化工原理南林教材

化工原理南林教材7/31/20231第1页，课件共75页，创作于2023年2月要求：1.了解板式塔和填料塔的主要结构；2.掌握板式塔和填料塔的流体力学性能；3.了解评价设备的基本性能；4.熟悉浮阀塔的工艺设计。7/31/20232第2页，课件共75页，创作于2023年2月重点：1.板式塔和填料塔的流体力学性能；2.浮阀塔的工艺设计。7/31/20233第3页，课件共75页，创作于2023年2月板式塔：塔板类型、操作特点、浮阀塔的设计填料塔：填料类型、填料塔的流体力学特性和计算7/31/20234第4页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/20235第5页，课件共75页，创作于2023年2月第一节板式塔气相流动：靠压强差由下到上。液相流动：靠重力由上至下。7/31/20236第6页，课件共75页，创作于2023年2月3-1-1塔板类型错流塔板：在塔板上气液两相呈错流流动。逆流塔板：气液两相以逆流的方式穿过塔板。7/31/20237第7页，课件共75页，创作于2023年2月一、泡罩塔板应用最早的气液传质设备。结构：泡罩直径80-150mm，正三角形排列。优点：较大的操作弹性。缺点：塔板结构复杂，造价高；塔板压降大；板效率和生产能力低。7/31/20238第8页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/20239第9页，课件共75页，创作于2023年2月二、筛板结构：孔径3-8mm，正三角形排列。优点：塔板结构简单，造价低；塔板压降小；板效率和生产能力较高。缺点：操作弹性小。易堵（改进方法，采用大孔径10-25mm）。7/31/202310第10页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202311第11页，课件共75页，创作于2023年2月三、浮阀塔板应用广泛，兼有泡罩塔板和筛板的优点。结构：标准孔径39mm。优点：生产能力大；操作弹性大；板效率高；塔板压降和液面落差小；造价低。缺点：不易处理易结焦或粘度大的物系。7/31/202312第12页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202313第13页，课件共75页，创作于2023年2月四、噴射塔板1.舌形塔板2.浮动喷射塔板3.浮射塔板7/31/202314第14页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202315第15页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202316第16页，课件共75页，创作于2023年2月3-1-2板式塔的流体力学性能评价塔设备性能的主要指标：生产能力、塔板效率、操作弹性、塔板压强降。这些指标和塔板结构及塔内气液两相流体力学性能密切相关。流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液、液面落差。7/31/202317第17页，课件共75页，创作于2023年2月一、塔板压降干板压降、板上充气液层的静压降、液体表面张力产生的压降。二、液泛（淹塔）降液管内液体不能顺利下流，造成板上积液。原因：气速或液速过大，与流体物性、塔板结构、板间距有关。7/31/202318第18页，课件共75页，创作于2023年2月三、雾沫夹带eV=0.1kg液/kg气体主要影响因素：空塔气速、塔板间距。四、漏液产生原因：气速太小，板上液面落差大引起气流分布不均。漏液量为10%液体流量时的气流速度为漏液速度。7/31/202319第19页，课件共75页，创作于2023年2月五、液面落差克服板面和板上部件的阻力。影响因素：塔板结构、塔径、流体流量。六、负荷性能图雾沫夹带线、液泛线、液相负荷上限线、漏液线、液相负荷下限线。操作弹性：操作线与负荷性能图上曲线的两个交点的气体流量之比。7/31/202320第20页，课件共75页，创作于2023年2月1．雾沫夹带线（气相上限）2．液泛线（气液）3．液相负荷上限线（降液管超负荷线）4．漏液线（气相下限）5．液相负荷下限线7/31/202321第21页，课件共75页，创作于2023年2月3-1-3浮阀塔设计工艺计算：塔高、塔径、塔板主要部件工艺尺寸、流体力学验算、操作负荷性能图、操作弹性。7/31/202322第22页，课件共75页，创作于2023年2月一、工艺尺寸的计算1.塔高HT：的确定：与塔径匹配；与生产能力、操作弹性、板效率有关；考虑安装、检修方便。7/31/202323第23页，课件共75页，创作于2023年2月2.塔径7/31/202324第24页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202325第25页，课件共75页，创作于2023年2月hL：常压塔（0.05～0.1m）；减压塔（0.025～0.03m）D需圆整为标准塔径：0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2

7/31/202326第26页，课件共75页，创作于2023年2月3.溢流装置7/31/202327第27页，课件共75页，创作于2023年2月

溢流堰溢流装置降液管：圆形、弓形

U型流（回转流）单溢流（直径流）溢流类型双溢流（半径流）阶梯双溢流以弓形降液管为例：7/31/202328第28页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202329第29页，课件共75页，创作于2023年2月（1）出口堰（溢流堰）：堰长lW、堰高hW单溢流：lW

=(0.6~0.8)D双溢流：lW

=(0.5~0.6)DhL=hW

+hOWhW

=hL-hOWhOW

=60~70mm，小于6mm，采用齿形堰,大于70mm，采用双溢流。hW=0.03~0.05m7/31/202330第30页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202331第31页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202332第32页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202333第33页，课件共75页，创作于2023年2月（2）弓形降液管的宽度Wd和截面积Af7/31/202334第34页，课件共75页，创作于2023年2月核算：7/31/202335第35页，课件共75页，创作于2023年2月（3）降液管底隙高度h0

