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旋流板塔罩简高度计算和叶片落料图画法探讨

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  • 发布时间:2014-09-19
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旋流板塔具有 负荷高、压降低 、操作弹性宽和不易堵塞等 良好的综合性能.近年来随着技术的发展得到了日益广泛的应用。关于旋流板几何参数的探讨也已比较深入 .但最近笔者在工程中发现对于旋流板部分结构尺寸的确定还有-定混乱。

本文将进-步澄清旋流板罩筒高度的确定方法 ,并提出比较实用的旋流板叶片落料图的准确画法,供工程技术人员参考。由于设计 中最常见的多是叶片开缝线 与盲板圆相切的旋流板 。所 以本文主要探讨此类旋流板 叶片的落料图画法。对于叶片开缝线的公切 圆小于盲板所在圆情况的叶片落料图画法嘲。

1 罩简高度罩筒的主要作用是将叶片外缘封闭,使各叶片之间形成旋流通道 ,同时又与塔壁之间构成集液槽 ~沿塔壁降落的液体导入降液装置流向下-层塔板。

罩筒高度是旋流板最重要的基本结构参数之- 。目前-般采用罩筒高度与叶片外缘翘起的高度相等 .即刚好能将 叶片外缘封闭。这样做集液槽中的液体易于回流修稿 日期 :2013-03-12作者简介:徐春国(1966-),男,浙江临海人,本科 ,工程师。

人 叶片区,使 叶片区得以从 内外 圆周同时供液 ,明显地改善气液接触,提高塔板效率,并且可以按照罩筒的高度在制作 时保证 叶片仰角的准确性 。因此精确 的罩筒高度对于良好的塔板设计是十分重要的。

目前关于旋流板的罩筒高度 ,较多采用文献[1]的方法计算得到 .其公式如下 :h 盟 .sins8.cos (1)m 式中:D 叶片外径 (即罩筒内径 );m-叶片数 目;仅- 叶片仰角;8-叶片厚度。而根据文献[3],其公式是 :hz/·tgot8·cos仅 (2)式中 :0-叶 片仰 角 ;8-叶片厚度 ;Z-叶片外缘翘起端点至叶片和塔板两平面交线的投影距离。

z争 sin[ -p]sinp (3)式中:Dx-叶片外径 (即罩筒内径);m-叶片数 目;B-叶片径向角(parcsin )。

U 式中:D 叶片外径(即罩筒内径);-相邻两叶片外缘曲线在塔板平面投影重叠度。

文献 [3]通过对外向板,径向板,内向板分别作出分析,推导出了式(2)作为旋流板罩筒高度的通用表达式。式(2)的详细证明推导过程见文献[3]。

由图 1可知 ,式 (1)是在叶片投影重叠度略小于零(对于某-特定旋流板是-固定值)的前提下做出的分析。

51· 产品与市场 ·由于其考虑模型过于简化,所以导致误差很大,很难保证叶片仰角的正确性与组装焊接。在文献[4中从三方面论证了用式(1)计算罩筒高度是不合适的。

图 1 罩筒展开面文献3用各种实例对根据式(1)计算得罩 筒 高度 与 实 际高度 的偏 差 做 出 了详细 计 算 ,并列 表作了对比说明应用式 (2)时需要特别 指出的是 ,叶片径 向角 B必须用代数值代人进行计算 ,即 :对于 内向板 ,13>o;对于径向板 ,13o;对于外向板 ,130;叶片投影敲覆盖叶片区,80;叶片投影不能完全覆盖叶片区,8<0。

某 项 目 所 用 外 向 型 旋 流 板 , 叶 片 外 径 D 为2800mm,盲板区直径 D 为 1200mm,仰角 仅为 25。,径向角 13arcsin 25.4。,投影重叠度为 0,叶g-数量为U 24个 ,叶片厚度 83mm。根据式(1)计算出的罩筒高度 :h :!!:- J上 .sina8.cos :157.6mm而用式(2)、(3)计算的结果为:z: .I)x.sin[ -13]sin 3 06.9mmhzh ·tget·cosct145.8mm两公式计算结果相差 8%,如果利用式(1)计算出的结果来进行旋流板的下料制作,将会导致罩筒高度高于叶片外缘而不能恰巧封闭,-定程度上影响塔板效率。

2 叶片落料图从旋流板的结构分析可以知道 ,叶片是由两段椭圆曲线和两条线段 围成的平面图形 ,其厚度为 6。这两段椭圆曲线分别是仰角为 的叶片平面与罩筒内圆柱面和盲板外圆柱面的截交线的-部分 ;两条线段则是叶片的两条开缝线,其 中-条是塔板平面与叶片平面交线在盲板圆与罩筒圆之间的线段 ,另-条则是叶片外缘翘起端点(在罩筒 内圆柱 面上 )和叶片 内缘翘起端点 (在盲板外圆柱面上 )之间的线段。

对于叶片开缝线与盲板 圆相切的旋流板 ,叶片在塔板平面上 的投影是由两条圆煌两条线段组成 的图形 ,两段圆弧的曲率半径分别为罩筒圆曲率半径和盲板圆曲率半径。两条线段分别为两条开缝线,其中的-条开缝线是叶片平面与塔板平面的交线,此两条开缝线同时与盲板圆相切。叶片投影如图 2所示 。

