畢業(yè)設(shè)計(jì)----碳酸丙烯酯吸收煙道氣中co2填料塔的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　碳酸丙烯酯吸收煙道氣中CO2填料塔的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1、處理能力：1500m3/h；<

2、;/p><p>　　2、進(jìn)料組成：CO2含量13%（體積），其余視為空氣；</p><p>　　3、工藝要求：回收率為92%；</p><p>　　4、操作條件：壓強(qiáng)0.6MPa,吸收溫度30℃。</p><p>　　5、設(shè)備型式：填料塔</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p

3、><p>　　1、設(shè)計(jì)法案的確定和流程說明；</p><p>　　2、填料塔的工藝設(shè)計(jì)；</p><p>　　3、填料塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；</p><p>　　4、填料塔的強(qiáng)度設(shè)計(jì)；</p><p>　　5、其他主要設(shè)備的選型。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)要求</b><

4、;/p><p>　　1、設(shè)計(jì)說明書一份；</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)圖紙：</b></p><p>　　a、工藝流程圖一張（采用AutoCAD繪制）；</p><p>　　b、主要設(shè)備總裝配圖一張（A1）；</p><p><b>　　3、答辯。</b></p&g

5、t;<p><b>　　五、設(shè)計(jì)完成時(shí)間</b></p><p>　　2009.8.31～2009.9.25</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　碳酸丙烯酯(簡稱碳丙，縮寫PC)脫碳技術(shù)，是利用PC這一極性有機(jī)溶劑對(duì)CO2，H2S等多種酸性氣體的特殊親和力，來選擇性脫除有關(guān)氣體中的酸

6、性組份，PC脫碳屬典型的物理過程，具有能耗低、工藝流程簡單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此很快得以普及和推廣。目前，國內(nèi)已有l(wèi)5O余家工廠應(yīng)用PC法脫碳(大多為中小型氨廠)，包括替代水洗脫碳、配尿素、配磷銨、聯(lián)堿等類型，其開工裝置數(shù)為MDEA 法、NHD法脫碳總和的數(shù)倍。</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　填料塔很容易應(yīng)用于板式塔很難運(yùn)

7、用的某些場合。例如：塔徑小于800mm的塔，如使用板式塔將很難安裝，而填料塔卻很容易安裝；要求低壓降的塔，如采用板式塔將很難保證塔底的真空度，而填料塔的壓降常低于板式塔。填料塔的運(yùn)用越來越廣泛，許多過去曾被板式塔壟斷的大型塔，已成功地被填料塔所取代。填料塔的特性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）生產(chǎn)能力，填料塔的生產(chǎn)能力大于同直徑的篩板塔很浮閥塔。</p><p>　　（2）

8、分離效率，填料塔的分離效率可和相同高度的板式塔相比。</p><p>　?。?）操作彈度，合理的填料塔，其操作彈性一般好于篩板塔，大致和浮閥塔相當(dāng)。</p><p>　　（4）壓降（阻力），除非在很高的液相流率下操作，填料塔中每一個(gè)理論板的壓降通常小于板式塔。</p><p>　　（5）成本，填料的制造成本較高，但填料塔比板式塔容易安裝，因此可導(dǎo)致總體上較低的安裝成

9、本。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的目的是碳酸丙稀脂脫除煙道氣中CO2，在操作條件為壓強(qiáng)為0.6MPa,吸收溫度30℃，因此選擇填料塔作為塔設(shè)計(jì)型式。</p><p>　　2.填料的類型與選擇</p><p>　　塔填料（簡稱為填料）是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。填料的正確選擇，對(duì)塔

10、的經(jīng)濟(jì)效果有著重要的影響。對(duì)于給定的設(shè)計(jì)條件，常有多種填料可供選用。故對(duì)各類的填料綜合比較，以便選擇比較理想的填料是很有必要的。填料改進(jìn)的方向?yàn)樵黾悠渫ㄟ^能力，以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要；改善流體的分布與接觸，以提高分離效率。填料可分為亂堆填料盒規(guī)整填料，亂堆填料做無規(guī)則堆積而成，裝卸較方便，但壓降大，一般直徑在50mm以下的填料用亂堆，整砌填料常用規(guī)整的填料整齊砌成，適用于直徑在50mm以上的填料。</p><p>

11、　　填料按形狀可分為環(huán)形、鞍形和波紋形。環(huán)形填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等；鞍形填料有矩鞍形和弧鞍形兩種；波紋形填料有板形波紋和網(wǎng)狀波紋。填料塔內(nèi)傳質(zhì)效率的高低與液體的分布及填料的潤濕情況有關(guān)，為使填料能獲得良好的潤濕，應(yīng)保證塔內(nèi)液體的噴淋密度不低于某一個(gè)極限，所以還需驗(yàn)算塔內(nèi)的噴淋密度是否大于最小噴淋密度。</p><p>　　對(duì)于部分常用填料的性能的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)由表2-1、表2-2、表2-3給出，從性能和成本這兩

12、方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用50×30×1.5聚氯乙烯塑料階梯環(huán)，填料采用亂堆的方式。階梯環(huán)是在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型填料，是目前環(huán)形填料中性能較優(yōu)的一種。目前各國已有大量的階梯環(huán)填料塔投入運(yùn)轉(zhuǎn)，最大直徑已達(dá)12m。</p><p>　　表2-1 常用填料的相對(duì)通過能力</p><p>　　表2-2 常用填料的氣體動(dòng)能因子設(shè)計(jì)值</p><p>

13、;　　表2-3 常用填料的等板高度設(shè)計(jì)值</p><p>　　3.填料塔的物熱衡算</p><p><b>　　3.1 計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　　處理能力：1500m3/h；</p><p>　　進(jìn)料組成：CO2含量13%（Vol），其余視為空氣；</p><p>　　工藝要求：回收

14、率為92%</p><p>　　操作條件：壓強(qiáng)為0.6MPa，吸收溫度30℃。</p><p><b>　　3.2 計(jì)算前準(zhǔn)備</b></p><p>　　煙道氣的組成見表3-1。</p><p>　　表3-1 煙道氣的組成及分壓</p><p>　　3.2.1 進(jìn)塔氣體流量</p>

