c 液体表面张力的阻力hσ计算 液体表面张力的阻力hσ
由公式hσ=σL/（ρl×g×do）计算,则有 hσ=0.0052m液柱
气体通过每层塔板的液柱高度hP，可按公式 hP=hc+hl+hσ=0.0947m液柱 气体通过每层塔板的压降为
△Pp= hP×ρl×g = 850.59Pa＜0.9kPa 计算结果在设计充值内 2) 液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，因塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。 3) 液沫夹带
液沫夹带量，采用公式
ev=5.7×10-6/σL×【 ua/(HT－hf)】3.2 由 hf=2.5hL=0.125m
所以ev=5.7×10-6/55.13×10-3【 1.879/(0.40-0.125)】3.2
=0.048 kg液/kg气＜0.1 kg液/kg气
可知液沫夹带量在设计范围之内。 4) 漏液
对于筛板塔，漏液点气速uo,min可由公式
Uo,min=4.4Co【(0.0056+0.13 hL-hσ)/ρL /ρV】1/2=9.55m/s Uo=27.38m/s＞Uo,min
稳定系数为 K= Uo / Uo,min =27.38/9.55=2.87＞1.5 故在本设计中无明显漏液。 5) 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≤ψ(HT＋hw)
甲醇与水属于一般物系，取ψ= 0.5 则 ψ(HT＋hw)=0.5（0.40+0.417）=0.221m 而Hd=hp+hL+hd 板上不设进口堰，则有 hd=0.153(uo’)2=0.004m液柱
Hd=hp+hL+hd=0.095+0.05+0.004=0.149 m液柱 则有：
Hd≤ψ(HT＋hw)
于是可知本设计不会发生液泛。
16
八、塔板负荷性能图
⑴ 精馏段 a 漏液线
Uo,min=4.4Co【(0.0056+0.13 hL-hσ)/ρL /ρV】1/2 Uo,min=Vs, min/Ao hL= h w +hOW
hOW =2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)
Vs, min =4.4Co Ao{【0.0056+0.13( hW+2.84/1000×E×(Lh/lw) =5.178 (0.007151+0.1219Ls2/3) 1/2
(2/3)
)- hσ】ρL /ρV }
1/2
在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值计算结果列于下表
Ls m3/s Vs m/s b 液沫夹带线
ev =0.1kg液/kg气为限，求Vs—Ls关系如下： ev=5.7×10/σL×【 ua/(HT－hf)】ua=Vs/(AT-Af)=1.351 Vs hf=2.5hL=2.5(hw+ how) hw=0.0417
how=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)
hf=2.5(0.0417+ 0.93 Ls2/3)=0.10+2.3 Ls2/3 HT－hf=0.40-0.10-2.30Ls2/3=0.3-2.30 Ls2/3
ev=5.7×10-6/37.97×10-3【 1.351Vs/(0.3-2.30 Ls2/3)】3.2 =0.1 整理得 Vs=1.70-13.00 Ls2/3
-6
3.2
30.0005 0.461 0.0015 0.484 0.0030 0.510 0.0045 0.529 在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值计算结果列于下表
Ls m3/s Vs m/s 30.0005 1.619 0.0015 1.530 0.0030 1.429 0.0045 1.346 c 液相负荷下限线
对于平流堰，取堰上液层高度how=0.005m作为最小液体负荷标准，由式 how=2.84/1000×E×(Lh/lw)Ls,min=0.00024m/s
据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线d 液相负荷上限线
以θ=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，由下式
θ=（Af×HT）/Ls=4
(2/3)
=0.005
17
故Ls,max=（Af×HT）/4=（0.0447×0.40）/4=0.00447 m3/s 据此可以作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限 e 液泛线
令Hd=ψ(HT＋hw) Hd=hp+hL+hd hP=hc+hl+hσ hl=βhL hL= h w +hOW
联立得 ψHT＋(ψ-β-1)hw=(β+1) hOW+ hc + hd + hσ
忽略hσ，将hOW与Ls、hd和Ls、hc与Vs的关系代入上式，得 a’ Vs=b’-c’ Ls-d’ Ls 式中 a’=[0.051/(Aoco)2]×（ρv/ρl） b’=ψHT＋(ψ-β-1)hw c’=0.153/(lwhO)2
d’=2.84×10-3×E×( 1+β)(3600/lw)(2/3) 将有关数据代入,得
a’=[0.051/(0.101×0.530×0.772)]×（1.01/819.1）=0.037 b’=0.5×0.4＋(0.5-0.54-1)×0.0417=0.157 c’=0.153/(0.6×0.02)=1062.500
d’=2.84×10-3×1×( 1+0.54)(3600/0.6)(2/3)=1.444 故 V2s=4.24-28716.22 Ls2-39.03 L2/3s
