武汉理工大学华夏学院化药系 化工原理课程设计
第三章 塔板的流体力学验算
3.1气相通过浮阀塔板的压降
根据hp?hc?hl?h?，?pp?hp?Lg计算 1.精馏段 (1)干板阻力 u0c1?1.82573.1?1.82573.1?9.64m/s 1.17?V1u201?V110.3321.17因u01?u0c1，故 hc1?5.34???5.34???0.043m
2g?L12?9.8797.95(2)板上充气液层阻力
取?0?0.5，则hl1??0hL?0.5?（hW?hOW)?0.5?0.05?0.025m (3)液体表面张力所造成的阻力
此阻力很小，可忽略不计，因此与气体流经塔板的压降相当的液柱高度为：
hp1?hc1?hl1?0.043?0.025?0.068m
?pp1?hp1?L1g?0.068?797.95?9.8?531.75Pa?0.7kPa(设计允许值）
2.提馏段 (1)干板阻力 u0c1?1.82573.1?1.82573.1?10.9m/s
0.9353?V2由于u02?u0c2，故 hc2(2)板上充气液层阻力
u202?V212.1720.9353?5.34???5.34???0.042m
2g?L22?9.8902.487??0.5???hOW?)?0.5?0.05?0.025m 取?0?0.5，则hl2??0hL（hW(3)液体表面张力所造成的阻力
(4)此阻力很小，可忽略不计，因此与气体流经塔板的压降相当的液体高度为：
hp2?hc2?hl2?0.042?0.025?0.067m
?pp2?hp2?L2g?0.067?902.487?9.8?592.57Pa?0.7kPa(设计允许值）
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3.2 液泛
为了防止淹塔现象发生，要求控制降液管中清夜高度Hd??(HT?hW) HT—板间距，m Hd—将夜管内液面高度，m hW—堰高，m ?—泡沫层的相对密度
1.精馏段
(1)单层气体通过塔板的压降相当的液柱高度 hp1?0.068m (2)液体通过降液管的压头损失 hd1?0.153((3)板上液层阻力
hL?0.05m，则Hd1?hL?hd1?hp1?0.05?0.00098?0.068?0.119m
Ls120.00222)?0.153?()?0.00098m lWh00.98?0.028对于一般物系，??0.5，由于HT?0.45m，hW?0.038m 则?（HT?hW）1?0.5?(0.45?0.038)?0.224m 可见Hd1??(HT?hW)1，所以符合防止液泛的要求。 2.提馏段
(1)单层气体通过塔板的压降相当的液柱高度 hp2?0.067m (2)液体通过降液管的压头损失 hd2?0.153((3)板上液层高度
??hd2?hp2?0.05?0.0016?0.067?0.1186m hL?0.05m，则Hd2?hL??0.45m，hW??0.037m 对于一般物系，??0.5，由于HTLs220.0026)?0.153?()2?0.0016m ?lWh00.98?0.0258则?（HT?hW）2?0.5?(0.45?0.037)?0.2435m ??hW?)2，所以符合防止液泛的要求。 可见Hd2??(HT3.3 雾沫夹带
Vs1泛点率=
?V1?1.36Ls1ZL?L1??V1KCFAb?100%
板上液体流经长度：ZL?D?2WD?1.4?2?0.2072?0.9856m
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板上液流面积：Ab?AT?2AF?0.785?1.42?2?0.1385?1.2616m2 1.精馏塔
取物性系数K?1.0,查得CF?0.106
Vs1泛点率=
?V1?1.36Ls1ZL?L1??V1KCFAb?100%
2.06? =
1.17?1.36?0.0022?0.9856797.95-1.17?61.2%
1.2616?1?0.106对于大塔，为了避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%，由以上计算知，雾沫夹带能够满足eV?0.11kg(液/kg气）的要求。 2.提馏段
取系数K??1.0,查得泛点负荷系数CF?0.104
Vs2泛点率=
?V2?1.36Ls2ZL?L2??V2?AbKCF?100%
1.976? =
0.9353?1.36?0.9856?0.0026902.487-0.9353?51.13%
1.2616?1?0.104由以上计算可知，符合要求。
3.4塔板负荷性能图
3.4.1物沫夹带线
Vs?V?L??V?1.36LsZL?100%
泛点率=
KCFAb据此可作出负荷性能图中的物沫夹带线。按泛点率80%计算。 (1)精馏段
Vs1.17?1.36?0.9856?Ls797.95?1.17
1?1.2616?0.1060.8=
整理得：Vs?3.32?41.6Ls
由上式知雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取若干个Ls值，可算出Vs
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(2)提馏段
Vs??0.9353??1.36?0.9856Ls902.487-0.9353
1.2616?1?0.1040.8=
? 整理得：Vs??3.32?41.6Ls?值，算出相应的Vs?值。 在操作范围内，任取若干个Ls计算如表所示：
表3-1计算结果
精馏段
Ls/(m/s) 0.0005 0.01 0.013
3
提馏段
Vs/(m/s) 2.775 2.442 2.337
3
Ls/(m/s) 0.0005 0.01 0.013
3
Vs/(m/s) 3.299 2.904 2.779
3
由表3-1作出物沫夹带线 3.4.2液泛线
根据?（HT?hW)?hp?hL?hd?hc?hl?hd?hL?h? 由此确定液泛线，忽略式中h?
?Vu02L?(HT?hW)?5.34??0.153?(s)?1.5?（hW?hOW)2?LglWh0?Vu02L2.843600Ls2/3
?5.34??0.153?(s)?1.5?（hW?E()2?LglWh01000lw(1)精馏段 0.224?5.34?1.17Vs14220.785?0.039?167?2?9.8?797.95?203.2Ls1?1.5?(0.038?0.69Ls22/3)
222/3整理得：Vs1?16.7?20320Ls1?103.5Ls1
(2)提馏段 0.2435?5.34?0.9353Vs220.785?0.0394?1362?2?9.8?902.487?239.33Ls1?1.5?(0.037?0.69Ls22/3)
22/3整理得：Vs2?17.56?22350.58Ls2?96.66Ls2
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