填料塔计算部分

二 基础物性参数的确定1 液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

由手册查得，2 气相物性参数设计压力：101.3kPa ,温度：20C ︒氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=⨯=⨯ 氨气在空气中的扩散系数：查表得，氨气在0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ︒时的空气中的扩散系数：332200022293.150.171273.150.189/0.06804/VP T D D P T cm s m h ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭==混合气体的平均摩尔质量为m i 0.05170.982929.27V i M y M ==⨯+⨯=∑混合气体的平均密度为3m 101.329.27 1.2178.314293.15V Vm PM kg m RT ρ⨯===⨯混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ︒空气粘度为51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=⨯•=•3 气液相平衡数据由手册查得，常压下20C ︒时，氨气在水中的亨利系数76.3a E kP =相平衡常数76.30.7532101.3E m P ===溶解度系数3s998.20.726076.318.02LH kmol kPa m EM ρ===•⨯4 物料衡算进塔气相摩尔比1=110.050.05263110.05y Y y ==-- 出塔气相摩尔比321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ϕ-=-=-=⨯混合气体流量330.1013(273.1520)16.10100.1013273.15V N Q Q m h ⨯⨯+==⨯⨯惰性气体摩尔流量273.15(10.05)636.1622.4273.1520V Q V kmol h =⨯-=+该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：1212L Y Y V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X =min0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -⎛⎫== ⎪⎝⎭ 取操作液气比为 min1.4L L V V ⎛⎫= ⎪⎝⎭1.40.7381 1.0333LV=⨯= 1.0333636.16657.34L kmol h =⨯=1212()636.16(0.052630.001053)0.0499657.34V Y Y X X L -⨯-=+==表2-4-15 吸收塔的工艺尺寸计算5.1 塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。

一、设计方案的确定(一) 操作条件的确定1．1吸收剂的选择1．2装置流程的确定1．3填料的类型与选择1．4操作温度与压力的确定45℃常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2．1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔根据上式计算如下： 混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm ==⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m •h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s•⨯=⨯⨯=-ρ2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即2121min /X m Y Y Y ）V L（--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y ）V L（--==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算即W L =735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为0.011799查埃克特通用关联图得226.02.0=••L LV F F g u μρρϕφ（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1260-=m F φ s m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径，取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核：82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h 查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3 U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。

一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定1．1吸收剂的选择1．2装置流程的确定1．3填料的类型与选择1．4操作温度与压力的确定45℃ 常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2．1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔 根据上式计算如下：混合密度是：1013.865KG/M3混合粘度0.001288 Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m 3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即 2121min /X m Y Y Y ）V L （--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y ）V L （--==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径，取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核：82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。

