1、題目：擬建一浮閥塔用以分離苯-氯苯混合物（不易氣泡），決定采用F1型浮閥，試根據以下條件做出浮閥塔（精餾段）的設計計算。已知條件見下表：物系液相密度氣相密度液相流量氣相流量表面張力苯-氯苯841.92.9960.0061.610.0209要求：（1） 進行塔板工藝設計計算及驗算（2） 繪制負荷性能圖（3） 繪制塔板結構圖（4） 給出設計結果列表（5） 進行分析和討論設計計算及驗算1. 塔板工藝尺寸計算（1） 塔徑 欲求塔徑應先給出空塔氣速，而式中可由史密斯關聯圖查出，橫標的數值為取板間距，板上液層高度，則圖中參數值為由圖查得，表面張力取安全系數為0.6，則空塔氣速為塔徑按標準塔徑圓整，則塔截面

2、積實際空塔氣速（2） 溢流裝置 選用單溢流弓形降液管，不設進口堰。各項計算如下：堰長：取堰長，即出口堰高： 采用平直堰，堰上液層高度可依下式計算：近似取，則可由列線圖查出值。弓形降液管寬度和面積：由圖查得：，則停留時間，故降液管尺寸可用。降液管底隙高度取降液管底隙處液體流速則取（3） 塔板布置及浮閥數目與排列 取閥動能因子用下式求孔速即每層塔板上的浮閥數，即取邊緣區寬度，破沫區寬度，浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距，則可按下式估算排間距，即考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區面積，因此排間距不宜采用77.5mm，而應小于此值，故取。

3、按、以等腰三角形叉排方式作圖（見附圖1），排得閥數228個。按重新核算孔速及閥孔動能因數：浮閥動能因數變化不大，仍在范圍內。塔板開孔率=附圖1(圖中細實線為塔板分塊線）2. 塔板流體力學驗算（1） 氣相通過浮閥塔板的壓強降 可根據下式計算塔板壓強降，即干板阻力：由下式計算，即因，故按下式計算干板阻力，即液柱板上充氣液層阻力：本設備分離苯和甲苯混合物，即液相為碳氫化合物，可取充氣系數，有液柱液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計。因此，與氣體流經一層浮閥塔板的壓強降所相當的液柱高度為液柱則 單板壓降（2） 淹塔 為了防止淹塔現象的發生，要求控制降液管中清液層高度。 可用下式計算，即與氣體

4、通過塔板的壓強降所相當的液柱高度：前已算出液柱液體通過降液管的壓頭損失：因不設進口堰，故按下式計算，即液柱板上液層高度：前已選定板上液層高度為則 取，又已選定，。則可見，符合防止淹塔的要求。（3） 霧沫夾帶 按以下兩式計算泛點率，即及板上液體流徑長度板上液流面積苯和甲苯為正常系統，取物性系數,又查圖得泛點負荷系數，將以上數值代入下式得又按下式計算泛點率，得根據以上兩式計算出的泛點率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足的要求。3. 塔板負荷性能圖霧沫夾帶線 依下式做出，即按泛點率為80%計算如下 ：整理得或（1）由式（1）知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內任取兩個Ls值，依式（1）算出相應的

5、Vs值列于本例附表1中。據此，可做出霧沫夾帶線（1）。 0.002 0.010 2.89 2.67附表1液泛線由上式確定液泛線。忽略式中,則有因物系一定，塔板結構尺寸一定，則，及等均為定值，而與又有如下關系，即式中閥孔數N與孔徑亦為定值，因此可將上式簡化為與的如下關系式：即或在操作范圍內任取若干個Ls值，依式（2）算出相應的Vs值列于本例附表2中。據表中數據做出液泛線（2）0.001 0.005 0.009 0.013 3.80 3.58 3.38 3.15附表2液相負荷上限線液體的最大流量應保持在降液管中停留時間不低于35s。依下式知液體在降液管內停留時間為以作為液體在降液管中停留時間的下限

6、，則（3）求出上限液體流量值（常數）。在圖上液相負荷上限線為與氣體流量無關的豎直線（3）漏液線對于型重閥，依計算，則。又知則得以作為規定氣體最小負荷的標準，則 （4）據此做出與液體流量無關的水平漏液線（4）液相負荷下限線取堰上液層高度作為液本負荷下限條件，依的計算式計算出的下限值，依此做出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關的豎直線（5）。取，則 （5）根據本題附表1，2及式（3），（4），（5）可分別做出塔板負荷性能圖上的（1），（2），（3），(4)及（5）共五條線，見附圖2. 附圖2由塔板負荷性能圖可以看出：任務規定的氣，液負荷下的操作點P（設計點），處在適宜操作區內的適中位置。塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。按照固定的液氣比，由附圖2查出塔板的氣相負荷上限，氣相負荷下限，所以現將計算結果匯總列于附表3中 附表3 浮閥塔板工藝設計計算結果項目 數值及說明 備注 塔徑 板間距 塔板形式 空塔氣速 堰長 堰高 板上液層高度 降液管底隙高度浮閥數N/個 閥孔氣速閥孔功能因數界閥孔氣速孔心距排間距單板壓降液體在降液管內停留時間降液管內清夜層高度泛點率/%氣相負荷上限氣相負荷下限操作彈性1.600.45單溢流弓形降液管0.8011.0560.02