浮阀塔设计

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。

设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍即：u＝（0.6～0.8）u F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距H T=0.6m，板上液层高度h L=0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。

根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。

由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。

（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。

1）降液管尺寸取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。

2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长l w=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。

浮阀（F1）塔的设计计算板式塔设计中，一般按防止出现过量雾沫夹带液泛的原则，首先确定液泛气速，然后根据它选取一适宜的设计气速来计算所需的塔径。

关于液泛气速这一极限值，理论上由悬浮于气流中的液滴的受力平衡关系导出如下：()246223fv pV L pu dg d ρπξρρπ=-式中：f u --液泛气速，m/s ；p d --液滴直径，m ；l v ρρ、 --气、液相密度，kg/m 3ξ---阻力系数 得： vv l p f g d u ρξρρ.3)(4-=但实际上，气液两相在塔板接触所形成的液滴直径、阻力系数均为未知，所以又将这些难以确定的变量和常数合并，使上式变为：VVL f cu ρρρ-= m/s 对于筛板塔、浮阀塔、及泡罩塔，式中的C 值可从Smith 图查得。

此图是按液体表面张力20=σN/m 时的经验数据绘出的，若塔内液体表面张力为其他数值时，应在图上查出的C 值后，按下式进行校正：2.020)20(σσ=C C C 20---表面张力为20mN/m 时的C 值，从Smith 图查得；σC --表面张力为σ时的C 值； σ --物系的表面张力，mN/m 。

求出U f 后，按u=(0.6～0.8)U f 确定设计的空塔气速。

按下式求出塔径：uV D Sπ4=Vs —设计条件下的气相流量；D---塔径u---空塔气速，m/s 。

浮阀塔的设计、计算是在半个多世纪大量的实验、工业化应用总结的基础上形成的标准化设计。

1、对于浮阀塔，根据四十多种物系在不同操作条件下的工业实验结果，得出阀孔动能因子F 0与操作状况的关系如下：阀孔动能因子：G o O u F ρ=F 0—阀孔动能因子，Pa 0.5 U 0---阀孔气速，m/sv ρ--气相密度，kg/m 3F 0反映密度为v ρ的气体以U 0速度通过阀孔时动能的大小。