填料塔的计算范文料塔是一种常见的工程结构，用于储存和输送颗粒状物料。

其设计过程中需要进行一系列计算，以确保料塔具有足够的强度和稳定性，能够安全承载预计的荷载。

本文将介绍料塔的计算方法和步骤，并给出一个具体的例子，展示如何进行料塔的计算。

一、料塔的计算方法和步骤1.确定设计参数：包括预计储存物料的密度、颗粒大小和湿度；预计料塔高度和直径；料塔所处环境的温度、湿度和风速等。

2.计算所需容量：根据预计储存物料的总重量和密度，计算料塔的总容量。

3.确定料塔的结构形式：包括筒形、锥形、碗形等，根据具体情况选择合适的结构形式。

4.计算料塔的自重和荷载：根据料塔的几何形状和预计物料的重量，计算料塔的自重；同时考虑其他荷载，如风荷载、地震荷载等。

5.计算料塔的强度和稳定性：根据材料的弹性模量和抗压强度，计算料塔的强度；同时根据料塔的几何形状和与地面的接触方式，计算料塔的稳定性。

6.进行结构优化：根据计算结果，进行结构优化，满足强度和稳定性的要求；同时尽可能减小材料的使用量和成本。

二、料塔计算范例假设我们需要设计一个筒形料塔，用于储存密度为1.2t/m³的玉米，预计储存量为2000t，料塔的高度为20m，直径为8m。

现在我们按照上述步骤进行料塔的计算。

1.设计参数：玉米的密度为1.2t/m³，预计料塔高度为20m，直径为8m，环境温度为25℃，相对湿度为60%，风速为15m/s。

2.计算所需容量：预计储存量为2000t，根据玉米的密度计算料塔的总容量为2000t/1.2t/m³=1666.7m³。

3.结构形式：选择筒形料塔。

5.强度和稳定性：根据材料的弹性模量和抗压强度，计算料塔的强度；根据料塔的几何形状和与地面的接触方式，计算料塔的稳定性。

6.结构优化：根据计算结果，进行结构优化，满足强度和稳定性的要求，同时尽可能减小材料的使用量和成本。

三、结论料塔的计算是一个复杂而重要的工程问题，涉及材料力学、结构力学、流体力学等多个学科。

填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =~贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以：2F u /（100/3）（）=UF=3.974574742m/s其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积，33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。

气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=；取u= F u =2.78220m/s0.7631D === （3-2）圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。

(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。

对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。

()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。

第一章设计任务依据和要求一、设计任务及操作条件：1、混合气体（空气中含SO2气体的混合气）处理量为：106Kmol/h2、混合气组成：SO2含量为6.7% （mol% ），空气为：93.3 %（mol%）3、要求出塔净化气含SO2为：0.148 %（mol%），H2O为：1.172 kmol/h4、吸收剂为水，不含SO25、常压，气体入塔温度为25℃，水入塔温度为20℃。

二、设计内容：1、设计方案的确定。

2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压降的计算。

3、填料塔附属结构的选型与设计。

4、填料塔工艺条件图。

三、H2O-SO2在常压20℃下的平衡数据X Y X Y0.00281 0.0776 0.000423 0.007630.001965 0.00513 0.000281 0.00420.001405 0.0342 0.0001405 0.001580.000845 0.0185 0.0000564 0.000660.000564 0.0112四、气体及液体的物性数据1、气体的物性：气体粘度()0.0652/G u kg m h =⋅气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ=2、液体的物性：液体粘度µL =3.6 kg /(m ·h); 液体扩散系数D L =5.3×10-6m 2/s; 密度ρL =998.2 kg /m 3;液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==× 五、 设计要求1、设计计算说明书一份2、填料塔图（2号图）一张第二章 SO 2净化技术和设备 一、SO 2的来源、性质及其危害二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。

