第三章、蒸馏和吸收的塔设备习题解答.doc

第三章1．欲采用浮阀塔分离甲醇水溶液。已知当操作回流比取1.34时,精饱段需用六层理论塔板完成分离任务。又知: 上升蒸气的平均密度ρv=1.13kg/m3 下降液体的平均密度ρL=801.5kg/m3 上升蒸气的平均流量Vh=14600m3/h 下降液体的平均流量Lh=11.8m3/h 下降液体的平均表面张力σ=20.1mWm 己确定该塔在常压下操作,采用Fl型浮阀,又知总板效率可取为ω%。试对该塔的精馆段进行设计计算。 解：由于设计类题目并不一定有“标准答案”，此处的解仅供参考 （1）精馏段塔 取板间距，又知总板效率,则实际塔板数 精馏段塔高 (2) 塔径 下降液体的平均流量 上升蒸汽的平均流量 取板上液层高度 则 由以上数据查史密斯关联图，得 液体表面张力 ，故C值不需校正 C=C=0.078 极限空塔气速 取安全系数为0.7，则空塔气速 塔径 根据塔径标准圆态，取D=2.0 实际空塔气速 （3） 溢流装置 选用单溢流弓形降液管，取溢流延堰长 则 因,查取材图3－8知液流收缩系数E=1.02 则堰上液层高度 溢流堰高 降液管底隙高度 按,,查取材图(3－10),得 , 则降液管宽度 降液管截面积 验算液体在降液管内的停留时间: （4）塔板布量 因塔径较大，故采用分块式塔板。 参考“浮阀塔板标准系列”，选取如下塔板布置方式 浮阀排列方式：等腰三角形叉排，， 塔板分块数：共5块（弓形：2，矩形：3） 浮阀总数： 开孔率 塔板布量图略，可参考教材的布量图。 （5）阀孔气速及阀孔功能因素 阀孔气速 阀孔功能因素 （6）气体通过一层浮阀塔板的压降 （）干板阻力 临界孔速 因， （）板上液层阻力 因为液相是水溶液，故取充气系数，则 忽略板上液体表面张力所造成的气体流动阻力，则 即气体通过每层板的压降为 液柱 （7）塔板负荷性能图 （）雾沫夹带上限线 按泛点率=0.8确定雾沫夹带上限的关系 泛点率= 式种： （根据及查教材图3-13得） （查教材表3-5得） 则 即： 0.001 0.019 6.25 5.28 （）液泛线 液泛线可写为如下的形式 各系数值计算如下： 取， 则 （近似取） 则液泛线表达式 即： 0.001 0.005 0.00*9 0.013 0.017 0.021 9.68 9.15 8.74 8.36 8.00 7.65 （）液相负荷上限线 以作为液体在降液管中停留时间的下限 （）漏液线 以作为规定气体最小负荷的标准，则 （）液相负荷上限线 以作为规定液体最小负荷的标准，则 近似取,则 根据上述(),(),(),(),()五次计算结果画出塔板负荷性能图 （附图此处略） 由负荷性能图可见： 塔板的气相负荷上限完全由雾沫夹带控制，下限由露液控制。 代表设计任务规定的气液负荷操作点位于塔的适宜操作范围内，即在规定负荷下操作时，该塔处于正常的流体力学状况下，不会发生过量雾沫夹带、液泛、漏液等不正常的流体力学现象。 按照固定的回流笔，塔板的气相负荷上限为，下限为，所以 操作弹性 计算结果汇总于下表 项目 数值及说明 备注 塔径 2.0 板间距 4.5 塔板类型 单溢流、方形降液管 分块式塔板 空塔气速 1.29 堰长 1.31 堰高 0.057 板上液层高度 0.07 降液管底隙高度 0.051 浮阀数个 390 等腰三角相叉排 阀孔气速 8.7 阀孔功能因数 9.25 临界阀孔气速 9.82 孔心距 0.075 排间距 0.065 单板压降 503 降液管内液体停留时间 30.2 气相负荷上限 6.06 雾沫夹带控制 气相负荷下限 2.19 操作弹性 2.8