填料塔的填料层高度和塔径计算实例
填料、洗涤塔--简单计算
Pa/m
查表2 关联图
填料层高度计算
m-1 m2/m3 m
填料θ 系数θ = 5.23 填料形状修正系数φ= 1.5 填料形状修正系数 液相黏度µ 液相黏度 L = 1.01E-03 重力加速度g 重力加速度 = 水的密度20˚C ρ 水 = 液相密度ρ 液相密度ρ L = 液相分子量ML= 液体密度校正系数Ψ 液体密度校正系数 = 9.81 1000 992 18 1.0080645
m 直径 m 查塔径参数 m2 m/s 要求>10 m3/m2.h d<75,(Lw)min=0.08m3/m2.h d>75,(Lw)min=0.12m /m h
3 3.
符合 符合d<75mm 符合d>75mm
计算工作压损 参数X= 0.1093809 参数 Y= 2.98E-02 ∆P/Z = 254
一般环形及鞍形填料为5.23，名义尺寸小于15mm的为2 查表 物性参数 Pa.s mPa.s 吸收液为水， ℃ 的黏度度为1 吸收液为水， 20℃水 m/s2 kg/m3 kg/m3 吸收液为水， C 吸收液为水，在40° 时的密度 只有水H2O 只有水 水的密度与液体密度之比
空塔速度u的系数 空塔速度 的系数= 0.6 的系数 摩尔气体常数R 摩尔气体常数 = 8.314
kg/s kg/s kg/m3
G W
查表2 关联图 m/s m/s m2
ω X = L ωV
ρV ρ L
0.5
Y =
0 u 2 φψ ρ V µ L . 2 gρ L
2.1931099 2.5 4.9087385 1.5844759 50 20. F 液泛速度，一般为0.5-0.8 kN.m/kmol.K
(完整版)填料塔计算部分要点
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件１、原料气处理量：5000m3/h。
２、原料气组成：98％空气＋2.5％的氨气。
３、操作温度：20℃。
４、氢氟酸回收率：98％。
５、操作压强：常压。
６、吸收剂：清水。
７、填料选择：拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
填料塔的计算范文
填料塔的计算范文料塔是一种常见的工程结构，用于储存和输送颗粒状物料。
其设计过程中需要进行一系列计算，以确保料塔具有足够的强度和稳定性，能够安全承载预计的荷载。
本文将介绍料塔的计算方法和步骤，并给出一个具体的例子，展示如何进行料塔的计算。
一、料塔的计算方法和步骤1.确定设计参数：包括预计储存物料的密度、颗粒大小和湿度；预计料塔高度和直径；料塔所处环境的温度、湿度和风速等。
2.计算所需容量：根据预计储存物料的总重量和密度，计算料塔的总容量。
3.确定料塔的结构形式：包括筒形、锥形、碗形等，根据具体情况选择合适的结构形式。
4.计算料塔的自重和荷载：根据料塔的几何形状和预计物料的重量，计算料塔的自重；同时考虑其他荷载，如风荷载、地震荷载等。
5.计算料塔的强度和稳定性：根据材料的弹性模量和抗压强度，计算料塔的强度；同时根据料塔的几何形状和与地面的接触方式，计算料塔的稳定性。
6.进行结构优化：根据计算结果，进行结构优化，满足强度和稳定性的要求；同时尽可能减小材料的使用量和成本。
二、料塔计算范例假设我们需要设计一个筒形料塔，用于储存密度为1.2t/m³的玉米，预计储存量为2000t，料塔的高度为20m，直径为8m。
现在我们按照上述步骤进行料塔的计算。
1.设计参数：玉米的密度为1.2t/m³，预计料塔高度为20m，直径为8m，环境温度为25℃，相对湿度为60%，风速为15m/s。
2.计算所需容量：预计储存量为2000t，根据玉米的密度计算料塔的总容量为2000t/1.2t/m³=1666.7m³。
3.结构形式：选择筒形料塔。
5.强度和稳定性：根据材料的弹性模量和抗压强度，计算料塔的强度；根据料塔的几何形状和与地面的接触方式，计算料塔的稳定性。
6.结构优化：根据计算结果，进行结构优化，满足强度和稳定性的要求，同时尽可能减小材料的使用量和成本。
三、结论料塔的计算是一个复杂而重要的工程问题，涉及材料力学、结构力学、流体力学等多个学科。
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u/u f =~贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以：2F u /（100/3）（）=UF=3.974574742m/s其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积，33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=；取u= F u =2.78220m/s0.7631D === （3-2）圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 2. 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。
对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。
化工原理实验——填料吸收实验
六、数据处理1 、干填料塔流体力学性能测定（干填料时）由U 形管压差计读得ΔP ，计算单位填料层高度上的压降ΔP/Z ，塔中空气流速(空塔气速)为2)4(3600D V u nπ=因为空气流量计处温度不是20℃，需要对读数进行校正，空气实际体积流量V n 为： 第一套装置空气实际流量20273t 273++=转V V n (m 3/h)第二套装置空气实际流量()()实标实读实P PV V ⨯+⨯+⨯=20273t 273 (m 3/h)在对数坐标纸上以ｕ为横坐标，ΔP/Z 为纵标坐图，标绘ΔP/Z ~ ｕ关系曲线。
2、湿填料塔流体力学性能测定在一定的液体喷林密度下进行试验,测定液体在塔截面上的喷林密度,其他试验测定数据和数据处理的方法及要求与干填料塔流体力学性能测定时相同。
喷淋密度U=][]/[23m h m 塔截面积流体流量 3、传质实验 （1）空气实际流量 第一套装置空气实际流量20273t 273++=转V V n （m 3/h ）第二套装置空气实际流量()()实标实读实P PV V ⨯+⨯+⨯=20273t 273 （m 3/h ）（2）氨气实际流量为：实氨气空气读t 27320273++⨯=ρρV V n （m 3/h ） a) 塔底气相浓度 Y 1 =氨气流量空气流量(kmol 氨气/ kmol 空气)注意空气流量、氨气流量的单位相同. ；b)塔顶气相浓度Y 2=24242()22.4H SO H SO M V T V T ⨯⨯÷量气管量(kmol 氨气/ kmol 空气)式中:M H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的摩尔浓度， mol/l ； V H2SO4------滴定时所消耗标准硫酸溶液的体积， L ； V 量气管-----滴定时量气管中的体积变化值， L ； T 量------操作条件下量气管中的绝对温度， K ； T 0------标准状态时绝对温度， T 0=273.2K ；22.4-----气体在标准情况下的常数， 22.4L ／mol c)塔底液相浓度X 1=242432100018H SO H SO NH M V V ⨯⨯(kmol 氨气/ kmol 水)式中:V NH3-----为滴定所准确吸取的塔底流出液的体积 ， ml ； M H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的摩尔浓度, mol/l ； V H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的体积, ml ； d)求△Y m平衡浓度：Y 1*＝mX 1 平衡浓度：Y 2*＝mX 2 ΔY 1=Y 1-Y 1* ΔY 2=Y 2-Y 2*平均浓度差 ΔY m = (△Y 1-△Y 2)/㏑(△Y 1/△Y 2) （kmol 氨气/ kmol 空气） 气相总传质单元数 N oG =(Y 1-Y 2)/△Y m 气相总传质单元高度 OG OGZH N = （m ） 空气的摩尔流量 0360022.4h V TV T=⨯⨯ ( kmol/s)塔的横截面积 24D πΩ=(m 2)气相总体积吸收系数 Ya OG V K H =⨯Ω〔kmol/(m 3．S)〕回收率 121Y Y Y -η=附：相平衡常数m 与温度T 关系曲线本实验为低浓度吸收，当操作温度压力一定时，m 为常数。
