化工设计课件板式塔设计ppt.ppt

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1、火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 第六节第六节 板式塔板式塔 6-6-1 板式塔概述板式塔概述 板式塔是重要的气气-液传质设备液传质设备汽、液两相接触方式汽、液两相接触方式：全塔：逆流接触 塔板上：错流接触两相流动的推动力：两相流动的推动力：液体：重力 气体：塔压（塔底 塔顶）设计意图设计意图：使气、液两相充分接触传质 获得最大传质推动力火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去充分接触充分接触：接触时间足够长 接触面积足够大，且不断更新塔板结构：塔板结

2、构：1、气体通道、气体通道 形式很多，如筛板、浮阀等。对塔板性能影响很大。2、降液管（液体通道）、降液管（液体通道）多为弓形3、受液盘：、受液盘：塔板上接受液体的部分火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去4、溢流堰、溢流堰 使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去塔板上塔板上理想流动理想流动情况情况：液体横向均匀流过塔板 气体从气体通道上升，均匀穿过液层 气液接触方式：鼓泡鼓泡，泡沫和喷射接触状态喷射接触状态 气

3、液传质，达相平衡相平衡，分离后，继续流动传质的非理想流动情况传质的非理想流动情况：1、反向流动、反向流动 液沫夹带、气泡夹带 即：返混现象返混现象 后果后果：使已分离的两相又混合，需重新分离，板效率降低，能耗增加板效率降低，能耗增加。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2、不均匀流动、不均匀流动 液面落差液面落差（水力坡度）：塔壁作用塔壁作用（阻力）：6-6-2 板式塔中气液相异常流动板式塔中气液相异常流动一、液泛一、液泛(淹塔淹塔)液体充满塔板之间的空间，塔的正常操作，不能进行。传质的非理想流动，使传质的非理想流动，使

4、实际塔板效率低于效率低于理论塔板引起塔板上气速气速不均引起塔板上液速液速不均，中间 近壁后果：后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。板效率降低。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去原因：原因：1、过量液沫夹带液泛过量液沫夹带液泛 气速过高液泛气速 二、严重漏液二、严重漏液 原因：原因：1、气速过小、气速过小 漏液点气速 2、液层厚度不均、液层厚度不均2、降液管液泛降液管液泛 降液管阻力过大引起 根源：再沸器、冷凝器热负荷过大或设计不合理根源：再沸器、冷凝器热负荷过大或设计不合理 特点：特点：塔板阻力剧增火灾袭来时要迅速

5、疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去6-6-3 常用塔板类型常用塔板类型 塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用各种形式塔板。塔板性能评价：塔板性能评价：生产能力大，塔板效率高，塔板阻力小，操作弹性大，结构简单，维修方便，成本低。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去常用塔板类型常用塔板类型1、泡罩塔板、泡罩塔板 组成：组成：升气管和泡罩 优点：优点：塔板效率高，操作弹性大 对物料适应性强，不易堵 缺点：缺点：生产能力不大，阻力大 结构复杂，成本高。火灾袭来

6、时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2、筛孔塔板、筛孔塔板 塔板上开圆孔 孔径：3-8 mm 大孔径筛板：12-25 mm 优点：优点：结构简单，造价低廉3、浮阀塔板、浮阀塔板 组成组成：浮阀 根据气体流量，自动调节开度 优点：优点：操作弹性大，阻力小；塔板效率高。缺点：缺点：用久后，操作易失常。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去4、喷射型塔板、喷射型塔板 气流方向气流方向：垂直 小角度倾斜 改善液沫夹带、液面落差 气液接触状态：喷射状态气液接触状态：喷射状

7、态 连续相连续相：气相，分散相分散相：液相 促进两相传质形式：形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去5、多降液管塔板、多降液管塔板 提高允许液体流量火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去6、林德筛板、林德筛板 用于减压塔的低阻力、高效率塔板。斜台斜台：抵消液面落差 导向孔导向孔：使气、液流向一致，减小液面落差火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲

