第1页：板式塔的流体力学性能和操作特性
本页为「板式塔的流体力学性能和操作特性」小节导览页，列出本节包含的内容要点。
- 第九章蒸馏
- 9.9板式塔
- 9.9.1塔板的类型及性能评价
- 9.9.2塔板的结构
- 9.9.3板式塔的流体力学性能和操作特性
第2页：塔板上气液两相的接触状态
- 一、板式塔的流体力学性能塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态：
- 鼓泡接触状态
- 蜂窝接触状态
- 泡沫接触状态
- 喷射接触状态1.塔板上气液两相的接触状态
第3页：板式塔的流体力学性能
- （1）鼓泡接触状态鼓泡接触状态气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。
- 一、板式塔的流体力学性能
第4页：板式塔的流体力学性能
- （2）蜂窝状接触状态蜂窝状接触状态随着气速增加，气泡数量不断增加。当气泡形成速度大于气泡浮升速度时气泡在液层中累积。气泡间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡。由于气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。
- 一、板式塔的流体力学性能
第5页：板式塔的流体力学性能
- （3）泡沫接触状态泡沫接触状态当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈动态泡沫，由于泡沫接触状态表面积大，并不断更新，是一种较好的接触状态。
- 一、板式塔的流体力学性能
第6页：板式塔的流体力学性能
- （4）喷射接触状态喷射接触状态当气速继续增加，把板上液体向上喷成大小不等的液滴，直径较大的液滴受重力作用落回到塔板上，直径较小的液滴被气体带走，形成液沫夹带。液滴回到塔板上又被分散，这种液滴反复形成和聚集，使传质面积增加，表面不断更新，是一种较好的接触状态。
- 一、板式塔的流体力学性能
第7页：板式塔的流体力学性能
气体通过塔板需克服一定的阻力 塔板压降。塔板阻力板上各部件所造成的局部阻力。板上充气液层的静压力形成的阻力。液体表面张力形成的阻力。塔板压降=干板压降+充气液层压降+表面张力压降干板阻力充气液层阻力表面张力阻力
第8页：板式塔的流体力学性能
分析～～气液接触时间塔板效率塔釜温度气体阻力～塔板压降塔板压降～能量消耗对热敏性物系的分离，应采用较低的塔板压降。一、板式塔的流体力学性能
第9页：板式塔的流体力学性能
当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位差，则在板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。塔板上的液面落差示意图液面落差
第10页：板式塔的流体力学性能
分析～～气液分布均匀程度塔板效率△△与塔板的结构有关泡罩塔板△大浮阀塔板△中筛孔塔板△小与塔径、液体流量有关塔径～△流量△～一、板式塔的流体力学性能
第11页：塔板上的异常操作现象
- （1）漏液在正常操作塔板上，液体横向流过塔板，然后经降液管流下。当气体速度较小时，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道流下时，便会出现漏液现象。为保证塔正常操作，漏液量应不大于液体流量的10%。漏液量为10%的气体速度称为漏液速度，它是板式塔操作气速的下限。
- 二、板式塔的操作特性
- 1.塔板上的异常操作现象
第12页：板式塔的操作特性
上升气流穿过塔板上液层时，必然将部分液体分散成微小液滴，气体夹带着这些液滴在板间的空间上升，如液滴来不及沉降分离，则将随气体进入上层塔板，这种现象称为雾沫夹带。为维持正常操作，需将雾沫夹带限制在一定范围，一般为eV<
- 0.1kg(液)/kg(气)。
- （2）雾沫夹带雾沫夹带量
- 二、板式塔的操作特性
第13页：板式塔的操作特性
- （3）液泛塔板正常操作时，在塔板上应维持一定厚度的液层，以和气体进行接触传质。如果由于某种原因导致液体充满塔板之间的空间，使塔的正常操作受到破坏，这种现象称为液泛。液泛夹带液泛降液管液泛√由雾沫夹带限制
- 二、板式塔的操作特性
第14页：塔板负荷性能图
对一定分离物系，当设计选定塔板类型后，其操作状况和分离效果便只与气液负荷有关。要维持塔板正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔内的气液负荷限制在一定的范围内，该范围即为塔板的负荷性能。塔板的负荷性能用负荷性能图表示