15、<p>　　V==362.025kmol/h=0.1kmol/s</p><p><b>　　進(jìn)塔惰性氣體流量</b></p><p>　　V（1-0.13）=0.1×0.87=0.087Kmol/s</p><p>　　3.2.2 氣體的摩爾比</p><p><b>　　y1=0.13

16、</b></p><p>　　根據(jù)回收率計(jì)算出塔氣體濃度 Y2</p><p><b>　　回收率 </b></p><p>　　所以Y2=Y1（1—η）= 0.012</p><p>　　在填料塔吸收過程中吸收的CO2量</p><p>　　V（Y1-Y2）=0.1* (0.1

17、5-0.012) =13.8×10-3 kmol/s</p><p>　　3.2.3 CO2在PC中的溶解度關(guān)系</p><p>　　因?yàn)槭歉邼舛葰怏w吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱應(yīng)予以考慮。現(xiàn)假設(shè)出塔氣的溫度與入塔液的溫度相同，為Tv2=30℃，出塔液的溫度為TL1=35℃，并取吸收飽和度(定義為出塔溶液濃度對(duì)其平衡濃度的百分?jǐn)?shù))為80％，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗(yàn)證上述溫

18、度假設(shè)的正確性。</p><p>　　有人關(guān)聯(lián)出了CO2在PC中溶解的相平衡關(guān)系，因數(shù)據(jù)來源不同，關(guān)聯(lián)式略有差異。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：Xco2——CO2溶解度，kmolCO2/kmolPC</p><p>　　Pco2——CO2分壓，kgf/cm2</p>

19、;<p>　　T——PC出塔溫度， K</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：Xco2——CO2溶解度，kmolCO2/kmolPC</p><p>　　Pco2——CO2分壓，atm</p><p>　　T——PC出塔溫度， K</p><p>

20、<b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：Xco2——mol%，無因次</p><p>　　Pco2——CO2分壓，atm</p><p>　　T——PC出塔溫度，K</p><p>　　用關(guān)聯(lián)式（1）計(jì)算出塔溶液中CO2的濃度有</p><p><b>　　=-2.12

21、</b></p><p>　　Xco2=7.58×10-3kmolCO2/kmolPC</p><p>　　=1.97Nm3CO2/m3PC</p><p>　　式中：102.09——PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol;</p><p>　　1187——出塔溶液的密度（近似取純PC的密度），kg/m3。</p>

22、<p>　　3.2.4 PC的密度與溫度的關(guān)系</p><p>　　PC的密度與溫度的關(guān)系： （3-4）</p><p>　　式中：t——溫度,℃；</p><p>　　——密度，kg/m3。</p><p><b>　　30℃：；35℃：</b></p>

23、<p>　　3.2.5 PC的蒸汽壓</p><p>　　查PC理化數(shù)據(jù)知，PC蒸汽壓操作總壓及CO2的氣相分壓比均很小，故可認(rèn)為PC不揮發(fā)。</p><p>　　3.2.6 PC的粘度</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　T為熱力學(xué)溫度，K。</p><p

24、>　　3.2.7 其他物性</p><p>　　其他物性將在下面的計(jì)算中補(bǔ)充。</p><p><b>　　3.3.物料衡算</b></p><p>　　3.3.1 CO2在PC中的溶解量</p><p>　　查CO2在操作總壓為0.6MPa、操作溫度為35℃下在PC中的溶解度數(shù)據(jù)，并取相對(duì)飽和吸收度為，將空氣視為

25、惰性氣體不溶于PC。</p><p>　　表3-2 煙道氣中各組分的溶解情況</p><p>　　CO2的溶解量計(jì)算如下：</p><p>　　之前已經(jīng)算到35℃時(shí)CO2在PC中的平衡溶解度：XCO2=1.97Nm3/m3PC</p><p>　　PC對(duì)CO2的實(shí)際溶解能力為：1.97×0.9085=1.79Nm3/m3PC，即為溶

26、液帶出氣體的量。</p><p>　　3.3.2 出脫碳塔的凈化氣量</p><p>　　以V1、V2、V3分別代表進(jìn)塔、出塔及溶液帶出的總氣量，以y1,y2、y3分別代表CO2相應(yīng)的體積分率，對(duì)CO2作物料衡算有：</p><p>　　V1=V2+V3 （3-6）</p><p&

27、gt;　　V1 y1=V2 y2+V3 y3 （3-7） </p><p><b>　　聯(lián)立兩式解得：</b></p><p>　　V2=V1-V3=1500-179.15=1320.85Nm3/h</p><p>　　3.3.3 計(jì)算PC循環(huán)量</p><p>　　因

28、每1m3PC帶出CO2為0.174Nm3，故有：</p><p>　　100×1192=119200kg/h</p><p>　　操作的液氣比為：V1/L=1500/100=15Nm3/m3</p><p><b>　　又：,x2=0</b></p><p>　　3.3.4 出塔氣體的組成</p>

29、<p>　　出塔氣體的體積流量應(yīng)為入塔氣體的體積流量與PC帶走氣體的體積流量之差。</p><p>　　CO2:1500×0.13-=15.85Nm3/h 1.2%</p><p>　　空氣： 1500×0.87=1305Nm3/h 98.8%</p><p>　　1320.86Nm3/h

30、 100%</p><p>　　出塔氣的平均摩爾質(zhì)量：kg/kmol</p><p><b>　　3.4 熱量衡算</b></p><p>　　在物料衡算中在物料衡算中曾假設(shè)出塔液相的溫度為35℃，出塔氣相的溫度為30℃，現(xiàn)通過熱量衡算對(duì)出塔溶液的溫度進(jìn)行校核，看其是否符合35℃下的操作標(biāo)準(zhǔn)。(出塔氣相的溫度本身變化不大，且其焓

31、值相對(duì)較小，溫升引起的焓變可不預(yù)考慮)。否則，應(yīng)調(diào)整出塔液相的溫度、溶劑吸收飽和度和溶劑循環(huán)量，以使熱量衡算得到的結(jié)果與物料衡算所作的假設(shè)大致相等或完全一致。</p><p>　　3.4.1 混合氣體的定壓比熱容Cpv</p><p>　　因難以查到真實(shí)氣體的定壓比熱容，好在氣體的壓力并非很高，故可借助理想氣體的定壓比熱容公式近似計(jì)算。理想氣體的定壓摩爾比熱容計(jì)算式：CPi=ai+0.00

