水吸收丙酮化工原理及机械设备课程设计_说明书(32页).docx

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1、-水吸收丙酮化工原理及机械设备课程设计_说明书-第 27 页化工原理课程设计说明书学 生： 指导教师： 班 级： 专 业： 应用化学 课程设计任务书1、 设计题目： 设计一个填料塔，回收混合气中的丙酮。进塔气在操作条件下(101.3kPa，250C)的流量为0.5+ (学号后两位) m3/s，其丙酮含量为5%(摩尔分数)，要求塔内吸收率达98%。(其它条件自行根据实际条件确定，但要合理)。要求：设计包括设备的工艺设计和机械设计1. 工艺设计包括塔的各部分尺寸计算、填料的选择、塔内各种辅助件的确定等内容；2. 机械设计包括塔的壁厚、补强，强度的校核等内容；3. 在设计过程确定吸收过程的控制过程；

2、4. 设计包括设计说明书和设备装配图。1概述与设计方案的确定11.1填料塔简述11.2设计方案的确定11.2.1装置流程的确定11.2.2填料的选择21.2.3 吸收剂的选择31.3操作参数的选择41.3.1操作温度的选择41.3.2操作压力的选择42.设计计算52.1基础物性数据52.1.1 液相物性数据52.1.2气相物性数据52.1.3气液相平衡数据62.2 物料衡算62.3填料塔的工艺尺寸的计算72.3.1塔经的计算72.3.2泛点率校核72.3.3填料规格校核82.3.4液体喷淋密度校核82.4填料塔填料高度计算82.4.1传质单元高度计算82.4.2传质单元数的计算102.4.3填

3、料层高度的计算102.4.4填料塔附属高度计算102.5填料层压降计算112.6.液体分部器计算和再分部器的选择和计算122.6.1 液体分布器的选型122.6.2分布点密度计算122.6.2液体保持管高度132.7其他附属塔内件的选择142.7.1液体分部器142.7.2液体再分布器152.7.3填料支承板152.7.4料压板与床层限制板152.7.5气体进出口装置与排液装置152.8吸收塔的流体力学参数计算162.8.1吸收塔的压力降162.8.2吸收塔的泛点率172.8.3气体动能因子182.8.4离心泵的选择与计算183.8.5进出管工艺尺寸的计算18总结19工艺设计计算结果汇总与主要

4、符号说明20化工机械设备部分23一、设计条件23二、按计算压力计算塔体与封头厚度23三、塔设备的质量载荷计算24四、风载荷与弯矩计算25五、地震弯矩计算27六、各种载荷引起的轴向应力28七、塔体与裙座危险截面的强度与稳定校核30八、塔体水压实验32九、水压试验时应力校核33十、基础环设计34十一、地脚螺栓承受的最大拉应力35化工原理部分1概述与设计方案的确定1.1填料塔简述塔设备在化工、石油化工、生物化工、医药、食品等生产过程中广泛应用的汽液传质设备1。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料

5、塔。板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙中向上流动。填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.60.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及

6、传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。1.2设计方案的确定1.2.1装置流程的确定 吸收装置的流程主要有以下几种。塔内气液两相流动方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，气体自塔低通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气相接触，可使溶液的浓度尽量提高，经吸收后的气体从塔顶排除前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。在逆流操作下，在相同的进出口组成条件下，逆流吸收流程具有较大的平均传质推动力，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，可以实现多级理论级操作，气体净化程度较高，常在工业上应用。而并流吸收流程是气液两相均从塔顶流向塔底，只有一个理论

7、级操作，气体净化程度不很高，但却可以避免塔的液泛现象。吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为部分再循环操作。通常用于已下情况：当吸收剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一部分热量。该流程特别适宜于平衡常数m很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的使用效率。多塔串联操作若设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等原因需经常清理填料，为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔内需留较大空间，输液，喷淋，支撑板等

8、辅助装置增加，使设备投资加大。串并联混合操作若吸收处理的液量很大，如果用通常的流程，则液体在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小（否则易引起液泛），塔的生产能力很低。实际生产中可采用气相作串联，液相作并联的混合流程；若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时，可采用液相作串联，气相作并联的混合流程。 根据以上述说和本设计条件应选择:逆流吸收流程1.2.2填料的选择 填料的选择包括确定填料的种类、尺寸及材质等.所选填料既要满足生产工艺的要求,又要使设备投资和操作费用较低.并且各种填料的结构差异较大，具有不同的优缺点，因此在使用上应根据具体情况选择不同的塔填料。在选择塔填料时，应该考虑如下几个问题：