综合考虑了F 0对塔效率、阻力降和生产能力的影响，根据经验可取F 0=8～12，即阀孔刚全开时作为设计点。

浮阀塔的设计示例浮阀塔是一种常见的化工设备，用于气体和液体之间的质量传递，尤其是在蒸馏和萃取过程中。

下面是一个浮阀塔的设计示例，重点介绍了它的结构和操作原理。

1.设计目标：本浮阀塔的设计目标是实现高效的质量传递，提高分离效果和产品纯度。

同时，保证设备的安全和可靠性，减少设备的能耗和维护成本。

2.结构设计：该浮阀塔采用垂直立式结构，内部分为多个塔板，每个塔板上安装有浮阀。

塔板之间通过气体和液体的穿孔连接。

在塔顶设置有进料口和出料口，而在塔底则设置有底流液收集器。

此外，还设计了塔壳和塔盖，用于保证设备的结构完整性。

3.操作原理：浮阀塔的操作原理基于浮阀的作用。

浮阀由一个密封球和一个杆连接组成。

当从塔底喷射的气体或液体经过塔板时，浮阀的球会被上升的气体或液体推起，从而打开通道，使气体或液体通过浮阀孔进入上方的塔板。

当上方的塔板上积聚足够的液体时，浮阀球会被液体推下，关闭通道，使液体停留在上方的塔板上。

通过不断重复这个过程，气体和液体之间的质量传递就得以实现。

4.浮阀的设计：浮阀的设计关键是选择合适的密封球和杆的材料，并确定其尺寸和重量。

一般来说，密封球和杆的材料要具有耐腐蚀和耐高温的特性，以满足不同工艺的要求。

此外，密封球的尺寸和重量需要根据气体和液体的流速和密度来确定，以保证浮阀的正常运行。

5.设备的操作与维护：为了确保浮阀塔的高效运行，需要进行定期的检查和维护工作。

首先，要检查浮阀是否正常工作，如有必要，需要更换损坏的浮阀。

其次，要及时清理塔板上的沉积物，以保证通道的畅通。

此外，还需要定期检查塔壳和塔盖的密封性，以防止气体或液体的泄漏。

6.设备的优化改进：针对该浮阀塔的优化改进措施主要包括以下几个方面：一是改善塔板的结构，增加塔板的布置密度，减小气液间的传质距离，从而提高质量传递效果。

二是采用节能技术，如加热和冷凝剂回收，减少能耗和环境污染。

三是引入自动控制系统，实现设备的自动化运行和监控，提高生产效率和安全性。

乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计需要综合考虑多种因素，以下是一个简要的设计方案：
设计采用F1型浮阀塔，常压蒸馏。

原料液经预热器加热至泡点后，进入精馏塔的进料板。

在每层塔板上，回流液体与上升的蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。

操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。

塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。

在设计过程中，需要确定工艺条件，进行工艺计算及选型，并对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，同时进行塔板的流体力学验算及负荷性能图，辅助设备的计算与选型，主体设备的机械设计等。

浮阀塔是一种广泛应用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中的塔设备，具有处理能力大、操作弹性大、塔板效率高、压强小、液面梯度小、使用周期长等优点。

在设计过程中，可以根据实际需求选择合适的浮阀塔型号和工艺参数，以达到最佳的分离效果。

浮阀塔课程设计范文浮阀塔是一种重要的化工设备，广泛应用于石油化工、化学工程、环保等领域，用于气体液体两相的分离。

本课程设计旨在对浮阀塔的设计过程进行深入研究，从而培养学生的设计能力和实践动手能力。

一、课程设计目的和任务本课程设计的主要目的是培养学生在化工工程领域的设计和实践能力，具体任务包括：1.了解浮阀塔的工作原理和结构特点；2.掌握浮阀塔设计的基本步骤和方法；3.进行浮阀塔设计的案例分析和实践操作；4.掌握使用计算机辅助设计软件进行浮阀塔的设计。

二、课程设计内容1.理论知识学习：学生需要通过文献资料、教材和网络资源等途径，了解浮阀塔的工作原理、结构特点、设计步骤和方法等方面的知识。

2.设计案例分析：学生需要选择一个具体的工程案例进行分析，包括流程图、设备选择、计算等方面的内容。

通过对案例的分析，学生可以更好地理解浮阀塔的设计过程和要点。

3.实践操作：在项目实践中，学生需要亲自完成浮阀塔的设计和计算，包括计算设计参数、绘制设备图、流程图、计算设备尺寸等。

通过实践操作，学生可以更好地掌握浮阀塔的设计方法和技巧。

4. 计算机辅助设计：学生需要使用计算机辅助设计软件，如AutoCAD等，进行浮阀塔的绘图和计算。

通过计算机辅助设计，学生可以提高设计效率，减少设计错误。

三、课程设计方法本课程设计采用综合教学方法，即理论与实践相结合，计算机辅助设计与手工绘图相结合。

具体方法包括：1.理论学习：学生通过课堂教学和自主学习等方式，学习浮阀塔的理论知识和设计方法。

2.设计案例分析：学生通过分组进行案例分析，共同讨论和解决设计难题，提高设计能力。

3.实践操作：学生通过实际操作，亲自完成浮阀塔的设计和计算，提高实践动手能力。

4.计算机辅助设计：学生通过使用计算机辅助设计软件，进行浮阀塔的绘图和计算，提高设计效率。

四、课程设计评价本课程设计的评价主要包括以下几个方面：1.设计报告评价：通过对学生设计报告的评阅，评价学生对浮阀塔设计过程的理解和掌握程度。

板式连续精馏塔设计任务书一、设计题目：分离苯—甲苯系统的板式精馏塔设计试设计一座分离苯—甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 % ，分离后苯的纯度达到 98 % ， 塔底馏出液中苯含量不得高于 1%（以上均为质量百分数）二、操作条件四、生产工作日每年 300 天，每天 24 小时运行。

