分离乙醇—水板式精馏塔设计
3.开孔区面积计算
?2?1?Aa?2?xr2?x2?rsin180?其中
x?r?? （5-8）
D1??Wd?Ws????0.15?0.07??0.28m22 D1r??Wc??0.035?0.465m22 x?故Aa?0.487m2 4.筛板的筛孔和开孔率
因乙醇—水组分无腐蚀性，可选用??3mm的碳钢板，取筛孔直径
d0?5mm， 筛孔按正三角排列，孔中心距t?3d0?3?5?15mm
筛孔数目：
1158?1031158?103n?Aa??0.487?2506.4?2507 22t15
A00.9070.907???0.1008?10.08% （在5%~15%范围内 ）Aa(td0)232Vs （5-9） ?AaVs0.73??14.87m/s ?Aa0.1008?0.487开孔率：
??气体通过筛孔的气速公式为
u0?则精馏段：
u01?提馏段：
u02?0.7?14.26m/s
0.1008?0.4875.4塔板流体力学验算
塔的操作能否正常进行，与塔内气，液两相的流体力学状况有关。板式塔的流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液及液面落差等。
5.4.1塔板阻力hp
气体通过塔板的压降hp包括：干板压降hc，板上充气液层阻力hl以及克服液体表面张力的阻力h?，可表示为
hp?hc?hl?h? （5-10）
1.干板阻力hc
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
?u0hC?0.051?????2??V???? ? （5-11）?C0???L?式中：
u0—筛孔气速，m/s；
C0—流量系数；
?V、?L—分别为气相和液相的密度，Kg/m3。
因
d0??1.67，查附图5-5得C0?0.78
图5-5 C0与d0/?的关系
故精馏段：
hc?0.051(u0C)2(?v)?0.051?(14.87)2???1.34???0.031m 液柱 0?L0.78?811.115?精馏段：
h'u02?vc?0.051(C)()?0.051?(14.26)2???0.97???0.018m 液柱 0?L0.78?911.79?2.板上充气液层阻力hl 计算公式为：
hl??0hL??0(hw?h0w) 式中：
hl—板上清液层高度；
?0—充气系数。
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5-12）
（分离乙醇—水板式精馏塔设计
（1） 精馏段：
uVsa?A?A?0.73785?0.12?1.1
Tf0.动能因子Fa?u0?V?1.1?1.34?1.27
图5-6 有效液层阻力hl
查得?0=0.63，则hl??0hL?0.63?0.05?0.0315m
（2） 提馏段：
u'sa?VAA?0.7?0.12?1.05
T?f0.785动能因子F'?u'a0?V?1.05?0.97?1.03
查得?''0=0.65，则hl??0hL?0.65?0.05?0.0325m
3.有表面张力引起的阻力h?
计算公式为：
h??4?? Lgd0精馏段：h?=0.00392m 提馏段：h?'=0.00502m故(1)精馏段
hp=0.031+0.0315+0.00392=0.06642m液柱
压降?P??ghp=811.115 ?9.8 ?0.06642=0.528kPa
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5-13） （ 分离乙醇—水板式精馏塔设计
(2)提馏段
hp'=0.018+0.0325+0.00502=0.05552m液柱
压降?P??ghp'=911.79? 9.8? 0.05552=0.496kPa
5.4.2降液管泡沫层高度
为了防止降液管液泛，应保证降液管内泡沫液层总高度不超过上层塔板的溢流堰顶，通常可通过求出的降液管内清液层高度Hd 是否满足Hd? ?(HT?hW)来进行验算，即
Hd?hp?hW?how?hc??(HT?hW) （5-14）
Ф为降液管中泡沫层的相对密度。对于一般物系，Ф=0.5；对于发泡严重的物系，Ф=0.3~0.4；对于不易发泡的物系，Ф=0.6~0.7。本设计方案中取Ф=0.5。 其中液体在降液管出口阻力：
?Lshd?0.153??Lh?wo?Lshd?0.153??Lh?wo2??? （5-15）?
2（1）液体通过降压管损失因不设进口堰。
?'2??0.153u?0.153?0.072?7.497?10?4m 0??（2）气体通过塔板间的压强降所相当的液柱高度 精馏段hp=0.06642m
提留段hp'=0.05552m （3）板上液层高度，前已选定hL=0.05m
（4）前面已定HT?0.30m，精馏段：hw=0.0422m
提留段：hw'=0.042m。
则精馏段：
?(HT?hW)?0.5?(0.30?0.0422)?0.1711m
Hd?hp?hW?how?hc=0.06642+0.0422+0.0078+0.031=0.14742m<0.1711m提留段：
?(HT?hW')?0.5?(0.30?0.042)?0.171m
Hd?hp'?hW'?how'?hc'=0.05552+0.042+0.0081+0.018=0.12362m<0.1711m符合防止降液管液泛要求。
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分离乙醇—水板式精馏塔设计
5.4.3液沫夹带
由公式（5-16）计算液沫夹带
eV?5.7?10?6?L?ua??H?hf?T???? （5-16）
3.2其中hf=2.5hL=0.125 （1） 精馏段：
5.7?10??uaeV??H?h?Lf?T（2）提馏段：
?63.2????5.7?10?61.1??????38.9168?10?3?0.3?0.125?3.2?0.0525kg液/kg气
eV?5.7?10?6?L?ua??H?hf?T????3.25.7?10?6?1.05??????356.0335?10?0.3?0.125?3.2?0.0314kg液/kg气
可见eV<0.1kg液/kg气，故在本设计中液沫夹带常量eV在允许范围内，不会发生过量液沫夹带。
5.4.4漏液点
uom?4.4C20?0.0056?0.13hL?V?h???L （5-17）
F?式中:
u?1.5~2.0uom （5-18）
uo--孔气速,m/s；
uom--漏液点筛孔气速，m/s。
漏液验算用公式（5-17）和公式（5-18），则有
（1） 精馏段：
uom?4.4?0.78?0.0056?0.13?0.05?0.00392??811.1151.34?7.64m/s
F?u0114.87??1.95?1.5uom7.64
（2） 提馏段：
uom?4.4?0.78'?0.0056?0.13?0.05?0.00502??911.790.97?8.85m/s
F?u0214.26??1.61?1.5'8.85uom
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