板式塔设计计算

0.01 0.01
0.02 0.03 0.04 0.07 0.1
FLV
qVLs qVVs
l v
筛板塔泛点关联图
0.2 0.3 0.4
0.7 1.0
② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / uf 一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6
A
D
Ad
设计气速 u = 泛点率 ×uf
（3）浮阀塔板 浮阀塔盘
方形浮阀
圆形浮阀
条形浮阀
方形浮阀
F1型浮阀
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：浮阀易脱落或损坏。
（4）多降液管（MD）塔板 优点：提高允许液体流量
6.10.5 筛板塔化工设计计算
③ 溢流堰（出口堰） 作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。
堰高 hW：直接影响塔板上液层厚度 过小，相际传质面积过小； 过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：40 ~ 80 mm ； 减压塔：25 mm 左右。
堰长 lW ：影响液层高度。
《化工原理》电子教案
—— 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 韩志忠
6.10 板 式 塔 6.10.1 板式塔结构及性能
（1） 板式塔结构
塔顶气相
进料
回流液
塔底液相
塔板结构 ① 气体通道 形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔板性能影响很大。
② 降液管（液体通道） 液体流通通道，多为弓形。
lWD fA d A T
或： lWD fbd D
单流型：lW D0.60.75
Βιβλιοθήκη Baidu双流型: lWD0.50.7
说明：通常应使溢流强度qVLh/lW 不大于100~130 m3/（mh）。
堰上方液头高度 hOW ：
how2.84103EqlV WL h 2/3
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。
液泛现象
1) 过量雾沫夹带液泛 原因： ① 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； ② 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： 开始发生液泛时的气速。
2）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
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8
≥0.6
（2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 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。
① 液泛气速
uf C
L V V
C

C2
0

20
0.2

C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。
其中， E：液流收缩系数，一般可近似取 E =1。
要求： hOW6mm
bc
(4) 塔板及其布置 ① 受液区和降液区 一般两区面积相等。
bs
r
lW
x
② 入口安定区和出口安定区
bsbs50 10m0m
bd
③ 边缘区：bc 50mm
④ 有效传质区：
bc
单流型弓形降液管塔板：
A a2(xr2x2r2si 1 nr x)
塔板上的非理想流动情况： ① 气相或液相返混
液沫夹带、气泡夹带 ，即：返混现象 后果：板效率降低。 ② 不均匀流动 液面落差（水力坡度）：引起塔板上气体分布不均匀； 塔壁作用（阻力）：引起塔板上液体分布不均匀。
后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。
6.10.2 塔内气、液两相异常流动
（1）液泛 如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液
力增大时，均会引起降液管液层升高，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：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。
（2） 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 。
6.10.3 常用塔板的类型
两相流动参数 FLV：
FLVq qV VsV sL
l v
qmL qmV
V L
对于筛板塔(浮阀、泡罩塔)，可查图 ，C20=(HT 、FLV)
0.2
C20 uf
0.1 0.09 0.07 0.06
V 0.05 L V 0.04
0.03
0.02
HT=0.6 0.45 0.3
0.15
bs
r
x
lW
双流型弓形降液管塔板：
bd
A a 2 (xr 2 x 2 r 2 s 1 ir x ) n 2 (x 1r 2 x 1 2 r 2 s 1 ix r 1 n )
③ 受液盘 塔板上接受液体的部分。
④ 溢流堰 使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。
浮阀塔板结构
（2） 塔板上的气—液两相流动
全塔：逆流接触 汽、液两相接触方式
塔板上：错流接触
两相流动的推动力
液体：重力 气体：压力差
塔板上理想流动情况： 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，分离后，继续流动。
（1）泡罩塔板
组成：升气管和泡罩
优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大。
泡罩塔
圆形泡罩 条形泡罩
（2）筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。
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。
③ 计算塔径 D
所需气体流通截面积 A V s u
A = AT - Ad
塔截面积：
AT
A
1 Ad
AT
塔径 D 4 AT

说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。
（3）溢流装置设计 ① 溢流型式的选择 依据：塔径 、流量； 型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。
② 降液管形式和底隙 降液管：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。
（1）塔的有效高度 Z
已知：实际塔板数 NP ； 塔板间距 HT；
理论塔板数计算软件
有效塔高： ZHT Np
塔体高度：有效高+顶部+底部+ 其它
选取塔板间距 HT ：
塔板间距和塔径的经验关系
塔径 D，m 0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
塔板间距 HT，m 0.2-0.3