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1、第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段塔径的计算1. 空塔气速的确定泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值贝恩（ Bain ）霍根（ Hougen）u/u f关联式，即：2lg uF a1lg 3g=A-K wLwV14183-1)即：lg uF2 ( 1003) 1.18369.81 0.9173998.210.2 0.09421.75 3202.594734.411.1836 8998.2所以： uF2 / （100/ 3）（）=UF=m/s其中：u f 泛点气速， m/s;g 重力加速度， 9.81m/s 2WL=/h W V=7056.
2、6kg/hA=； K=；取 u= uF =2.78220m/s4Vs4 60003.14 2.7820 36000.76313-2)600020.785 0.82 36003.3174 m/s圆整塔径后 D=0.8m1. 泛点速率校核： u则 u 在允许范围内 uF2. 根据填料规格校核： D/d=800/50=16 根据表 3-1 符合3. 液体喷淋密度的校核：（1）填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量3-3)对于直径不超过 75mm的散装填料，可取最小润湿速率 Lw min 为0.08m3 /m
3、 hUminLw min t 0.08 100 8m3 /m2 hwL2L 0.75 D 25358.89572998.2 0.785 0.8210.685 8 min3-4)经过以上校验，填料塔直径设计为 D=800mm合 理填料层高度的计算及分段3-5)3-6)Y1* mX1 0.04985 0.7532 0.03755Y2* mX2 03.2.1 传质单元数的计算用对数平均推动力法求传质单元数NOGY1 Y2YMY1 Y1* (Y2 Y2* )ln Y2Y1*Y2*(3-7)3-8)= 0.06383 0.0006383 0.03755= 0.02627ln0.00063833.2.2
4、质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：0.75exp1.450.1UlUL2tl2Lg0.05UL2/0.2LVt3-9)即：w/t =0.液体质量通量为：uL =WL/=10666.5918kg/( ?h)气体质量通量为：uV =60000 =14045.78025kg/( ?h)气膜吸收系数由下式计算：kG 0.237( UV )0.7tvv/DVt DV RT3-10)10- 5) (100 293)液膜吸收数据由下式计算：KL0.0095ULwlLLDL1Lg3(3-11KGK G1.13-12)=m/h因为 1.45KLKL0.4W= 100 3-13)=(m3
5、 h kpa)=h因为： u u所以需要用以下式进行校正：kG1 9.5 u uF0.51.4kG3-14)=1 = kmol/(m3 h kpa)2.2 u 0.5kLkl2.63-15)uF=1 =hKG1KGHK L3-16)=1 (1 +1= kmol/(m3 h kpa)HOG V3-17)=0.491182 mZ HOG NOG（3-18 ）=4.501360m,得Z= =6.30m3.2.3 填料层的分段对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为 h/D=510。h=5 800 10 800=4 8 m 计算得填料层高度为 7000mm，故不需分段填料层压降的计算取 Eckert （通
6、用压降关联图 ） ；将操作气速 u （ 2.8886m/s） 代替纵坐标中的 uF 查 表， DG50mm塑料鲍尔环的压降填料因子 125 代替纵坐标中的则纵标值为：2uP ? V ? 0.2 =(3-19)? ? L = gL横坐标为：0.5WLV0.55358.89572 1.1761 0.5WVL7056.6 998.2(3-20)查图得PP 981Pa/mZ(3-21)全塔填料层压降P =981 7=6867 Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。第四节 填料塔内件的类型及设计塔内件类型填料塔的内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分
7、 布装置等。合理的选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分 重要。塔内件的设计液体分布器设计的基本要求：（1）液体分布均匀（2）操作弹性大（3）自由截面积大（4）其他液体分布器布液能力的计算（1）重力型液体分布器布液能力计算（2）压力型液体分布器布液能力计算注： （1） 本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器；且填料层不高，可不设液 体再分布器。（2） 塔径及液体负荷不大，可采用较简单的栅板型支承板及压板。其它塔附件及气液 出口装置计算与选择此处从略。注：1 填料塔设计结果一览表塔径0.8m填料层高度7m填料规格50mm鲍尔环操作液气比倍最小液气比校正液体流速s压降
8、6867 Pa惰性气体流量h2 填料塔设计数据一览E亨利系数，uV 气体的粘度，10 5 Pa / s=6228 10 5kg / m.hm 平衡常数水的密度和液体的密度之比 1g 重力加速度， m2 / s = 108m/ hV; L 分别为气体和液体的密度， kg/m ； kg/m ；WL = /h WV =7056.6kg/h 分别为气体和液体的质量流量KYa 气相总体积传质系数， kmol/ m sZ 填料层高度， mD2塔截面积， 4H OG 气相总传质单元高度， mNOG 气相总传质单元数2KG 以分压差表示推动力的总传质系数， kmol/ m s kPaaW 单位体积填料的润湿面
9、积t 填料总比表面积， m2 / m3 100 填料层空隙率 m3 /m3 %2kG 以分压差表示推动力的气膜传质系数，kmol/ m s kPa2H 溶解度系数， kmol/ m2 kPakL 以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数，m/sR 气体常数， 8.314kN m/ kmol KDV 0.081m2 / h;DL 7.34 10 6m2 /h 氨气在空气中中的扩散系数及氨气在水中 的扩散系数 ;液体质量通量为： uL =WL/ =10666.5918kg/( ?h) 气体质量通量为： uV =60000 =14045.78025kg/( ?h)附件一：塔设备流程图 附件二：塔设备设计图
