第7章塔设备Word文档下载推荐.docx
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工艺设计…-计算理论塔板数；
选择塔板效率并确定实际塔板数；
选取板间距并初步确定塔
高；
计算塔径（或空塔气速）；
进行流体力学验算；
7-2填料塔
•填料塔是连续式的气液传质设备，气液两相间呈连续逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈连续变化。
•板式塔中气液两相间逐层逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。
•在结构上，填料塔主要优点：
（1）结构简单，压力降小
（2）便于处理腐蚀性物料（填料一般由耐蚀材料制成）、易起泡沫的物料（气体不是以发泡的形式通过液层，而且填料对气泡有破碎作用）及真空操作（气液阻力降小）缺点：
（1）体极大、重量大
（2）传质效率较低，操作稳定性较差
（3）不适于处理污浊液体、含尘气体、含有固体颗粒及容易结垢的物料
填料塔总体结构（图7-1）
一、填料
2.填料支承装置
基本要求：
（1）具有足够的强度和刚度
（2）具有足够的自由截面积
（3）结构简单，便于安装，能耐介质腐蚀
1、栅板
（1）栅板的结构
注意：
栅条的间距不能过小，否则会使栅板自由截面积过小，而且填料会堵塞栅条间的气体通道，使气体压力降增人。
（2）栅板的强度计算（了解）
P=Pp+PlN
Pp=9.8HLtYPN
乱堆填料：
PL=3・43HLtYi.X10jN
幺纟网填料：
PL=0・49HLtYLX10jN
W=-（S-C）（h-C）2
6
2、体喷射式支承板
优点：
气体和液体通过不同通道流动，可减小气液流动的阻力
（1）驼峰式气体喷射式支承板
（2）钟罩型气体喷射式支承板
三、液体分布装置
（1）结构简单，制造、安装、维修方便
（2）不需很人的液体压头即能均匀分散液体，液体通道不易堵塞
（3）满足喷淋点数的要求
送液能力：
L=彳d°
j2g/?
（其中0=0.6〜0.62）
（一）喷洒型
1、多孔直管式布液器
结构简单
缺点：
液体分布均匀性较差；
液体不清洁时，小孔容易堵塞：
*2、多孔排管式布液器
喷淋面枳大且均匀
操作弹性小；
要求压力稳定；
3、多孔坏管式布液器
结构简单，制造、安装方便
喷淋面积小，不够均匀：
要求液体均匀，否则小孔容易堵塞
4、筛孔盘式布液器
气体截面积小，阻力人，操作弹性小
5、莲蓬头式布液器
结构简单，安装、拆卸方便
小孔易堵塞；
雾沫夹带严重；
流量或压力改变时，液体分布状况会产生较人
改变
莲蓬头直径：
d=（0.2〜0.3）DN
喷洒半角：
aW40。
L=冷『n（/）j2gh
（其中0=0.82~0.85）
小孔数目：
ii=i+iii+2111+3ni++m11）（m为第一圈圆周上的孔数）
安装高度：
h=（0.5~l）DN
（二）溢流型
喷洒型液体分布装置的局限性：
（1）液体需要有一定的压力才能喷洒。
（2）孔眼容易堵塞。
（3）当塔径较人时液体分布的均匀性较差。
因此，对直径较大的填料塔，多采用溢流型液体分布装置。
L=-b/^^h
（其中（/>
=0.6）
1、流盘式布液器
2、溢流槽式布液器
（三）冲击型布液器
1、反射板式布液器
2、宝塔式布液器
四、液体再分布装置
作用：
防止壁流：
防止“干锥”的出现；
对液体进行重新分布;
1、分配锥
2、槽式液体再分布器
3、多孔盘式液体再分布器
4、斜板复合式液体再分布器
7-3板式塔
1.总体结构
板式塔的优点：
效率高、处理量人、重量轻、便于维修板式塔的缺点：
结构较复杂、阻力降较人
•主体部分：
塔体、裙座
降液管.溢流堰、紧固件、支持件、除沫器等人孔、手孔、物料进出口接管、仪表用接管等
附件：
吊柱、保温圈、扶梯、平台等
•泡罩塔浮阀塔
导向筛板塔斜喷型塔
2.板式塔类型
（一）泡罩塔优点:
1、操作弹性人，在气.液负荷波动较人时仍能保持较恒定的塔板效率。
2、对物料适应性强，塔板不易堵塞。
缺点:
1、结构复杂，金属耗量大，造价高，安装和维修不方便。
2、气体压力降人，雾沫夹带较严重，因此限制了气速的提高，生产能力不人。
3、不好操作，液体或蒸汽流量很小时，会形成气液接触不良或蒸汽流动的脉动；
