填料塔计算部分
第3章吸收5节填料吸收塔的计算
当气速增大到 C点时，液体充满了整个空隙，气体 的压强降几乎是垂直上升。同时填料层顶部开始出 现泡沫层，进而充满整个塔，气体以气泡状通过液 体，这种现象称为液泛现象。把开始出现此现象的 点称为泛点。
泛点对应的气速称为液泛速度。要使塔的操作正常及 压强降不致过大，气速必须低于液泛速度，但要高于 载点气速。由于，从低持液量到载点的转变不十分明 显，无法目测，即载点及载点气速难以明确定出。而 液泛现象十分明显，可以目测，即液泛点及液泛气速 可明确定出。液泛速度较易确定，通常以液泛速度v f 为基础来确定操作的空塔气速 v 。 影响液泛速度 的因素很多——填料的形状、大 小，气、液相的物理性质，气、液相的相对流量等 常用的液泛速度关联式如下：
§5 填料吸收塔的计算
本节重点讨论气液逆流操作时填料 塔的有关计算。
、
Y 具体内容主要包括对于给定的生产任务（ Y1 、 2
V 、 X 2 已知），计算吸收剂用量 L 、塔底完成 液浓度 X 1 、塔高、塔径。
5.1 吸收塔的物料衡算
在进行物料衡算时，以不变的惰性组分 流量和吸收剂流量作为计算基准，并用摩尔 比表示气相和液相的组成将很方便。
L 1.2 LM 1.2 0.74625 50 44. (Y1 Y2 ) 50 (0.0134 6.7 10 ) X1 0.0149 L 44.775
Y mX 1 0.75 0.0149 0.0112
N OG 只与体系的相平衡及气体进出口的浓度有关，它反
映了吸收过程的难易程度。分离要求高或吸收剂性 能差，过程的平均推动力小，则表明吸收过程难度 大，相应传质单元数就多。
H OG 与设备的型式及操作条件有关，是吸收设备效能 高低的反映。吸收过程的传质阻力大，填料层的 有效比表面积小，则一个传质单元所相当的填料 层高度就大。
填料塔计算部分
二 基础物性参数的确定1 液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得，2 气相物性参数设计压力：101.3kPa ,温度：20C ︒氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=⨯=⨯ 氨气在空气中的扩散系数：查表得，氨气在0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ︒时的空气中的扩散系数：332200022293.150.171273.150.189/0.06804/VP T D D P T cm s m h ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭==混合气体的平均摩尔质量为m i 0.05170.982929.27V i M y M ==⨯+⨯=∑混合气体的平均密度为3m 101.329.27 1.2178.314293.15V Vm PM kg m RT ρ⨯===⨯混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ︒空气粘度为51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=⨯•=•3 气液相平衡数据由手册查得，常压下20C ︒时，氨气在水中的亨利系数76.3a E kP =相平衡常数76.30.7532101.3E m P ===溶解度系数3s998.20.726076.318.02LH kmol kPa m EM ρ===•⨯4 物料衡算进塔气相摩尔比1=110.050.05263110.05y Y y ==-- 出塔气相摩尔比321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ϕ-=-=-=⨯混合气体流量330.1013(273.1520)16.10100.1013273.15V N Q Q m h ⨯⨯+==⨯⨯惰性气体摩尔流量273.15(10.05)636.1622.4273.1520V Q V kmol h =⨯-=+该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：1212L Y Y V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X =min0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -⎛⎫== ⎪⎝⎭ 取操作液气比为 min1.4L L V V ⎛⎫= ⎪⎝⎭1.40.7381 1.0333LV=⨯= 1.0333636.16657.34L kmol h =⨯=1212()636.16(0.052630.001053)0.0499657.34V Y Y X X L -⨯-=+==表2-4-15 吸收塔的工艺尺寸计算5.1 塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
填料塔的计算.doc
一、设计方案的确定(一) 操作条件的确定1．1吸收剂的选择1．2装置流程的确定1．3填料的类型与选择1．4操作温度与压力的确定45℃常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2．1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔根据上式计算如下： 混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm ==⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m •h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s•⨯=⨯⨯=-ρ2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即2121min /X m Y Y Y ）V L（--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y ）V L（--==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算即W L =735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为0.011799查埃克特通用关联图得226.02.0=••L LV F F g u μρρϕφ（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1260-=m F φ s m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径，取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核：82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h 查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3 U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料塔的计算
一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定1．1吸收剂的选择1．2装置流程的确定1．3填料的类型与选择1．4操作温度与压力的确定45℃ 常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2．1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔 根据上式计算如下：混合密度是：1013.865KG/M3混合粘度0.001288 Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m 3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即 2121min /X m Y Y Y ）V L （--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y ）V L （--==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径，取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核：82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
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。
填料塔设计详细计算过程
第一章设计任务依据和要求一、设计任务及操作条件：1、混合气体（空气中含SO2气体的混合气）处理量为：106Kmol/h2、混合气组成：SO2含量为6.7% （mol% ），空气为：93.3 %（mol%）3、要求出塔净化气含SO2为：0.148 %（mol%），H2O为：1.172 kmol/h4、吸收剂为水，不含SO25、常压，气体入塔温度为25℃，水入塔温度为20℃。
二、设计内容：1、设计方案的确定。
2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压降的计算。
3、填料塔附属结构的选型与设计。
4、填料塔工艺条件图。
三、H2O-SO2在常压20℃下的平衡数据X Y X Y0.00281 0.0776 0.000423 0.007630.001965 0.00513 0.000281 0.00420.001405 0.0342 0.0001405 0.001580.000845 0.0185 0.0000564 0.000660.000564 0.0112四、气体及液体的物性数据1、气体的物性：气体粘度()0.0652/G u kg m h =⋅气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ=2、液体的物性：液体粘度µL =3.6 kg /(m ·h); 液体扩散系数D L =5.3×10-6m 2/s; 密度ρL =998.2 kg /m 3;液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==× 五、 设计要求1、设计计算说明书一份2、填料塔图（2号图）一张第二章 SO 2净化技术和设备 一、SO 2的来源、性质及其危害二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。
主要有自然来源和人为来源两大类：自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。
填料塔塔径和阻力的计算教学内容
填料塔塔径和阻力的计算
❖填料塔塔径
➢泛点对应的空塔气速为液泛气速uf ➢设计时，操作气速=50%～80%的泛点气速。 ➢液泛气速uf与流体物性、液气流量比、填料 充填方式和填料特性等因素有关。
❖液泛气速uf的计算步骤（图9.7）
填料塔塔径和阻力的计算
❖填料塔塔径的计算
对数坐标：该图中的横坐标轴（x轴）是对数坐标。在此
轴上，某点与原点的实际距离为该点对应数的对数值， 但是在该点标出的值是真数。为了说明作图的原理，作 一条平行于横坐标轴的对数数值线.