其 中 。ABCD,A2B2C2I)2,A3B3C3D3分别 为 内向板 ,52径 向板 ,外向板叶片投影 。

AD 与 BC,A2D2与 B2C2,A,D3与 B C 分别为各 叶片的两条开缝线 ,其 中 AD、A D2与 A I)3分别为各叶片平 面 与塔 板平 面的交 线 。

BG、B:G2与 B 分别为各叶片外缘翘起端点 至两平面交线距离 的投影 .此投 图2 叶片投影图影长度 L、 、L3均应该按式(3)计算 。叶片由外罩筒向盲板 方 向剖 视 图 如 图 3所示 。

叶片外 缘 翘 起 端 点至 叶片 与塔板 两平 面 交线的实际距离可按下式:Z,:-L (4)COSOt其 F向视 图 ,也 即叶 片的真实 形状见 图 4,图 中 ABCD为 内向板 叶片 的真实形状 ,A2B C:D:为 径 向板 ,A B,C3D3为外向板。所以,叶片落料图画法如下 :2.1 内向板图 3 叶片塔板平面图图4 板叶片形状图(1)作出椭圆z,椭圆M,并使各自长轴与Y轴重合,短轴与 x轴重合 ,其中椭圆Z长半轴为:az ,短半轴为:bz ;椭圆M长半轴为:aM ,短Z Z ·COSOt半轴为 :bM 。

(2)按照式 (5)计算所得叶片外缘翘起端点至叶片与塔板二平 面交线的距离 ,并以椭圆 M与 v轴的-个 交点D为圆心 ,以为半径在 y轴上椭圆 M 内侧截得DE/ 交 Y轴于 E。

(3)过 E点作 X轴 的平行线交椭 圆Z于点 B,过 D点作 X轴的平行线交椭圆 Z于点 A。

(4)以B点为起点向D方向做 BC与椭圆 M相切于 C,并连接 AD。ABCD即为内向板叶片。

2-2 外向板作图步骤与内向板相同,但应将上述(2)步骤改为在椭圆 M外侧截得 D,E3 ,然后即可得到外向板 叶片A 3C3I)3。

2.3 径向板(1)作出椭圆Z,椭圆M,并使各自长轴与Y轴重合,· 产品与市长短轴与 x轴重合 ,其 中椭 圆 Z长半轴 为:aZ ,短半轴为 :b ;椭圆 M长半轴为 :a - ,短半轴Z Z COSO/,为 :bM 。

(2)按照式 (4)计算所得叶片外缘翘起端点至叶片与塔板二平面交线的距离 ,并 以椭圆 M,椭圆 Z的中心点O为圆心,以 Z2 为半径在 Y轴上截得 OE:/2 交 Y轴于 Ez。

(3)过 E:点作 X轴的平行线交椭圆 Z于点 B ,连接OB2,交椭圆 M 于点 C2。

3 几点说明(1)内向板和外向板的判定。根据文献1,内向板或者外向板根据径向角的代数值确定 。如图 5所示 。

对于 13>0时是 内向板 :130是径 向板 :13<0是外向板 。但是文献 中没有注明气体流向,当气体如图 5中逆时针方向流动时是正确的。如果气体流向相反,则径向角的代数值也应相反,如图6则应为内向板。

(2)投影重叠度 8以及罩筒高度h 。目前部分专利厂图6内向板商或工艺专业提的条件不直接给定投影重叠度 8,而是根据式(1)计算出罩筒高度h 提供给设备专业。

正如前文所述,式 (1)是在叶片投影重叠度略小于零的前提下做出的分析,且其考虑模型不是十分精确。

根据文献[3、文献f8投影重叠度 对于旋流板是重要 的参数 ,直接影响到塔板性能 ,当 8较小时不能保证分离效率 ,较大时又会导致流体阻力太大 ,-般综合考虑常取 e0。

对于给定罩筒高度 h 的旋流板,可以用式(2)及式(3)反算出投影重叠度 ,Ig请专利厂商予以确认 ,如果无误则同样可以反算 出叶片外缘翘起端点至叶片与塔板两平面交线的实际距离用于画叶片落料 图,对于旋流板制造落料无任何影响。

(3)盲板外径与叶片内径。由旋流板叶片的形状分析可以知道 ,旋流板 叶片内缘是-条平面椭 圆曲线 的-部分,此椭圆曲线与塔板平面成 Ot角,而盲板外径是圆,如果要使盲板厚度刚好封闭叶片内缘则盲板厚度过大。

文献[6]推荐用扁钢圈来过渡连接 ,扁钢圈厚度的计算可以参见文献[2。

笔者认为可 以对 叶片与盲板连接部位进行局部扳平 。这样成型后在叶片与盲板连接处局部存在扭曲,但是对于操作影 响不大。

4 结论旋流板罩简的各几何参数密切相关 ,落料图的确定亦需综合考虑各个因素,以上画法较为简单明了,可以考虑在工程中运用 。

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