填料塔计算
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填料塔压降计算公式填料塔是化工生产中常用的一种设备,而要理解和设计填料塔,压降的计算就显得至关重要。
咱们先来说说啥是填料塔压降。
简单来讲,就是气体通过填料层时产生的压力损失。
这就好比咱们走路遇到了山坡,要费点力气才能爬上去,气体在填料塔里流动也得克服阻力,这个阻力带来的压力变化就是压降啦。
那这压降是咋算出来的呢?这就得提到一些公式了。
常见的有埃克特通用关联图法、贝恩-霍根关联式等等。
咱先拿埃克特通用关联图法来说,这里面涉及到一堆参数,像气体的密度、黏度,还有填料的特性参数等等。
我给您举个例子哈。
之前我在一个化工厂实习的时候,就碰到了关于填料塔压降计算的问题。
当时厂里要对一个旧的填料塔进行改造,提高生产效率。
我们几个实习生跟着师傅一起忙活。
师傅让我们先计算出原来填料塔的压降,看看问题出在哪儿。
我拿着一堆数据,对着公式开始算,结果算了好几遍都不对。
师傅过来看了看,笑着说:“你这孩子,参数都没搞清楚就瞎算。
”然后师傅耐心地给我讲解,说这个气体的密度得根据实际温度和压力来算,不能直接用标准状态下的值。
还有填料的特性参数,得从厂家提供的手册里准确找到。
经过师傅这么一指点,我终于算对了,那时候心里别提多有成就感了。
再说说贝恩-霍根关联式,这个公式相对来说简单一些,但也有它的适用范围。
在实际应用中,可不能随便乱用,得根据具体的工况选择合适的公式。
计算填料塔压降的时候,还得注意一些细节。
比如说,测量数据要准确,一点点误差可能就会导致结果相差很大。
而且不同类型的填料,其压降特性也不一样,有的阻力大,有的阻力小。
总之,填料塔压降的计算虽然有点复杂,但只要咱们把公式弄明白,参数搞准确,再加上多练习多实践,就一定能把它拿下。
以后您要是碰到填料塔相关的问题,可别忘了好好算一算压降哦,这可是关系到整个生产过程能否顺利进行的关键因素之一呢!。
一、填料塔的计算(一) 操作条件的确定1.1吸取剂的选择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)填料吸取塔的工艺尺寸的运算2.1基础物性数据①液相物性数据关于低浓度吸取过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔依照上式运算如下: 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相平稳常数为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该吸取过程为低浓度吸取,平稳关系为直线,最小液气比按下式运算,即2121min /X m Y Y Y )V L(--=关于纯溶剂吸取过程,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塔径运算采纳Eckert 通用关联图运算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量运算即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%(在承诺范畴内) =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/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!。