第15页：塔板的负荷性能
塔板的负荷性能图液相负荷上限线漏液线雾沫夹带线液相负荷下限线液泛线操作点操作线
第16页：板式塔的操作特性
- (1)漏液线漏液线
- 气相负荷下限线漏液量≤10％液流量漏液气速umin(2)雾沫夹带线雾沫夹带线
- 气相负荷上限线雾沫夹带量≤0.1kg液/kg气夹带气速umax二、板式塔的操作特性
第17页：板式塔的操作特性
- (3)液相负荷下限线液流量过低，板上液层不均匀，气体停留时间短，传质效率低。最小液流量Lmin
- (4)液相负荷上限线液流量过高，液体通过降液管内的停留时间较短，气泡来不及与液体分离 气泡夹带。堰上液层高度≥
- 0.006m最大液流量Lmax液体在降液管停留时间≥5s
- 二、板式塔的操作特性
第18页：板式塔的操作特性
- (5)液泛线为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某一数值。液泛气速uF降液管内液层高度安全系数塔板间距溢流堰高度
- 二、板式塔的操作特性
第19页：板式塔的操作分析
- 适宜操作区
- 操作点
- 操作线
- 操作控制
- 操作弹性
- 操作线的调节3.板式塔的操作分析二、板式塔的操作特性
第20页：板式塔工艺尺寸的计算
本页为「板式塔工艺尺寸的计算」小节导览页，列出本节包含的内容要点。
- 第九章蒸馏
- 9.9板式塔
- 9.9.1塔板的类型及性能评价
- 9.9.2塔板的结构
- 9.9.3板式塔的流体力学性能与操作特性
- 9.9.4板式塔工艺尺寸的计算
第21页：塔有效高度的计算
- 一、塔有效高度的计算
- 1.基本计算公式板式塔有效高度是指安装塔板部分的高度，其计算方法是，先通过板效率将理论板层数换算为实际板层数，再选择合适的板间距计算板式塔的有效高度。实际塔板层数塔板间距
第22页：塔有效高度的计算
- 2.塔板效率塔板效率反映了实际塔板的汽液两相传质的完善程度。
- (1)全塔效率全塔效率反映塔中各层塔板的平均效率，它是理论板层数的一个校正系数，其值恒小于100%。总板效率
- 一、塔有效高度的计算
第23页：塔有效高度的计算
- (2)单板效率单板效率又称默弗里（Murphree）效率，它是以混合物经过实际板的组成变化与经过理论板的组成变化之比来表示的，单板效率即可用汽相组成表示，也可用液相组成表示，分别称为汽相单板效率和液相单板效率。
- 一、塔有效高度的计算
第24页：塔有效高度的计算
气相单板效率液相单板效率单板效率分析一、塔有效高度的计算
第25页：塔有效高度的计算
- (3)点效率点效率是指塔板上各点的局部效率。点效率分析
- 一、塔有效高度的计算
第26页：板式塔直径的计算
- 二、板式塔直径的计算1.基本计算公式提示
- 精馏段与提馏段分别计算，相差不大取较大者作为塔径，相差较大采用变径塔。
- 计算塔径后应进行圆整。精馏塔内径计算式
第27页：板式塔直径的计算
- 二、板式塔直径的计算
- 2.空塔气速的确定空塔气速是影响精馏操作的重要因素，空塔气速的上限有严重的雾沫夹带或液泛决定，下限由漏液决定，适宜的空塔气速应介于二者之间。根据设计经验，通常取～最大空塔气速
第28页：气相体积流量的计算
- 3.气相体积流量的计算
- （1）精馏段体积流量的计算操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物
- 二、板式塔直径的计算
第29页：板式塔直径的计算
- （2）提馏段体积流量的计算操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物
- 二、板式塔直径的计算
第30页：练习题目与思考题
练习题目
思考题
- 板式塔的流体力学性能包括哪些方面？
- 2.塔板上有哪些异常操作现象，其对精馏操作有何影响？
- 3.塔板负荷性能图的构造如何？
- 4.总板效率和单板效率的定义和计算方法如何？
作业题：14、15、161
第31页：本章学习指导
- 学习指导本章重点掌握的内容
- 两组分理想物系的气液平衡关系
- 两组分连续精馏的计算
- 理论板与恒摩尔流的概念
- 物料衡算与操作线方程
- 进料热状况的影响
- 回流比的影响及选择
- 简捷法求理论板层数
- 理论板层数的计算
- 平衡蒸馏与简单蒸馏
- 连续精馏装置的热量衡算
第32页：本章学习指导
- 板式塔
- 塔板的主要类型
- 板式塔的流体力学性能
- 板式塔的操作特性
- 塔板效率学习指导