32、1biT+ci×105T-2+di×10-6T2,J/(mol·K)，其溫度系數(shù)如表3-3</p><p>　　表3-3 各組分溫度系數(shù)</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　30℃時(shí)</b></p><p>　　CPCO2=44.17

33、+0.001×9.043×303+（-8.541）×105×303-2+0=37.61J/(mol·K)</p><p>　　CPN2=27.88+0.001×4.271×303+0+0=29.17 J/(mol·K)</p><p>　　CPO2=29.98+0.001×4.187×303

34、+（-1.675）×105×303-2+0=29.42J/(mol·K)</p><p><b>　　35 ℃時(shí)</b></p><p>　　CPCO2=44.17+0.001×9.043×308+（-8.541）×105×308-2+0=37.95J/(mol·K)</p>

35、<p>　　CPN2 =27.88+0.001×4.271×308+0+0=29.20 J/(mol·K)</p><p>　　CPO2=29.98+0.001×4.187×308+（-1.675）×105×308-2+0= 29.51J/(mol·K)</p><p>　　所以進(jìn)出塔氣體的摩爾比熱

36、容為：</p><p>　　CPV1=∑CPiyi=37.61×0.13+29.17×0.79×0.87+29.42×0.21×0.87=30.31</p><p><b>　　J/(mol·K)</b></p><p>　　CPV2=∑CPiyi=37.95×0.012+2

37、9.20×0.79×0.988+29.51×0.21×0.988=29.37 J/(mol·K)</p><p>　　3.4.2 液體的比熱容CPL</p><p>　　溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率很小，故可用純碳酸丙烯酯的密度來替代溶液的密度（其他物性亦如此）。</p><p>　　文獻(xiàn)查得純碳酸丙烯酯的定壓比熱容：&

38、lt;/p><p>　　CPL=1.39+0.00181（t-10）kJ/kg·℃</p><p>　　據(jù)此推算：CPL1=1.435kJ/kg·℃</p><p>　　CPL2=1.426kJ/kg·℃</p><p><b>　　CO2的溶解熱QS</b></p><p&

39、gt;　　文獻(xiàn)查得 H CO2=14 654kJ/kmol CO2(實(shí)驗(yàn)測定值)</p><p>　　CO2在碳酸丙烯酯中的溶解量為179.15Nm3/h=7.82kmol/h</p><p>　　所以QS=14654×7.82=114594.28kJ/h</p><p>　　3.4.3 出塔溶液的溫度TL1</p><p><

40、;b>　　全塔熱量衡算有：</b></p><p>　　帶入的熱量（QV1+QL2）+溶解熱量（QS）=帶出的熱量（QV2+QL1）</p><p>　　QV1=V1CPV1(TV1-T0)=(1500×0.6×273/22.4×0.1×303)×30.31×30=329171.1kJ/h</p>

41、<p>　　QL2=L2CPL2(TL2-T0)= 119200×1.426×30=5099376kJ/h</p><p>　　QS=114594.28kJ/h</p><p>　　QV2=V2CPV2(TV2-T0)=（1320.85×0.6×273/22.4×0.1×303）×29.37×30=2

42、80867.8kJ/h</p><p>　　QL1=L1CPL1(TL1-T0)= 118700×1.435×TL1=170334.5TL1kJ/h</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　329171.1+5099376+114594.28=280867.8+170334.5TL1</p>

43、;<p>　　解得TL1=30.89℃<35℃，滿足假設(shè)要求。</p><p>　　與假設(shè)接近，可以接受。</p><p>　　4.填料塔工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　4.1塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　填料塔直徑采用式計(jì)算，式中氣體流量Vs由設(shè)計(jì)任務(wù)給定為1500m3/h。由

44、上式可見，計(jì)算塔徑的核心問題在于確定空塔氣速u。</p><p>　　4.1.1空塔氣速的確定</p><p>　　采用泛點(diǎn)氣速法確定空塔氣速，泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速的比值叫做泛點(diǎn)率。</p><p>　　對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=0.5～0.85</p><

45、p>　　對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=0.6～0.95</p><p>　　泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度。對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)該取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減壓操作的塔，應(yīng)該取較低的泛點(diǎn)率；對(duì)于易起泡沫的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)該取低限值；而無泡的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。</p><p>　　泛點(diǎn)氣速可用經(jīng)驗(yàn)方程式計(jì)算，亦可用相關(guān)聯(lián)圖求取?，F(xiàn)在選用Bain-Hou

46、gen（貝恩-霍根）關(guān)聯(lián)式求解。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：uF——泛點(diǎn)氣速，m/s；</p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2；</p><p>　　a1——填料的比表面積，m2/m3；</p><p>　　ε——填料床層空隙率，m3

47、/m3；</p><p>　　——?dú)庀?、液相密度，kg/m3；</p><p>　　——液體粘度，mPa﹒s；</p><p>　　——液相、氣相的質(zhì)量流量，kg/h；</p><p>　　A、K——關(guān)聯(lián)常數(shù)。</p><p>　　常數(shù)A和K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，不同類型填料的A、K值見表，由式計(jì)算泛點(diǎn)氣速。<

48、/p><p>　　表 式中的A、K值</p><p>　　入塔氣：V1=1500Nm3/h=11204.05kg/h,</p><p>　　出塔氣：V2=1320.85m3/h,=29.18kg/mol,～30℃</p><p>　　入塔液：L1=119200kg/h, </p><p>　　出塔液：L2=118700k

49、g/h, </p><p>　　選擇50×30×1.5的聚氯乙烯階梯環(huán)，at/=159m-1,at=121.8,aw=89,根據(jù)上表查得A=0.204,K=1.75。</p><p>　　將求得各數(shù)據(jù)代入式 得：</p><p>　　解得uF=0.53m/s,取u=0.7uF=0.371m/s</p><p>　　4.1

