板式塔计算
《化工原理》电子教—— 板式塔及其工艺设计计算共43页文档
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
《化工原理》电子教—— 板式塔及其 工艺设计计算
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
板式塔设计计算说明书
一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。
2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。
二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =；2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；壳3m m ，裙座厚度附加量2m m ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。
通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。
对该塔进行强度和稳定计算。
2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。
l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t.20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头： 圆筒：15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头：mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后，塔壳厚度取为22m m ，封头厚度取为24m m ，裙座壳厚度取为18m m 。
《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教案章节：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用2. 板式塔的结构及特点3. 板式塔的分类及选用原则二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理2. 塔盘性能的评定指标3. 常用塔盘的结构与性能比较三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点2. 气液两相流动计算3. 传质过程及计算四、板式塔的设计计算1. 设计计算的基本步骤2. 塔径的计算方法3. 塔高的计算与确定五、板式塔的工艺计算与优化1. 工艺计算的基本内容2. 塔盘效率的计算与提高措施3. 塔内压降的计算与控制教学目标：通过本章的学习，使学生掌握板式塔的基本概念、结构及特点，了解板式塔的分类和选用原则；掌握塔盘的结构与性能，能够根据实际需求选择合适的塔盘；理解塔内流体流动与传质过程，能够进行简单的计算；熟悉板式塔的设计计算方法，能够进行基本的设计与优化。
教学方法：采用讲解、案例分析、互动讨论相结合的方式进行教学。
通过讲解使学生掌握基本概念和原理，通过案例分析使学生了解实际工程中的应用，通过互动讨论激发学生的思考和创新能力。
教学内容：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用讲解：塔设备在化工、环保等领域的应用，各类塔设备的特点及适用范围。
2. 板式塔的结构及特点讲解：板式塔的组成部分，各部分的作用及板式塔相较于其他类型塔的优势。
3. 板式塔的分类及选用原则讲解：不同类型板式塔的结构特点及应用领域，选用原则及注意事项。
二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理讲解：常见塔盘类型，如平板塔、圆形塔、浮阀塔等，及其工作原理。
2. 塔盘性能的评定指标讲解：塔盘性能的评定指标，如塔盘效率、压降等，及其计算方法。
3. 常用塔盘的结构与性能比较讲解：常用塔盘的结构特点及性能比较，如圆形塔与浮阀塔的优缺点。
三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点讲解：塔内气液两相流动的特点，如流动形态、流动参数等。
板式塔计算
板式塔计算板式塔的结构设计及计算2.1 : 塔体与裙座的机械设计条件如下:1.塔体内径D=2000mm,塔体高度近似计算H=40000mm,计算压力Pc=1.0Mpa,计算温度t=300C.2.设置地区:基本风压=400N/;地震防裂度为8度,场地土类:B类。
3.塔内装有N=70快浮法塔板,每块塔板上存留介质层高度为=100mm,介质密度=950kg/,沿塔每高5米左右开设一个人孔,人孔数为8个,相应的人孔安置半圆形平台8个,平台宽度B=900mm,高度为1000mm。
4.塔外保温层厚度=95mm,保温材料密度=300kg/.5.塔体与裙座之间悬挂一台再沸器,其操作质量=400kg,偏心距e=2000mm。
6. 塔体与封头材料选用16MnR,,其=144MPa,=170MPa, =345MPa, =1.8MPa。
