武汉工程大学分离工程课程设计
4.4 塔径的计算 4.4.1 求上限空塔气速
?LS???L??????VS???v?0.5?0.03555??607.9???????9.1345??2.87?0.5?0.0566
取板间距HT?0.45m(参考《化工原理》，浮阀塔板间距参考数值)，由史密斯关联图查得：C20?0.08
???C?C20?m??20?0.2?13.692??0.08????20?0.2?0.074
则上限空塔气速：umax?C4.4．2 计算空塔气速：
?L??v607.9?2.87?0.074?1.074m/s ?v2.87适宜的空塔气速是umax乘以安全系数,安全系数取（0.6～0.8）之间，本设计取安全系数为0.7,u?0.7umax?0.7?1.074?0.7518ms/ 4.4.3 选取塔径和实际空塔气速：
D?4Vs4?9.1345根据浮阀塔直径系列标准圆整取塔径??3.93m，
?u3.14?0.7518为4.0m。 实际空塔流速：
21
武汉工程大学分离工程课程设计
u'?4VS4?9.1345??0.727m/s ?D23.14?424.5计算塔截面积 塔截面积：AT??D243.14?42??12.56m2
44.6计算塔的有效高度
塔的有效高度：Z?N?HT?21?0.45?9.45m 4.7塔板的设计
4.7.1 确定塔板溢流形式：
根据有关文献介绍选取单溢流塔板操作。 4.7.2 确定降液管的结构形式：
根据有关资料降液管的结构形式采用弓形降液管。 4.7.3 降液管的底隙高度：
对于单溢流取堰长：Lw?0.7D?0.7?4?2.8m
'取液体通过降液管底隙时的流速u0?0.2m/s
降液管的底隙高度：ho?LS0.03555??0.06348m。 'LWu02.8?2uo取值根据经验一般可取0.07～0.25之间。
ho确定的原则是保证流体流经此处时的阻力不太大，同时要有良好的液封。
4.7.4 求降液管的宽度及截面：
： Lw/D?2.8/4?0.7，查下图得：
22
武汉工程大学分离工程课程设计
根据上表弓形降液管的宽度与面积即可查出：
Wd/D?0.14 ∴Wd?4?1.4?0.56m
Af/AT?0.088 Af?0.08A8T?0.?088?12.56m21. 4.7.5 求液体在降液管内的停留时间τ
??AfHT/Ls?1.1053?0.450.03555?13.99s?5s ∴ 能够满足要求。4.7.6 塔板四区尺寸的确定： 边缘区宽度WC取0.06m。 破沫区宽度WS取0.1m。 溢流区宽度Wd=0.568m。 鼓泡区面积Aa:
A???xR2?x2??2?1x?a?2180RsinR??
x?D2?(W4d?WS)?2?(0.56?0.1)?1.332mR?D2?Wc?2?0.06?1.94
∴A???3.14?1.34??a?2?1.34?1.942?1.342?180?1.942?sin?1??1.94????
23
1053
武汉工程大学分离工程课程设计
=9.45m2
4.7.7 初算浮阀个数：
浮阀塔的操作性能以板上所有浮阀处于刚刚全开时的情况为最好，此时塔板的压强降及板上液体的泄露都比较小，且操作弹性较大，根据工业生产装置的数据对F1型重浮阀而言，当板上所有浮阀刚刚全开时,F0动能因数常在9～12之间。本设计取F0=10，因为F0?u0?V,∴u0?为气体通过阀孔时的速度，F0为气体通过阀孔时的动能因数，气体密度，则u0?F0?V,设u0?V为
F0?V?10?5.9m/s。 2.87d0为浮阀孔直径取d0=0.039m，
则Nf??4VSd20u0?9.1345?4?1297,
?0.0392?5.94.7.8 核算阀孔动能因数及孔速：
因为uk?4Vs3.14d02NF?9.1345?4?5.8986m/s 23.14?0.039?1297F0?uk?V?5.900?2.87?9.993
阀孔动能因数变化不大仍在9～12范围之内，所以选取合理。 4.7.9计算塔板开孔率：
根据《化工原理》 开孔率=内，符合要求。 4.8塔板的水力学计算
塔板的流体力学验算，目的在于核算上述各项工艺尺寸已经确定的塔板，在设计任务规定的气液负荷下能否正常操作。其内容包括对塔板压强、液泛、雾沫夹带、泄漏等项的验算。
4.8.1气体通过浮阀塔板的压强降： 1、干板阻力hC：
u0.7518??100%?12.75% 在（5%～15%）uo5.8986 24
武汉工程大学分离工程课程设计
临界孔速：uoc?1.82573.1?V?1.82573.1=5.89m/s 2.87∵uoc?uo 故用下式计算：
2uo??v5.89862?2.87hc?5.34?5.34??0.04475m
2g??L2?9.8?607.92、板上充气液层阻hR：
因为分离的混合物为碳氢化合物的混合物，故取板上充气程度因数ε0=0.45，取板上液层高度hL=0.07m。
则hR??0hc?0.45?0.07?0.0315m 3、液体表面张力造成的阻力hP：
浮阀塔的hσ值通常很小，计算时可以忽略，所以气体通过浮阀板的压降为 hP=hC+hR =0.04475+0.315=0.7625m液柱，
单板压降ΔPP=hPρLg=0.07625×607.9×9.8=454.25KPa 4.8.2 液泛：
该塔板不设进口堰，故液体通过降液管的压降：
?L??0.03555?hd?0.153?S??0.153???0.00595m
?2.8?0.06438??LWho?22降液管降液管中当量清液层高度为：
H?hd?hp?hL?0.00595?0.07625?0.07?0.1522m实际降液管中液体和泡沫的总高度大于0.1522这个值，为了防止液泛，应保证降液管中泡沫液体的总高度不超过上层塔板的出口堰，所以在设计中令H???HT?hw?,υ是参数考虑到降液管内液体充气及操作安全两种因素的校正系数。一般物系取υ=0.5，取出口堰高度hW=0.05m，HT=0.45m
H?0.5??0.05?0.45??0.25符合要求不会淹塔。 4.8.3 雾沫夹带：
式中：VS、VL分别为气、液负荷m3/s；?V、?L分别为塔内气、液密度kg/m3；ZL为板上液体流经长度m，对单溢流塔板ZL=D-2WS=4-0.1×2=3.8m；Ab为板
25