五、厂址厂址拟定于天津地区。

六、设计内容1. 设计方案的确定及流程说明2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算3. 精馏塔的物料衡算4. 塔板数的确定5. 塔体工艺尺寸的计算6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算7. 塔板流体力学验算8. 绘制塔板负荷性能图9. 塔顶冷凝器的初算与选型10. 设备主要连接管直径的确定11. 全塔工艺设计计算结果总表12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论1. 塔顶压强：2. 进料热状态：3. 回流比： 加热蒸气压强： 单板压降： 4 kPa （表压）； 饱和液体进料 101.3 kPa （表压）；≤ 0. 7 kPa 三、塔板类型 ： 浮阀塔板目录一、绪论 (1)二、设计方案的确定及工艺流程的说明 (2)2.1设计流程 (2)2.2设计要求 (3)2.3设计思路 (3)2.4设计方案的确定 (4)三、全塔物料衡算 (5)3.2物料衡算 (5)四、塔板数的确定 (6)4.1理论板数的求取 (6)4.2全塔效率实际板层数的求取 (7)五、精馏与提馏段物性数据及气液负荷的计算 (9)5.1进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 (9)5.2气相平均密度和气相负荷计算 (10)5.3液相平均密度和液相负荷计算 (10)5.4液相液体表面张力的计算 (11)5.5塔内各段操作条件和物性数据表 (11)六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 (14)6.1塔径的计算 (14)6.2塔板主要工艺尺寸计算 (15)6.3塔板布置及浮阀数目与排列 (17)七、塔板流体力学的验算及负荷性能图 (19)7.1塔板流体力学的验算 (19)7.2塔板负荷性能图 (22)八、塔的有效高度与全塔实际高度的计算 (27)九、浮阀塔工艺设计计算总表 (28)十、辅助设备的计算与选型 (30)10.1塔顶冷凝器的试算与初选 (30)10.2塔主要连接管直径的确定·········································31 十一、对本设计的评述及相关问题的分析讨论 (33)13.1设计基础数据 (36)13.2附图 (38)天津大学仁爱学院化工系化工原理课程设计一、绪论化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。

摘要 (2)1 前言 (2)1.1 研究的现状及意义 (2)1.2 设计条件及依据 (6)1.3 设备结构形式概述 (7)2 设计参数及其要求 (8)2.1 设计参数 (8)2.2设计条件 (9)2.3设计简图 (10)3 材料选择 (10)3.1 概论 (10)3.2塔体材料选择 (11)3.3裙座材料的选择 (11)4 塔体结构设计及计算 (12)4.1塔体和封头厚度计算 (12)4.1.1 塔体厚度的计算 (12)4.1.2封头厚度计算 (12)4.2塔设备质量载荷计算 (12)4.3风载荷与风弯矩的计算 (14)4.4地震弯矩的计算 (16)4.4.1地震弯矩的计算 (16)4.4.2偏心弯矩的计算 (18)4.5各种载荷引起的轴向应力 (18)4.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (19)4.6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (19)4.6.2.塔体和裙座的稳定校核 (20)4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (21)4.7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (21)4.7.2水压试验时应力校核 (22)4.8基础环的设计 (23)4.8.1 基础环尺寸 (23)4.8.2基础环的应力校核 (23)4.8.3基础环的厚度 (24)4.9地脚螺栓计算 (24)4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (24)4.9.2地脚螺栓的螺纹小径 (25)符号说明 (26)小结 (29)参考文献............................................................................................................................... 错误!未定义书签。

谢辞....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。

3.6.F1型浮阀塔板设计3.6.1溢流装置选用单溢流方形降液管，不设进口堰，各项计算如下： 3.6.1.1.堰长l w :取堰长l w =0.66D=0.66×0.8=0.528 3.6.1.2.出口堰高h w :h w =h L -h ow ,2'32.84()1000h ow wL h E l = ，近似取E=1，L h =Ls ×3600=0.0022×3600=7.92m 3/s 因为l w =0.528,故h ow =0.015m 则 h w =h L -h ow =0.07-0.015=0.055m3.6.1.3弓形降液管宽度W d 和面积A f ：由l w /D =0.528/0.8=0.66,查弓形降液管的宽度和面积图可得，A f /A T =0.0721，W d /D=0.124故A f =0.0721×0.502=0.0362m 2,W d =0.124×0.8=0.0992m 验算液体在降液管中的停留时间：s L H A h T f 40.7)0022.03600/(45.00362.03600/3600=⨯⨯⨯=⨯=θ s 5>θ故降液管尺寸可用。

