化工分离工程课件武汉工程大学第五章分离设备处理能力和效率

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1、第五章分离设备处理能力和效率教师：何寿林制作：何寿林内容：1.影响传质设备的因数；2.确定效率的经验方法；3.设备选型。第五章分离设备处理能力和效率第一节气液传质设备的处理能力和效率第二节萃取设备的处理能力和效率第三节传质设备的选择第一节气液传质设备的处理能力和效率5.1.1气液传质设备处理能力的影响因数5.1.2气液传质设备的效率及其影响因数5.1.3气液传质设备效率的估计法返回5.1.1气液传质设备处理能力的影响因数传质设备：板式塔；填料塔液泛：板式塔：液泛气速随L/V下降而上升；随板间距增大而上升。填料塔：（包括规整或乱堆）L/V下降、液体粘度下降、填料孔隙率升高、比表面

2、积下降都会使液泛速度上升。雾沫夹带——分离过程中为处理能力的极限表示方式：雾沫夹带量或泛点百分率板间距下降、塔负荷上升会使雾沫夹带量上升。压力降（与处理能力有关）真空操作：有一上限板式塔：构成降液管内液位高度重要组成部分，压力降大，液位高，若很大，就会产生液泛。停留时间停留时间长，效率高，处理能力低；停留时间短，效率低，处理能力高，产品质量差。返回5.1.2气液传质设备的效率及其影响因数一、效率的表示方法理论板与实际板比较：理论板实际板1.气液两相完全混合，板上浓度均一。板上液相浓度径向分布，液体入口处浓度高，进入的气相各点浓度不相同。有雾沫夹带、漏液、液相夹带汽相等。4.无雾

3、沫夹带、漏液、液相夹带汽相等。不均匀流动，各点停留时间不同。3.均匀流动，各点停留时间相同。达到平衡要无限长时间。影响因数：塔板结构，流动情况、物性、平衡关系。2.离开板的气液相浓度达到平衡传质量：实际板理论板∴引入效率概念j-1jXi,j-1Xi,jyi,j+1yi,j注意：1.2.不同组分计算结果不同（二元除外）。j-1jXi,j-1Xi,jyi,j+1JJ，假设：流体垂直方向完全混合在一垂直处J—J′处：jiy,′jix,′4.填料塔的等板高度HETPHETP=填料层高度/理论板数二、效率的影响因素从机理上分析1.传质速率假设：a.板上空间气体完全混合，进入液相气体组

4、成与板上位置无关。b.液相组成在垂直方向上与液层高度(Z)无关。有：气体通过板上dz的微元高度时i组分的传递量气相总传质单元数点效率)85(11--=-=--GaZKNOGYOGeeE由双膜理论：2.流型和混合效应二种极端情况：OGNOGMVeEE--==1(5-14)）（）（155]1[/--=llOGEMVeE两种极限情况的比较：完全混合完全不混合图5-41mVL=l两条曲线之间。关系曲线位于图与45.-lMVOGMVEEEa美国化工学会（AIChE）模型：条件：仅停留时间均一下纵向混合（无横向混合）书中有错对（5—16）作图：讨论：1.不均匀流动、环流对塔板效率产生不利影

5、响（点效率下降）；2.小直经塔，板上液体为完全混合；3.大直经塔，板上液体不混合性增强。综上所述：完全混合板效率等于点效率；液相纵向不完全混合，使对板效率起明显有利的影响；不均匀流动、环流会产生不利影响液相横向混合，能削这种的影响，使；随塔经增大，纵向不完全混合性的有利影响下降，不均匀流动趋于严重。3.雾沫夹带使重组分含量高的液体进入上层塔板——上层塔板轻组分浓度下降雾沫夹带对板效率的影响：4.物性的影响◆液体粘度粘度高，两相接触差，扩散系数低，传质速率低，效率低。精馏：一般在较高温度下操作，效率要高；吸收：一般在较低温度下操作，效率要低。◆密度梯度由于易挥发组分气化，靠近界面

6、处形成一个密度较大区域，位于低密度液体之上，产生上下环流，从而提高传质系数。液体流动流动◆表面张力易挥发组分（MVC）表面张力较小——正系统易挥发组分（MVC）表面张力较大——负系统表面张力梯度对泡沫稳定层的影响：液体流动流动低XMVC高表面张力高XMVC低表面张力自愈合的正系统低XMVC低表面张力高XMVC高表面张力自破坏的负系统正系统：板式塔易形成稳定的泡沫层，填料塔易形成稳定的液体薄膜。负系统；反之，泡沫、薄膜不稳定。提高传质效率◆喷雾状态表面张力梯度对液滴生成的效应：液体蒸汽较低的表面张力低XMVC负系统：负系统，液滴易断裂，板效率高；正系统反之。传质设备的选取：正系统

7、：选用泡沫接触状态方式负系统：选用喷射接触状态方式液体蒸汽低XMVC正系统：较高的表面张力返回5.1.3气液传质设备效率的估计法一、经验法板式塔：查图（奥康奈尔法）填料塔：求HETP二、机理模型（用来预测放大后塔板效率）美国化工学会（AIChE）提出方法：（5-10）（5-11）（5-12）→EOG、Pe查图5-5：由图5-8：由（5-20）：方法特点：1.预测放大塔径后的板效率2.计算复杂习题：P1811题表5-1萃取设备的分类型式逐极接触式微分接触式无外加能量筛板塔喷洒塔、填料塔具有外加