3），（4），（5）可分别做出塔板负荷性能图上的（1），（2），（3），(4)及（5）共五条线，见附图2.解析与谈论由塔板负荷性能图可以看出：①任务规定的气，液负荷下的操作点P（设计点），处在合适操作区内的适中地址。②塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。③依照固定的液气比，由附图2查出塔板的气相负荷上限(Vs)max2.58m3/s，气相负荷下限(Vs)min0.787m3/s，因此2.58操作弹性3.280.78711现将计算结果汇总列于附表3中附表3浮阀塔板工艺设计计算结果项目数值及说明备注塔径1.60板间距0.45塔板形式单溢流弓形降液管分块式塔板空塔气速0.914堰长1.056堰高0.047板上液层高度0.07降液管底隙高度0.04浮阀数N/个228等腰三角形叉排阀孔气速6.36阀孔功能因数10.80界阀孔气速5.76孔心距0.075指同一横排的孔心距排间距0.065指相邻二横排的中心线距离单板压降554液体在降液管内停留时间9.3降液管内清夜层高度0.155泛点率/%51.7气相负荷上限2.58雾沫夹带控制气相负荷下限0.787漏液控制操作弹性3.2812参照书目[1].夏清，陈常贵化工原理（下册）天津：天津大学初版社2005[2].姚玉英等化工原理（下册）天津：天津大学初版社1999[3].王志魁，刘丽英化工原理化学工业初版社2010.5[4].谭天恩等化工原理（下册）北京：北京工业初版社200013