式中 hp—与气体通过一层浮阀塔板的总压强降相当的液柱高度，m； hc —与气体克服干板阻力所产生的压强降相当的液柱高度，m；
hl—与气体克服板上充气液层的静压强所产生的确良压强降相当的液
柱高度，m；
hζ—与气体克服液体表面张力所产生的压强降相当的液柱高度，m。 4.6.2 干板阻力
由《化工原理》?4?下册式3-21a计算
uoc?1.82573.1?V
式中uoc—板上所有浮阀刚好全部开启时，气体通过阀孔的速度称
为临界孔速。 故计算得uoc?1.82573.11.15?9.73m/s
因uo 4.6.3板上充气液层阻力 本设备分离甲醇与水的混合液，即液相为碳氢化合物 可取充气系数εo=0. 5。根据《化工原理》?4?下册式3-22得： hl=εohL=0. 5×0.06 = 0.03m 4.6.4 液体表面张力造成的阻力 此阻力很小，忽略不计。 因此，气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为 hp=0.03+0.04=0.07m (单板压降△pp=533.0563hpρLg=Pa) 4.6.5淹塔 为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd≦φ(HT+hW)。Hd可用《化工原理》?4?下册式3-24计算，即 Hd=hp+hL+hd 与气体通过塔板的压强降相当的液柱高度hp 前已算出 hp = 0.07 m 液体通过降液管的压头损失 因不设进口堰，故按《化工原理》下册式3-25计 算，即 ?Ls153??hd=0。?lh?Wo??0.00035???0.153????0.1446m?0.36?0.01???22 板上液层高度 前已选定板上液层高度为 hL=0.06 m 则 Hd=0.07+0.06+0.1446=0.27m 取φ=0.50,又已选定HT=0.61m,hW=0.03m 则 φ（HT+ hW）=0.50(0.61+0.03)=0.32m 14 可见 Hd﹤φ（HT+ hW），符合防止淹塔的要求。 4.6.6雾沫夹带 根据《化工原理》?4?下册式3-28及3-29计算泛点率，即 Vs?V?L??VKCF?1.36LsZLAb?100% 泛点率= Vs?V?L??VF或 泛点率= 0.78KCAT?100% 板上液体流径长度 ZL = D-2Wd=0.6-2×0.066=0.468m 板上液流面积 Ab=AT-2Af =0.2826-2×0.0155=0.2516 ?4? 甲醇与水按正常系统按《化工原理》下册表3-4取物性系数K=1.0,又由《化 工原理》?4?下册图3-15查得泛点负荷系数CF=0.126,液泛一般是从塔釜出开始形成，所以我们取塔底处的气体液体密度进行计算，将以上数值代入《化工原理》?4?下册式3-28，得 0.210.66914.52?0.66?1.36?0.00036?0.468?100%?17.80% 泛点率=4.6.7 漏液 1.0?0.125?0.2516当动能因子F0?u0?V?5时，其漏夜量为允许的10%，此时的操作气速为最小操作气速umin，此时的气体流量为最小气体流量。 F0?u0?V?5=uo0.66=6.16 m/s 3.144解得u。=6.16 m/s（最小气速） Vs= 4.6.8液面落差 因板上没有气液接触元件，流动阻力较小，故忽略液面落差的影响 4.6.9塔板负荷性能图 4.6.9.1 雾沫夹带线 由《化工原理》?4?下册式3-28作出，即 Vs?4d?Nu?= 2?0.39?6.162=0.735 m3/s（最小气体流量） ?V?L??VKCF?1.36LsZLAb 泛点率= 15 对于一定的物系及一定的塔板结构，式中ρV、ρL、Ab、K、CF 、及ZL均为已知值，相应于eV=0.1的泛点率上限值亦可确定，将各已知数代入上式，便得出Vs—Ls的关系式，据点此可作出负荷性能图中的雾沫夹带线。 按泛点率=80%计算如下： Vs0.66914.52?0.66?1.36Ls?0.468?100%?80% 1.0?0.125?0.2516整理得 Vs=0. 93-2.36Ls 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值列表如下 表4.1 Ls/m3/s Vs/m3/s 4.6.9.2液泛线 联立《化工原理》?4?下册式3-19a, 式3-24, 式3-27得 ?(HT?hw)?hp?hl?hd?hc?hl?h??hL?hd 0.001 0.091 0.01 0.0694 由上式确定液泛线.忽略式中h?项, 将《化工原理》?4?下册式3-21, 3-22, 3-5, 3-6, 3-25代入上式,得到 ?(HT?hw)?5.34?Vuo22?Lg?0.153(LSlWho)?(1??o)[hw?22.841000E(3600LSlW2)3] 代入数据简化成Vs—Ls的如下关系式 2 V?1.16?596。 ② 24L?L3S2S2S在操作范围内任取若干个Ls值,依式②算出相应的Vs值列表如下 表4.2 0.00 Ls/m3/s 0.01 5 Vs/m3/s 0. 62 1.24 4.6.9.3 液相负荷上限线 以θ=5s作为液体在降液管中停留时间的下限. 根据《化工原理》下册式3-10 ??AfHT5?4?AfHTLh 当θ=5s时 (LS)max??0.0155?0.615?0.00189m/s ③ 316 4.6.9.4漏液线 根据《化工原理》?4?下册式3-14a uO?FO?V 式3-15 N?VS?4 douo2根据以上两式可求出气相负荷Vs的下限线,据此作出与液体流量无关的水平漏液线. 以FO=5作为规定气体最小负荷的标准,则 (VS)min??4doNu2o??4doN2FO?V??4(0.039)?26?251.15?0.1449m/s ④ 3 4.6.9.5液相负荷下限线 取堰上液层高度how=0.01m作为液相负荷下限条件, 根据《化工原理》下册式3-6计算出Ls的下限值,依此作出液相负荷下限线,该线为与气相流量无关的竖直线. 2.841000E[3600(LS)minlW32]3?0.006 取E=1,则(LS)min?(0.006?10002.84)2?0.363600?0.0003m/s3 ⑤ 根据表4.1,表4.2及式③,④,⑤可分别作出塔板负荷性能图上的(1), (2), (3),(4),(5)共5条线,如下图: Vs/m3/s 17 Ls3/m3/s 由塔板负荷性能图可以看出： ①在任务规定的气液负荷下的操作点P（设计点）处在适宜操作区内的适中位置； ②塔板的气相负荷上限完全由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制； ③按固定的液气比，由图4—2可查出塔板的气相负荷上限(Vs)max?1m3/s，气相负荷下限(Vs)min?0.1449m3/s，所以： 操作弹性= 现将计算结果汇总如下： 表4.3浮阀板塔工艺设计计算结果 项目 精馏段的有效高度Z/m 塔径D/m 板间距HT /m 塔板溢流型式 降流管形式 溢 流 装 置 溢流堰 出口堰长度Lw /m 出口堰高度hw/m 降液管宽度Wd/mm 降液管面积Af/㎡ 降液管底隙高度ho /m 进口堰 板上清液层高度hL/m 设计数据 25.5 0.6 0.61 单溢流 弓形 平堰 0.36 0.05 66 0.0155 0.01 不设置 0．06 10.1449?6.9 18