在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs的值，计算结果如下表 Ls m3/s Vs m/s 32
2
2
2
2/3
0.0005 3.99 0.0015 3.66 0.0030 3.17 0.0045 2.60 在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线。由图二可看出，该筛板的操作上限为液泛控制，下限为漏控制。由图查得
Vs,max= 3.433m/s Vs,min=0.400 m/s
故操作弹性为
Vs,max/ Vs,min=3.433/0.400=8.583 ⑵ 提馏段 a 漏液线
Uo,min=4.4Co【(0.0056+0.13 hL-hσ)/ρL /ρV】1/2 Uo,min=Vs, min/Ao hL= h w +hOW
hOW =2.84/1000×E×(Lh/lw)
(2/3) 3
3
Vs, min =4.4Co Ao{【0.0056+0.13( hW+2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3))- hσ】ρL /ρV }1/2 =6.151 (0.005821+0.1219Ls2/3) 1/2
18
在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值计算结果列于下表
Ls m3/s Vs m3/s b 液沫夹带线
ev =0.1kg液/kg气为限，求Vs—Ls关系如下： ev=5.7×10-6/σL×【 ua/(HT－hf)】3.2 ua=Vs/(AT-Af)=1.351 Vs hf=2.5hL=2.5(hw+ how) hw=0.0417
how=2.84/1000×E×(Lh/lw)
(2/3)
0.0005 0.500 0.0015 0.530 0.0030 0.562 0.0045 0.588 hf=2.5(0.0417+ 0.93 Ls2/3)=0.10+2.3 Ls2/3 HT－hf=0.40-0.10-2.30Ls2/3=0.3-2.30 Ls2/3
ev=5.7×10-6/37.97×10-3【 1.351Vs/(0.3-2.30 Ls2/3)】3.2 =0.1 整理得
Vs=1.70-13.00 Ls2/3
在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值计算结果列于下表
Ls m3/s Vs m3/s 0.0005 1.619 0.0015 1.530 0.0030 1.429 0.0045 1.346 c 液相负荷下限线
对于平流堰，取堰上液层高度how=0.005m作为最小液体负荷标准，由式 how=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3) =0.005 Ls,min=0.00024m/s
据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线d 液相负荷上限线
以θ=4s作为液体在降液管中停留时间的下限，由下式
θ=（Af×HT）/Ls=4
故Ls,max=（Af×HT）/4=（0.0447×0.40）/4=0.00447 m3/s 据此可以作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限 e 液泛线
令Hd=ψ(HT＋hw) Hd=hp+hL+hd hP=hc+hl+hσ hl=βhL hL= h w +hOW 联立得
ψHT＋(ψ-β-1)hw=(β+1) hOW+ hc + hd + hσ
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忽略hσ，将hOW与Ls、hd和Ls、hc与Vs的关系代入上式，得 a’ V2s=b’-c’ Ls2-d’ Ls2/3 式中
a’=[0.051/(Aoco)2]×（ρv/ρl） b’=ψHT＋(ψ-β-1)hw c’=0.153/(lwhO)
d’=2.84×10-3×E×( 1+β)(3600/lw)(2/3) 将有关数据代入,得
a’=[0.051/(0.101×0.530×0.772)2]×（0.80/915.6）=0.026 b’=0.5×0.4＋(0.5-0.58-1)×0.0417=0.155 c’=0.153/(0.6×0.022)=878.100
d’=2.84×10-3×1×( 1+0.58)(3600/0.6)(2/3)=1.482故 V2s=5.96-33773.08 Ls2-57.00 Ls
在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs的值，计算结果如下表 Ls m3/s Vs m/s 32
2
0.0005 5.592 0.0015 5.137 0.0030 4.470 0.0045 3.722 在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线。由图(1---3)可看出，该筛板的操作上限为液泛控制，下限为漏控制。由图查得
Vs,max= 3.233m3/s Vs,min=0.433 m3/s
故操作弹性为
Vs,max/ Vs,min=3.233/0.433=7.467
九、筛板塔设计计算结果
序号
1 3 5 7 9 10 11 12 13 14
项目
平均温度 tm ℃ 平均压力 Pm kPa 气相流量 Vs m3/s 液相流量 Ls m3/s 实际塔板数 有效段高度 Z m 精馏塔塔径 m 板间距 m 溢流形式 降液管形式
精馏段
76.1 103.5 1.481 0.00084
14 5.6 1.0 0.4 单溢流 弓形
提馏段
94.2 109.85 1.466 0.051
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