化工原理课程设计
则AF?0.0663AT?0.0663?1.539?0.102m2，Wd验算降液管内停留时间
AFHT0.102?0.45 精馏段：????14.48s
LS10.00317AFH?T0.102?0.45 提留段：?????10.62s
LS20.004323停留时间?>5s，故降液管可使用
?0.165m
2.5.3 降液管底隙高度h0
（1）精馏段
取降液管底隙的流速u0=0.13m/s 则ho?Ls10.00317??0.027m，取ho?0.03m lwu00.91?0.13（2）提馏段
?=取u0′=0.13m/s 则h0Ls20.004323'?0.04m ??0.0365m，取holwu0?0.91?0.13故降液管设计合理
2.6 塔板分布、浮阀数目与排列 2.6.1塔板分布
本设计塔径D=1.4m 采用分块式塔板，共4块
2.6.2 浮阀数目与排列
(1)精馏段
取阀孔动能因子F0=12. 则孔速u01?每层塔板上浮阀数目为N?F012?9.20m/s 1.7?V1?VS11.616??147个 22?/4d0u010.785?0.039?9.20取边缘区宽度Wc?0.08m 破沫区宽度WS?0.08m
?2?1x??Rsin()? 计算塔板上的鼓泡区面积，即Aa?2?xR2?x2?180R??其中R?D1.4?WC??0.08?0.62m 22 16
化工原理课程设计
t??90mmx?D1.4?(Wd?WS)??(0.1?65220.?08)m 0.455?0.455??所以Aa?2??0.455?0.622?0.4552?0.622sin?1()??1.02m2
1800.62??浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距t=75mm
As1.02则排间距：t????92.5mm
AT150?0.075
按t=75mm ,t??65mm 以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数154个
按N=154 重新核算孔速及阀孔动能因子
1.616 u01???8.73m/s
0.785?0.039?154
F01??8.73*1.7?11.38
阀孔动能因子变化不大，仍在9—13范围内
u0.51塔板开孔率=??5.84%
u01?8.73(2)提馏段
取阀孔动能因子F0=12. 则孔速u02?每层塔板上浮阀数目为N??
As1.02??85.5mm AT159?0.075取t=75mm , t??65mm以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数154 按N=154 重新核算孔速及阀孔动能因子
1.66 u02???8.97m/s 20.785?0.039?154F0?V2?12?8.72m/s 1.894VS21.66??159个
?/4d02u020.785?0.0392?8.72按t=75mm , 估算排间距t?? F02??8.97?1.894?12.34
阀孔动能因子变化不大，仍在9—13范围内
u0.53塔板开孔率=??5.90%
?u028.97
第三章 塔板的流体力学计算
3.1通过浮阀塔板的压降
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气体通过塔板时，需克服塔板本身的干板阻力、板上充气液层的阻力及液体表面张力造成的阻力，这些阻力即形成了塔板的压降。气体通过塔板的压降△Pp可由 hp?hc?hl?h?和?pp?hp?g计算
式中 hc——与气体通过塔板的干板压降相当的液柱高度，m液柱； hl——与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m液柱； hσ——与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱。
1. 精馏段
(1)干板阻力 u0c1?1.82573.1?V1?1.825273.1?7.85m/s 1.70?V1u011.7?9.202?5.34??0.053m 因u01>u0c1 故hc1?5.34?2?L1g2?740.74?9.8(2) 板上充气液层阻力
取?????? hL?0.0m7 则hL1??0hL?0.5?0.07?0.035m
(3)液体表面张力所造成的阻力
此阻力很小，可忽略不计。因此与气体流经塔板的压降相当的液柱高度为hP1?0.053?0.035?0.088m
?pp1?hP1?L1g?0.088?740.74?9.8?638.81Pa
2.提馏段
73.173.1?7.40m/s （1）干板阻力 u0c2?1.825?1.825?V21.894?V2u021.894?8.722?5.34??0.054m 因u02>u0c2 故hc2?5.34?2?L2g2?733.26?9.82（2）板上充气液层阻力
取?????? hL?0.0m7 则hL2??0hL?0.5?0.07?0.035m （3）液体表面张力所造成的阻力
此阻力很小，可忽略不计。因此与气体流经塔板的压降相当的液柱高度为
hP2?0.054?0.035?0.089m ?pp2?hP2?L2g?0.089?733.?26?9.86P 3a9.543.2淹塔
为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液高度
3.2.1精馏段
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(1)单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度 hp1?0.088m (2)液体通过液体降液管的压头损失
LS123.17?10?32 hd1?0.153()?0.153?()?0.0025m
LWh00.91?0.027(3)板上液层高度
hL?0.07m 则Hd1?0.088?0.0025?0.07?0.1605m
取
m5 ，已选定H?T?0.45m hW?0.05
则?(hW?HT)1?0.5?(0.45?0.055)?0.253m可见
所以符合防止淹塔的要求。
3.2.2提馏段
(1)单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度 hp2?0.089m (2)液体通过液体降液管的压头损失
LS224.323?10?32)?0.153?()?0.0026m hd2?0.153(LWh?00.91?0.0365⑶板上液层高度
hL?0.07m 则Hd1?0.089?0.0026?0.07?0.1616m
取，已选定H?T?0.45m h'W?0.05m1
则?(hW?HT)1?0.5?(0.45?0.051)?0.251m可见
所以符合防止淹塔的要求。
3.3雾沫夹带 3.3.1精馏段
板上液体流经长度：ZL?D?2WD?1.4?2?0.165?1.07m 板上液流面积：Ab?AT?2AF?1.539?2?0.102?1.335m2
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取物性系数
1.616，泛点负荷系数图CF?0.103
1.70?1.36?3.17?10?3?1.07740.74?1.70泛点率=?59.72%
1.0?0.103?1.335对于小塔，为了避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%，由以上计算可知，
雾沫夹带能够满足的要求。
3.3.2提馏段
取物性系数
1.66，泛点负荷系数图CF?0.101
1.894?1.36?4.323?10?3?1.07733.26?1.894泛点率=?67.32%
1.0?0.101?1.335由计算可知，符合要求。
3.4塔板负荷性能图 3.4.1物沫夹带线
据此可作出负荷性能图中的物沫夹带线，按泛点率80%计算： ⑴精馏段
1.70?1.36?1.07LS740.74?1.70 0.8?1.0?0.103?1.335 整理得： 0.11?0.0480VS?1.455LS 即VS?2.292?30.31LS
VS 由上式知物沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个⑵提馏段
V?S1.894?1.36?1.07L?S733.26?1.894
1.0?0.101?1.335值算出
0.7=0.8?整理得： 0.108?0.0509V'S?1.455L'S
即V?S?2.12?28.585L?S
在操作范围内任取两个L?S值算出V?S
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