3.6.1.4降液管底隙高度h o'00s w L h l u = 可取降液管底隙处液体流速取u o '=0.13m/s 则 h o =0.0022/(0.66*0.13) =0.0256mw o h h >合理同理可得出其他回流比的各项计算，总结果如下表：表3-17 溢流装置参数表R堰上液层高度h 0w /m堰长l w /m出口堰高h w /m降液管宽度W d /m降液管的面积A f /m 2停留时间θ/S 底隙高度h o /mR 1 0.0150.528 0.0550.09920.03627.40 0.0256R 2 0.017 0.792 0.053 0.145 0.0815 11.83 0.030 R 30.0180.7920.0520.1450.081510.790.0333.6.2塔板布置及浮阀数目与排列选用F1型重阀，阀孔直径d 0=39mm ，底边孔中心距t=75mm取阀孔动能因子F 0=10 ，孔速s m F u V /99.401.4/10/00===ρ每一层塔板上的浮阀数N ：8.91)99.4*039.0*4/14.3/(547.0)*4//(2020===u d V N s π取边缘区域宽度W c =0.06m W s =0.10m塔板上的鼓泡面积2222arcsin 180a x A x R x R R π⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦R=D/2-W c ==0.5-0.05=0.45m x=D/2-(W d +W s )=0.5-(0.0992+0.10)=0.3008m 把数据代入得Aa=0.4978浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一排的孔心距t=75mm=0.075m 则估算排间距mm t N Aa t 73)075.0*8.91/(4978.0)*/('=== 考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块版的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用73mm ，而应小于此值。

浮阀塔的设计计算1选取设计塔板1.1板型选取：根据化学工业出版社《化工原理》提供的液相流量参考表选取单流型塔板，单流型塔板是最常用的形式，结构简单，制作方便，且横贯全板的流道长，有利于达到较高的塔板效率。

1.2板间距的初选：板间距N的选定很重要，对完成一定生产任务，若采用较大的板间距，能T允许较高的空塔气速，对塔板效率、操作弹性及安装检修有利；但板间距增大后，会增加塔身总高度，金属消耗量，塔基、支座等的负荷，从而导致全塔造价增加。

反之，采用较小的板间距，只能允许较小的空塔气速，塔径就要增大，但塔高可降低；但是板间距过小，容易产生液泛现象，降低板效率。

所以在选取板间距时，要根据各种不同情况予以考虑。

如对易发泡的物系，板间距应取大一些，以保证塔的分离效果。

板间距与塔径之间的关系，应根据实际情况，结合经济权衡，反复调整，已做出最佳选择。

设计时通常根据塔径的大小，由塔板间距的经验数值选取.初选板间距为0.45m.2汽、液体体积流量计算2.1 精馏段、提馏段的摩尔流量计算：精馏段气体摩尔流量：V=L+D=(R+1)D=(0.4331+1)×866.02=1241.1kmol/h提馏段气体摩尔流量：v′=v=1241.1kmol/h=0.34475kmol/s精馏段液体摩尔流量：L=RD=0.4331×866.02=375.07kmol/h提馏段液体摩尔流量：L′=L+F=375.07+1299=1674.07kmol/h精馏段、提馏段的体积流量计算：表4-1 气体体积流量计算表塔顶气体密度：()33311101.31066.42722687.57/ 2.69/273.15288.314V v pM g m kg m RT ρ⨯⨯====+⨯塔底气体密度塔底气体密度：()3322101.31086.34 3.05/273.15728.314V v pM kg m RT ρ⨯⨯===+⨯气体平均密度：3122.693.052.87/22v v v kg m ρρρ++=== 塔顶气体体积流量：31111241.166.398.509/2.693600v s v V M V m s ρ⨯===⨯塔底气体积流量：32221241.186.349.76/3.053600v s v V M V m s ρ⨯===⨯全塔平均气体体积流量：128.5099.769.134522S S S V V V ++===全塔平均气体体积流量：表4-2 液体体积流量计算表塔底液体密度：3111617.7/1.619L i ikg m m ρρ===∑ 塔顶液体密度：3211598.0k /1.6722L i ig m m ρρ===∑ 液体平均密度：312617.7598.0607.9/22L L L kg m ρρρ++===塔顶液体体积流量：3111375.0789.490.01509/617.73600s L LM L m s ρ⨯===⨯塔底液体体积流量：'31221674.0771.960.05600/598.03600s L LM L m s ρ⨯===⨯。

