第7章气液传质设备7.1板式塔7.2填料塔一、传质设备分类 板式塔：逐级接触式，内装塔板，气液传质在板上液层内进行。 填料塔：连续接触式，内装填料，气液传质在填料润湿
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面进行。第7章气液传质设备二、评价塔设备性能的指标1.生产能力大；2.分离效率高；3.阻力小，压降低；4.操作弹性大；5.满足工业对生产设备的一般要求：结构简单、造价低、安装维修方便等。三、塔设备研制开发思路1.总体上保证气液两相呈逆流流动2.每块板上或填料层内保证气液两相充分接触3.提供足够大的气液两相通道7.1板式塔7.1.1概述7.1.2板式塔的类型7.1.3气体通过塔板的压力降7.1.4筛板塔内气液两相的非理想流动7.1.5不正常操作现象7.1.6塔板负荷性能图返回7.1.1概述一、板式塔的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
意图1.在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，以减小传质阻力；2.在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供较大的传质推动力。板式塔：总体上气液呈逆流流动；每块塔板上呈均匀错流。二、气液两相接触状态鼓泡接触状态稳定的气泡表面泡沫接触状态更新的液膜表面喷射接触状态更新的液滴表面1.鼓泡接触状态液体——连续相气体——分散相两相接触面积：气泡表面2.泡沫接触状态液体——连续相气体——分散相两相接触面积：不断更新的液膜表面气体——连续相液体——分散相两相接触面积：不断更新的液滴表面3.喷射接触状态7.1.2板式塔的类型一、泡罩塔二、筛板塔筛板塔的主要结构及功能： 筛孔——提供气体上升的通道；2.溢流堰——维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两相有足够的接触面积；3.降液管——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。三、浮阀塔三种塔板的比较:1.生产能力：筛板>浮阀>泡罩；2.压降：泡罩>浮阀>筛板；3.操作弹性：浮阀>泡罩>筛板；4.造价：泡罩>浮阀>筛板；5.板效率：浮阀、筛板相当>泡罩。*四、其他类型塔板1.舌形塔板与浮动舌形塔板2.导向筛板3.ADV浮阀塔板ADV塔盘的鼓泡状态7.1.3气体通过塔板的压力降气量↑→ΔHt↑液量↑→ΔHt↑板结构：开孔率↑→u0↓→ΔHt↓总压力降：ΔHt=h0+he干板压降h0液层阻力he影响因素液沫夹带气泡夹带气体液体反向流动不均匀流动7.1.4筛板塔内气液两相的非理想流动一、液沫夹带气量↑→夹带量↑板间距HT↓→夹带量↑要求液沫夹带量eG≯0.1kg液沫/kg干气主要影响因素二、气泡夹带原因：液体在降液管中停留时间过短，气泡来不及解脱，而被液体卷入下层塔板。三、气体沿塔板的不均匀流动1.液面有落差和液层波动，引起气体分布不均匀；2.液层厚，阻力大，气速小；3.液层薄，阻力小，气速大。四、液体沿塔板的不均匀流动7.1.5不正常操作现象定义：液体进塔量大于出塔量，结果使塔内不断积液，直至塔内充满液体，破坏塔内正常操作，称为液泛。一、液泛液泛包括：夹带液泛、溢流液泛。1.夹带液泛原因：由液沫夹带引起—气速过大。 与板间距HT有关：HT↑→uF↑ 与液量有关：VL↑→uF↓ 与物系性质有关：易发泡，uF↓影响液泛气速uF的因素：适宜气速：u=(0.7～0.8)uFu/uF——液泛分率2.溢流液泛（降液管液泛）原因：由降液管通过液体能力不够而引起——液量过大。综上所述，造成液泛的原因主要是液量过大、板压降过大（即气量过大）或降液管堵塞。气量过小；塔板开孔率大。二、严重漏液当气体孔速过小或气体分布不均匀时，使有的筛孔无气体通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下。7.1.6塔板负荷性能图一、漏液线 由发生漏液时的干板压降计算。二、液体流量下限线 由how=6mm确定。三、液体流量上限线 由液体在降液管内的停留时间τ=35s计算。四、（溢流）液泛线 由Hd=(HT+hw)确定。五、过量液沫夹带线 由液沫夹带量eG=0.1kg液沫/kg干气确定。7.2填料塔7.2.1 填料塔的结构及填料特性7.2.2填料塔的水力学特性7.2.3板式塔与填料塔比较返回7.2.1填料塔的结构及填料特性一、填料塔结构及作用1.填料层——提供气液接触的场所。2.液体分布器——均匀分布液体，以避免发生沟流现象。3.液体再分布器——避免壁流现象发生。4.支承板——支承填料层，使气体均匀分布。5.除沫器——防止塔顶气体出口处夹带液体。二、填料作用及特性1.填料作用（1）提供气液接触面；（2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；（3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。2.填料特性（1）比表面积a定义：单位堆积体积所具有的表面积，[m2/m3]、[1/m]。（2）空隙率定义：单位体积填料中所具有的空隙体积，[m3/m3]。（3）干填料因子a/3与（湿）填料因子（4）堆积密度ρP 单位体积填料所具有的质量，[kg/m3]。气体短路壁流现象严重三、常用填料材料：陶瓷、金属、塑料堆放：整砌、乱堆环形（拉西环、鲍尔环、阶梯环）鞍形（矩鞍形、弧鞍形）波纹形（板波纹、网状波纹）7.2.2填料塔的水力学特性一、气体通过填料层的压降L↑，空隙率ε↓，气体流通通道减小，同一气速下，喷淋密度大，压降大。L——载点F——泛点L=0干填料1.恒持液量区L点以上，u大，阻碍液体顺畅下流，持液量增加，此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为载点气速，超过载点气速后，ΔP∝u>2.0。L点以下，u小，气液流动几乎与气速无关。ΔP∝u1.82.0，且基本与干填料平行。2.载液区u↑↑，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称泛点气速。ΔPu斜率急剧增加,使填料塔不能正常操作。3.液泛区二、泛点气速的计算应用： 求泛点气速 根据允许压降值计算空塔气速或根据空塔气速计算压降。常压塔：ΔP=15~50mmH2O/m填料；真空塔：ΔP<8mmH2O/m填料此图显示出压降与泛点、填料因子、液汽比等参数的关系。三、持液量 定义：操作时单位体积填料层内持有的液体体积。 总持液量（静持液量与动持液量之和） 静持液量：指填料层静止接受喷淋液体并经过规定的滴液时间后，仍然停留在填料层中的液体量。 动持液量：指一定喷淋条件下持于填料层中的液体总量与静持液量之差。7.2.3板式塔与填料塔比较一、板式塔1.适用于塔径较大情况；2.所需传质单元数或理论板数较多；3.热量需从塔内移除；4.适于较小液量；5.适于处理有悬浮物的液体；6.板式塔便于侧线采出。二、填料塔1.适用于处理有腐蚀性的物料；2.填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏；3.适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏；4.适用于处理易发泡的液体。*
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