填料塔内的流体力学特性
3. 若气速继续增大，到达图中B点时，由于液体不能 顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填 料层内几乎充满液体。气速增加很小便会引起压 降的剧增，此现象称为液泛，开始发生液泛现象 时的气速称为泛点气速，以uf表示，曲线上的点B， 称为泛点。从载点到泛点的区域称为载液区，泛 点以上的区域称为液泛区。
下转折点称为“载点”， 上转折点成为“泛点” 载点以下为恒持液区，
载点至泛点间为拦液区， 泛点以上为液泛区
Байду номын сангаас
液泛气速的计算
❖液泛（液泛气速uf ）
➢泛点对应的空塔气速为液泛气速uf ➢设计时，操作气速=50%～80%的泛点气速。 ➢液泛气速uf与流体物性、液气流量比、填料 充填方式和填料特性等因素有关。
填料塔塔径和阻力的计算
填料塔内的流体力学特性
❖填料层的压降
•在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力 在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻 力形成了填料层的压降。 •填料层压降与液体喷淋量L及气速u有关，在一定的气速下， 液体喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下，气速 越大，压降也越大。
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二 基础物性参数的确定
1 液相物性数据
对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得，
2 气相物性参数
设计压力：101.3kPa ,温度：20C ︒
氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=⨯=⨯ 氨气在空气中的扩散系数：
查表得，氨气在0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ︒时的空气中的扩散系数： 混合气体的平均摩尔质量为 混合气体的平均密度为
混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ︒空气粘度为
3 气液相平衡数据
由手册查得，常压下20C ︒时，氨气在水中的亨利系数 相平衡常数 溶解度系数
4 物料衡算
进塔气相摩尔比 出塔气相摩尔比 混合气体流量 惰性气体摩尔流量
该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：
对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 取操作液气比为
5 吸收塔的工艺尺寸计算
5.1 塔径计算
采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
Eckert 通用关联图： 气体质量流量为
液体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 根据关联图对应坐标可得 由表2-4-1可知 F φ=260 1m -
取 0.80.8 2.360 1.888/F u u m s ==⨯=
由
1.737D ===m
圆整塔径（常用的标准塔径有400mm 、500mm 、600mm 、800mm 、1000mm 、1200mm 、1400mm 、
1600mm 、2000mm 、2200mm 等）本设计方案取D=2000mm 。
泛点率校核：
因为填料塔的适宜空塔气速一般取泛点气速的50%-80%，泛点率值在允许范围内。
填料塔规格校核：
200080825
D d ==>（在允许范围之内） 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为 由表2-4-1可知： 由于喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料的润湿性能；也可适当的增加填料层高度的办法予以补偿。
5.2填料层高度计算 脱吸因数为
气相总传质单元数为
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 查表2-4-1得 液体质量通量为
气膜吸收系数可由下式计算： 气体质量通量为：
液膜吸收系数由下式计算： 由 1.1G G W k a k a ψ=得
73.90%50%F
u
u => ，需选用下面的关系式对气膜和液膜系数进行校核修正。
修正结果： 则
考虑恩田公式的最大误差，为了安全取设计填料层高度为 设计取填料层高度为
Z '=4.0m
在填料塔计过程中，对于阶梯环填料，max 8~15,6h
h mm D
=≤，
取8h
D
=，则 计算得填料层高度为4000mm ，故不需分段 5.3 填料层压降计算
采用Eckert 通用关联图计算 横坐标为
由表2-4-1得，1176P m φ-=
纵坐标为
查Eckert 通用关联图，P ∆/Z 位于40g ~50gPa/m 范围内，取
P ∆/Z=45g=441.45Pa/m
填料层压降为
P ∆=441.45⨯4.0=1765.80Pa
6 液体分布器的简要设计
6.1 液体分布器的选型
本设计的吸收塔气液相负荷相差不大，无固体悬浮物和液体粘度不大，加上设计建议是优先选用槽盘式分布器，所以本设计选用槽盘式分布器。
6.2 分布点密度计算
按Eckert 建议值，1200D ≥时，喷淋点密度为42点/2m ，由于该塔喷淋密度较小，设计区分喷淋点密度为90点/2m 。
布液点数为
按分布点几何均匀与流量均匀原则，进行布点设计。
其结果为：二级槽共设七道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm ，槽高度为210mm ，两槽中心矩为160mm 。
分布点采用三角形排列，实际设计布点数为n=140点，布液点示意图如下： 6.3 布液计算
由
204
s d n π
=
L
取 0.60,160H mm φ=∆= 设计取0d =4mm 。
7 接口管径计算
根据圆形管道内的流量公式，即
,。