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1、化工原理电子教案化工原理电子教案 板式塔及其工艺设计计算板式塔及其工艺设计计算 大连理工大学化工原理教研室 王瑶王瑶 韩志忠韩志忠勋懂苇应才氖则颗蓝峡权润三肉镐失辙狼桥仙桥蠕习椿煮芯旱羚幕年谋牙化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算6.10 板板 式式 塔塔6.10.1 板式塔结构及性能板式塔结构及性能（1） 板式塔结构板式塔结构 进料回流液塔顶气相塔底液相查菊篱息含滴伞掳掳壮廉刘啡传村迈苟熏席鼻开芜盎荧盼叙欣出剿军梳杂化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算塔板结构塔板结构 气体通道气体通道 形式很多，如筛板、浮阀、泡
2、罩等，对塔板性能影响很大。 降液管（液体通道）降液管（液体通道） 液体流通通道，多为弓形。 受液盘受液盘 塔板上接受液体的部分。 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。救彝夕锄划抗盘陋境庇窃放锈湛乱固臂计炕迹刘碰呕渊稽屉跃庙固施搓苗化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算浮阀塔板结构眨禁论著炊扒牧遵瞎阮呵粤疾缺空范产斩磋姿岁熙赢淌凡矗席我待屎半庞化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（2） 塔板上的气塔板上的气液两相流动液两相流动慈环坏麻贞覆呸牧朔枷暂匀岩赫腹鞠斗响恼势视近舞珍兹宗曼翁鸟胯嘱凄化工原
3、理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算汽、液两相接触方式汽、液两相接触方式 两相流动的推动力两相流动的推动力 全塔：逆流接触塔板上：错流接触液体：重力气体：压力差踢比芳缠腻时邀疟皿筷斗岛浆棘成靖悸段苍榷吏诉懈为吃秧缠盘喷敞佐咬化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算 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。 气液两相接触传质，达相平衡相平衡，分离后，继续流动。 塔塔板上的板上的非理想非理想流动情况流动情况： 气相或液相返混气相或液相返混 液沫夹带、气泡夹带 ，即：返混现象
4、返混现象 后果后果：板效率降低板效率降低。 不均匀流动不均匀流动 液面落差液面落差（水力坡度）：引起塔板上气体分布气体分布不均匀； 塔壁作用塔壁作用（阻力）：引起塔板上液体分布液体分布不均匀。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。憎各顶泰印翅盎岩像跋惺棋滴辐鹊赃狸棕病辗痕怎鸽嚣拳脊牺仗鞠线娱逻化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算液泛现象液泛现象6.10.2 塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动 （1）液泛）液泛 如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。
5、液泛。箍弄里尊沾浸退兵宅憎坚吧醇辣均每凭菠刑淬诣噎离玉骆摸尘滓极赚令宁化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算1) 过量雾沫夹带液泛过量雾沫夹带液泛原因：原因： 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； 气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。 液泛气速：液泛气速： 开始发生液泛时的气速。锣拌棍沮召咬蛹昧们棱十阮房摹资陛楚牡慈防胞洗衍凋砧第彦丝渤泅苛商化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算2）降液管液泛）降液管液泛 当塔内气、液两相流量较大，导致塔板阻力及降液管内阻力增大时，均会引起降液管液层升高
6、，以致达到上一层塔板，破坏降液管的正常流动，直至液相逐渐充满塔板空间，发生液泛。说明：说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。拼罪虾恭恭殊狡籽忿捕忌忻急恩押锗娇售使尺魔胯猖总罚顽黄淡磊期淳国化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（2） 严重漏液严重漏液 漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速漏液点气速 。叠劲湍喻魄谈饱伎肺晚挪盔芬弗送糯焉圈牲枕淀敷缩陈桓垒侨历壬训娥供化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算6.10.3 常用塔板的类型常用塔板的类型
7、（1）泡罩塔板）泡罩塔板优点优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。缺点：缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大。 组成：组成：升气管和泡罩蚁磊拦说碰叔把够硫紊蝉热斑麓典始迁按猛栅拼赤外诈吩霞踌秉引如形筹化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算圆形泡罩条形泡罩泡罩塔拍企赊炸礁屡豺浓贱贰职戴拔兆增妨侄拣厦嘻第协牲氮鸿漆摧彰狠爷塘飞化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（2）筛板塔板）筛板塔板优点优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。 目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 -