50、.2 求取塔徑</p><p>　　取塔徑D=1200mm，此時(shí)塔的截面積</p><p>　　4.1.3 核算操作氣速</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　4.1.4 核算徑比</p>

51、<p>　　D/d=1200/50=24>8 (滿足階梯環(huán)的徑比要求)</p><p>　　4.1.5 校核噴淋密度</p><p>　　填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算公式為：</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　式中：U——液體噴淋密

52、度，m3/(m2·h)；</p><p>　　Lh——液體噴淋量，m3/h；</p><p>　　D——填料塔直徑，m。</p><p>　　為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。</p><p>　　對(duì)于散裝填料，其最小噴淋密度通常用下式計(jì)算：</p>&l

53、t;p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：——最小噴淋密度，m3/(m2·h)；</p><p>　　——最小濕潤速率, m3/(m·h),(對(duì)于直徑不超過75mm的散裝填料，可直接取0.08 m3/(m·h))；</p><p>　　——填料的總比表面積，m2/m3。</p&g

54、t;<p>　　帶入計(jì)算得:=0.08×121.8=9.744m3/(m2·h)</p><p>　　>9.744 m3/(m2·h)(滿足要求)</p><p>　　4.2 填料層高度計(jì)算</p><p>　　選用填料層高度計(jì)算公式</p><p><b>　　（4-5）</

55、b></p><p>　　采用近似的簡化方法計(jì)算，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　4.2.1 首先建立相應(yīng)的操作線方程和相平衡方程</p><p>　　因?yàn)槠渌麣怏w的溶解度很小，故可將其他氣體視作為惰性氣體并且恒定不變，那么，惰氣的摩爾流率G′</p><

56、p>　　又溶劑的蒸汽壓較低，可以忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并做恒定計(jì)算，則</p><p>　　y2=0.012 x2=0</p><p>　　吸收塔物料衡算的操作線方程為：</p><p><b>　　（4-7）</b></p><p>　　將上述已知數(shù)據(jù)代入操作線方程，整理得</p><

57、;p>　　將相平衡方程中的氣相分壓p和液相中的濃度X轉(zhuǎn)化為氣液兩相均以摩爾分率表示的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即，其轉(zhuǎn)化過程如式（3-1）：</p><p>　　4.2.2 利用兩線方程求傳質(zhì)推動(dòng)力（y-y*）</p><p>　　因塔內(nèi)的壓力分布和溫度分布未知，現(xiàn)假定總壓降與氣相濃度差成正比（實(shí)際上與填料高度成正比，因?yàn)樘盍细叨却螅?，將氣象濃度變化范圍十等分?0個(gè)小區(qū)間，可求的各分點(diǎn)處的壓強(qiáng)。

58、溫度分布可利用各熱量區(qū)間的熱量衡算得出。</p><p>　　忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失，則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對(duì)第n個(gè)小區(qū)間作熱量衡算有：</p><p>　　式中的L為液相的摩爾流率，為第n區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾溶解熱，=14654kJ/mol;CPL為第n區(qū)間液體的平均定壓比熱容，其表達(dá)式為</p><p>

59、;　　因液相溫度變化很小，故取溫度32.5℃下的CPL計(jì)算，以避免試差的麻煩。于是有：</p><p>　　依據(jù)上述假設(shè)在Excel中作出傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算結(jié)果，見表4-1：</p><p>　　表4-1 傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算</p><p>　　表中數(shù)據(jù)均在Excel中完成，用表中數(shù)據(jù)作圖如下</p><p>　　圖4-1 PC吸

60、收CO2的操作線和平衡線</p><p>　　圖中下方散點(diǎn)線為平衡線，經(jīng)關(guān)聯(lián)得相平衡關(guān)系可用一二次曲線</p><p>　　y=2.113x2+15.937x-0.0059逼近，亦可用一直線y=17.397x-0.186逼近，即近似滿足亨利定律。值得注意的是，因壓力和溫度的變化范圍均很小，作相平衡關(guān)系的轉(zhuǎn)換時(shí)近似取平均壓力0.6MPa和平均溫度32．5℃值并視為常數(shù)計(jì)算，將使計(jì)算過程大為簡

61、化，其所致誤差仍很小，工程上可以接受。</p><p>　　4.2.3 求取積分項(xiàng)</p><p>　　采用數(shù)值積分法，為避免作圖，現(xiàn)采用Simpson公式求積：</p><p><b>　　6.054</b></p><p>　　NOG=6.054+0.064=6.118</p><p>　　4

62、.2.4 氣相總傳質(zhì)單元高度</p><p>　　傳質(zhì)過程的影響因素十分復(fù)雜，對(duì)于不同的物系、不同的填料以及不同的流動(dòng)狀況與操作條件，傳質(zhì)單元高度各不相同，目前，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)多選用一些準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，其中應(yīng)用較普遍的是修正的恩田（Onde）公式：</p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　

63、?。?-9）</b></p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　式中:UV、UL——?dú)?、液相質(zhì)量流速，kg/(m2·s)；</p><p>　　——填料的形狀系數(shù)；</p><p>　　、——?dú)怏w、液體的動(dòng)力粘度， Pa·s；</p><p&

64、gt;　　——?dú)怏w、液體的密度，kg/m3</p><p>　　DV、DL——溶質(zhì)在氣體、液體中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s</p><p>　　R——通用氣體常數(shù)，8.314（m3·kPa）/(kmol·K) </p><p>　　T——系統(tǒng)溫度，303.15K；</p><p>　　——填料的濕潤比表面積，m2/m3；<

65、/p><p>　　——填料的比表面積，121.8m2/m3；</p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2；</p><p>　　——液體的表面張力，N/m；</p><p>　　——填料材質(zhì)的臨界表面張力，N/m；</p><p><b>　　， ，</b></p><

66、;p>　　——液體的表觀速度， </p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　Pa·s，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　=40mN/m=0.04N/m，</p><p>　　求

67、得U=61m3/(m2·h)</p><p>　?。?.8267kmol/(m2·h·atm)</p><p><b>　　=0.98</b></p><p><b>　　則有，</b></p><p>　　因?yàn)橛汕懊嬉呀?jīng)計(jì)算出uF=0.53m/s，u=0.371m/s

