化工原理少课时版第六节板式塔

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1、第六节板式塔优点：结构简单、造价低、塔板阻力小目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。一、塔板结构（筛孔塔板为例）筛板功能：为混合物的气、液两相提供多级的充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。汽、液两相接触方式两相流动的推动力全塔：逆流接触塔板上：错流接触液体：重力气体：压力差（一）汽液鼓泡区（二）溢流堰（出口堰）作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。平流堰溢流辅堰三角形齿堰栅栏堰（三）降液管降液管：弓形、圆形。塔

2、板上理想流动情况：液体横向均匀流过塔板，气体从气体通道上升，均匀穿过液层。气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。塔的操作能否正常进行，与塔内气液两相的流体力学状况有关。（一）气液接触状态1.鼓泡接触状态当操作气速很低时，气流断裂成少数气泡在板上液层中上升，板上存在有大量清液层，相际接触面积为气泡表面。由于气泡数量较少，气泡表面的湍动程度也较低，所以鼓泡接触状态的传质阻力较大,效率较低。此时，气相为分散相而液相为连续相。二、塔板上气、液两相流动状态2.泡沫接触状态随着气速增大，气泡数量急剧增加，此时，塔板上

3、液体大部分是以液膜形式存在于气泡之间，两相传质表面是面积很大的液膜，它高度湍动且不断合并与破裂，为两相传质创造良好的流体力学条件，因此传质阻力变小，传质效率有所提高。此时，气相仍为分散相而液相仍为连续相。3.喷射接触状态随着气速继续增大，气体射流穿过液层，将板上的液体破碎成大小不等的液滴而被反复抛起，两相传质表面是众多液滴的外表面。传质阻力很小，传质效率有所提高但容易造成过量的雾沫夹带。此时，液体为分散相而气体为连续相，这是喷射接触状态与泡沫接触状态的根本区别。由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。（二）液面

4、落差当液体横向流过板面时，为克服板面的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮阀）的局部阻力；或当塔径或液体流量很大时。则在板面上容易形成液面落差。液层厚度的不均匀性将引起气流的不均匀分布，从而造成漏液，使塔板效率严重降低。对于大塔径的情况可采用双溢流、阶梯流等溢流型式来减少液面落差。（三）塔板筛孔漏液漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速。（四）液泛如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象

5、为液泛。降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并称之为降液管内液泛。（五）液沫夹带原因：①气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板；②气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。传质的非理想流动情况：①反向流动液沫夹带、气泡夹带，即：返混现象后果：使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增加。②不均匀流动液面落差（水力坡度）：引

6、起塔板上气速不均；塔壁作用（阻力）：引起塔板上液速不均，中间>近壁；后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。三、塔板效率塔板效率反映了实际塔板上气液两相间传质的完善程度。板式塔的效率有几种不同的表示法，如总板效率、单板效率及点效率等。（一）全塔效率（或总塔板效率）E0总板效率又称全塔效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即E0=NT/NP式中NT——塔内所需理论板数，NP——塔内实际板数。该式将影响传质过程的动力学因素全部归结到总板效率内。板式塔内各层塔板的传质效率并不相同，总板效率简单地反映

7、了整个塔内的平均传质效果。（二）.单板效率（默弗里板效率）单板效率又称为默弗里（MurPhree）板效率，是指气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板前后的理论组成变化的比值。第n层塔板的效率有如下两种表达方式：（1）按气相组成变化表示的单板效率为：EMV=（yn-yn+1）/（yn*-yn+1）（6-68）（2）按液相组成变化表示的单板效率为：EML=（xn-1-xn）/（xn-1-xn*）（6-69）式中yn*___与xn成平衡的气相组成，xn*___与yn成平衡的液相组成。一般说来，同一层塔板

8、的Emv与Eml数值并不相同．四、塔高的确定已知：实际塔板数N实；选取塔板间距HT；有效塔高：选取塔板间距HT：HT↑，则塔内气速↑，塔径↓，但塔高↑HT↓，则塔高↓，液沫夹带量↑，液泛气速↓考虑经济性、经验选取说明：工业塔中，板间距范围200~900mm五、塔径的计算确定原则：防止过量液沫夹带液泛步骤：先确定空塔气速umax(m/s)；然后选设计气速u；最后计算塔径D。