化工原理课程设计
六、筛板的流体力学验算
1塔板压降
⑴干板阻力hc计算
提馏段：
5dhc=0.0229m液柱 由所选用筛板0??1.67，查得C0?0.773 ?3
2 hc?0.05113.040.773?2.08805.10?0.0375m液柱 ⑵气体通过液层的阻力h1的计算
Ua=0.947m/s 气体通过液层的阻力h1??hL
Fo=1.16 Vs1.35Ua???0.968m/s AT?Af1.5386?0.1446 112F0?Ua?V?0.968?2.08?1.40kg/s?m2
?u0? 干板阻力hc?0.015??c???0?2??V?????? ?L??????? 查图得：??0.60
?h1??hL??hw?how??0.6?0.06?0.036m ⑶液体表面张力的阻力计算 液体表面张力所产生的阻力
4?L4?39.6305?10?3??0.00401m液柱 h???Lgd0805.1?9.81?0.005h1=0.0378m
h??0.0052m液柱 ?气体通过每层塔板的高度hp可计算：
hp?hc?h1?h??0.07751m?Pp?hp?Lg?612.2Pa?700Pa
hp=0.0659m
?P?587.2pa<70
0pa(700pa=设计允许值)
（700Pa=设计允许值）
2液面落差
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对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。 液沫夹带
液沫夹带量，采用公式e?6V?5.7?10?L??3.2?Ua?HT?hf???
由hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m 所以
eV?5.7?10?639.6305?10?3???0.968?0.35-0.15??3.2?=0.022?0.1
故设计中液沫夹带量eV允许范围内 漏液
对于筛板塔，漏液点气速： U0,min?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?V ?4.4?0.773??0.0056?0.13?0.06?0.00401??805.1/2.08 =6.49m/s
实际空速：U0?13.04ms 稳定系数：K?U0U?2?1.5 0,min 故在本实验中无明显漏液。 液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液高度Hd应服从式子 Hd???HT?hw?
取??0.5,??HT?hw??0.5??0.35?0.0526??0.2013m 而Hd?hp?hL?hd，板上不设进口堰，则有
h'd?0.153?U?2?0.153??0.08?20?0.001m液柱 Hd?hp?hL?hd?0.07751?0.06?0.001?0.1385m???HT?hw? 可知，本设计不会发生液泛
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提留段：
hf =0.15m
eV =0.014<0.1
Uo,min=7.58m/s
Uo=12.75m/s
K=1.68>1.5
?(Ht?hw)?0.5?(0.35?0.0333)?0.1917m
Hd=0.0659+0.06+0.001=0.1269m<0.1917m
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七、塔板负荷性能图
1.精馏段塔板负荷性能图
1.1漏液线 查C0~ds图知
U0,min?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?V 2 U0,min?Vs,minA02.84?Lh?3 ，hL=hw?how，how?E??
1000?lw????L?V ?? Vs,min2??Lh?32.84?4.4C0A0?0.0056?0.13[hw+E??]?h??1000?lw??可知Vs,min=0.3523.2622?34.023Ls3?2?12
在操作范围内，任取几个Ls值，已上式计算Vs
Ls m3/s Vs m3/s 0.001 0.6681 0.004 0.7144 0.008 0.7569 0.01 0.7745 1.2液沫夹带线
以ev=0.1kg液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下：
ev?ua?5.7?10?6?L?ua???H?hf?T???? 3.2VSVS??0.717VS AT?Af1.5386?0.14462?3?3600L2.84?s?hf?2.5hL?2.5?0.0526??1????
1000?0.98?????
?0.1315?1.69Ls32
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HT?hf?0.2185?1.69Ls32
5.7?10?6ev?49.6305?10?3解得
??0.717Vs??^3.2?0.123??0.2185?1.69Ls?? 2Vs?2.356?18.22Ls3
0.004 1.8969 0.008 1.6272 0.01 1.5103 Ls m3/s Vs m3/s 0.001 2.1738 可作出液沫夹带线2
1.3液相负荷下限线
液相负荷低于此线就不能保证塔板上液流的均匀分布，将导致塔板效率下降，对于平直堰，取堰上液层高度how=0.007m作为最小液相负荷标准。
2.843600Ls2how=E()3?0.007m
1000LwE=1,则 Ls,min0.007?100030.98?()2??0.00105m3/s
2.843600据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限3.
1.4液相负荷上限线
以??5s 作为液体在降液管中停留时间的下限
??AfHTLS?5,LS,max?AfHT5?0.35?0.1446?0.0101m3/s 5据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上线4。
1.5液泛线
为使液体能由上层塔板顺利地流入下层塔板降液管内，须维持的液层高度Hd 令Hd??(HT?hw)???0.35?0.0526? ，Hd?hp?hL?hdh1???hL，hL?hw?how，
hp?hc?h1?h?
联立得
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?HT??????1?hw?(??1)how?hc?hd?h? 整理得：
,2/3a,VS2?b,?c,L2s?dLS
a,?0.051?v0.0512.08()?()?0.020622(A0c0)?L(0.1035?0.773)805.1 b,??HT?(????1)hw?0.5?0.35?(0.5?0.6?1)?0.0526?0.11714c,?0.1530.153??87.785(lwh0)2(0.98?0.0426)2 d,?2.84?10?3E(1?0.6)(36002/3)?1.0820.98 20.0206Vs2=0.11714-87.785L2s-1.082Ls3 列表计算如下
Ls m3/s Vs m3/s 0.001 2.271 0.004 2.072 0.008 1.820 0.01 1.680
由此表数据即可做出液泛线5。
根据以上各线方程，可做出筛板塔的负荷性能图如下：
精馏A）
在负荷性能图A上，作出操作点A，连接OA，即可作出操作线。由图可以看出，该筛板的操作上线为液沫夹带线控制，下线为液相负荷下限线控制。由图查得 Vs，max= 2.08m/s Vs，min= 1.04m/s 故操弹性为Vs，max/Vs，min=2
3
3
2.提馏段塔板负荷性能图
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