关于填料吸收塔的计算
本例中： 本例中：
气相质量流量为： 气相质量流量为：
wV = 2400 × 1.257 = 3016.8kg / h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，
Eckert通用关联图的横坐标为： Eckert通用关联图的横坐标为： 通用关联图的横坐标为
WL ρV 0.5 78321.77 1.257 0.5 ( ) = ( ) = 0.921 WV ρ L 3016.8 998.2
L Y −Y ( ) min = 1 2 V X '1 − X 2
或 所以
操作液气比
L L = (1.1 ~ 2.0)( ) min V V
⑴ 进塔气相摩尔比： 进塔气相摩尔比： ⑵ 出塔气相摩尔比： 出塔气相摩尔比：
y1 0.05 Y1 = = = 0.0526 1 − y1 1 − 0.05
Y1 = Y1 (1 − ϕ ) = 0.0526(1 − 0.095) = 0.00263
⑶ 溶解度系数为： 溶解度系数为：
988.2 H= = = 0.0156kmol /( kPa ⋅ m 3 ) EM s 3.来自5 × 103 × 18.02
ρL
3.最小液气比 3.最小液气比
L Y1 − Y2 由图解得 ( ) min = * V X1 − X 2
若 则
Y * = mX
L Y1 − Y2 ( ) min = Y1 V − X2 m
此例采用“脱吸因素法” 此例采用“脱吸因素法”求解
Y1* = mX 1 = 35.04 × 0.0011 = 0.0385
Y2 * = mX 2 = = 0 Y * = mX 0
2 2
脱吸因素为： 脱吸因素为：
吸收填料塔高的计算
最小液气比的计算式：
L V
min
Y1 Y2 X1,max X 2
Lmin
V
Y1 Y2 X1,max X 2
吸收剂用量的确定
➢ 在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）
气、液两相达平衡，传质推动力为零，完成规定传质任务
所需的塔高为无穷大。对一定高度的塔而言，在最小液气
比下操作则不能达到分离要求。
对气、液两相并流操作的吸收塔，取塔内填料层任一截面
与塔顶（浓端）构成的控制体作物料衡算，可得并流时的
操作线方程，其斜率为（-L/V）。
并流操作线方程
Y
L V
X
Y1
L V
X1
L, X1 V, Y1
V, Y
L, X
Y
A
Y*=f(X)
Y1 P X*-X
Y
Y2
Y- Y*
B
V, Y2 L, X2
Y*
o
X1
L V
X1
同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质A 的物料衡算，有
L, X2 V, Y2
V, Y
L, X V, Y1
L, X1
Y
L V
X
Y2
L V
X2
上两式均称为吸收操作线方程，代表逆流操作时塔内任一截 面上的气、液两相组成 Y 和 X 之间的关系。 （L/V）称为吸收塔操作的液气比。
操作线方程与操作线
3-4.3 传质单元数和传质单元高度
• 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收 效果的难易程度。
•定义：NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
气相总传质单元数
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
填料塔的设计
目录一．设计任务书..............................................................................................................1.设计目的 ......................................................................................................................2.设计任务 ......................................................................................................................3.设计内容和要求 ..........................................................................................................二．设计资料..................................................................................................................1.工艺流程 ......................................................................................................................2.进气参数 ......................................................................................................................3.吸收液参数 ..................................................................................................................4.操作条件 ......................................................................................................................5.填料性能 ......................................................................................................................三．设计计算书..............................................................................................................1．填料塔主体的计算 ...................................................................................................1.1吸收剂用量的计算 ...................................................................................................1.2塔径的计算 ...............................................................................................................1.3填料层高度的计算 ...................................................................................................1.4.填料塔压降的计算 ...................................................................................................2.