第3章 課后練習

1、第3章氣液傳質設備氣液傳質設備知識要點知識要點用于蒸餾和吸收塔的塔器分別稱為蒸餾塔和吸收(解吸)塔。通稱氣液傳質設備。本章應重點掌握板式塔和填料塔的基本結構、流體力學與傳質特性（包括板式塔的負荷性能圖)。1.概述概述高徑比很大的設備叫塔器。蒸餾與吸收作為分離過程，基于不同的物理化學原理，但其均屬于氣液兩相間的傳質過程，有共同的特點可在同樣的設備中進行操作。(1)塔設備設計的基本原則①使氣液兩相充分接觸，以提供盡可能大的傳質面積和傳質系數(shù)

2、，接觸后兩相又能及時完善分離。②在塔內氣液兩相最大限度地接近逆流，以提供最大的傳質推動力。(2)氣液傳質設備的分類①按結構分為板式塔和填料塔②按氣液接觸情況分為逐級式與微分式通常板式塔為逐級接觸式塔器，填料塔為微分接觸式塔器。2.板式塔板式塔(1)板式塔的設計意圖：總體上使兩相呈逆流流動，每一塊塔板上呈均勻的錯流接觸。(2)篩孔塔板的構造①篩孔——塔板上的氣體通道，篩孔直徑通常為3~8mm。②溢流堰——為保證塔板上有液體。③降液管——液

3、體自上層塔板流至下層塔板的通道。(3)篩板上的氣液接觸狀態(tài)篩板上的氣液接觸狀態(tài)有鼓泡接觸、泡沫接觸、噴射接觸，比較見表31。表31氣液接觸狀態(tài)比較項目鼓泡接觸狀態(tài)泡沫接觸狀態(tài)噴射接觸狀態(tài)孔速很低較高高兩相接觸面氣泡表面液膜液滴外表面兩相接觸量少多多傳質阻力較大小小傳質效率低高高連續(xù)相液體液體氣體分散相氣體氣體液體工業(yè)上經(jīng)常采用的兩種接觸狀態(tài)是泡沫接觸與噴射接觸。由泡沫狀態(tài)轉為噴射狀態(tài)的臨界點稱為轉相點。(4)氣體通過塔板的壓降包括塔板本

4、身的干板阻力(即板上各部件所造成的局部阻力)、氣體克服板上充氣液層的靜壓力所產(chǎn)生的壓力降、氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓力降⑤操作彈性：兩極限的氣相流量之比，即VmaxVmin。設計時應使操作點位于操作區(qū)的中央。若操作點緊靠某一條邊界線，則負荷稍有波動時，塔的正常操作即被破壞，此時應調整塔的結構參數(shù)或改變氣液負荷，使操作點居中。對圖102所示的3個操作點，以B為最佳。(8)全塔效率ET=NTN(38)式中：NT——完成一定分離任務所需的

5、理論板數(shù)；N——完成一定分離任務所需的實際板數(shù)。精餾塔的全塔效率可用OConell關聯(lián)式估算，即245.0)(49.0??LTE??(39)式中：——塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度；?——塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度，mPa?s。L?(9)塔板類型有泡罩塔板、浮閥塔板、篩孔塔板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、垂直篩板、多降液管塔板等。(10)塔板的性能評價塔板的性能評價指標有以下幾方面：①生產(chǎn)能力大即單位塔截布氣體和液體的通量大②塔板效率高即

6、完成一定分離任務所需的板數(shù)少③壓降低即氣體通過的壓降低，能耗低。對于精餾系統(tǒng)則可降低釜溫，這對于熱敏性物系的分離尤其重要。④操作彈性大當操作的氣液負荷波動時仍能維持板效率的穩(wěn)定⑤結構簡單，制造維修方便，造價低廉3.填料塔填料塔(1)填料塔的特點：①生產(chǎn)能力大；②分離效率高；③壓力降小，一般情況下，板式塔的每個理論級壓降約在0.4~1.1MPa，填料塔約為0.01~0.27kPa；④持液量?。虎莶僮鲝椥源?，填料塔的操作彈性決定于塔內件的設

7、計，特別是液體分布器的設計，板式塔的操作彈性則受到塔板液泛、液沫夾帶及降液管能力的限制。(2)填料的類型①散裝填料如拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、球形填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料等。②規(guī)整填料如格柵填料、波紋填料、脈沖填料。(3)填料的性能評價指標：①壓降②通量③效率(4)填料的幾何特性①比表面積單位體積填料層的填料比表面積，m2m3；②空隙率空隙率越大，氣體通過的能力大且壓降低。③填料因子a.干填料因子：填料未被液體