ch3_1化工傳質(zhì)和分離過程

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1、化工傳質(zhì)與分離過程主講教師：陳英第三章塔設(shè)備>>3.1板式塔（1）板式塔功能：氣液接觸（傳質(zhì)系數(shù)大、接觸面積大）板式塔的設(shè)計(jì)意圖（理想流動(dòng)狀態(tài)）：板式塔上兩相接觸狀態(tài)：鼓泡接觸狀態(tài)：u低，清液層，氣泡為傳質(zhì)表面，液相為連續(xù)相；泡沫接觸狀態(tài)：u增加，清液層降低，不斷更新的液膜為傳質(zhì)表面，液相為連續(xù)相；噴射接觸狀態(tài)：u較大，不斷更新的液滴為傳質(zhì)表面曲線，氣相為連續(xù)相。盡量逆流流動(dòng)（最大的傳質(zhì)推動(dòng)力）：氣體在壓差下由下而上，液體在重力下由上而下；錯(cuò)流塔板：總體上逆流流動(dòng)，板上錯(cuò)流流動(dòng)氣液充分接觸，總體上逆流流動(dòng)

2、，板上錯(cuò)流流動(dòng)第三章塔設(shè)備>>3.1板式塔（2）板式塔上非理想流動(dòng)——降低傳質(zhì)推動(dòng)力液膜夾帶氣泡夾帶反混不均勻流動(dòng)氣體不均勻流動(dòng)（液面落差和水力學(xué)梯度）液體不均勻流動(dòng)三種不正?，F(xiàn)象夾帶液泛溢流液泛嚴(yán)重漏液隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上液層增厚，塔板液流不暢，液層迅速積累，以致充滿整個(gè)空間，即液泛。由此原因誘發(fā)的液泛為液沫夾帶液泛。開始發(fā)生液泛時(shí)的氣速稱之為液泛氣速當(dāng)塔內(nèi)氣、液兩相流量較大，導(dǎo)致降液管內(nèi)阻力及塔板阻力增大時(shí)，均會(huì)引起降液管液層升高，。當(dāng)降液管內(nèi)液層高度難以維持塔板上液相暢通時(shí)，降液管

3、內(nèi)液層迅速上升，以致達(dá)到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發(fā)生液泛第三章塔設(shè)備>>3.1板式塔（3）板式塔的塔板基本結(jié)構(gòu)液體流動(dòng)方向1234561、降液管的受液區(qū)2、進(jìn)口安定區(qū)3、鼓泡區(qū)4、出口安定區(qū)（破沫區(qū)）5、降液管的溢流區(qū)6、無效區(qū)第三章塔設(shè)備>>3.1板式塔（4）接觸狀態(tài)的選擇泡沫接觸狀態(tài)：液膜足夠穩(wěn)定，不易形成大氣泡，有利傳質(zhì)噴射接觸狀態(tài)：液滴不斷更新，小液滴（要求液滴不穩(wěn)定）物性性質(zhì)膜、滴穩(wěn)定性接觸狀態(tài)選擇泡沫噴射σ輕>σ重穩(wěn)定√×σ輕<σ重不穩(wěn)定×√第三章塔設(shè)備>>3.1板式塔（5）塔板負(fù)荷性

4、能圖1、霧沫夾帶線2、液相負(fù)荷下限線（液體分布均勻限制）3、漏液線（氣相負(fù)荷下限線）4、液相負(fù)荷上限線（停留時(shí)間，氣泡夾帶）5、液泛線操作彈性定義（a）單流型（b）雙流型（c）四程流型(d）階梯流型（e）U型流型第三章塔設(shè)備>>塔板溢流類型液體在板上流經(jīng)長，氣液接觸時(shí)間長，有利于提高傳質(zhì)效率；但液面落差大，氣流分布不均U型流：小塔，或液體流量小單溢流：廣泛應(yīng)用于D<2.2m階梯式溢流：減小液面落差，不減小流經(jīng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。階梯式溢流、雙（多）溢流：應(yīng)用于D>2.2m①設(shè)計(jì)點(diǎn)P1靠近液沫夾帶線，

5、說明A、?HT太小，可通過減小降液管面積Ad或lW,提高HT。②設(shè)計(jì)點(diǎn)P2靠近降液管液泛線，說明降液管液體通能力小，塔板阻力大。為此可擴(kuò)大降液管，提高開孔率，即提高HT或lW，增加篩孔數(shù)。③設(shè)計(jì)點(diǎn)P3靠近塔板漏液線，說明塔板開孔率太高，可適當(dāng)減少孔數(shù)n④設(shè)計(jì)點(diǎn)P4靠近液相下限線及氣相下限，說明溢流堰lW過長或降液管面積Ad過大，開孔面積A0過大，故可減小堰長lW。此類情況應(yīng)減小塔徑D。⑤設(shè)計(jì)點(diǎn)P5靠近降液管上限線，說明降液管空間裕量較小，可提高HT或lW均。若經(jīng)過調(diào)整仍不適宜，顯然就需要重新設(shè)計(jì)D。第三章

6、塔設(shè)備>>負(fù)荷性能圖的應(yīng)用a.塔板間距HT提高塔板間距HT，既增加了塔板間距空間高度，又增加了降液管體積。則有利于減少液沫夾帶，增強(qiáng)降液管液體的通過能力（推動(dòng)力增大），使液體停留時(shí)間增加。所以，1、4、5條線向外移第三章塔設(shè)備>>HT對(duì)負(fù)荷性能圖的影響降液管面積Ad或堰長lW若增大堰長?則引起Ad增大，塔截面的氣相通道面積A及開孔區(qū)Aa減小。因lW增大，則溢流強(qiáng)度降低，故使其液相下限提高，A減小使u增大，使液沫夾帶量增大，而降液管Ad增大，使液體停留時(shí)間增長。Aa減小，若其開孔率不變，孔數(shù)n減少，

7、使孔流速u0提高，使塔板漏液點(diǎn)u0’下降，所以氣相流量下限線或漏液限降低，使得5條線均發(fā)生變化第三章塔設(shè)備>>降液管面積對(duì)負(fù)荷性能圖的影響增大塔板的開孔率?????若其他尺寸不變僅曾篩孔數(shù)n即提高開孔率???，使得孔流氣速u0下降。使得塔板阻力下降，易發(fā)生漏液，緩解降液管的液泛，故漏液線3及降液管液泛線5均上移第三章塔設(shè)備>>開孔率面積對(duì)負(fù)荷性能圖的影響第三章塔設(shè)備>>塔板類型>>泡罩塔板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不易發(fā)生漏液缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率不高，操作彈性較小應(yīng)用情況：目前較少應(yīng)用第三章塔設(shè)備>>塔板類型>

8、>篩板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特點(diǎn)：易發(fā)生漏液結(jié)構(gòu)簡單，效率不高，生產(chǎn)能力大，操作彈性較小應(yīng)用情況：日趨應(yīng)用廣泛F-1型V-4型A型十字架型方形浮閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用情況：應(yīng)用廣泛生產(chǎn)能力大操作彈性大效率較高結(jié)構(gòu)較簡單壓力降和液面落差較小第三章塔設(shè)備>>塔板類型>>浮閥塔第三章塔設(shè)備>>塔板類型>>其它塔板（1）噴射塔板斜孔塔板網(wǎng)孔塔板第三章塔設(shè)備>>塔板類型>>其它塔板（2）林德篩板垂直篩板多降液管塔板無溢流柵板和篩板第三章塔設(shè)備>>塔板類