反之会形成雾沫夹带、液泛等。
（二）浮阀塔
1、结构紧凑，生产能力大。
2、蒸汽以水平方向吹入液层，阻力小，气液接触时间长且接触状况良好，故雾沫夹带少,塔板效率高。
3、浮阀可根据气量犬小上下浮动，操作弹性人。
4、浮阀结构简单，安装容易，造价较低。
在结构、生产能力、塔板效率等方面不及筛板塔，有待进一步的改进。
（三）筛板塔
1、结构简单，制造容易，造价低。
2、塔板效率较高，生产能力大。
3、对物料的适应性强，不易堵塞。
1、操作弹性小，需保持较稳定的气、液流速。
2、小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体颗粒的料液。
（四）穿流式栅板塔
1、无溢流和降液装置，结构简单，安装和维修方便。
2、塔板上的开孔有效面积大，开孔率大，故生产能力大。
3、气、液流动的压力降小，适用于真空蒸馆。
4、孔道不易堵塞，对物料的适应性强。
1、操作弹性小。
2、塔板效率低。
（五）斜喷型塔
1、舌形塔是喷射型塔，气体喷出的方向和液体流动的方向一致，可充分利用气体动能促进气液两相间的接触，提高传质效率。
2、气体不必通过较深的液层，压力降小，雾沫夹带小，可采用较人气速，故生产能力高。
3、结构简单，安装、维修方便。
1、液体被气体冲至塔壁落入降液管，带有人量泡沫，气相夹带严重，塔板效率低。
2、固定舌形塔操作弹性小，气流量小时易漏液；
浮动舌形塔浮舌易损坏。
三、板式塔塔盘结构
（一）塔盘
塔盘设计要求：
（1）有一定的强度和刚度以承载和维持水平
（2）塔盘和塔壁之间应保证一定的密封性以避免气液短路
（3）便于制造、安装和维修
（4）制造成本低
按气液两相流动方式分：
溢流式（错流式）：
操作弹性人
穿流式（逆流式）：
生产能力人
按塔径大小分——整块式：
700111111
分块式：
D>
700nmi
任选：
D=700〜800mm
小+彗冉垢丿自身粱式
⑴塔盘板槽式
'
通道板的上下均可拆纟齣塔盘连接的上可拆结构
（3）塔盘紧固科塔盘连接的上、下均可拆结构塔盘板与支持件的上硼结构
塔盘连接的楔形紧固科结构
补充：
塔盘板及支撑梁的强度和刚度计算
（1）塔盘板
简化为周边简支的矩形薄板，承受均布载荷（包括塔盘板的自重和塔盘板上物料的重
量）
a.强度计算
取o=max{ox,oy）
要求：
O<
[O]
操作时：
[o]=0.65<
检修时：
[n]=0.95as
（-）降液管和受液盘
1.降液管
按形状
2、受液盘
（三）溢流堰
出II堰
（1）保证塔盘上有一定厚度的液层
（2）使液流均匀（3）增加溢流周边长度，有利于气液分离
进II堰
（1）保证降液管密封
（2）减少水平方向的冲击，使液流均匀流过塔盘
7-4塔设备的附件
一、除沫器
（1）分离塔顶出II气体中夹带的液滴，保证传质效率
（2）减少有价值物料的损失
（3）改善后续设备的操作条件
丝网除沫器
折板除沫器
旋流板除沫器
二、裙座
1、裙座的总体结构
座圈
I人孔和管孔
2、裙座材料
（1）裙座与塔内物料不直接接触，也不承受塔内的介质压力，所以不受压力容器用钢的限制，允许采用普通碳素结构钢，如Q235-A、Q235-AF等制造。
当裙座温度W-20°
C时，应选择16Mn,且具有一定的冲击韧性。
（2）当塔底封头材料为合金钢时，座圈上部应设短节，短节材料和底封头相同，以避免不同材料焊接对底封头产生不利影响。
短节长度：
操作温度tV0"
C或t>
350°
C时，短节长度取为保温层厚度的四倍，且不小于500mm。
操作温度t=0〜350°
C时，短节长度取为250、300mm。
三、吊柱
1、吊柱的作用
2、吊柱的结构
3、吊柱的选用
7-5塔设备的强度计算
一、塔设备的自振周期
塔设备的振动属多质点体系的振动，具有多个自由度，可出现多种振型，由于塔设备
的刚度较人，通常只考虑第一振型。
7；
=0.102.1—
1VEJ
T、1.79/
—=«
6
0.285
1、等截面塔的自振周期2、变截面塔的自振周期
丁=2彳纭丐才扫廿］驴（訝
此公式只能计算第一振型的自振周期，第二振型自振周期可根据T：
=Ti/6计算
•塔任意段的水平位移和塔顶位移的关系:
n
二、塔的载荷分析
（一）质量载荷
设备操作时的质量：