68、，泛點(diǎn)率大于0.5，則用式 （4-11）</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p>&l

69、t;p><b>　　進(jìn)行修正。</b></p><p><b>　　1.998</b></p><p>　　1.998×0.8267=1.6517 kmol/(m2·h·atm)</p><p>　　1.075×=1562.6</p><p>　　查知亨

70、利系數(shù)E=1.6204t+39.594kPa，因?yàn)闈舛群芟?，故用溶劑的密度和摩爾質(zhì)量代替溶液的平均密度和平均摩爾質(zhì)量，則由公式</p><p><b>　　（4-15）</b></p><p><b>　　可計(jì)算得</b></p><p><b>　　故由公式</b></p><p

71、><b>　　（4-16）</b></p><p><b>　　可計(jì)算得到</b></p><p>　　則傳單元高度可由公式</p><p>　　式中，——?dú)庀嗄柫髁浚?GM=1500×7.47/30.95=362kmol/h，則有，</p><p><b>　　故填料層

72、高度</b></p><p>　　填料塔塔高 H=10×1.2=12m</p><p>　　4.3填料層壓降的計(jì)算</p><p>　　如果壓力降超過限定值，需調(diào)整填料的類型、尺寸或降低操作氣速后重復(fù)計(jì)算，直至滿足為止。</p><p>　　通常散裝填料的壓降可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)

73、，求出橫坐標(biāo)值，再根據(jù)操作空塔氣速及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值。通過圖得出交點(diǎn)，讀出過交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降。其中，用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算壓降時(shí)，所需的填料因子為操作狀態(tài)下的濕料因子，稱為壓降填料因子，以表示。壓降填料因子與液體噴淋密度有關(guān)，為了工程計(jì)算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的壓降填料因子平均值。</p><p>　　表4-2 散裝填料壓降填料因子平均值</p><

74、p>　　關(guān)聯(lián)圖橫、縱坐標(biāo)中：</p><p>　　——液體和氣體的質(zhì)量流率，kg/(m2·s)；</p><p>　　——液體和氣體的密度，kg/m3 ；</p><p>　　——泛點(diǎn)氣速，m/s；</p><p>　　——濕填料因子，m-1；</p><p>　　——水與液體密度之比；</p&g

75、t;<p>　　——液體粘度，mPa·s；</p><p>　　——重力加速度，9.81m/s2。</p><p>　　已求得，，即G=15.9kg/(m2·s)，L=168.7kg/(m2·s)，＝, =，=0.53m/s，</p><p>　　＝89m-1，=0.8353，=2.596mPa·s</p&

76、gt;<p>　　查?？颂貓D可知，，據(jù)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)的壓降符合工藝條件。</p><p>　　5.填料塔內(nèi)件的類型與設(shè)計(jì)</p><p>　　填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置等。</p><p>　　5.1 填料支承設(shè)計(jì)</p><p>　　填料支承板必須具備下列功能：</p><p

77、>　　1、可靠地承受施加于其上的各種負(fù)荷；</p><p>　　2、確保氣、液流暢通無阻；</p><p>　　3、防止填料顆粒或碎片從板的開孔處漏出。</p><p>　　因此，它不僅要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，而且開孔率要高，開孔尺寸不能太大。支承板承受的載荷隨床層結(jié)構(gòu)和操作工況而異，液泛狀態(tài)床層對(duì)支承板施加了最大的作用力，塔內(nèi)可能產(chǎn)生的操作壓力脈動(dòng)亦會(huì)形成沖擊力

78、，此外其他內(nèi)構(gòu)件如填料壓板、液體再分布器等也可能有些額外載荷。設(shè)計(jì)需根據(jù)操作工況對(duì)諸因素作認(rèn)真分析，盡可能準(zhǔn)確地按最危險(xiǎn)情況計(jì)算總載荷，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。</p><p>　　支承板的材質(zhì)應(yīng)很好選擇，結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)十分重要。一般講所選材質(zhì)的耐腐蝕能力應(yīng)該比填料層更強(qiáng)，如有時(shí)盡管塔填料可用，但支承板必須用不銹鋼。因?yàn)榧词故歉g也會(huì)降低板的支承強(qiáng)度，一旦形成空洞還會(huì)漏下填料。當(dāng)塔內(nèi)可能產(chǎn)生壓力脈動(dòng)時(shí)，承受沖擊載荷是

79、強(qiáng)度設(shè)計(jì)中要考慮的主要問題。在保證強(qiáng)度和單個(gè)引的面積小于填料的前提下，總開孔面積應(yīng)盡可能達(dá)到或超過填料層截面的自由面積，填料支承的開孔率過小，將導(dǎo)致液泛的提前發(fā)生，填料支承開孔率一般在70~100%之間，陶瓷、石墨以及塑料制造的填料支承在保證不會(huì)發(fā)生液泛的前提下可以稍小一點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是氣體噴射式填料支承，它適用面很廣，適用的填料塔直徑在DN300~4000mm之間。</p>

80、<p>　　氣體噴射式填料支承板又稱梁型氣體噴射式填料支承板，是一種可根據(jù)塔徑大小由一定單元數(shù)開孔板組合而成的綜合性能優(yōu)良的散裝填料支承板。這種支承析具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　結(jié)構(gòu)合理：它是一種立體結(jié)構(gòu)的支承板，故開孔面積不受塔截面積的限制，對(duì)于通用設(shè)計(jì)的金屬和塑料材質(zhì)的這類支承板，開孔率多在100%左右。</p><p>　　流體力學(xué)性能優(yōu)良：氣、液分流，氣體從波的

81、兩側(cè)面向上流出，液體集中到波谷流下，這就是避免了氣液間的相互夾帶，同時(shí)有利于氣體均勻分布和混合；允許氣、液通量大，可承受液體噴淋密度高達(dá)120~240m3/(m2·h)，正常操作時(shí)在62Pa以下，最高負(fù)荷亦不過200Pa。</p><p>　　填料顆粒或碎片不易堵塞孔口，且材料省、重量輕，安裝維修方便。</p><p>　　5.1.1 支撐板的結(jié)構(gòu)形式與尺寸</p>

