填料塔塔径和阻力的计算.docx
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填料塔塔径和阻力的计算
填料塔塔径和阻力的计算
填料塔内的流体力学特性
1气体
•:
•填料层的压降
•在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力咗在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。
•填料层压降与液体喷淋量L及气速u有关，在一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下，气速
L,>L2>Lf
空塔流連M
图9.6填料塔的流体力学恃性（双对数坐标）
越大，压降也越大。
对数坐标：
该图中的横坐标轴（JT轴）是对数坐标。
在此轴上，某点与原点的实际距离为该点对应数的对数值,但是在该点标出的值是真数。
为了说明作图的原理，作一条平行于横坐标轴的对数数值线■
填料塔内的流体力学特性
如图，曲线1、2、3表示不同液体喷淋量下，
填料层的/P〜〃关系，称为填料操作压降线。
在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线分为三段:
1.当气速低于A点时，气体流动对液膜的曳力很小，液体
流动不受气流的影响，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料层的持液量不变，该区域称为恒持液量区。
此时4P〜u为一直线，位于干填料压降线的左侧，
且基本上与干填料压降线平行。
2・当气速超过A点时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。
开始发生拦液现象时
/弓茸液区
心T拦液区…
泛点以上为液泛区
的空塔气速称为载点气速，曲线上的折点A,称为载点。
填料塔内的流体力学特性
顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。
气速增加很小便会引起压降的剧增，此现象称为液泛，开始发生液泛现象
<1
称为泛点。
点以上的区域称为液泛区。
下转折点称为“载点”，上转折点成为、、泛点"
;点以下为恒持液区,
时的气速称为泛点气速，以S表示，曲线上的点B,
载点至泛点间为拦液区,泛点以上为液泛区
液泛气速的计算
>
•:
•液泛（液泛气速〃f）
》泛点对应的空塔气速为液泛气速Y
》设计时，操作气速=50%〜80%的泛点气速。
》液泛气速〃月流体物性、液气流量比、填料充填方式和填料特性等因素有关。
•:
•液泛气速S的计算步骤（图9・7）
泛点气速的计算步骤：
&首先根据操件条件计算出g粧（均为已知）;
b・再由相应的泛点线查出对应的纵坐标值，即述于9（牛）-的值$c•再由已知的g、図、厲及旳等值代入上式求出泛点速度值s;
止实际选用的操作速度s可由泛点流速可乘一个合适的系数，即
II
0I
U.2O.3U4
J45«B10
D.CJ4
（JIM）I
0.02fc:
l'、F——分别为液体和气体的质量速度；闵、他——分别为气体和液体的密度,kg/m»“——气体的空塔眨点速度,m/s,
L水的密度和液体的密度之比；
0）一填料特性值（填料因子可査手＞）.m2/mSPl液体的粘度,mPa•Si
g重力加速度＞m/$s
填料塔塔径和阻力的计算
^1
•:
•填料塔塔径
》泛点对应的空塔气速为液泛气速Y
》设计时，操作气速=50%〜80%的泛点气速。
》液泛气速〃月流体物性、液气流量比、填料充填方式和填料特性等因素有关。
•:
•液泛气速S的计算步骤（图9・7）
泛点气速的计算步骤：
&首先根据操件条件计算出g粧（均为已知）;
b・再由相应的泛点线查出对应的纵坐标值，即述于仝（牛）-pV的值$
c•再由已知的g、図、厲及旳等值代入上式求出泛点速度值s;
d•实际选用的操作速度s可由泛点流速可乘一个合适的系数，即
划=（0.5〜0.为5。
填料塔塔径和阻力的计算
•:
•填料塔塔径的计算
由于Qv=于D**v
所以Dt=
式中Q”气体的处理量，m'/h；
Dt塔径9眄
P一卄算选定的空塔流速.m/ho
•:
•压强降的计
（1）计算出纵坐标比Q空■也.阳的值°
£>P\,
【例9・1］某矿石培烧炉排岀炉气冷却至20它后，送入填料吸收塔中用水洗涤，去除其中的SO?
。
已知燥作压力为10L325kPaf炉气的体积流量为2000m7h•炉气的混合分子■为32.16,洗涤水耗慨为L?
=45200kg/h.吸收塔选用填料为，（D25mniX25mmX2.5mm乱堆瓷拉西环;②50mm瓷矩鞍填料，若取空塔流速内液泛流速的70%■试分别求出所需的塔径及每券填料的压强降。
解；
（1）分别确定两种填料的粧泛气速及塔径;
1求炉气的密度4一―
理想气体状态方程是PV=nRTo
其中R=8.31焦耳/（摩尔•开）
因为p=ioi325Pa,r=8.31J/（mol-K）=8.31（Pa•m3）/（mol・K）
T=273+20=293K；M=32.16
所以有黔：
：
2驚3"=1338（g/m3）=1.338（kg/m3）
2求炉气的质量速度y
G—Q心=2000m3/hX1.337kg/n?
=2674kg/h
3
液体的密度
A.=10Q0kg/m'i
3=/°・04电♦匹•
V眸的竝
因为吸收剂为水，故9=1必0匸时水的粘度如=1。
⑥求泛点气速，操作气連及塔的截面
8•选用25mm乱堆瓷拉西环■则®=450m7m3。
7°-04x450X1xX=0-8Hm/s>
操作气速:
v=vrX70^=0s81XO.7=0.567（m/&）塔径’Dt=启乂应黑2塔截面积:
A=^=jXb・选用50mm瓷矩鞍，则^=130m7m3
液泛气速：
u=Jo・吾7503（m/s）操作气速汕=^X7O%=l・5O3XO.7=l,O52（m/s）塔径4=7盂茅T。
.823
（2）求每米填料的压强降△卫
①25mm瓷拉西环填料层
纵坐标疋
（0.567严X1X450X1.337
'9,81X1000
W=0・02
横坐标茅J管=562
9-7中根据纵、横坐标值宦出塔的工作点。
其位置在30、50rmnH?
（（ImmH?
Oh9.8PJ/m两条等压线之间，用内摘值法求出压降为^mmH?
（（ltnmH2O=9,8Pa）/m。
②50mm瓷矩鞍填料层
在图9.7中•根据纵、横坐标定出塔的工作点•其位置在△p=35nunH2O
（lmmH?
O=9,8Pa）/m处°
吸收净化法工艺配置
>
•:
•典型的吸收净化流程
A吸收剂的冷却
A新吸收剂的加入
A吸收液取出去再生加工或经处理后排放
丁新吸收拥
图乳10典型吸收净化流程图】一腋收塔必一聚2—液槽M—冷却:
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