9、1.填料种类的选择填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,还要确保有较高的传质效率.除此之外,还应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料,这样可以使通量增大,塔的处理能力也增大.填料层压降是填料的主要应用性能,填料层的压降愈低,动力消耗就愈低,操作费用愈小.填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等.所选填料应具有较大的操作弹性,以保证塔内气液负荷发生波动时维持操作稳定.同时还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力,以适应物料的变化及塔内温度的变化.2.填料尺寸的选择实践表明，填料塔的塔径与填料直径的比值应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。一般来说，填料尺寸大，

10、成本低，处理量大，但是效率低，使用大于50mm的填料，其成本的降低往往难以抵偿其效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔经常使用50mm的填料。表22 填料尺寸与塔径的对应关系塔径/填料尺寸/D300300D900D9002025253850803.填料材质的选择选择填料材质应根据吸收系统的介质以及操作温度而定，一般情况下，可以选用塑料，金属，陶瓷等材料。对于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不锈钢等，对于温度较高的情况，应考虑材料的耐温性能。综合考虑以上各个因素,本设计中选用DN38聚丙烯塑料阶梯环填料,有关特性数据如下表:表2-3 聚丙烯塑料阶梯环填料特性数据公

11、称直径DN mm外径高厚 d h ,mm 比表面积 m2/m3空隙率 %个数n m-3堆积密度 p kg/m3干填料因子 m-13838191.0132.5912720057.51751.2.3 吸收剂的选择 对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义。其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响。一般情况下，选择吸收剂，要着重考虑如下问题：1对溶质的溶解度大。2对溶质有较高的选择性。3.挥发度要低。4再生性能好。5吸收剂的黏度小，有利于气液两相接触良好，提高传质速率。6吸收剂应具有良好化学稳定性好，不易燃，无腐蚀性，无毒，易得，廉价等特点。1.3操作参数的选择1.3.1操作温度的选择对

12、于物理吸收而言,降低操作温度,对吸收有利.但低于环境温度的操作温度因其要消耗大量的制冷动力而一般是不可取的,所以一般情况下,取常温吸收较为有利.对于特殊条件的吸收操作必须采用低于环境的温度操作.对于化学吸收,操作温度应根据化学反应的性质而定,既要考虑温度对化学反应速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反应具有适宜的反应速度.对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生1.3.2操作压力的选择对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收

13、操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力.对于化学吸收,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反应过程控制,则操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的.对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果要优于一次闪蒸效果. 用水吸收丙酮属易溶气体的吸收过程为提高传质效率，选用逆流吸收过程。因用水作吸收剂，若

14、丙酮不作为产品，则采用纯溶剂；若丙酮作为产品，则采用含一定丙酮的水溶液。现以纯溶剂为例进行设计。对于水吸收丙酮的过程，操作温度及操作压力较低，塑料可耐一般的酸碱腐蚀，所以工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，阶梯环填料气体通量大、流动阻力小、传质效率高，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。本设计采用水做吸收剂。 2.设计计算2.1基础物性数据2.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性资料可近似取纯水的物性数据。由手册 1 查得，25时水的有关物性资料如下：密度为 =997.08kg/m 粘度为 =3.217 kg/(mh)表面张力为 查手册 2 丙酮在水中的扩散系数为 ：式中

15、丙酮在水中的扩散系数，T温度，K； 溶液的黏度，；容积的摩尔质量，；溶质的摩尔体积，溶剂的缔合因子（水为2.26）查手册得时丙酮在水中的扩散系数为则时丙酮在水中的扩散系数为:2.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 MVm=yiMi=0.0558+0.9529=30.45kg/kmol 混合气体的平均密度为Vm=PMVmRT=101.330.458.314298=1.245kg/m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，由化工原理（上册）附录五查得25 空气的粘度为 V=1.83510-5Pas=0.066kg/(mh)由手册查得， 15时丙酮在空气中的扩散系数为 DO=0.10910-

16、4m2/s 则时丙酮在空气中的扩散系数为:扩散系数，；P总压强，； T温度，K；分别为AB两种物质的摩尔质量，kg/kmol分别为A，B两物质的分子体积，2.1.3气液相平衡数据化工单元操作设计手册(化学工业部化学工程设计技术中心站主编)表2-1查得常压下25时丙酮在水中的亨利系数为 4 E=211.5kPa相平衡常数为 m=EP=211.53101.3=2.088 溶解度系数： H=LEMs=997.043211.518=0.26kmol/(kPam3)2.2 物料衡算出塔丙酮含量: y2=y1(1-A)=0.05(1-0.98)=0.001回流比LG=1.5(LG)min=1.5y1-y2