82、<p>　　支撐板結(jié)構(gòu)形式為多塊波形梁形支撐板拼裝結(jié)構(gòu)，每一塊支撐板這間用螺栓連接，整塊支撐板為可拆結(jié)構(gòu)。</p><p>　　支撐板的波形尺寸見表5-1：</p><p>　　表5-1 支撐板波形尺寸 /mm</p><p>　　表中尺寸b為塔中間支撐板寬度，在塔的邊緣支撐板的尺寸b將隨塔徑的不同而異，左右邊緣的此尺寸b不對(duì)稱，H為波形的波高，t為波

83、形的波距。</p><p>　　本設(shè)計(jì)由前面計(jì)算可知，塔徑為1200mm,則可知應(yīng)選300×300×300波形尺寸的支撐板。</p><p>　　對(duì)于支撐圈的設(shè)置，公稱直徑DN≤1200mm的支撐板，可不設(shè)置邊圈，邊圈的作用起支撐板的限位和匯集下降液流于支撐板上的作用。</p><p>　　5.1.2 支撐板的強(qiáng)度計(jì)算</p>&l

84、t;p>　　假定支撐板條為一承受均勻布載荷的簡支梁，既不考慮各支撐板條相互間的制約作用，又略去填料對(duì)塔壁的摩擦阻力，則支撐板中的最大應(yīng)力為</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　式中 ——支撐板中的最大應(yīng)力，MPa；</p><p>　　——支撐板中最大彎矩，N·mm； </p>&

85、lt;p>　　——支撐板的支點(diǎn)跨距，mm；</p><p>　　——支撐板的均布載荷，N/mm； </p><p>　　——填料層高度，mm；</p><p>　　——支撐板波形的波距，mm；</p><p>　　——塔填料密度，kg/m2 ；</p><p>　　——支撐板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa；<

86、;/p><p>　　——支撐板斷面系數(shù)，mm3；</p><p>　　W可按倒U字形斷面，近似計(jì)算，即</p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　式中 ——斷面慣性矩，mm4；</p><p><b>　?。?-3）</b></p>&

87、lt;p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　5.2 填料壓緊和限位裝置</p><p>　　填料床層壓板和限制器的作用是使填料塔在操作中保持填料層為一恒定的固定床，從而使塔橫截面上填料層的自由截面始終保持均勻一致，保證塔的穩(wěn)定操作。因?yàn)樘盍纤诟邏航?、瞬時(shí)負(fù)荷波動(dòng)、液泛時(shí)，填料床層松動(dòng)、跳動(dòng)乃致出現(xiàn)流化現(xiàn)象。</p><p&

88、gt;　　填料床層壓板適用于除脆性易碎材質(zhì)（陶瓷、石墨等）的填料。</p><p>　　填料床層限位器適用于除脆性易碎材質(zhì)填料以外的填料（如金屬、塑料填料）。</p><p><b>　　5.3 液體分布器</b></p><p>　　氣速的均勻分布取決于液體分布的均勻程度。因此，液體在塔頂?shù)某跏季鶆蚍植际奖ＷC填料塔達(dá)到預(yù)期方便通過入孔進(jìn)行裝配

89、。</p><p>　　該裝置特別適用于大型填料塔，它的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性大，不易堵塞，操作可靠便于分塊安裝等。溢流型分布液裝置的送液能力可按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 L—— 液體流量 ，m3/s</p><p>　　b—— 溢流管周邊長或堰口寬度， m</

90、p><p>　　h—— 溢流管口以上或堰口下緣以上液層高度， m</p><p>　　φ——流量系數(shù) ，φ≈0.6</p><p>　　g —— 重力加速度，g = 9.81 m/s2</p><p>　　由于溢流管口以上的液層高度對(duì)送液能力影響較大，而h值一般較小，故其任一偏差都將導(dǎo)致送液量發(fā)生較大的變化，因此溢流設(shè)備安裝水平度的要求比孔型嚴(yán)格

91、。溢流型布液裝置中較多的一種是一流槽式布液器，其結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p>　　溢流槽式布液器特別適宜大流量操作，一般用于塔徑大于1000mm的塔。溢流槽式布液器由若干個(gè)噴淋槽及置于其上的分配槽組成。噴淋槽兩側(cè)具有三角形或矩形的堰口，各堰口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，噴淋槽兩側(cè)堰口的總數(shù)滿足噴淋點(diǎn)數(shù)的要求。分配槽數(shù)隨塔徑及液體負(fù)荷而異，在1-3個(gè)之間選用，槽寬大于120mm高度小于350mm，溢流槽式布液器不易堵

92、塞，可處理含固體粒子的液體。其自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性好。</p><p>　　壓力型液體分布器輸液的動(dòng)力為壓力差所對(duì)應(yīng)的液體壓頭。</p><p>　　對(duì)管式多孔型液體分布器的輸液能力按下式計(jì)算。</p><p>　?。╩3/s） （5-6）</p><p>　　式中 d0 ——布

93、液孔孔徑，m</p><p>　　n ——布液孔孔數(shù)， </p><p>　　φ——布液孔流量系數(shù) ，約 0.6~ 0.62</p><p>　　g——重力加速度 ，9.81 m/s2</p><p>　　VL ——輸液量 ，m3/s</p><p>　　—— 分布器的流體壓頭 ，m液柱</p><

94、;p>　　△P —— 分布器的流體壓降 ，Pa</p><p>　　—— 液體密度 ，kg/m3</p><p>　　5.4 液體再分布器</p><p>　　當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有流向器壁形成“壁流”的傾向，結(jié)果使液體分布不均，降低傳質(zhì)效率，嚴(yán)重時(shí)使塔中心的填料不能被潤濕而形成“干堆”。為了提高塔的傳質(zhì)效率，填料必須分段，在各段填料之間，安裝液體再分布

95、裝置，其作用是手機(jī)上一填料的液體，并使其在下一層填料均勻分布。分段填料層的高度應(yīng)小于15~ 20快理論板，且每段金屬填料高度一般不超過6~7.5m，塑料填料不超過3~4m；對(duì)于較大的塔Hi/Di≤2~3,且Hi/Di得下限值為1.5~2 ，否則將影響氣體沿塔截面的均勻分布。高效填料塔Hi/Di值可以取大一些。</p><p>　　填料層的分段高度h根據(jù)填料種類和塔徑D而定，可按下表5-2確定</p>