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔引言乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。

其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。

由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。

本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。

一、浮阀塔的概念及优点浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。

其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。

它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。

与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点：1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在塔板上的负荷更加均匀。

2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。

3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。

二、乙醇水精馏塔的设计要点2.1 分离原理乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。

在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。

同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。

因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。

2.2 浮阀塔的设计计算在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素：1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。

2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。

3. 精馏温度：通过改变精馏温度可以控制乙醇和水的蒸汽压，从而影响精馏效果。

4. 气液流量比：气液流量比可以影响塔板的液态和气态的几何结构，从而影响塔板的分离效果。

课程设计（论文）浮阀精馏塔的工艺设计说明书题目名称苯—甲苯溶液精馏装置精馏塔设计课程名称化工原理学生姓名雷素兰学号**********系专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2012年12月25 日目录一、设计任务书 (3)二、概述 (4)三、设计方案的确定和流程说明 (4)四、物料衡算 (5)1.设计条件 (5)2．全塔物料衡算 (6)五、设备设计与选型 (7)1. 精馏塔工艺设计 (7)2.塔内气液负荷 (11)3.计算塔径、确定板间距 (13)六、塔板结构设计 (14)1.溢流装置 (14)2.塔板布置 (15)七、浮阀塔流体力学验算 (17)1.塔板压降 (17)2.塔板负荷性能 (19)八、精馏塔结构尺寸设计 (23)九、参考文献 (26)十、总结 (27)十一、致谢 (27)十二、附工程图纸 (28)概述塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。

根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。

本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。

设计方案的确定和流程说明1.塔板类型:精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。

浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。

本设计采用浮阀塔板。

2. 加料方式:加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。

故本设计采用泵直接加料。

3. 进料状况:进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度p V = 3.62kg/m3;液相密度p L = 734kg/m3;混合液表面张力（T = 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013X105p&设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度U —般为最大允许气速U F的0.6〜0.8倍即：u =( 0.6 〜0.8 ) U F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为:根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m 时的负荷系数C20 =0.1。

由所给出的工艺条件校正得：S —=0.1 —= 0.096汽20丿I噩丿最大允许气速:取板间距H T =0.6m ，板上液层高度h L =0.083m 图中的参变量值H「h L=0.6-0.083 =0.517m取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：」m.G —实际塔截面积:—尹=尹心如安全系数：如"偌/I •知°期在0.6〜0.8范围间，合适。

(二) 溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。

1) 降液管尺寸取溢流堰长l w =0.7D ,即l w /D=0.7,由弓形降液管的结构参数图查得:A 〃A T =0.09,W d /D=0.15因此：弓形降液管所占面积：A f =0.09 X l.54=0.139(m 2)弓形降液管宽度:W d =0.15 X l.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间B,0.01V PvP34-3.62 q3^2实际空塔速度：二L%開= 0 825财张按标准塔径尺寸圆整，取 D = 1.4m ;由于停留时间B> 5s，合适。

2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出:溢流堰长l w=0.7 x l.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即2.84 2.84 - （001x3600^____ ^]x _______________1UOO I 0.98 丿溢流堰高：h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速U0‘= 0.228m/s ;降液管底隙高度:0.010198x0.2280.045^浮阀数及排列方式1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为:呦——ll/xfj. 62 —5.78m I £每层塔板上浮阀个数：1.27x4 （个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。

