江苏科技大学化工原理课程设计
1、塔径的计算
（1）最大空塔气速和空塔气速 最大空塔气速计算公式：
umax精馏段的气、液相体积流率为
?L??V?C?V Vs?VMVm155.66?74.191??1.031 m3/s
3600?Vm3600?3.11LMLm97.14?76.1863??0.0034m/s
3600?Lm3600?613.203Ls?C由式子C?C20(?/20)0.2求取，其中的C20由上图查取，图中横坐标为
Lh??L?Vh???V????1/20.0034?3600?613.203?????1.031?3600?3.11?1/2?0.0463
取板间距HT=0.45m，板上液层高度hL=0.05m，则
得HT—hL=0.45—0.05=0.4（m）
查图得C20=0.085
0.20.2???C?C20?Lm'??0.02??17.61??0.085????20??0.0829
umax?C?L'??V613.203?3.11?0.0829??1.161m/s ?V3.11取安全系数为0.6，则空塔气速为 u=0.6umax=0.6×1.161=0.697m/s （2）塔径
D?4Vs4?1.031??1.372m ?u??0.697按标准塔径圆整后为：D=1.5m
??塔截面积为：AT?D2??1.52?1.77m2
44实际空塔气速为：u?Vs1.031??0.582m/s AT1.772、精馏塔有效高度的计算
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精馏段有效高度为
Z精=（N精—1）HT=（13—1）×0.45=5.4（m） 提馏段有效高度为
Z提=（N提—3）HT=（13—3）×0.45=5.4（m）
在进料板处及提馏段各开1个人孔，其高度均为0.8m，故精馏塔的有效高度为 Z=（Z精+ Z提）+0.8×2=5.4+5.4+（0.8×2）=12.4（m） 2.2.6 塔板主要工艺尺寸计算 1、溢流装置计算
因塔径D=1.5m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下： （1） 堰长lw
lW?E?D E为堰长系数且常取0.6～0.8
lW?E?D?0.7?1.5?1.05m
（2）溢流堰高度hw 溢流堰高度计算公式 hw?hL?ho w选用平直堰，堰上液层高度how依下式计算，即 h0W近似取E=1，则
h0W2.84?Lh???E??1000?lW??232.84?Lh?3??E? ?1000?lW??22.84?0.0034?3600???1???10001.05??23?0.0146m
取板上液层高度hL=0.05m，故
hw?hL?how =0.05-0.0146=0.0354（m） （2） 弓形降液管宽度Wd及截面积Af
为求降液管的宽（Wd）和降液管的面积（Af）,需查图获得，此图的横坐标值为lw/D,用K表示。在图中横坐标为K处向上做垂线，与图中的两条曲线各得一交点，由这两点分别作水平线与纵轴分别交于两点I和J，I=Wd/D，J=Af/AT,AT为塔截面积。
I、J为由横坐标K值在图中查得的纵坐标值，AT为塔截面积（m2），Af为降液管面积（m2），Wd为降液管宽（m）。
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图四 Wd/D和Af/AT值与LW/D的关系
由lw/D=0.7，查图得，Af/AT=0.09，Wd/D=0.15故 Af=0.09×1.77=0.1593（m2） Wd=0.15×1.5=0.225（m2）
液体在降液管中的停留时间?一般不应小于3~5s，以保证溢流液体中的泡沫有足够的时间在降液管中得到分离。但是对于高压下操作的塔及易起泡的物质，停留时间应更长些。在
求得降液管截面积之后，应按下式验算降液管内液体的停留时间，即：所以
??3600AfHTLh
??3600AfHTLh?3600?0.1593?0.45?21.08s??5s?0.0034?3600
故降液管设计合理。 （3） 降液管底隙高度h0 计算公式 h0?取u'0=0.08m/s，则
h0=（0.0034×3600)/(3600×1.05×0.08)=0.0405m(>0.006m) 故降液管底隙设计合理。 3、塔板布置及浮阀数目与排列
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Lh
3600lWu'0江苏科技大学化工原理课程设计
阀孔气速（m/s）： uo?计算阀孔数： N?Fo?vVs2
?4d0u0取阀孔动能因数F0=10，计算孔速u0，即：
u0?F0?V?103.11?5.67m/s
依上式计算每层塔板上的浮阀数，即
N?Vs??1.03144取边缘区宽度Wc=0.06，泡沫区宽度Ws=0.075m。计算鼓泡区面积，即 ??2?1?x??Aa?2?xR2?x2?Rsin??? 0180?R???R?D1.5?Wc??0.06?0.69(m) 22D1.5x??(Wd?Ws)??(0.225?0.075)?0.45（m）
22d0u02??152
?0.0392?5.67??22?1?0.45??=1.147(m) Aa?2?0.45?0.692?0.452?0.69sin???0180?0.69???浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t=75mm=0.075m，则可按下式估算排间距t’，即
t'?Aa1.147
??0.101m?101mmNt152?0.075考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分
鼓泡区面积，因此排间距不宜采用101mm，而应小于此值，故取t'?100mm?0.1m。 以等腰三角形叉排方式作图，
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得阀数N=184个
按N=184重新核算孔速及阀孔动能因数：
Vs1.031u0???4.69m/s
?2?d0N?0.0392?18444F0?u0?V?4.69?3.11?8.27
阀孔动能因数变化不大，仍在8~12范围内 塔板开孔率=
u0.582??100%?12.4% u04.692.2.7 塔板流体力学验算 1、气相通过浮阀塔板的压降 根据hp?hc?h1?h?计算塔板压降 （1）干板电阻 先计算临界孔速，即
u0c?73.1????????V?11.825?73.1????3.11??11.825?5.64m/s
因为u0?u0c，则hc可按hc?19.9u00.175?L计算，即
hc?19.9u00.175?L4.690.175?19.9??0.0425m
613.203（2）板上充气液层阻力h1 可取充气系数?0=0.5。
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