96、<p>　　表5-2 填料層的分段高度的確定</p><p>　　多孔盤式再分布器是液體再分布裝置的一種，為分布盤上的孔數(shù)按噴淋點(diǎn)數(shù)確定，孔徑為3~10mm，升氣管的直徑應(yīng)盡可能的大，其底部常鋪設(shè)金屬網(wǎng)，以防填料吹進(jìn)升氣管中。</p><p><b>　　5.5 接管</b></p><p>　　5.5.1 液相進(jìn)料管</p&

97、gt;<p>　　進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型有很多，其中直管進(jìn)料方便，而且阻力小，但為防止液體沖擊引起的液相分布不均現(xiàn)象，故采用彎管進(jìn)料，則進(jìn)料管的直徑，其中V為進(jìn)料流量，m3/s,u為進(jìn)料流速，m/s。</p><p>　　進(jìn)料方式有多種，由泵直接進(jìn)料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量，但波動(dòng)較大，本設(shè)計(jì)流量較大，采用泵直接進(jìn)料。uF取1.5m/s,</p><p><b>　　則&l

98、t;/b></p><p>　　查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取進(jìn)料管</p><p>　　5.5.2 塔釜液相出料管</p><p>　　塔釜出料狀況基本與進(jìn)液情況相同，取出料管</p><p>　　5.5.3 塔頂氣相出料管</p><p>　　對(duì)其提出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，采用直管出

99、料。出料流速選擇u=12m/s,</p><p><b>　　則出料管直徑</b></p><p><b>　　查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取</b></p><p>　　5.5.4 塔釜進(jìn)氣管</p><p>　　對(duì)塔的氣體進(jìn)料管的基本要求是：避免液體淹沒氣體通道，盡量使氣體沿塔的橫截面分布均勻，本設(shè)計(jì)采用帶

100、有斜切口的直管進(jìn)氣，斜切口可改善氣體的分布狀況。</p><p>　　6． 塔體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算</p><p>　　6.1 塔設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的載荷</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)壓力</b></p><p><b>　?。?）液柱靜壓</b></p><p>　　

101、（3）塔設(shè)備自重（包括內(nèi)件和填料）以及正常操作條件下或?qū)嶒?yàn)狀態(tài)下內(nèi)容物的重力載荷</p><p>　?。?）附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯及平臺(tái)等重力載荷；風(fēng)載荷和地震載荷。</p><p>　　6.2 設(shè)計(jì)條件如下：</p><p>　?。?）塔體內(nèi)徑Di=1200mm，塔高近似取H=12m</p><p>　?。?）計(jì)算壓力P=0.

102、6MPa,設(shè)計(jì)溫度t=30℃</p><p>　　（3）設(shè)置地區(qū)：基本分壓值q0=250N/m2,地震設(shè)防烈度為8度，場地土類：1類，設(shè)計(jì)地震分組：第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.3g。</p><p>　?。?）塔內(nèi)裝有Z=10m的散裝填料,介質(zhì)密度為ρ1=900kg/m3.</p><p>　?。?）沿塔高每3m左右開設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為3個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半

103、圓形平臺(tái)3個(gè)，平臺(tái)寬度為B=400mm,高度為500mm。</p><p>　?。?）塔外保溫層厚度為δs=100mm,保溫材料密度ρ2=300kg/m3.</p><p>　?。?）塔體與封頭材料選用Q235-B，其</p><p>　　6.3 塔體與封頭厚度計(jì)算</p><p>　　6.3.1 筒體計(jì)算</p><p&

104、gt;　　該塔在常壓下操作，設(shè)計(jì)壓力取為0.6MPa；設(shè)計(jì)溫度定為30℃。塔筒體采用鋼板卷焊而成，以內(nèi)徑作為其公稱直徑，材料選擇Q235-B，根據(jù)鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB3274，得；按照GB150規(guī)定，焊縫系數(shù)主要考慮焊縫形式與對(duì)焊縫進(jìn)行無損檢驗(yàn)長度兩個(gè)因素，本設(shè)計(jì)采用全焊透對(duì)接焊，對(duì)焊縫作局部無損探傷，則=0.85。</p><p><b>　　計(jì)算厚度： </b></p><p

105、>　　該塔腐蝕余量較小，年腐蝕率為0.1mm/a，設(shè)計(jì)壽命為20年，則C2=0.120=2。</p><p><b>　　筒體的設(shè)計(jì)厚度</b></p><p>　　查鋼板厚度負(fù)偏差表，得鋼板厚度負(fù)偏差，圓整值取。</p><p><b>　??；</b></p><p>　　則筒體壁厚，有效厚

106、度為3.5mm。</p><p>　　根據(jù)JB/T4737-95查得筒體：公稱直徑DN=1200mm時(shí)，一米高筒節(jié)鋼板的容積V=1.1304m3，一米高的內(nèi)表面積Fi=3.768m2，一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量G=178kg。</p><p>　　6.3.2 封頭計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料選用Q235-B，除封頭的拼接焊縫需100%探傷外，其余

107、均為對(duì)接焊縫局部探傷，則=0.85。</p><p><b>　　封頭厚度的計(jì)算：</b></p><p><b>　　取圓整值</b></p><p>　　則封頭壁厚，有效厚度為4.0 mm</p><p>　　根據(jù)JB/T4737-95查得筒體：公稱直徑DN=1200mm時(shí)，查得封頭曲面高度，h

108、1=300mm,直邊高度，內(nèi)表面積F=1.65m2，容積V=0.255m3，質(zhì)量為78.6kg。D/2h=2,k=1，可知，該封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。</p><p>　　6.3.3 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算</p><p>　　圓筒體質(zhì)量：m1=178×10=1780kg</p><p>　　封頭質(zhì)量：m2=78.6×2=157.2kg</p&g