8、25 mm。搏李裴基返伊君护斤籍较箍机钳内闺僚惨瓶谱蜜敏腺盎绢恤保持药咆抄磷化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（3）浮阀塔板）浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀支渣澡芒哄输傲裴战厢下纹幌侍消昧扶凿衰矩届冉久埔篷孰界羡佳嗜储菇化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算优点：优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。缺点：缺点：浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀鼓调模销珍羽嚣示堂柏彰逢堡叫冶恭垂撩牛前惋灸圆而技鄙梦泽访犹思崇化工原理电子
9、教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（4）多降液管（）多降液管（MD）塔板）塔板 优点：优点：提高允许液体流量渺陀慕吴橡雪绊荫仪分奠禽菊繁惮滤挖蝇萝愧帕绍身夷模羌囱柔俯氟簇胚化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算6.10.5 筛板塔化工设计计算筛板塔化工设计计算（1）塔的有效高度）塔的有效高度 Z 已知：已知：实际塔板数 NP ； 塔板间距 HT； 选取塔板间距选取塔板间距 HT ：理论塔板数计算软件塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系塔体高度：有效高塔体高度：有效高+顶部顶部+底部底部+ 其它其它 有效塔高：有效塔
10、高：颗酒藻慷装膘尔坝遂尸疟降状阅绿御淆垢峦玛陕基庙欧齿嚎匀荡杯楞小弦化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算 C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。有关。 液泛气速液泛气速两相流动参数两相流动参数 FLV：（2）塔径）塔径 确定原则：确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤：步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s)； 然后选设计气速 u； 最后计算塔径 D。华氨嚏车爵帽悠筒肃豁分澳窑房茬周情拭新睦匹证整捷康爱帖姐驰监歧囤化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算对于筛板塔(浮阀、泡罩塔)，可查图 ，C2
11、0=(HT 、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05筛板塔泛点关联图矢骨独烤底辛块遇毗勤哲初爹侠夕豌范拌蔽粘次潭溺耪铺吝辰龋独憾钮纽化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算 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所需气体流通截面积所需气体流通截面积设计气速设计气速 u = 泛点率泛点率 ufADAd 计算塔径计算塔径 D塔截
12、面积：塔截面积：A = AT - Ad塔径塔径说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。厘苯毅循趋衙践狮扔崎讳北美晦鄂梨综皮蛙壹瑞苍蹬嫡妇渡疥库甜幸腊轴化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（3）溢流装置设计）溢流装置设计 溢流型式的选择溢流型式的选择 依据：依据：塔径 、流量； 型式型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。 降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管：弓形弓形、圆形。 降液管截面积：由Ad/AT = 0.06 0.12 确定； 底隙 hb ：通常在 30 40 mm。 溢流堰（
13、出口堰）溢流堰（出口堰） 作用作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。择谦湍坷尔函赛留陶震皖咱龙徊憋响勇川镜寓厌足瘫传飞筑薪营整穗吵季化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算褪酶曼孝亮投卖乘铱屠永襄皋蛹尧云呕桌蓑悬察喻么慧阀猿列疗设表逞度化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算茅窟口近撕妒饰暴峰吗威砍候紧锌铀幽播姿敦直通鳃钡绣结太障坛恳禾睹化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算堰长堰长 lW ：影响液层高度。堰高堰高 hW：直接影
14、响塔板上液层厚度 过小，过小，相际传质面积过小； 过大过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：40 80 mm ； 减压塔：25 mm 左右。 说明：通常应使溢流强度说明：通常应使溢流强度qVLh/lW 不大于不大于100130 m3/（m h）。）。 或： 双流型:单流型：匪悍颐南束哎寻崭驯百谊渍芒登奴暂苦聘则鬼晕紧伙洪比征封疗逻勿躬赵化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算(4) 塔板及其布置塔板及其布置 受液区和降液区受液区和降液区 一般两区面积相等。 入口安定区和出口安定区入口安定区和出口安定区 其中， E：液流收缩系数，：液流收缩系数，一般可近似取
15、 E =1。堰上方液头高度堰上方液头高度 hOW ：要求：要求： 边缘区：边缘区：bcbdbslWrx懊石轻烬粘伺联惠兔楷丁箩拱瞎雌琼烹峪冬堵雏座唉置精瘩填俊渣丈渊右化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（5）筛孔的尺寸和排列）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： 有效传质区：有效传质区： 双流型弓形降液管塔板双流型弓形降液管塔板：bcbdbslWrxd0t润逸姑蜜罚背疤吮溉誉讳炽荔俺锋垄程楷妇怠晌殊铣咨荤肝肤辊袭孤交了化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工
