浮阀塔的设计示例

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1、浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。气相流量Vs=1.27m3/s；液相流量Ls=0.01m3/s；气相密度ρV=3.62kg/m3；液相密度ρL=734kg/m3；混合液表面张力σ=16.3mN/m，平均操作压强p=1.013×105Pa。设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF的0.6～0.8倍即：u＝（0.6～0.8）uF式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为

2、：取板间距HT=0.6m，板上液层高度hL=0.083m，图中的参变量值HT-hL=0.6-0.083=0.517m。根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20=0.1。由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：10由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D=1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。（二）溢流装置选用单流

3、型降液管，不设进口堰。1）降液管尺寸取溢流堰长lw=0.7D，即lw/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：Af/AT=0.09,Wd/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:Af=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:Wd=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长lw=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即10溢流堰高:hw=hL-how=0.083-0

4、.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′=0.228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数　　初取阀孔动能因数F0=11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列　按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。已知Wd=0.21m，选取无效边缘区宽区WC=0.05m、破沫区宽度WS=0.075m，由下式计算鼓泡区面积，即：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10　　浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的空心距t

5、=75mm，则等腰三角形的高度：　　由于塔直径D=1400mm，需采用分块式塔板四块（其中两块弓形板、通道板和矩形板各一块）。考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距t′应小于计算值，故取t′=0.065m。现按t=75mm、t′=65mm的等腰三角形叉排方式画出浮阀排列图，可排出阀孔数180个，重新核算以下参数：　　阀孔气速：　　动能因数:动能因数在9～12之间，合适。　　塔板开孔率：　　开孔率在10％～14％之间，合适。（三）塔板流体力学验算1）塔板压降利用下式计算：（1）干板阻力临界孔

6、速：＜u0因阀孔气速u0大于其临界阀孔气速u0C，故干板阻力计算式为：10（2）板上充气液层阻力本设备分离烃化液，液相为碳氢化合物，可取充气系数ε0=0.5。（3）液体表面张力造成的阻力　　　　　　所以:hp=0.047+0.042+0.0005=0.0895m　　单板压降:　　　　单板压降偏高。（一般对于常压精馏塔应在260～530Pa为宜）。2）降液管液泛校核为了防止降液管液泛现象发生，要求控制降液管内清液层高度Hd≤φ(HT+Hw)。其中:Hd=hp+hL+hd（1）气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度hP前面已求出，hP=0

7、.0895m。（2）液体通过降液管的压头损失（不设进口堰）（3）板上液层高度前已选定hL=0.083m　　所以Hd=0.00895+0.083+0.008=0.181m　　取降液管中泡沫层相对密度φ=0.5,前已选定板间距HT=0.6m，hw=0.05m。则　　φ(HT+Hw)=0.5(0.6+0.05)=0.325m　　可见，Hd＜φ(HT+Hw)，符合防止降液管液泛要求。103）液体在降液管内停留时间应保证液体在降液管内的停留时间大于3～5s，才能使得液体所夹带气体的释出。本设计＞5s可见，所夹带气体可以释出。4）雾沫夹带量校核依下面两式分别计

8、算泛点率F，即及　　板上液体流径长度　　　　板上液流面积　　　　查得泛点负荷因数CF=0.141、物性系数K=1.0,将以