1110=+11102+11103+11104^11105+ma+illc
设备水压试验时的最人质量：
inmax=11101+11102+11103+m04+lHw+111a+ille
设备停工检修时的最小质量：
mmjn=11101+0.211102+11103+11104+illa
其中：
mo】一设备壳体（包扌舌裙座）质量
11102—设备内件质量
mo3—设备保温材料质量
口如一设备上平台、扶梯质量
nio5—设备内物料质屋
mj—设备上人孔、接管、法兰等附件质量
mw—设备内充水质量
111e—偏心质量
•0.211102是考虑停工检修时壳体上的内件质量，如塔盘支持圈、降液管等
•质量载荷使塔的各个截面产生轴向压应力
•不同截面、不同工作状况（操作或非操作）的载荷不同质量
（-）偏心载荷
ME=9.8mc.e
Me——偏心质量
e—偏心距
（三）风载荷
1、水平风力的计算
计算风速V。
I
基本风压qo=PV02/2
各段风压qo
水平风力PlK]K》f；
qolQei
2、风弯矩的计算
M驚=碍+即+》+观+厶+号）+••…•+P,H+叽+<
2++y）
m=气打+pi+iQi+牛）+号+2a+l+字）+••…+匕a+A+i+••••+h-i+¥
）
（四）地震载荷
构造地震
塔设备在地震载荷作用卞，产生三个方向的运动：
水平方向的振动；
垂直方向的振动；
扭转,其中水平方向的振动危害最人。
地震时使塔设备相对于地面运动的惯性力称为地震力，在一般计算中只考虑水平地震力对塔设备的作用。
震级一一表示地震时释放能量的人小
地震烈度一一表示地震的破坏程度
1、单质点弹性体系水平地震力的计算
F=CzaMpg
Cz…-结构系数，钢制圆筒形设备Cz=0.5
a—地震影响系数（图7-76）
Mp--集中于单质点的质量
2、多质点弹性体系水平地震力的计算
Fjk=CzaQjknikg
"
jk=—r
尸1
nJk--j振型k质点的振型系数
Yk=Yj（lvH严
A,3/2fHh5i2mdhh
〃严"
6（告严
J。
htndhH
考虑第一振型：
爪=——
>
1
久=—卢—
等截面塔：
”
*=1
m=%!
h
H
3、地震弯矩的计算
对于等截面塔：
MEi°
-°
=35/16CzaiingH2
当H/D>
15或塔设备的高度人于等于20m时，需考虑高振型的影响，采用简化计算方法:
Meli=1.25Mei14
最人弯矩:
^max=max<
+ME
M&
.+0.25%+Mg
水压试验时:
M“={0・3Mw+M「
三、筒体的强度及稳定性校核
（一）各种载荷引起的轴向应力
6亠
4耳
1、设计压力引起的轴向应力：
2、质量载荷引起的轴向应力：
_9.8加「/土仟厂‘
丽’-
3、最大弯距引起的轴向应力:
/-/
max
（-）最人组合应力的计算及校核
（1）最人组合拉应力
。
Lmax=°
1-2+°
3<
K[O]l<
t>
（2）最人组合压应力
Ymax=01+°
2+°
［仃］
四、裙座的强度及稳定性校核
1、裙座圈的计算一一应力校核
2、基础坏的计算一一厚度计算
3、地脚螺栓的计算一一直径计算
4、裙座圈与筒体焊缝的计算一一应力校核
7-6塔设备的振动
戒么々风载荷振动一振动方向与风向平行，用静力法计算
塔设备的振动
1风的诱导振动一振动方向与风向垂直，用流体力学方法计算
一、风的诱导振动
1、卡曼涡街
（1）卡曼涡街的形成原因：
风绕流圆柱体
迎风侧（加速降压），背风侧（减速升压）
边界层流体质点受粘性摩擦力作用
背风侧边界层增厚
流体主流绕流形成漩涡
卡曼涡街
（2）形成卡曼涡街的条件
亚临界区；
超临界区；
2、升力Fl=ClPv2A/'
2
3、风诱导振动频率
Sr=f；
D/v
300WReW2Xl（）5时：
Si=0.2
艮＞3.5X106时：
Sr=0.27
若S1-0.2
则:
t=S冷=0.2*
临界风速一塔共振时的风速
vCn=5f；
nD=5D/Tcn
塔第一振型临界风速：
Vc】=5aD=5D/Tci
当V<
Vc』寸，塔不会发生共振
当时，塔将发生共振，需进行共振时的强度计算
二、塔设备的防振
防振措施：
（1）增大塔的自振频率
（2）采用扰流装置
（3）增加塔的阻尼
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