17、xe1-x2=1.5m(y1-y2)y1=1.52.0880.98=3.06936气体处理量 G=0.503m3/s=1810.8m3/h=1810.81.245=2254.45kg/h可得出吸收剂用量为 L=6919.71kg/h全塔物料衡算：Gy1-y2=L(x1-x2)可得x1=0.015962.3填料塔的工艺尺寸的计算2.3.1塔经的计算填料塔直径的计算采用式子D=4Vsu 计算 计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速的计算可以采用EcKert通用关联图查图计算,但结果不准确

18、,且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算: lgu2fgat3GLL0.2=A-K(WLWG)14(GL)18式中 uf泛点气速 ，m/s; G、L气相、液相密度，kg/m3 g 重力加速度，9.81m/s2 UL液体粘度，mpa.s at填料总比表面积，m2/m3 WL、WG液相、气相质量流量，kg/h 填料层空隙率，m3/m2 A、K关联常数因此 g=9.81 m/s2 at=132.5 m2/m3 G=1.245 kg/m3 L=997.08 kg/m3 A=0.204 K=1.75 WL=6919.71 kg/h WG=2254.45 kg/h =0.91代入以上数据解

19、得泛点气速uf=2.3667m/s取u=0.6uf=1.4200m/s则塔经D=4Vsu=40.5033.141.4200=0.6717m取整后D=0.6717m=700mm2.3.2泛点率校核 u=Vs4D2=0.5033.140.250.70.7=1.308m/s f=uuf=1.3082.3367100%=55.25%在50%-80%之间,所以符合要求 2.3.3填料规格校核有Dd=70038=18.428即符合要求2.3.4液体喷淋密度校核对于直径不超过75的散装填料塔,取最小润湿速率为： （LW)min=0.08m3/(m.h)本设计中填料塔的喷淋密度为: U=Lh0.785D2=6

20、919.71997.080,7850.70.7=18.04m3/(m2h)最小喷淋密度:Umin=（LW)minat=0.08132.5=10.6m3/(m2h) UUmin 说明填料能获得良好的润湿效果 经以上校核可知，填料塔直径选用D=700mm能较好地满足设计要求。2.4填料塔填料高度计算2.4.1传质单元高度计算传质过程的影响因素十分复杂,对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条件, 传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前,在进行设计时多选用一些准数关联式或经验公式进行计算,其中应用较普遍的是修正的恩田()公式:查得液体质量通量为 UL=6919.710.78

21、50.70.7=17989.627kg/(m2h) awat=1- exp-1.454276807186320.7517989.627132.53.2170.117989.6272132.5997.0821.27108-0.0517989.6272997.08718632132.50.2=0.3837 aw=50.84m2/m3气膜吸收系数有下式计算；气体质量通量为； UV=2254.451.23330.7850.70.7=7228.42kg/(m2h) KG=cuvatv0.7vvDv13atDvRT=0.237(6919.71132.50,066)0.7(0.0661.2450.04608

22、)13132.50.046088.314298=0.06216（kmolm-2h-1Kpa-1)液膜吸收系数由下式计算： kL=0.0095(ULawL)23(ULLDL)-0.5(ULgL)13=0.0095(17989.62750.843.21732)23(3.21732997.081.32910-93600)-0.5(3.217321.27108997.08)13=0.6238( m/h ) ，查得 则kGa=kGaw1.1=0.0621650.841.451.1=4.7558kmol/(m3hkpa) kLa=kLaw0.4=0.623850.841.450.4=36.7958kmol

23、h 因为,所以必须对和进行校正,校正计算如下:由 得则气相总传质系数为:进塔惰性气体流量为由2.4.2传质单元数的计算解吸因数为气相总传质单元数为：2.4.3填料层高度的计算 由得设计取填料层高度为查 对于阶梯环填料， h/D=815, 取,则 计算得填料塔高度为6m，故不需分段2.4.4填料塔附属高度计算塔上部空间高度可取1.8m, 塔底液相停留时间按5min考虑, 则塔釜所占空间高度为 考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取2m,所以塔的附属高度可以取4m. 所以塔高为 2.5填料层压降计算 通用压降关联图根据气体通过填料层的压降采用Eckert关联图计算,其中横坐标为查散装填料压

