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 V s = 1.27m3/s； 液相流量 Ls = 0.01m3/s；气相密度 ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρ L = 734kg/m3；混合液表面张力 σ= 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 u F 的0.6 ～0.8 倍即： u ＝（ 0.6 ～0.8 ）u F式中 C 可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取 板间 距 H T =0.6m ， 板 上 液 层高 度 h L =0.083m ， 图 中 的 参 变 量值H T-h L =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：1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 0.6 ～0.8 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 l w =0.7D ，即 l w /D=0.7 ， 由弓形降液管的结 构参数 图查得：A f /A T =0.09,W d /D=0.15因此：弓形降液管所占面积 :A f =0.09 ×1.54=0.139(m 2 )弓形降液管宽度 :W d =0.15 ×1.4=0.21(m 2)验算液体在降液管的停留时间θ，2由于停留时间θ＞ 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 :h w =h L-h ow =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 u 0′= 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， 并在塔板的鼓3泡区内依排列方式进行试排， 确定出实际的阀孔数已知 W d = 0.21m ，选取无效边缘区宽区W C = 0.05m 、破沫区宽度 W S=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 9 ～12 之间，合适4塔板开孔率：开孔率在 10 ％～ 14 ％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： ＜u 0因阀孔气速 u 0 大于其临界阀孔气速 u 0C，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ε 0= 0.5 3）液体表面张力造成的阻力所以 :h p =0.047+0.042+0.0005=0.0895 m单板压降 :5单板压降偏高一般对于常压精馏塔应在 260 ～530Pa 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 H d ≤φ(H T+H w )。
其中 :H d =h p +h L +h d（ 1）气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度 hP 前面已求出， h P=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 h L=0.083m所以 H d =0.00895+0.083+0.008=0.181m取降液管中泡沫层相对密度φ =0.5, 前已选定板间距 H T=0.6m ， h w =0.05m 则 φ(H T +H w )=0.5(0.6+0.05)=0.325m可见， H d ＜φ(H T +H w )，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 3 ～ 5s ，才能使得液体所夹带气体的释出本设计6＞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 eV ＜0.1kg( 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71）气体负荷下限线（漏液线）对于 F1 型重阀，因动能因数 F0＜5 时会发生严重漏液，故取 F0 =5 计算相应的气相流量 (V S，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 :雾沫夹带线为直线，由两点即可确定当 LS=0 时，V S=2.035m 3 /s ；当 LS=0.01 时，V S=1.846m 3 /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 h ow 必须要大于 0.006m 取 h ow =0.006m ，可作出液相负荷下限线取 E=1 、代入 l w 则可求出（ LS） min ：4）液相负荷上限线8液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于 3 ～5s ，取θ= 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 V s 值，结果列于下表。
将以上五条线标绘在同一 Vs～ Ls 直角坐标系中，画出塔板的操作负荷性能图将设计点（ Ls，V s）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①于点 A ，过量雾沫夹带线②于点 B由此可见，此塔板操作负荷上下限受严重漏液线①及过量雾沫夹带线②的控制分别从图中 A 、 B 两点读得气相流量的下限9V min 及上限 V max ，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。