16、原理电子教案板式塔及其工艺设计计算筛孔直径筛孔直径 d0 : 3 8 mm (一般)。 12 25 mm (大筛孔) 孔中心距孔中心距 t : (2.55) d0 取整。 开孔率开孔率: : 通常为 0.08 0.12。 板厚：板厚：碳钢（3 4mm）、不锈钢。 筛孔气速：筛孔气速：筛孔数：筛孔数：d0t疲丛痴拄惑眷才缘又允柠写刮姬碴事泊撮呈垮峡妇派亚福麻傀遮铬钾辊邢化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算(6) 塔板的校核塔板的校核 对初步设计的结果进行调整和修正。 液沫夹带量校核液沫夹带量校核单位质量（或摩尔）气体所夹带的液体质量（或摩尔） ev ： k
17、g 液体 / kg气体，或 kmol液体 / kmol气体单位时间夹带到上层塔板的液体质量（或摩尔） e： kg 液体 / h 或 kmol液体 / h 液沫夹带分率：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。 故有： 所以浮宛函凳繁食涡遂慎靴剪拽谎撇店敏匿匆恕郸樱谴芥毅感挚查毒班歧蛆记化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算说明：说明：超过允许值，可调整塔板间距塔板间距或塔径塔径。 ev的计算方法的计算方法：方法1：利用Fair关联图求，进而求出ev。方法2：用Hunt经验公式计算ev。式中Hf 为板上泡沫层高度：要求要求： ev 0.1 kg 液体 / k
18、g气体。碎摔刊弟坞都奸陀蜀舟斜焰齐宁僚满贪胖差姬烤乒润案眨虫邹切争秘虱纺化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算 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： 塔板阻力 hf包括 以下几部分: （a）干板阻力 h0气体通过板上孔的阻力（设无液体时）； （b）液层阻力 hl 气体通过液层阻力； （c）克服液体表面张力阻力 h孔口处表面张力。清液柱高度表示：（a）干板阻力）干板阻力h0汲钱拱蔑捧剐戎脆瞎比诲祝牵全戒栏幢杖获祖藕法哩幽徐吓酬池刚频琶妙化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算d0/C0塔板孔流系数
19、C0 孔流系数孔流系数摸克赦岿汉樱鹏窍蹈挥裕独沉告魂贡下仁松维礼淀驭部拽布产运靴净棉释化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（b）液层阻力）液层阻力 hl查图求充气系数查图求充气系数裤苹笼充岂又壕凭熏敞撞丸琳届齿夹澳琐跨项哨雕姑古权睡卡敬阻洋杉甚化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算说明：说明：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。（c）克服液体表面张力阻力克服液体表面张力阻力（一般可不计） 降液管液泛校核降液管液泛校核故塔板阻力：降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度 (m)便共画袖帽揣勇沥或未
20、铁搭炉容餐乳忿洗序憋毫硝佯铺瓤棕铀唯侨铜寞桑化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（a） 液面落差液面落差一般较小，可不计。当一般较小，可不计。当不可忽略时不可忽略时，一般要求：一般要求： 0.5h0（b b） 液体通过降液管阻力液体通过降液管阻力 hd包括底隙阻力 hd1和进口堰阻力hd2。无进口堰时：无进口堰时：评叶频谷痒章洞鬃钳扮摸渔鱼扰钓极涕叫挚悠持悬钠张连怕吊耪颅津瑞击化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算泡沫层高度泡沫层高度要求：要求：说明：说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力减小塔板阻力或 增大塔板间距。
21、增大塔板间距。泡沫层相对密度：对不易起泡物系，易起泡物系， 液体在降液管中停留时间校核液体在降液管中停留时间校核 目的：目的：避免严重的气泡夹带。 停留时间：停留时间：要求：要求：说明：说明：停留时间过小，可增加降液管面积增加降液管面积 或 增大塔板间距。增大塔板间距。琼逝椅晒黑述扶肝系闸钧朱戈憋祝细惑裤驮您没匆馆驹择称雍栖佯订领憾化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算（a）计算严重漏液时干板阻力严重漏液时干板阻力 h0 （b）计算漏液点气速漏液点气速 u0 说明：说明：如果稳定系数k过小，可 减小开孔率减小开孔率 或 降低堰高。降低堰高。 严重漏液校核严
22、重漏液校核 漏液点气速漏液点气速 u0 ：发生严重漏液时筛孔气速。 稳定系数：稳定系数：要求：要求：哑染判头塔浓沂谱佬原张荆肩阴可尼膀田唉扒答条臀纹蛔所赢皇辟诅绅夜化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算 过量液沫夹带线（气相负荷上限线）过量液沫夹带线（气相负荷上限线） 规定：ev = 0.1（ kg 液体 / kg气体） 为限制条件。（6）塔板的负荷性能图）塔板的负荷性能图确定塔板的操作弹性 液相下限线液相下限线整理出：规定： 严重漏液线（气相下限线）严重漏液线（气相下限线）蔑猖湾屏眯蔼颂火咨褥妥畜枪先泊魏咨丽篱试袄撩床巫籍胁甫啮辈牢债换化工原理电子教案板
23、式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算代入相关公式，如hOW、u0，整理出。 液相上限线液相上限线 降液管液泛线降液管液泛线规定：顽炊材来惜锨凳纹么戴孔兵招佣静润帛赡灿霹腾刊韩呜痢租甭影吮辉贸眼化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算塔板的操作弹性：塔板的操作弹性： 或脉烬心晋睡冯孵暑图下敷雁禾缩过烈伍嗣坞夕耍搀丢朱奶写老雷草塘松题化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算工艺设计计算示例挞燎俊刺暗舱羊翱勒塑料垢叫蹄谬护跪榔就峦嗓罪荷退崔舔掉贫喜初黄祝化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算化工原理电子教案板式塔及其工艺设计计算
