化工原理下册第三章 蒸馏和吸收塔设备习题解答
1．解： 由于设计类题目并不一定有“标准答案”，此处的解仅供参考 （1） 精馏段塔
取板间距0.45T H m =，又知总板效率0.6T E =，则实际塔板数 /6/0.610P T T N N E ===
精馏段塔高100.4545T T Z N H =⋅=⨯= (2) 塔径
下降液体的平均流量 3
11.8/36000.00328/S
L m s == 上升蒸汽的平均流量3
14600/3600 4.05/S V m s ==
11
220.00328801.5()()0.0215
4.05 1.13S L S V L V ρρ=⨯=
取板上液层高度 0.07l h m = 则 0.450.070.38T l H h m -=-=
由以上数据查史密斯关联图，得200.078C =
液体表面张力 20.1/mN m σ=，故C 值不需校正 C =C 20=0.078 极限空塔气速
max 0.078 2.07/m s μ===
取安全系数为0.7，则空塔气速 0.7 2.07 1.45/m s μ=⨯= 塔径
1.87D m ===
根据塔径标准圆态，取D =2.0m
实际空塔气速 22
4/4 4.05/3.142 1.29/S V D m s μπ==⨯⨯= （3） 溢流装置
选用单溢流弓形降液管，取溢流延堰长 0.6550.6552 1.31l D m ==⨯=
则 25211.8 6.03(1.31)n W L l -==
因/0.655W l D =，查取材图3－8知液流收缩系数E =1.02
则堰上液层高度 2
32.8411.81.02()0.013100 1.31ow h m
=⨯⨯=
溢流堰高 0.070.0130.0
w l o w h h h m =-=-= 降液管底隙高度 0.0060.0570.0060.051o w h h m =-=-=
按0.65w
l D =，，查取材图(3－10)，得
0.122
d
w D =，0.07f T A A =
则降液管宽度 0.1220.122 2.00.d w D
m ==⨯= 降液管截面积 22
3.14
0.070.07(2.0)0.224f T A A m ==⨯⨯=
验算液体在降液管内的停留时间：
0.220.4530.25
0.00328f T S A H s s L θ⨯===>
（4） 塔板布量
因塔径较大，故采用分块式塔板。

参考“浮阀塔板标准系列”，选取如下塔板布置方式
浮阀排列方式：等腰三角形叉排，75t mm =， '65t mm = 塔板分块数：共5块（弓形：2，矩形：3） 浮阀总数：390N = 开孔率14.8%=
塔板布量图略，可参考教材的布量图。

（5） 阀孔气速及阀孔功能因素
阀孔气速 02
24 4.058.7/3.14(0.039)3904S V u m s d N π⨯===⨯⨯ 阀孔功能因素
08.79.25F u ===
（6） 气体通过一层浮阀塔板的压降 （a ） 干板阻力
临界孔速
110 1.139.82/C u m s === 因00C u u >，22
0 1.13(8.7)5.34 5.340.0292801.529.81V C L u m
g h ρρ⨯=⨯=⨯=⨯⨯
（b ） 板上液层阻力 10L h h ε=
因为液相是水溶液，故取充气系数00.5ε=，则10.50.070.035m h =⨯= 忽略板上液体表面张力所造成的气体流动阻力，则
10.0290.0350.064
P C h h m h =+=+= 即气体通过每层板的压降为
0.064P p m ∆=液柱2801.5
0.0640.0513*******mH O Pa
=⨯== （7） 塔板负荷性能图 （a ） 雾沫夹带上限线
按泛点率=0.8确定雾沫夹带上限的S S V L -关系
泛点率
=
F b
式种：2 2.0 2.00.244 1.512L d Z D W m =-=-⨯=
222
220.785220.22 2.74b T f f A A A D A m π
=-=-=⨯-⨯= 0.11F C =（根据
V ρ及T H 查教材图3-13得） 1.0K =（查教材表3-5得）
则
0.80
=
即： 6.3254.7S S V L =-
（） 液泛线
液泛线可写为如下的形式 222/3
S S S aV b cL dL =-- 各系数值计算如下：
5522
1.13
1.9110 1.91100.00177801.5390V L a N ρρ=⨯=⨯=⨯
0(1)T w b H h φφε==-- 取0.5φ=，00.05ε=则
0.50.45(0.510.5)0.05b =⨯+--⨯=
2222
00.1530.15346.1(1.31)(0.044)w c l h ===⨯ 02/3
1
(1)(0.667)w d E l ε=+（近似取1E =）
0.667
(10.5)10.667(1.31)0.919-=+⨯⨯⨯=
则液泛线表达式
222/30.001770.17546.10.919S S S V L L =--
即：222/398.92125519S
S S V L L =--
以5s θ=作为液体在降液管中停留时间的下限
3
m a x
()0.0198/5f T
S A H L m s ==
（d ） 漏液线
以05F =作为规定气体最小负荷的标准，则
223max 0()0.785(0.039)390 2.19/4S V d N m s
π==⨯⨯=
（e ） 以0.006w h m =作为规定液体最小负荷的标准，则
2/3
m i n 3600
()2.840.006
1000S w L E l ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦
近似取1E =，则
3min ()0.000850.0085 1.310.00112/S w L l m s ==⨯=
根据上述(a )，(b )，(c )，(d )，(e )五次计算结果画出塔板负荷性能图 （附图此处略） 由负荷性能图可见：
1. 塔板的气相负荷上限完全由雾沫夹带控制，下限由露液控制。

2. 代表设计任务规定的气液负荷操作点3
3
(0.00328/, 4.05/)S S P L m s V m s ==位于塔的适宜操作范围内，即在规定负荷下操作时，该塔处于正常的流体力学状况下，不会发生过量雾沫夹带、液泛、漏液等不正常的流体力学现象。

3. 按照固定的回流笔，塔板的气相负荷上限为3max () 6.06/S V m s =，下限为3mi n () 2.19/S V m s =，所以
操作弹性 6.06 2.82.19==。