7.裙座材料选用Q235—B。
8.塔体与裙座对接焊接,塔体焊接接头系数=0.85。
9.塔体与封头壁厚附加量取c=2mm,裙座壁厚附加量取c=2mm。
2.2 按压力计算塔体厚度:===8.2mm,C=2mm,圆整后=12mm;2.3 封头厚度计算:===8.19mm,C=2mm,圆整后取=12mm;2.4 塔设备质量载荷计算:2.4.1 筒体圆筒,封头,裙座质量圆筒质量=59635.86=21372.56kg;封头质量=4382=876kg裙座质量=5963.08=1835.68kg群体裙座质量=++=21372.56+876+1835.68=24084.24kg;注:1.塔体圆筒的总高度=35.86m;2.查得DN2000,厚度12mm的圆筒每米质量为596kg;3.查得DN2000,厚度12mm的椭圆形封头质量取438kg, (其中封头曲面深度500mm,直边高度40mm;)4.裙边高度3080mm(厚度=12mm)2.4.2 塔内件质量==0.78547570=16485kg注:1.由表查得浮阀塔板每平方米的质量为75kg。
课程设计-板式塔设计计算
（2）筛板塔板
塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。
（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。
② 降液管液泛
当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻
力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难 以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到 上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并称之为降液 管液泛。
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
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
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。 说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。
为了使进料保持稳定，一般入塔的原料液由高位槽供给，
以免受泵的流量波动的影响。
为了保持回流液的稳定，冷凝器常采用冷却水,而不用塔 顶蒸气预热原料液.因为塔顶蒸气量如有波动，将影响回 流液量及进料温度。从而影响整个塔的操作稳定性。有 时也把冷凝器分割为两部分，一部分预热原料液，另一 部分用冷却水使蒸气冷凝。这样可以用控制冷却水量来 控制冷凝器的操作,同时保证进料温度一定。 塔釜液体虽然温度很高，但用它来预热原料液,对液-液 传热过程其传热系数很小，则所需传热面积必然很大。
《化工原理》电子教案-板式塔及其设计计算
欢迎来到《化工原理》电子教案系列！在本节课中，我们将介绍板式塔及其 设计计算，帮助您深入了解这一关键概念，提升化工工程技能！
什么是板式塔
板式塔是化工工程中常用的分离设备，用于将混合物分离为不同组分。它结 构紧凑，高效可靠，广泛应用于石油、化工、制药等行业。
板式塔的结构和原理
通过分Байду номын сангаас混合物的组分、物理性质和工作条件，确定板式塔的输入和输出条 件。这对于塔设计的准确性和性能优化非常重要。
理论计算与模拟软件的应用
利用化学工程原理和计算方法，进行板式塔的理论计算。同时，计算软件如 Aspen Plus等也为塔设计和优化提供了强大的工具。
实际案例分析
通过实际案例的分析，深入了解板式塔设计和操作中的挑战和解决方案。这 将帮助您应对实际工程中的各种情况。
板式塔由一系列水平放置的平板组成，通过不同级别的填料和板间的液体-气体接触，实现物质的分离。 它运用传质和传质过程来促进组分之间的分离。
板式塔设计计算的基本步骤
板式塔的设计计算包括确定输入和输出条件、理论计算和模拟软件的应用。 了解这些步骤可以帮助您更好地设计和优化板式塔的操作。
确定输入和输出条件
总结和展望
在本节课中，我们回顾了板式塔的概念、结构、工作原理以及设计计算的基本步骤。接下来，我们将进 一步探索相关的研究和最新进展。
《课程设计板式塔设计计算》PPT课件
沸点等，实现分离。
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设计计算：根据工艺要求，对板 式塔进行设计、计算和优化，以 满足生产需求。
塔板：板式塔的核心部件，用于 提供气体混合物与液体接触的表 面，促进传质传热过程。
板式塔设计计算的基本公式包括：物料衡算公 式、能量衡算公式、传质速率公式、传热速率 公式等。
出口堰的作用：控制塔内液位，防止液体溢出 出口堰的设计：根据塔内液体性质和操作条件确定堰高和堰宽 侧向出料管的作用：将塔内液体输送到下一级设备 侧向出料管的设计：根据塔内液体性质和操作条件确定管径和管长
确定塔板的几何尺寸和形状 计算塔板的压降和流量 确定塔板的流体力学参数 计算塔板的传质效率和传热效率 确定塔板的流体力学性能和稳定性 优化塔板的流体力学设计