8、出去7、无溢流塔板、无溢流塔板 有溢流塔板：有溢流塔板：有降液管的塔板 无溢流塔板无溢流塔板：无降液管的塔板 形式：形式：无溢流栅栅板和无溢流筛筛板 特点特点：生产能力大，塔板阻力小；但操作弹性小，塔板效率低。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去6-6-4 板式塔的化工设计计算板式塔的化工设计计算塔板设计前要做的其它工作（1）物料衡算和热量衡算 任务书给定条件任务书给定条件：板型、板的位置、进料量、进料组成、进料状态、两端产品组成、回流比、总板效率 要确定的量：要确定的量：L、V、L、V（质量单位、体积单位）、Q（2）板数

9、计算：N、Nf、NP、NPf（3）物性参数确定：、-火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去6-6-4 板式塔的化工设计计算板式塔的化工设计计算一、塔的有效高度一、塔的有效高度 Z 已知：已知：实际塔板数 NP 选取塔板间距 HT 有效塔高：有效塔高：塔体高度：有效高塔体高度：有效高+顶部顶部+底部底部+其它其它 安装高度安装高度 选取塔板间距选取塔板间距 HT：考虑经济性 HT，则塔高，液沫夹带量，液泛气速 HT，则塔内气速，塔径可，但塔高火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛

10、毯、湿被褥勇敢地冲出去塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去二、塔径二、塔径 原则：原则：防止过量液沫夹带液泛，先确定液泛气速 uf(m/s)，然后选设计气速 u，计算塔径 D。1、液泛气速：、液泛气速：C：气体负荷因子 C=f(HT,液体表面张力，两相接触状况）两相流动参数两相流动参数 FLV：式中，Vs、Ls：气、液相体积流率 m3/s WL、WV：气、液相质量流率 kg/s火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢

11、地冲出去 纵坐标：两相流动参数 FLV 横坐标：对于筛板塔(浮阀、泡罩塔)可查图，C20=(HT、FLV)C20：=20mN/m 时的 气 体负荷因子火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去选定HT，计算出 FLV 及 C，可计算液泛气速 uf2、选取设计气速、选取设计气速 u 选取泛点率：泛点率：u/uf 一般液体，0.6-0.8 易起泡液体，0.5-0.6 设计气速设计气速 u=泛点率泛点率 uf所需气体流通截面积所需气体流通截面积火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿

12、被褥勇敢地冲出去 选取 Ad/AT，计算塔径 D 塔截面积塔截面积 AT=气体流通截面积气体流通截面积 A-降液管面积降液管面积 Ad 即即：A=AT-Ad塔截面积塔截面积计算塔径需圆整，系列化标准：0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0m 等火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去选取选取 Ad/AT原则原则 单流型弓形降液管：0.06-0.12 多流型：可适当增大 U 形流型：可适当减小注意：注意：必须用圆整后的必须用圆整后的D确定确定泛点率泛点率及实际气及实际气速等

13、。速等。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去液流型式选取参考表液流型式选取参考表火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去三、溢流装置三、溢流装置 包括降液管、溢流堰、底隙 1.降液管和底隙降液管和底隙 降液管：弓形弓形、圆形 底隙 hb：30-40 mm 2.溢流堰溢流堰 维持塔板上一定液层 使液体均匀横向流过火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去堰长堰长 lW：影响液层高度 或：单流型

14、：双流型:堰高堰高 hW：直接影响塔板上液层厚度 过小，相际传质面积过小 过大，塔板阻力大，效率低 常、加压塔：40-80 mm 减压塔：25 mm 查书查书 上图，求上图，求 lW溢流强度溢流强度Lh/lW 100130m3/mh火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去四、塔板及其分布四、塔板及其分布 受液区和降液区 入口安定区和出口安定区 边缘区：有效传质区：Aa其中，E：液流收缩系数：液流收缩系数 一般，取 E=1要求：要求：堰上方液头高度堰上方液头高度 hOW：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立

15、断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去五、筛孔的尺寸和排列五、筛孔的尺寸和排列 筛孔筛孔：有效传质区内，常按正三角形排列 筛板开孔率筛板开孔率：单流型弓形降液管塔板单流型弓形降液管塔板：双流型弓形降液管塔板双流型弓形降液管塔板：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去选择孔径选择孔径 d0，确定确定开孔率开孔率 d0:3-8 mm 12-25 mm(大筛孔)t:(2.55)d0取整取整:0.06-0.140.06-0.14（大、小）（大、小）板厚：碳钢、不锈钢板厚：碳钢、不锈钢 筛孔气速：筛孔气速：筛孔数：筛孔数：