109、t;<p>　　裙座質(zhì)量：m3=1.39×148.8=206.8kg</p><p>　　m01=m1+m2+m3=2144kg</p><p>　　塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量m02:</p><p>　　塔設(shè)備有關(guān)部件的質(zhì)量</p><p>　　圖6-1 各部件的質(zhì)量</p><p><b>　　

110、填料質(zhì)量m02:</b></p><p><b>　　（6-1）</b></p><p><b>　　kg</b></p><p>　　保溫材料質(zhì)量 m03:</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中為封頭保溫

111、層質(zhì)量；</p><p>　　=1786.75kg</p><p>　　平臺(tái)、扶梯質(zhì)量m04:</p><p><b>　　（6-4）</b></p><p>　　= 1435.5512 kg</p><p>　　說明：平臺(tái)質(zhì)量qp=150kg/m2;籠式扶梯質(zhì)量qF=40kg/m;籠式扶梯高度&

112、lt;/p><p>　　HF=11m;平臺(tái)數(shù)量n=3。</p><p>　　操作時(shí)物料質(zhì)量 m05:</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　=4328kg</b></p><p><b>　　附件質(zhì)量ma:</b><

113、;/p><p><b>　　kg</b></p><p><b>　　全塔操作質(zhì)量m0</b></p><p><b>　　kg </b></p><p>　　全塔最小質(zhì)量mmin</p><p><b>　　kg</b></p&

114、gt;<p>　　6.4 風(fēng)載荷及風(fēng)彎矩的計(jì)算</p><p>　　6.4.1 風(fēng)載荷的計(jì)算</p><p>　　將塔設(shè)備分為5段，0-1，1-2，2-3，3-4，4-5.</p><p>　　兩相鄰計(jì)算截面間的水平風(fēng)力為</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p&g

115、t;　　式中 K1——體型系數(shù)，取 K1 = 0.7;</p><p>　　q0——10m高度處的基本風(fēng)壓值，見下表5-，本處以南京計(jì)算</p><p>　　fi——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，見下表5-,并選取C類地面</p><p>　　Dei——塔設(shè)備各計(jì)算斷的有效直徑；</p><p>　　K2i——塔設(shè)備各計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)，當(dāng)塔高H＜ 2

116、0 m時(shí)，取 K2i =1.7</p><p>　　圖6-2 高度處我國各地基本風(fēng)壓值q0</p><p>　　圖6-3風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi</p><p>　　注：A～面粗糙度類別。A類系指近海面及海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類系指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類系指有密集建筑的城市市區(qū)；D類系指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。&l

117、t;/p><p>　　塔的自振周期T1，對(duì)等直徑、等厚度圓截面塔；</p><p><b>　　（6-7）</b></p><p><b>　　= 0.28（S）</b></p><p>　　ζ——脈動(dòng)增大系數(shù)，根據(jù)自振周期T1，由表6-4 查得</p><p>　　表6-4 脈

118、動(dòng)增大系數(shù)ζ</p><p>　　注：對(duì)C類，q1 = 0.62 q0</p><p>　　當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線布置成90o時(shí)，取下列二式中較大者：</p><p><b>　　（6-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 D0

119、i —— 塔設(shè)備各計(jì)算段的外徑；</p><p>　　δsi——塔設(shè)備第i段的保溫層厚度；</p><p>　　K3 —— 籠式扶梯當(dāng)量寬度，當(dāng)無確切數(shù)據(jù)時(shí)，可取K3=400mm；</p><p>　　d0—— 塔頂管線的外徑；</p><p>　　δps—— 管線保溫層厚度；</p><p>　　K4—— 操作平臺(tái)當(dāng)

120、量寬度， </p><p>　　其中，l0， 分別為操作平臺(tái)所在計(jì)算段的長度,以及該段內(nèi)平臺(tái)構(gòu)件的投影面積.</p><p>　　通過上述計(jì)算出各段的風(fēng)載荷列于下表中:</p><p>　　表6-5 各段的風(fēng)載荷計(jì)算</p><p>　　6.4.2.風(fēng)彎矩的計(jì)算</p><p><b>　　截面0-1<

121、/b></p><p><b>　　（6-10）</b></p><p><b>　　(N.mm)</b></p><p><b>　　截面1-2</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>&l

122、t;b>　　(N.mm)</b></p><p>　　6.5 地震載荷的計(jì)算</p><p>　　6.5.1 水平地震力</p><p>　　任意高度處的集中質(zhì)量引起的基本振型水平振力按下式計(jì)算：</p><p>　　，N （6-12）</

123、p><p>　　式中 C——綜合影響系數(shù)，取C＝0.5</p><p>　　——距地面處的集中質(zhì)量，kg</p><p>　　——對(duì)應(yīng)于塔設(shè)備基本自振周期的地震影響系數(shù)值</p><p>　　——地震影響系數(shù)， ，不得小于</p><p>　　——地震影響系數(shù)的最大值</p><p>　　——各類

124、場地土的特征周期</p><p>　　——基本振型參與系數(shù)</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)，查表得到，，</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤硭荆?</p><p><b>　　表6-6 計(jì)算結(jié)果</b></p>

125、<p>　　6.5.2 垂直地震力</p><p>　　塔設(shè)備底截面處的垂直地震力可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中 ——垂直地震影響系數(shù)最大值，取</p><p>　　——塔設(shè)備的當(dāng)量質(zhì)量，取</p><p>　　任意質(zhì)量i處垂直地

126、震力按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（6-14）</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　如下表所示：</b></p><p>　　表6-7 垂直地震力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總</p><p>　　6.5.3 地震彎

127、矩</p><p>　　對(duì)于等直徑、等壁厚塔設(shè)備底截面0－0的基本振型地震彎矩為：</p><p><b>　　（6-15）</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 鐘秦，王娟，陳遷喬，曲紅霞.化工原理[M].北京:國防工業(yè)出版社，2001</p>

128、<p>　　2 劉光啟，馬連湘，劉杰.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　3 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　4 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].天津:天津大學(xué)出版社，2000</p><p>　　5 賀匡國.化工容器及

129、設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　6 朱有庭，曲文海，于浦義.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004</p><p>　　7 陳英南，劉玉蘭.常用化工單元的設(shè)計(jì)[M].上海:華東理工大學(xué)出版社，2005</p><p>　　8 董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p