企业背景：某环保企业，致力 于环保技术研发和应用
设计目的：提高废气处理效率， 降低能耗
设计参数：废气处理量、废气 成分、处理效率等
设计过程：废气处理工艺选择、 设备选型、参数优化等
设计结果：板式塔设计计算结 果，包括处理效率、能耗等
应用效果：环保企业应用板式 塔设计计算后的效果，如废气 处理效率提高、能耗降低等
设计计算应考虑塔内流体 的流动状态和传质效果
设计计算应考虑塔内构件 的强度和刚度
设计计算应考虑塔内构件 的耐腐蚀性和耐磨性
设计计算应考虑塔内构件 的密封性和防泄漏性
汇报人：
塔径：塔的直径，影响塔的体积和传质 效率
塔板间距：塔板之间的间距，影响塔 的传质效率和分离效果
塔高：塔的高度，影响塔的传质效率 和分离效果
塔板开孔率：塔板上开孔的面积与塔 板总面积的比值，影响塔的传质效率 和分离效果
塔板数：塔板的数量，影响塔的传质效 率和分离效果
矩形板式塔吊基础计算书
矩形板式基础计算书计算依据：1、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-20092、《混凝土结构设计规范》GB50010-20103、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011一、塔机属性塔机竖向荷载简图1、塔机自身荷载标准值k基础布置图Gk =blhγc=5.5×5.5×1.4×25=1058.75kN基础及其上土的自重荷载设计值：G=1.2Gk=1.2×1058.75=1270.5kN 荷载效应标准组合时，平行基础边长方向受力：Mk ''=G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4+0.9×(M2+0.5FvkH/1.2)=57.9×28+4.2×12.97-29.11×6.3-152.3×12.5+0.9×(800+0.5×18.927×43/1.2)=613.729kN·mFvk ''=Fvk/1.2=18.927/1.2=15.772kN荷载效应基本组合时，平行基础边长方向受力：M''=1.2×(G1RG1+G2RQmax-G3RG3-G4RG4)+1.4×0.9×(M2+0.5FvkH/1.2)=1.2×(57.9×28+4.2×12.97-29.11×6.3-152.3×12.5)+1.4×0.9×(800+0.5×18.927×43/1.2)=941.514kN·mFv ''=Fv/1.2=26.498/1.2=22.081kN基础长宽比：l/b=5.5/5.5=1≤1.1，基础计算形式为方形基础。
Wx=lb2/6=5.5×5.52/6=27.729m3Wy=bl2/6=5.5×5.52/6=27.729m3相应于荷载效应标准组合时，同时作用于基础X、Y方向的倾覆力矩：Mkx =Mkb/(b2+l2)0.5=834.167×5.5/(5.52+5.52)0.5=589.845kN·mMky =Mkl/(b2+l2)0.5=834.167×5.5/(5.52+5.52)0.5=589.845kN·m1、偏心距验算相应于荷载效应标准组合时，基础边缘的最小压力值：Pkmin =(Fk+Gk)/A-Mkx/Wx-Mky/Wy=(521.1+1058.75)/30.25-589.845/27.729-589.845/27.729=9.683kPa≥0 偏心荷载合力作用点在核心区内。
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1 初始条件 气体密度ρ v 液体密度ρ L 液相表面张力σ 摩尔质量 粘度 2 初估塔径 气相流量 液相流量 两相流动参数FLV 初定板间距HT 一般取200~900mm 具体选取参照下表
2.7 820 0.021 78 1
kg/m3 kg/m3 N/m kg/kmol cp
2880 m3/h 6.66 m3/h 0.0403 0.4 m
塔径D/m 0.3~0.5 1.6~2.0 2.0~2.4 板间距HT/m 0.2~0.3 0.45~0.6 0.5~0.8 查图6.10.19可得 C20 0.075 气体负荷因子C 0.076 液泛气速uf 1.318 m/s 取泛点率为 0.8 操作气速u 1.054 m/s 气体流通截面积 0.759 m2 选取单流型、弓形降液管塔板 取降液管截面积占全塔截面积的比率Ad/AT为 0.07 一般取0.06~0.12 则全塔截面积为 0.816 m2 则塔径D为 1.019 m 按照实际塔径圆整塔径D为 1m 校验前面所选板间距与参照表1和表2是否一致，如果不一致则返回迭代 表2 选择液流形式参考表 液体流量/m3/h 塔径D/m U型流型 单流型 双流型 阶梯流型 1 小于7 小于45 1.4 小于9 小于70 2 小于11 小于90 90~160 3 小于11 小于110 110~200 200~300 4 小于11 小于110 110~230 230~350 5 小于11 小于110 110~250 250~400 6 小于11 小于110 110~250 250~450 根据塔径圆整结果，相应的其他参数为： 塔板截面积AT 0.785 m2 降液管截面积Ad 0.055 m2 气体流通截面积A 0.730 m2 实际操作气速u 1.096 m/s 实际泛点率 0.832 3 塔内件设计 查图6.10.24得 bd/D 0.125 则降液管宽度bd为 0.125 m 取进出口安定区宽度bs和bs'为 一般取0.05~0.1 取边缘区宽度bc为 0.05 m 一般取0.05 则x为 0.305 r为 0.45 有效传质区面积Aa 0.503 m2 注意双弓型的有效传质区面积其他公式，这里不计算 取筛孔直径do 4 mm 筛孔中心距 12 mm 则开孔率υ 为 0.101 筛孔直径一般取 1.5~25 mm 对泡沫态操作的筛板，do取3~8mm，以5mm最佳 对喷射态筛板的do取12~25mm