16、火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去六、阀孔的尺寸及排列（p.212）排列：一般为三角形型式：F1、V-4、十字架型、A型、V-O型-F1型：d0=39mm t=75、100、125mm 等腰三角形排列等腰三角形排列（p.215)火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去常压、减压塔：=10%14%加压塔：10%n和的初步确定：选取阀孔动能因子F0=812 用下式计算u0等参数注意：分块式塔板（0.8-0.9m整）先要d排阀，最后确定u0、火灾袭来时要迅速疏

17、散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去七、塔板的校核七、塔板的校核 对初步设计的结果进行调整和修正对初步设计的结果进行调整和修正1、液沫夹带量校核、液沫夹带量校核 质量夹带率质量夹带率ev：单位量气体所夹带的液体量单位量气体所夹带的液体量 kg 液体/kg气体，或 kmol液体/kmol气体 夹带速率夹带速率e：单位时间夹带到上层塔板的液体量，单位时间夹带到上层塔板的液体量，kg 液体/h液沫夹带分率液沫夹带分率：每层板夹带的液体占进入该板的每层板夹带的液体占进入该板的液体的分率。液体的分率。则：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财

18、物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去七、校核筛板塔：方法一，查Fair图(教材72页)，可求 方法二，用Hunt公式：式中式中Hf 为板上泡沫层高度：为板上泡沫层高度：Hf=2.5(hW+hoW)要求要求：ev 0.1 kg 液体/kg气体火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去浮阀塔：D 0.9m：F1 0.650.75 验证泛点率验证泛点率F1 一般的大塔：F1 0.80.82 负 压 塔：F1 0.750.77Z液体横过塔板流动的行程K物性系数，查表5-11，对正常系统 K=1CF泛点负荷因子，

19、查图（设217页）Ab板上液流面积，Ab=AT-2Ad单流型:Z=D-2bd双流型:Z=(D-2bd-bd)/2火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去取以上计算值的大者取以上计算值的大者 做判断做判断 超过允许值，应调整 塔板间距塔板间距或 塔径塔径 2、塔板阻力的计算和校核、塔板阻力的计算和校核 塔板阻力：塔板阻力：清液柱高度清液柱高度 m(液柱液柱)塔板阻力塔板阻力 hf:（1）干板阻力）干板阻力 h0气体通过板上孔的阻力（设无液体时）气体通过板上孔的阻力（设无液体时）（2）液层阻力液层阻力 hl 气体通过液层阻力气体通

20、过液层阻力 （3）克服液体表面张力阻力克服液体表面张力阻力 h孔口处表面张力孔口处表面张力火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去（1）干板阻力）干板阻力，m(液柱液柱)筛板：筛板：C0 孔流系数，查图孔流系数，查图6-72（教材）（教材）浮阀：先联立以下二式求临界阀孔气速浮阀：先联立以下二式求临界阀孔气速u0,K 比较：若比较：若u0u0,K，用上式（全开），用上式（全开）若若u0u0,K，用下式（未全开），用下式（未全开）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地

21、冲出去若塔板阻力过大，可 增加开孔率增加开孔率 或 降低堰高降低堰高（3）克服液体表面张力阻力：一般可不计，克服液体表面张力阻力：一般可不计，m(液柱液柱)（2）液层阻力）液层阻力，m(液柱液柱)筛板：查图求筛板：查图求（教材（教材7373页）页）浮阀：浮阀：=0.5火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去3、降液管液泛校核、降液管液泛校核 降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度(m)液面落差液面落差，一般较小，可不计；，一般较小，可不计；当当不可忽略时不可忽略时，要求：0.78AT时用第二式时用第二式 Ab0.78AT时用第一

22、式（多见）时用第一式（多见）Ab=AT-2Ad 塔板上液流面积火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(2)液相下限线规定整理出：L Lh h=3.07=3.07l lW W 与y轴平行（3）严重漏液线（气相下限线）筛板塔：代入相关公式，如hoW、u0，整理。教材80页浮阀塔：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去（4）液相上限线保证液体在降液管中有一定的停留时间（5）降液管液泛线 Hd=HT+hW 两种塔型在hf 一项上有区别筛板塔：代入相关公式（教材81页）浮阀塔：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去塔板的操作弹性：塔板的操作弹性：或