24、降填料因子平均值表得纵坐标为查埃克特通用关联图得填料层压力降2.6.液体分部器计算和再分部器的选择和计算2.6.1 液体分布器的选型液体负荷较小，故选用排管式喷淋器 2.6.2分布点密度计算 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值塔径，mm分布点密度，塔截面D=400330D=750170D120042按Eckert建议值，D为700mm时，可取n=200点/m2布液点数为 点，因此取布液点数n=70 布液计算：由 式中 ：小孔直径，m n：布液点个数，个 ：孔流系数（雷诺数大于1000的情况下，可取0.600.62） g：重力加速度，m/s2 h：液位高度，m取，则因为液体负荷较小，所以可

25、采用排管式喷淋器得布液点数n=70，喷淋密度=70/(0.7850.72)=182点/m2查手册【 8 】塔直径 主管直径 排数（支管） 排管外缘直径 最大流量m3/h700 50 4 660 7支承板型号 支承板外径 支承板分块数 支承板圈厚度 支承板圈宽度梁型气体喷 680 2 10 40射式支承板进气管：进出口气速按1215m/s设计取15m/s计算：查手册得：用一般中低压无缝钢管：液体进料管：流速按35计算2.6.2液体保持管高度取布液孔直径为5.5m，则液位保持管中的液位高度为：式中：d：布液孔直径，mL：液体流率，m3/sn：布液孔数k：孔流系数h：液体高度，mg：重力加速度，m/

26、s2k值由小孔液体流动雷诺数决定可取k=0.62-0.62设计取液位高度 2.7其他附属塔内件的选择本装置的直径较小可采用简单的进气分布装置,同时排放的净化气体中的液相夹带要求严格,应设除液沫装置,为防止填料由于气流过大而是翻,应在填料上放置一个筛网装置,防止填料上浮。 2.7.1液体分部器液体在填料塔顶喷淋的均匀状况是提供塔内气液均匀分布的先决条件，也是使填料达到预期分离效果的保证。为此，分布器设计中应注意以下几点：（1）、为保证液体在塔截面上均布，颗粒型（散装）填料的喷淋点数为4080个/m2（环形填料自分布性能差应取高值），此外，为减少壁流效应，喷淋孔的分布应使近塔壁520区域内的液体流

27、量不超过总液量的10。规整填料一般为100200个/喷淋点。（2）、喷淋孔径不宜小于2，以免引起堵塞，孔径也不宜过大，否则液位高度难维持稳定。液体分布器有以下几种形式:1. 多孔型液体分布器多孔型液体分布器系借助孔口以上的液层静压或泵送压力使液体通过小孔注入塔内。2.直管式多孔分布器根据直管液量的大小，在直管下方开24排对称小孔，孔径与孔数依液体的流量范围确定，通常取孔径26，孔的总面积与及进液管截面积大致相等，喷雾角根据塔径采用30或45，直管安装在填料层顶部以上约300。此形分布器用于塔径600800，对液体的均布要求不高的场合。根据要求，也可以采用环形管式多孔分布器。3. 排管式多孔分布

28、器支管上孔径一般为35，孔数依喷淋点要求决定。支管排数、管心距及孔心距依塔径和液体负荷调整。一般每根支管上可开13排小孔，孔中心线与垂直线的夹角可取15、22.5、30或45等，取决于液流达到填料表面时的均布状况。主管与支管直径由送液推动力决定，如用液柱静压送液，中间垂直管和水平主管内的流速为0.20.3m/s，支管流速取为0.150.2m/s；采用泵送液则流速可提高。2.7.2液体再分布器液体再分布器的作用是将流到塔壁近旁的液体重新汇集并引向中央区域。填料层较高时，应分段安装，段与段间设液体分布器。比较完善的装置可以做成像上述升气管筛板型液体分布器的样子，只是要在各升气管口之上加笠形罩，以防

29、止从上段填料层底部落下的液体进入升气管。平盘底部各处的液层高度大体相同，于是各处筛孔所流下的液体速度大致相同。本设计中塔高为6米,不需要分段,故不需要安装液体再分布器2.7.3填料支承板填料支撑板既要具备一定的机械强度以承受填料层及其所持液体的重量，又要留出足够的空隙面积空气、液流量，气体通过支承板空隙的线速不能不等于通过填料层空隙的线速度，否则便会在填料层内尚未发生液泛之前，已在支撑板处发生液泛。一般要求支承板的自由截面积之比大于填料层的空隙率。最简单的支承装置是用扁钢条制作的格栅或 开孔的金属板。格栅的间隙或孔板的孔径如果过大，容易使填料落下，此时可于支承装置上先铺一层尺寸较大的同类填料。