第一章 物料衡算与操作线方程1.1间接蒸汽加热方式下的物料恒算总物料衡算 F D W =+易挥发组分的物料衡算 F D W Fx Dx Wx =+式中：F ，D ,W —进料、馏出液和釜残液的流量，/kmol hF x —进料中易挥发组分的组成，摩尔分率 D x —馏出液中易挥发组分的组成，摩尔分率 W x —釜残液中易挥发组分的组成，摩尔分率苯的摩尔质量为78，甲苯的摩尔质量为92. 进料组成 35/35/65/AF A BM x M M =+ 35/7835/7865/92=+ 0.3884= 釜残液组成 2/2/98/AW A BM x M M =+ 2/782/7898/92=+ 0.02351=馏出液组成 99.8/99.8/0.2/AD A B M x M M =+99.8/7899.8/780.2/92=+0.9983= 塔顶馏出液的平均摩尔质量 0.998780.0029278.023D M =⨯+⨯=塔顶馏出液的流量 75.31094.34/3002478.0238D kmol h ⨯==⨯⨯ 全塔物料衡算 F D W =+ F DWF x D x W x =+ 代入相关数据得：252.47/F kmol h =，158.13/W kmol h =1.2精馏段操作线方程1.2.1最小回流比的确定对理想物系或对理想物系偏离不大的情况，最小回流比可直接由下式求得min D q q qx y R y x -=-其中：由以下两式联立求解：1(1)xy xαα=+-11F q q x qy x q q =+++ 选择饱和液体进料，故1q =，q F x x =根据塔顶和塔底组成0.9983F x =，0.02351W x =在苯-甲苯混合液的t x y --附图1中分别查出塔顶和塔底温度为分别为80.15D T C =︒, 109W T C =︒;然后查表1,110.6C ︒和105C ︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压表1 不同温度下苯和甲苯的饱和蒸汽压用内插法求得80.15D T C =︒, 109W T C =︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压，计算塔顶和塔底的相对挥发度A α和B α80.15D T C =︒时8580.158580.1116.9116.9101.33A P ο--=-- 得 101.49A P kPa ο= 8580.158580.1464640B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔顶相对挥发度 101.492.5340.06A DB P P οοα===109W T C =︒时110.6109110.6105240240204.2A P ο--=-- 得 229.7A P kPa ο= 110.6109110.6105101.33101.3386B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔底相对挥发度 229.772.3796.95A WB P P οοα===塔的平均相对挥发度2.45m α===表2 不同温度下苯和甲苯的组成()2.450.38840.60871(1)1 2.4510.3884q q q x y x αα⨯===+-+-⨯最小回流比为 m i n 0.99830.60871.770.60870.3884D q q qx y R y x --===-- 1.2.2适宜回流比的确定根据设计经验，一般物系的适宜回流比为 R = (1.1-2.0) min R 取min 22 1.77 3.54R R ==⨯= 1.2.3操作线方程 精馏段操作线方程10.77970.219911D n n n x Ry x x R R +=+=+++ 提馏段操作线方程''''1''m m w m w L W L qF Wy x x x x L W L W L qF W L qF W ++=-=---+-+-''1 1.36920.00868m m y x +=-第二章 理论塔板数的确定本次设计采用直角梯级图解（M.T.图解法）将逐板计算过程在x y -相平衡图上进行，分别用平衡线和操作线代替平衡方程和操作线方程，用图解理论板的方法代替逐板计算法，则大大简化了求解理论板的过程。

化工原理课程设计最新浮阀塔的设计例示:1．题目拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量Vs = 1.27m3/s；液相流量Ls = 0.01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。

2．设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF的0.6～0.8倍，即：u＝（0.6～0.8）u F依式(2-34) 可知：式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距HT = 0.6m，板上液层高度hL = 0.083m，那么图中的参变量值HT - hL = 0.6 - 0.083 =0.517m。

根据以上数值由图2-15可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 = 0.1。

由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；那么实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。

1）液管尺寸取溢流堰长lw=0.7D ，即lw/D=0.7 由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。

2）流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长lw=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:h w=h L-h ow=0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s，那么，降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数 ：（个）2）浮阀的排列 按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。

