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1、浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。气相流量 Vs = 1.27m3/s； 液相流量 Ls = 0.01m3/s；气相密度 V = 3.62kg/m3；液相密度L = 734kg/m3；混合液表面张力 = 16.3mN/m，平均操作压强 p = 1.013×105Pa。设计计算过程（一）塔 径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF的0.60.8倍即： u（0.60.8）uF 式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为： 取板间距HT =0.6m，板上液层高度hL =0.
2、083m，图中的参变量值HT-hL=0.6-0.083 =0.517m。根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速： 取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为： 由下式计算塔径： 按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度： 安全系数： 在0.60.8范围间，合适。（二） 溢流装置 选用单流型降液管，不设进口堰。1）降液管尺寸取溢流堰长lw=0.7D，即lw/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：Af/AT=0.09,Wd/D=0.15 因此：弓形降液管所占面积:Af=0.09×1.54=
3、0.139(m2) 弓形降液管宽度:Wd=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间， 由于停留时间5s，合适。2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长 lw=0.7×1.4=0.98m 采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:hw=hL-how=0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0= 0.228m/s； 降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数 ：（个）2）浮阀的排列 按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的
4、鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。 已知Wd = 0.21m，选取无效边缘区宽区WC = 0.05m、破沫区宽度WS=0.075m，由下式计算鼓泡区面积，即： 浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的空心距t=75mm，则等腰三角形的高度： 由于塔直径D=1400mm，需采用分块式塔板四块（其中两块弓形板、通道板和矩形板各一块）。考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距t应小于计算值，故取t=0.065m。现按t=75mm、t=65mm的等腰三角形叉排方式画出浮阀排列图，可排出阀孔数180个，重新核算以下参数：阀孔气速： 动能因数: 动能因数在912之间，
5、合适。塔板开孔率： 开孔率在1014之间，合适。（三）塔板流体力学验算1）塔板压降利用下式计算： （1）干板阻力 临界孔速：u0因阀孔气速u0大于其临界阀孔气速u0C，故干板阻力计算式为：（2）板上充气液层阻力本设备分离烃化液，液相为碳氢化合物，可取充气系数0= 0.5。 （3）液体表面张力造成的阻力 所以:hp=0.047+0.042+0.0005=0.0895 m单板压降: 单板压降偏高。（一般对于常压精馏塔应在260530Pa为宜）。2）降液管液泛校核 为了防止降液管液泛现象发生，要求控制降液管内清液层高度Hd(HT+Hw)。其中:Hd=hp+hL+hd（1）气体通过塔板的压强降所相当的
6、液柱高度hP前面已求出，hP=0.0895m。（2）液体通过降液管的压头损失（不设进口堰）（3）板上液层高度 前已选定hL=0.083m所以Hd=0.00895+0.083+0.008=0.181m取降液管中泡沫层相对密度=0.5,前已选定板间距HT=0.6m，hw=0.05m。则(HT+Hw)=0.5(0.6+0.05)=0.325m可见，Hd(HT+Hw)，符合防止降液管液泛要求。3）液体在降液管内停留时间 应保证液体在降液管内的停留时间大于35s，才能使得液体所夹带气体的释出。本设计 5s可见，所夹带气体可以释出。4）雾沫夹带量校核依下面两式分别计算泛点率F，即 及 板上液体流径长度 板
7、上液流面积 查得泛点负荷因数CF=0.141、物性系数K=1.0,将以上数据代入： 及对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%。上两式计算的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足eV0.1kg(液)/kg(气)的要求。5）严重漏液校核当阀孔的动能因数F0低于5时将会发生严重漏液，前面已计出F0=11.24，可见不会发生严重漏液。（四）塔板负荷性能图1）气体负荷下限线（漏液线）对于F1型重阀，因动能因数F05时会发生严重漏液，故取F0=5计算相应的气相流量(VS，min)：2）过量雾沫夹带线 根据前面雾沫夹带校核可知，对于大塔，取泛点率F = 0.8，那么 整理得:雾沫夹带
8、线为直线，由两点即可确定。当LS=0时，VS=2.035m3/s；当LS=0.01时，VS=1.846m3/s。由这两点便可绘出雾沫夹带线。3）液相负荷下限线 对于平直堰，其堰上液层高度how必须要大于0.006m。取how=0.006m，可作出液相负荷下限线。 取E=1、代入lw则可求出（LS）min： 4）液相负荷上限线 液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于35s，取= 5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则：5）液泛线先求出Vs与Ls的关系，就可在操作范围内任意取若干点，从而绘出液泛线。 其中： 将计算出的a、b、c、d值代入上式方程并整理可得： 在操作范围内任意取若干Ls值，由上式可算出相应的Vs值，结果列于下表。将以上五条线标绘在同一VsLs直角坐标系中，画出塔板的操作负荷性能图。将设计点（Ls，Vs）标绘在图中，如P点所示，由原点O及P作操作线OP。操作线交严重漏液线于点A，过量雾沫夹带线于点B。由此可见，此塔板操作负荷上下限受严重漏液线及过量雾沫夹带线的控制。分别从图中A、B两点读得气相流量的下限Vmin及上限Vmax，可求得该塔的操作弹性。设计结果现将以上设计计算结果列于下附表。附表：浮阀塔板工艺设计计算结果表10 / 10文档可自由编辑打印