30、气体喷射支承板，适于在大直径塔中使用，从塔底上升的气体通过水平部分的孔流下。通气孔的总截面积可以做到大于塔的截面积，这种设计使得气流阻力小而通过能力大，并排除了在支承板上发生液泛的危险。2.7.4料压板与床层限制板填料压板系藉自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于70。2.7.5气体进出口装置与排液装置（1）气体进出口装置填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形

31、扩大器，或采用其它均布气流的装置。气体出口装置既要保证气流畅通，又要尽量除去被夹带的液沫。最简单的装置是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要求高时可采用旋流板除雾器。本设计中选用折板除雾器。折板除雾器的结构简单有效，除雾板由的角钢组成，板间横向距离为25mm，垂直流过的气速可按下式计算：式中 气速，m； 液相及气相密度，； 系数，0.085-0.10；本设计中取 ，则流过的气速所需除雾板组的横断面为 由上式确定的气速范围，除雾板的阻力为49-98pa，此时能除去的最小雾滴直径约为0.05mm，即50.（2）排液装置液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体

32、串通，常压吸收塔可采用液封装置。常压塔气体进出口管气速可取1020m/s（高压塔气速低于此值）；液体进出口气速可取0.81.5m/s（必要时可加大些）管径依气速决定后，应按标准管规定进行圆整.2.8吸收塔的流体力学参数计算2.8.1吸收塔的压力降 填料塔的的压力降为： (1)气体进出口压降:取气体进出口接管的内径为200mm,则气体的进出口流速为则进口压强为 （突然扩大 =1）出口压强为 （突然缩小 =0.5） (2)他塔内件的压降:其他塔内件的压降较小,在此处可以忽略.所以吸收塔的总压降为（3）持液量计算 持液量计算方法较多，但大部分都是对拉西环填料的测试数据进行关联的公式。本设计采用Lev

33、a及大竹、冈田的关联式：Leva关联式： 式中 总持液量，液体填料； L液相流率，； 填料当量直径，m；大竹、冈田发表的持液量关联式： 式中 动持液量， 液体填料； 填料的公称直径，m； 液相密度，； 液相空塔线速度， m/s； 液相粘度， 重力加速度，9.81 ；上述两式的计算误差为20% ，本设计中填料的持液量为：2.8.2吸收塔的泛点率 吸收塔操作气速为1.308m/s，泛点气速为2.3367m/s 所以泛点率为 f=uuf=1.3082.3367100%=55.25%对于散装填料，其泛点率的经验值为： 所以符合。2.8.3气体动能因子气体动能因子简称F因子,其定义为 其中为空塔气速.本

34、设计中气体动能因子为气能因子在常用的范围内 2.8.4离心泵的选择与计算计算过程如下：所选管为热轧无缝钢管校核管内流速则雷诺数 局部阻力损失：三个标准截止阀全开 ; 三个标准90弯头 ；管路总压头损失 扬程流量3.8.5进出管工艺尺寸的计算本设计中填料塔有多处接管，在此分别以液体进料管和气体进料管的管径计算为例进行说明。相关数据查参考书1、液体进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。本设计采用直管进料管，管径计算如下：所以查参考书取管径为流速校正:在正常范围内.2、气体进料管采用直管进料。取气速设计取进料管管径所以查参考书取管径为总结1、通过本次课程设计，使我对从填料

35、塔设计方案到填料塔设计的基本过程的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。它相当于实际填料塔设计工作的模拟。在课程设计过程中，基本能按照规定的程序进行，先针对填料塔的特点和收集、调查有关资料，然后进入草案阶段，其间与指导教师进行几次方案的讨论、修改，再讨论、逐步了解设计填料塔的基本顺序，最后定案。设计方案确定后，又在老师指导下进行扩初详细设计，并计算物料守衡，传质系数，填料层高度，塔高等；最后进行塔附件设计。 2、此次课程设计基本能按照设计任务书、指导书、技术条件的要求进行。同学之间相互联系，讨论，整体设计基本满足使用要求，但是在设计指导过程中也发现一些问题。理论的数据计算不难，困难就在于实