填料塔附属结构的类型与设计 ..................................................................................2.1支承板.......................................................................................................................2.2填料压紧装置...........................................................................................................2.3液体分布器装置.......................................................................................................2.4除雾装置...................................................................................................................2.5气体分布装置...........................................................................................................2.6排液装置...................................................................................................................2.7防腐蚀设计...............................................................................................................2.8气体进料管 ...............................................................................................................2.9液体进料管： ...........................................................................................................2.10封头的选择.............................................................................................................2.11总塔高计算 .............................................................................................................3.填料塔设计参数汇总 ..................................................................................................四．填料塔装配图（见附录）......................................................................................五．总结..........................................................................................................................六．参考文献..................................................................................................................附录..................................................................................................................................前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。
水吸收氨过程填料吸收塔的设计计算书
36555吨/年水吸收氨填料吸收塔的设计计算书王栋（渭南师范学院化学与生命科学学院 07级应用化学一班）摘要：根据设计任务书，设计了一个年处理量36555吨混合气体的水吸收氨填料吸收塔。
进行了填料的选择与塔的工艺计算与校核。
当填料选用聚丙烯50D阶梯环，填料层高度N为3000mm,塔径为700mm，满足设计要求。
关键词：水吸收氨；填料塔；吸收1填料吸收塔技术的综述1.1 引言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。
研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视.1.2 填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
填料塔计算
摩尔比 摩尔比 摩尔比 摩尔比 kmol/h kmol/h S=mV/L
N OG
Y1 mX 2 1 ln (1 S ) Y mX 1 S 2 2
S
Kg/m .s 2 Kg/m .s
2
0.75 a c .1 *0.05 0.2 1 exp 1.45 Re 0 Fr We L L L at
水的密度与液体密度之比 N/m 查表（附录） 2 273K/101325Pa m /s 273K/101325Pa m /s u F 液泛速度，一般为0.5-0.8 kN.m/kmol.K Pa 查表，注意单位换算为Pa m=E/P 亨利定律
2
气相中扩散系数D G = 1.99E-05
液泛速度计算 气相质量流量ωV= 8.4930986 液相质量流量ωL= 28 气相密度ρ V = 1.0919698 中间坐标参数X= Y= 2 Y/u F = 液泛速度 u F = 空塔速度u= 有效过流截面A= 按圆型填料塔计算 塔径D= 直径取整D= 塔截面积Ω= 实际空塔速度u= 塔径/填料径= 喷淋密度L'= 润湿速率L w = 0.1093809 0.14 1.19E-02 3.431576 2.0589456 3.7775538
Pa/m
查关联图
P Z
u 2
2
查阻力系数表 Pa/m
ζ= 150 ΔP/Z = 205.60949 填料层高度计算 1）传质单元数 解析法/脱吸因数法 气相进塔摩尔比Y1= 1.20E-05 气相出塔摩尔比Y2= 2.00E-06 进塔液相摩尔比X2= 0 出塔液相摩尔比X1= 气相进塔摩尔流量V= 1056.5015 液相进塔摩尔流量L= 5600 解吸因数 S= 0.1426245 气相总传质单元数NOG= 1.9422387 液相总传质单元数NOL= 0.2770109 2）传质单元高度 气相空塔质量速度G= 1.7301998 液相空塔质量速度W= 5.7041132 雷诺准数ReL= 63.063717 弗鲁德准数FrL= 0.0003033 韦伯准数WeL= 0.005006 填料层有效面积α= 18.199032 实际雷诺数Re’L= 311.87013 施密特准数ScL= 575.62775 液膜吸收系数k L = 0.0004604 气相雷诺准数ReG= 1039.1591 气相施密特准数ScG= 0.8534942 气膜吸收系数k G = 2.713E-05 溶解度系数H= 0.7194662 KGα= 0.0004563 KYα= 0.0462335 传质单元高度HOG= 1.2931263 填料层高度Z= 2.51156