化工设备机械基础课程设计——浮阀塔设计学院名称：化学与环境工程学院专业：化学工程与工艺2011 年12月目录第1章绪论 (1)1.1 课程设计的性质和任务 (1)1.2 课程设计的要求 (1)1.3 课程设计的内容 (1)1.4 课程设计的步骤 (2)1.4.1 准备阶段 (2)1.4.2 机械设计阶段 (2)1.4.3 设计计算说明书 (2)1.4.4 课程设计答辩 (2)第2章设计参数及要求 (3)2.1 设计参数 (3)2.2 已知设计条件 (3)第3章塔体机械设计 (5)3.1按计算压力计算塔体及封头厚度 (5)3.1.1塔体厚度计算 (5)3.1.2封头厚度计算 (5)3.2塔设备质量载荷计算 (5)3.2.1筒体、圆筒、封头、裙座的质量 (6)3.2.2塔内构件的质量 (6)3.2.3保温层的质量 (7)3.2.4平台、扶梯的质量 (7)3.2.5操作时物料的质量 (8)3.2.6附件的质量 (8)3.2.7充水的质量 (8)3.2.8偏心质量 (9)3.3风载荷与风弯矩的计算 (10)3.3.1风载荷的计算 (10)3.3.2风弯矩的计算 (12)3.4地震弯矩的计算 (12)3.4.1地震载荷的计算 (12)3.4.2地震弯矩的计算 (14)3.5偏心弯矩的计算 (15)3.6各种载荷引起的轴向应力 (16)3.6.1计算压力引起的轴向应力 (16)3.6.2操作质量引起的轴向应力 (16)3.6.3最大弯矩引起的轴向应力 (17)3.7塔体和裙座危险截面强度与稳定性校核 (17)3.7.1截面的最大组合轴向拉应力校核 (17)3.7.2塔体与裙座稳定性校核 (18)3.8塔体水压试验和吊装时的应力校核 (19)3.8.1水压试验时各种载荷引起的应力 (19)3.8.2水压试验时应力校核 (19)3.9基础环设计 (20)3.9.1基础环尺寸 (20)3.9.2基础环的动力校核 (20)3.9.3基础环的厚度 (21)3.10地脚螺栓设计 (21)3.10.1地脚螺栓的最大拉应力 (21)3.10.2地脚螺栓的螺纹小径 (22)第4章塔结构的设计 (23)4.1塔盘结构 (23)4.2塔盘的支撑 (24)参考文献 (25)设计结果及总结 (26)附录一主要符号说明 (27)第1章绪论1.1课程设计的性质和任务（1）通过学习培养学生综合运用《化工设备基础》及有关先修课程的基本知识，进行典型中、低压化工设备设计。

浮阀塔设计心得与体会浮阀塔设计是我们学业生涯的最后一个环节，不仅是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，更是对我们所学知识的一种检测与丰富，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对我们的学习能力、独立思考及工作能力也是一个培养。

在没有做浮阀塔设计以前觉得浮阀塔设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做浮阀塔设计发现自己的看法有点太片面。

浮阀塔设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过这次浮阀塔设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

我们设计毕业论文就是运用已有的专业基础知识，独立进行科学研究活动，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。

浮阀塔设计是对我们的知识和相关能力进行一次全面的考核，是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文打下良好的基础。

我认为，浮阀塔设计也是对在校大学生最后一次知识的全面检验，是对学生基本知识、基本理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试。

毕业论文不是单一地对学生进行某一学科已学知识的考核，而是着重考查学生运用所学知识对某一问题进行探讨和研究的能力。

浮阀塔设计还能培养我们的科学研究能力，使我们初步掌握进行科学研究的基本程序和方法。

我们大学生毕业后，不论从事何种工作，都必须具有一定的研究和写作能力，要学会收集和整理材料，能提出问题、分析问题和解决问题，并将其结果以文字的形式表达出来。

我们当代大学生应该具有开拓精神，既有较扎实的基础知识和专业知识，又能发挥无限的创造力，不断解决实际工作中出现的新问题。

毕业论文的过程是训练我们独立地进行科学研究的过程。

撰写毕业论文是学习怎么进行科学研究的一个极好的机会，有指导教师的指导与传授，可以减少摸索中的一些失误，少走弯路，而且直接参与和亲身体验了科学研究工作的全过程及其各环节，是一次系统的、全面的实践机会。