15.8256 m3/h 15.826 15.826 15.826
7.49295E-09 0.19 3.10322E-05 0.006055678 4954.275391 4861.975528 4784.400447 4711.352558 4639.493207 4567.132188 4493.215383
15 17 19 21 23 25 27 29 31 6 设计点 qvl 0 6.66
6000 5000
4416.988563 4337.853037 4255.292206 4168.828701 4077.995853 3982.315913 3881.280903 3774.333358 3660.844695 qvv 0 2880
4579.89 qvv 4422.305376 4252.104304 4119.116054 4003.248379 3898.071806 3800.475569 3708.654903 3621.445097 3538.03933 3457.849591 3380.430619 3305.435006 3232.585093 3161.65453 3092.455723 3024.830987
表1 板间距与塔径经验关系 0.5~0.8 0.8~1.6 0.3~0.35 0.35~0.45
大于2.4 大于等于0.6
0.07 m
筛板开孔率一般为5%~15% 孔心距一般取2.5~3.5do 每块板的压降约为0.4~1.1kPa 减压塔一般开孔率要取大一些 而加压塔开孔率多小于10% 筛孔总截面积 0.0507 筛孔气速 15.777 筛孔个数 4037 取堰高hw 0.05 对常压和加压塔hw=40~80mm，对减压塔hw=25mm 查图6.10.24得 lw/D为 0.65 堰长lw为 0.65 ql/lw^2.5 19.552 查图6.10.25得 液流收缩系数E为 1 则液头高度how为 0.0134 how一般不宜小于6mm 取降液管底隙hb 30 塔板厚度δ 4 一般hb不超过堰高25mm，塔板厚度一般为3~4mm 4 塔板校核 （1） 液沫夹带量 由Flv=0.04和泛点率0.846，查图6.10.28得 液沫夹带分数ψ 为 0.1 单位质量气体夹带的液体质量为 ev= 0.0780 符合要求 （2） 塔板阻力hf do/δ 1 查图6.10.30得 孔流系数Co 干板阻力ho 0.0621 ua 1.185 气体动能因子Fa 1.947 查图6.10.31得充气系数β 液层阻力hl 0.0380 客服表面张力阻力hσ 总阻力hf 0.103 （3） 降液管阻力 液体通过降液管的流动阻力hd 取塔板上泡沫层高度Hf为 液体横向流过塔板的平均宽度b 液面落差△ 2.33137E-05 则降液管清液高Hd 0.168 取降液管中泡沫层的相对密度Ф 一般取0.5~0.6 降液管泡沫高Hd’ 0.279 不发生液泛 （4） 停留时间τ 停留时间τ 11.881 满足要求 （5） 严重漏夜校核 严重漏液的干板阻力ho’ 1/k=uo’/uo= 0.425 则k为 2.352 满足要求 漏液点气速uo’为 6.708 通过以上校核表示可用并不表示适宜 5 负荷性能曲线 （1） 过量液沫夹带线 设ev=0.1 qvv=A(B-Cqvl^（2/3)） A= 16654.13356 B= 0.275 C= 0.009461997
157.58 qvl^（2/3)
1.996 1.996 1.996 1.996
（3） 严重漏液线 qvv=a*(b+cqvl^(2/3))^0.5 a= b= c= qvl qvv 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 （4） 液相上限线 停留时间τ 为5s qvl= 1 2500 5000 （5） 降液管液泛线 a*qvv^2=b-c*qvl^2-d*qvl^(2/3） a= b= c= d= qvl qvv 1 3 5 7 9 11 13
m2
m
m mm mm
kg液体/kg气体
0.82 m液柱
0.6 m液柱 0.00261 m液柱 m液柱 0.00138 0.3 m 0.825
0.6
＞
5s
0.0112 m液柱
qvv= qvl 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 （2） 液相下限线 设how=6mm qvl= 1 1000 5000
4000 qvv/m3/h 3000
2000 1000
过量液沫夹带线
液相下限线 严重漏液线
液相上限线 降液管液泛线 设计点
0
0 20 40
qvl/m3/h