原则：局部阻力不太大，防止沉淀物阻塞降液管；良好的液封作用，防止气体通过降液管造成短路。7/31/202336第36页，课件共75页，创作于2023年2月（4）进口堰及受液盘7/31/202337第37页，课件共75页，创作于2023年2月4.塔板布置

整块式（小塔）、分块式塔板（大塔）(1)鼓泡区(2)溢流区(3)破沫区（安定区）

D<1.5m，Ws=60～75mmD>1.5m，Ws=80～110mm7/31/202338第38页，课件共75页，创作于2023年2月(4)无效区小塔：Wc=30～50mm

大塔：Wc=50～70mm7/31/202339第39页，课件共75页，创作于2023年2月5.浮阀的数目及排列浮阀的排列：正三角形等腰三角形顺排叉排（气液传质效果较好）7/31/202340第40页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202341第41页，课件共75页，创作于2023年2月整块塔板：正三角形叉排，t=75~125mm分块塔板：等腰三角形叉排，t=75mm，

t1=65,80,100mm7/31/202342第42页，课件共75页，创作于2023年2月单溢流塔板：孔距t

排出阀孔总数

Np

F0=?9～12开孔率

=

阀孔总面积/塔面积10-14%7/31/202343第43页，课件共75页，创作于2023年2月二、浮阀塔板流体力学验算1.气体通过浮阀塔板的压强降7/31/202344第44页，课件共75页，创作于2023年2月2.液泛7/31/202345第45页，课件共75页，创作于2023年2月3.雾沫夹带泛点率：操作时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速之比。大塔：泛点率<80%小塔：泛点率<70%减压塔：泛点率<75%7/31/202346第46页，课件共75页，创作于2023年2月取大的计算结果。注意：若泛点率不在规定的范围内，应适当调整有关参数：板间距、塔径等，再重新计算。7/31/202347第47页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202348第48页，课件共75页，创作于2023年2月4.漏液F0=5～6最后，绘出负荷性能图。7/31/202349第49页，课件共75页，创作于2023年2月3-1-4塔板效率一、塔板效率的表示法1.总板效率（全塔效率）ET简单地反应了整个塔内的平均传质效果。7/31/202350第50页，课件共75页，创作于2023年2月2.单板效率直接反应该层塔板的传质效果；操作线与平衡线平行时，EMV=EMVEM有可能大于零。7/31/202351第51页，课件共75页，创作于2023年2月3.点效率EO板上液体完全混合时，EOV=EMV7/31/202352第52页，课件共75页，创作于2023年2月二、塔板效率的估算1.物系性质：粘度、密度、表面张力、扩散系数、相对挥发度等2.塔板结构：塔径、板间距、堰高、开孔率等3.操作条件：温度、压强、气体上升速度、气液流量比等7/31/202353第53页，课件共75页，创作于2023年2月估算方法：1.A.I.CH.E法2.经验计算法7/31/202354第54页，课件共75页，创作于2023年2月第二节填料塔液体分布装置、填料、液体再分布器、支撑栅板特点：结构简单、阻力小、使用耐腐蚀材料制造7/31/202355第55页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202356第56页，课件共75页，创作于2023年2月3-2-1填料一、填料特性1.比表面积2.空隙率3.填料因子:干填料因子

/3，湿填料因子

要求：大，大，润湿性能好，单体体积的填料质量小，价格低，机械强度大。7/31/202357第57页，课件共75页，创作于2023年2月二、填料类型

实体填料乱堆填料

网体填料整砌填料

1.拉西环2.鲍尔环3.阶梯环4.弧鞍和矩鞍5.金属鞍环6.波纹板及波纹网7.金属孔板波纹填料和金属压延孔板波纹填料

7/31/202358第58页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202359第59页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202360第60页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202361第61页，课件共75页，创作于2023年2月3-2-2填料塔的流体力学性能一、气体通过填料层的压强降持液量：操作时单位填料层内持有的液体体积。恒持液区载液区液泛区载点泛点7/31/202362第62页，课件共75页，创作于2023年2月二、液泛影响因素：

1.填料特性：小，泛点气速大。

2.流体的物理性质

L大，泛点气速大

V大，泛点气速小

L大，泛点气速小7/31/202363第63页，课件共75页，创作于2023年2月3.液气比WL/WV大，泛点气速小。4．埃克特通用关联图7/31/202364第64页，课件共75页，创作于2023年2月7/31/202365第65页，课件共75页，创作于2023年2月三、润湿性能液体的喷淋密度：单位时间内单位塔截面上喷淋的液体体积。润湿速度LW：塔的截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。7/31/202366第66页，课件共75页，创作于2023年2月3-2-3填料塔的计算一、塔径u=50～80%泛点气速，0.2～1.0m/s圆整为：400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400mm等。7/31/202367第67页，课件共75页，创作于2023年2月二、塔高1.传质单元法：Z=HOG*