36、际选材，附件选择等实际问题。这些方面都应在以后的学习中得以加强与改进。 以上足本次课程设计的指导过程中的心得与体会以及对课程设计完成情况的总结，希望在以后的学习当中能扬长避短，以取得更好的教学效果。工艺设计计算结果汇总与主要符号说明吸收塔的吸收剂用量计算总表意义及符号结果混合气体处理量G1810.8m3/h气液相平衡常数m2088进塔气相摩尔分率y10.05出塔气相摩尔分率y20.001进塔液相摩尔分率x10.01596出塔液相摩尔分率x20最小液气比L/V2.046混合气体平均式量 30.45g/mol混合气体的密度1.245kg/m3混合气体的粘度0.06606kg/(m.h)吸收剂用量L

37、 384.4283kmol/h塔设备计算总表意义及符号结果塔径D700mm填料层高Z6.0m气相总传质单元高度 0.5621m气相总传质单元数8.7999布液孔数n70个空塔气速1.308m/s泛点气速2.3367泛点率f55.25%填料计算总表意义及符号结果孔隙率%91填料比表面积a132.5m2/m3填料因子175m-1填料常数A0.2041、英文字母填料层的有效传质比表面积（m/m） 填料层的润滑比表面积m/m；吸收因数;无因次; 填料直径，mm；填料当量直径，mm; 扩散系数，m/s； 塔径; 亨利系数，KPa; 重力加速度，kg/(m.h);溶解度系数，kmol /(m.KPa);

38、气相传质单元高度 ，m;液相传质单元高度，m; 气相总传质单元高度，m;液相总传质单元高度，m; 气膜吸收系数, kmol /(m.s.KPa);吸收液质量流速kg/(m.h); 液体喷淋密度;相平衡常数，无因次; 气相传质单元数，无因次;液相传质单元数，无因次; 气相总传质系数，无因次; 液相总传质系数，无因次; 总压，KPa ;分压，KPa ; 气体通用常数，kJ/(kmol.K) ;解吸因子; 温度，0C;空塔速度，m/s ; 液泛速度，m/s ; 混合气体体积流量，m3/s;液膜吸收系数 ，kmol/(m2.s.kmol/m3);气膜吸收系数，kmol/(m2.s);气相总吸收系数km

39、ol/(m.s); 液膜吸收系数，kmol/(m2.s);气相总吸收系数，kmol/(m2.s.kpa); 液相总吸收系数kmol/(m.s);吸收剂用量kmol/h; kmol/s; 是吸收液量 kmol/h；吸收液质量流量kg/h； 吸收液流量，m/s密度kg/ m 填料因子， m-1 ; 2、下标液相的 气相的混合气流量 kmol/s 混合气质量流量x溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次 X溶质组分在气相中的摩尔比 无因次y溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次 Y溶质组分在气相中的摩尔比 无因次Z填料层高度 m Zs填料层分段高度 m3.希腊字母粘度 Pa.s 密度 kg/m3表面张力 N/

40、m m平均的，对数平均的min最小的 max最大的1塔底 2塔顶化工机械设备部分一、设计条件塔体与裙座的的机械设计条件如下：（1） 塔体内经DI=700mm，塔高取H=10000mm：圆筒：8425mm：裙座：1400mm（2） 计算压力PC=0.1013MPa，设计温度t=25（3） 设置地区：基本风压值，地震设防烈度为8度，场地土壤：类，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度为0.40g （4） 塔内装有塑料聚氯乙烯阶梯环散堆填料4.0m，填料密度为57.5kg/m3（5） 在卸料口处和塔顶各加一个圆形平台。平台宽度：B=800mm，高度H=1000mm。（6） 在裙座上开一个检查孔，在填

41、料层下端、进气管上部开两个手孔，裙座高度取1400mm，圆筒形（7） 塔体与封头材料选用Q235-B，其（8） 裙座材料选用Q235-B，。（9） 塔体与封头对接焊接，塔体焊接接头系数=0.85（10） 塔体、封头与裙座壁厚附加量C=2mm。二、按计算压力计算塔体与封头厚度1塔体厚度计算：考虑到壁厚附加量C=2mm，运输、安装等，经圆整。取。2、封头厚度计算采用标准椭圆封头：考虑到壁厚附加量C=2mm，运输、安装等，经圆整取三、塔设备的质量载荷计算1、筒体圆筒、封头和裙座质量 筒质量：m1=8.425139=1171.1kg裙座质量：m2=1.4139=194.6kg封头质量：m3=37.72=75.4kg封头法兰质量：m4=37.1kg说明：（1）塔体圆筒总高度