40 第十章 气液传质设备1.pptx

第1页：第十章气液传质

第十章气液传质

设备第一节板式塔第二节填料塔

第2页：第十章气液传质

第十章气液传质

设备第一节板式塔一、板式塔的设计意图

第3页：板式塔的设计意图

板式塔的设计意图

板式塔：总体上气液呈逆流流动；每块塔板上呈均匀错流。

工作录像为有效实现g-l传质，板式塔应具有以下功能：①接触状况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流动状态在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供较大的气液相传质推动力。

1.板式塔的设计意图

第4页：以保证塔板上气液两相有足够

以保证塔板上气液两相有足够

筛板塔的结构

液体从上层塔板流至下层塔板的通道

溢流堰

维持塔板上一定高度的液层

第5页：二、气液两相接触状态

二、气液两相接触状态

泡沫接触状态液体

连续相1.鼓泡接触状态液体——连续相气体——分散相工作录像两相接触面积：气泡表面(工业不采用)工作录像气体——分散相两相

喷射接触状态气体

连续相液体——分散相工作录像两相接触面积：不断更新的液滴表面

第6页：三、气体通过筛板的阻力损失

三、气体通过筛板的阻力损失

• ①克服板上泡沫层的静压（占主要部分）；
• ②形成g-l界面的能耗；
• ③通过液层的摩擦阻力损失

第7页：三、筛板塔内气液两相的非理想流动

三、筛板塔内气液两相的非理想流动

夹带到上层塔板的现象。

三、筛板塔内气液两相的非理想流动1.反向流动液沫夹带气泡夹带反向流动①液沫夹带也称雾沫夹带，指气体穿过板上液层时，部分液滴会被气流气量↑→夹带量↑板间距HT↓→夹带量↑主要影响因素工作录像∴要求液沫夹带量eG<0.1kg液沫/kg干气②气泡夹带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，这一现象称为气泡夹带。

工作录像

第8页：速度分布

速度分布

2.不均匀流动图10-5气体沿塔板的分布Δ①气体沿塔板的不均匀流动因液面有落差Δ以及液层波动，将会引起气体沿塔板分布的不均匀流动。

液体的流量越大，行程越长，液面落差Δ越大，气体流动不均匀性越强。

②液体沿塔板的不均匀流动塔界面一般为圆形，液体流动受塔壁的影响，有多种途径。

在塔壁边缘部分，行程长而弯曲，阻力大流速小；而在塔中央，行程短阻力小，故流速较大。

因此，液体沿塔板的速度分布是相当不均匀的，在一些塔板上会产生停留时间分布曲线。

工作录像

第9页：五、板式塔

五、板式塔

的不正常操作现象1.夹带液泛液沫夹带使塔板上液层厚度增加，相当于板间距的减小，因此夹带量将进一步增加，这样可能会产生恶性循环破坏塔的正常操作。

夹带液泛经常因气速过高引起，塔板上开始出现恶性循环的气速成为液泛气速。

2.溢流液泛因降液管通过液体能力限制而引起的液泛称为溢流液泛。

通常是由于液量过大引起。

3.漏液工作录像工作录像当气体孔速u0过小或气体分布不均匀时，使一些筛孔无气体通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下的操作现象。

工作录像

第10页：理论板

理论板

yn*ynyn+1xn*xnxn-1MVEnn+1−yn+1=yn=实际板的气相增浓值y*−y理论板的气相增浓值MLEn−1n=xn−1−xn=实际板的液相浓度降低值x−x*理论板的液相浓度降低值指气相或液相经过某板前后的实际组成变化与经该板的理论组成变化之间的比值，包括气、液相的莫弗里板效率Emv与EmL。

六、板效率的表示与应用2.单板效率1.点效率OGE=y−yn+1y*−y反映气相或液相经塔板某点的实际提浓程度与经该点的最大提浓程度之间的比值，包括气、液相的点效率EOG与EOL。

OLEn+1n−1=xn−1−xx−x*

第11页：理论板

理论板

也称总板效率，指为完成某一分离任务理论板数与实际板数的比值。其定义式为：ET=NT=理论板数Np实际板数NT———为完成某分离任务所需的理论板数，不包括塔釜。ET可利用O’Connell关联图10-20或下面的公式得出：ET=0.49(αμL)−0.2453.全塔效率ET图10-20精馏塔全塔效率关联图