主要有自然来源和人为来源两大类：自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。

填料塔计算公式填料塔是化工、环保等领域中常用的气液传质设备，要想设计和操作好填料塔，掌握相关的计算公式那可是相当重要！先来说说填料塔的塔径计算公式。

这就好比给塔选一件合适的“衣服”，太大了浪费材料，太小了又影响工作效率。

塔径的计算主要考虑气体的体积流量、空塔气速等因素。

计算公式大致是：D = √（4Vs / πu），这里的 D 表示塔径，Vs 是气体体积流量，u 是空塔气速。

咱就拿一个实际例子来说吧，之前我在一个化工厂实习的时候，就碰到了填料塔塔径计算的问题。

当时厂里要对一个旧的填料塔进行改造，以提高生产效率。

我们首先得确定气体的流量，这可不是个简单的事儿，得通过各种测量仪表，像流量计啥的，获取准确的数据。

然后再根据工艺要求和经验，确定合适的空塔气速。

这个空塔气速的选择可不能马虎，选高了，气体阻力增大，能耗增加；选低了，塔的处理能力又不够。

我们那时候是反复讨论、计算，才最终确定了一个比较理想的塔径。

再来说说填料层高度的计算公式。

这就像是给塔盖房子，得盖多高才能让气液充分接触，完成传质任务呢？常用的计算公式有传质单元数法和等板高度法。

传质单元数法呢，需要先计算出传质单元数，然后乘以传质单元高度，就得到了填料层高度。

等板高度法呢，是先确定理论板数，再乘以等板高度。

我记得有一次，在设计一个新的填料塔时，为了确定填料层高度，我们可是费了好大的劲儿。

先是在实验室里做小试，模拟实际的操作条件，测量各种数据。

然后根据实验结果进行计算和分析，不断调整参数，优化设计方案。

那几天，我们办公室的灯常常亮到很晚，大家都在为了这个项目努力。

还有填料的压降计算也不能忽视。

压降大了，会增加能耗；压降小了，又可能影响传质效果。

总之，填料塔的计算公式虽然看起来有点复杂，但只要我们认真研究，结合实际情况，多做实验和计算，就一定能设计出性能优良的填料塔，为生产和环保事业做出贡献。

希望我讲的这些能让您对填料塔的计算公式有更清楚的了解，在实际应用中少走弯路，提高工作效率和质量！。

2装置流程 逆流操作 吸收剂操作温度 水 20 C操作压力 常压填料类型 聚丙烯阶梯环（塑料填料）填料规格D N 25 ( D d 8 )1 液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

由手册查得， 20 C 时水的有关物性数据如下： 密度（ L） 998.2kg/ m3粘度（L）0.001Pa s=3.6kg/(mh)表面张力（L）940896kg/ h22 气相物性参数设计压力： 101.3kPa , 温度： 20 C 氨气在水中的扩散系数： D L1.76 10 cm / s 9 2 6.336 10 m / h6 2二 基础物性参数的确定本设计方案信息如下表所示：氨气在空气中的扩散系数：查表得，氨气在 0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为 0.17cm / s ，2根据关系式换算出 20 C 时的空气中的扩散系数：3 3P 0 D VD 0T 0.17 1293.15 2PT 0273.150.189cm 2/ s 0.06804m 2/ h混合气体的平均摩尔质量为M Vmy i M i 0.05 17 0.98 29 29.27混合气体的平均密度为PM Vm101.3 29.27 1.217kg m3VmRT 8.314 293.15混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20 C 空气粘度为1. 8 1 150P a s0. 0k6g5 m ( h)3 气液相平衡数据由手册查得，常压下 20 C 时，氨气在水中的亨利系数E 相平衡常数76.3kPamEP 溶解度系数H76.30.7532101.3L998.2 0.7260 kmol kPa m3EM s76.3 18.024 物料衡算进塔气相摩尔比y 1Y 1 =1 y 10.05 0.052631 0.05出塔气相摩尔比Y 2Y 1(13A) 0.05263(1 0.98) 1.053 10VL12混合气体流量0.1013 (273.15 20)33Q V Q N0.1013 273.1516.10 10 m h惰性气体摩尔流量VQ V 273.15(1 0.05) 636.16kmol h22.4 273.15 20该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：L Y 1 Y 2 VY 1 m X 2对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成X 2 0L Vmin0.05263 0.001053 0.73810.05263 0.7532取操作液气比为L 1. 4 LVVm i nL1. 4 0. 7 3 8 1 1. 0 3 3 3 VL 1. 0 3 3 3 6 3 6. 1 66k 5m 7.o 3l 4hX V(Y 1 Y 2 )X 636.16 (0.05263 0.001053) 0.0499657.34填料物性参数查表得：聚丙烯阶梯环 D N 25 散装填料物性参数塔径与填料公称直径的比值值 D/d 的推荐 D d >8关联常数 A 0.204 关联常数 K1.75填 料 材 质 的 临 界 表 面 张 力 值 c33（ d yn/cm ） 直径 高 厚 25 12.5 1.4比表面积 (m 2m 3)228 空隙率 (m 3m 3) 0.90堆积密度P( kg m 3)97.8 个数 n （ m 3）81500干填料因子 (m )1312填料形状系数1.45散装填料分段高度推荐 h/D8 ~ 15 值h max6散装填料泛点填料因子平均值 F（ 1/m ） 260散装填料压降填料因子平均值P（ 1/m ） 176表 2-4-15 吸收塔的工艺尺寸计算5.1 塔径计算采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速。