第12页：七、提高塔板效率

七、提高塔板效率

的措施1.结构参数设置①开孔率和孔径合理选择塔板开孔率和孔径，造成适应于物系性质的气液接触状态———轻组分表面张力较大的物系宜采用喷射接触状态，重组分表面张力较大组分易采用泡沫接触状态。②进气装置设置倾斜的进气装置，使全部或部分气体沿倾斜于液体流动的方向进入液层。

第13页：板式塔负荷性能图的五条边界线

板式塔负荷性能图的五条边界线

说明：原课件该页表格经 OCR 后文字粘连，上表按教材常用取值整理还原，具体数值以原课件图片为准。

第14页：八、塔板类型评价塔

八、塔板类型评价塔

• ①生产能力大即：单位塔截面能处理的气液负荷高；
• ②塔板效率高
• ③板压降低，两相流动阻力小
• ④操作弹性大即：上、下操作极限通过的气量之比大；
• 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

第15页：操作稳定可靠

操作稳定可靠

1.泡罩塔板①结构：②特点与应用：工作录像1工作录像2弹性大、操作稳定可靠；但结构复杂，成本高，压降大。

第16页：结构上较泡罩简单

结构上较泡罩简单

2.浮阀塔①结构：工作录像②特点与应用：结构上较泡罩简单，操作弹性大，可有效防止漏液，生产能力大。

第17页：溢流堰和降液管等主要部分组

溢流堰和降液管等主要部分组

3.筛板塔学盗版投诉邮箱：iquygnaw@sohu.com①结构：由筛孔、溢流堰和降液管等主要部分组成。

②特点与应用：结构简单、造价低、压降小、生产能力大。

第18页：塔效率较低

塔效率较低

4.舌形塔板①结构：工作录像②特点与应用：结构较简单、造价较低、压降较小、液沫夹带少、在低液气比条件下生产能力较高。

但气速较高时，塔板上液层较薄，塔效率较低。

第19页：塔板效率

塔板效率

5.导向筛板(Linde sievetray)①结构：筛板上布置一定数量的导向斜孔，塔板入口处设置鼓泡促进装置。

②特点与应用：压降较小、生产能力大、塔板效率高，操作弹性也有所增加。

第20页：开孔区面积

开孔区面积

九、筛板塔的设计td01.筛板的开孔为了使筛板的利用率高，筛孔多取三角形排列(见图10－21)。

当孔间距和孔径确定后，开孔面积与塔板开孔区面积之比(α)，由下式计算：AdAatα=0=0.907(0)2r2A=2[x−x2+r2sin−1x]r开孔区面积对于单溢流塔板可用下式计算：1ar2r2rrA=2[x−x2+r2sin−1x]−2[x−x2+r2sin−1x]a对于双溢流塔板'aat211185×105A=nA塔板上的筛孔总数n可用下式计算：n=筛孔排列示意图

第21页：真空度

真空度

2.溢流堰筛板塔的溢流堰高可按以下要求设计：对一般的塔，应使塔上清夜层高度（堰高＋堰上液流高度）在50～100mm之间，即：0.100−how≥hw≥0.050−how对于真空度较高或要求压强很小的情况，可使hL<25mm，此时how=6~15mm。

当液流量很大时，可以不设堰。

3.其他结构降液管、内堰、受液盘及安定区、边缘区等要求按10.1.9中方法设计。

第22页：塔板压降塔板压降

塔板压降塔板压降

• ②通过液层的压降：通过液层得压降按有效液层阻力he计算
• ③由表面张力引起的压降：由表面张力引起的压降值一般可忽略，故主要由前两项组成，即：Δp=Δp干＋Δp液

第23页：板式塔

板式塔

• ③液泛：板式塔的设计中要求降液管中的液柱高Hd不超过板间距HT的0.5~0.6倍，即：Hd≤(0.5~0.6)HT
• ④负荷性能图校验按经验选定结构参数→设计其他参数→校核各项流体力学性能→画负荷性能图若流体力学性能不好，则调整相应结构参数本节完设计方法