QUELQUES VARIATIONS PHONETIQUES EN FRANCAIS

QUELQUES VARIATIONS PHONETIQUES EN FRANCAIS

ERIC LAPORTE

Centre d'études et de recherches en informatique linguistique

17, cours Blaise-Pascal

91000 EVRY

Introduction

Le travail présenté ici correspond à deux objectifs : d'une part, contribuer à décrire des variations phonétiques et à les représenter dans un système formel ; d'autre part, apporter à l'informatique linguistique des données qui font actuellement défaut.

Le premier de ces deux objectifs est de nature purement linguistique. Bien que les définitions fondamentales de la phonologie et de la phonémique ne fassent guère de références explicites aux variations phonétiques, l'existence et même la profusion de ces variations dans les langues sont àla base de ces sciences (Z.S. Harris 1951). Historiquement, la phonologie est d'ailleurs née lorsque les phonéticiens d'alors, confrontés à des variations phonétiques si nombreuses et si

variées, ont ressenti le besoin d'utiliser des notions et des méthodes nouvelles pour étudier ces objets et leurs relations. La première section de cet article rappelle quelques généralités admises par tous sur la définition et la classification des variations phonétiques. La suite aborde deux

phénomènes importants observés en fran?ais : l'effacement de consonnes finales et la diérèse. Nous verrons quels sont les éléments nouveaux apportés à la discussion lorsqu'on prend en compte l'extension lexicale de ces variations.

Notre deuxième objectif se situe dans le cadre du traitement automatique des langues naturelles. Certaines applications informatiques dans ce domaine utilisent des transcriptions phonétiques, notamment en vue du traitement automatique de la parole. Toutefois, cette utilisation se heurte àun problème descriptif : il n'existe pas de descriptions formalisées, précises et exhaustives sur la prononciation des mots fran?ais, même si l'on s'en tient à l'usage courant dans le fran?ais standard contemporain. En effet, les seules études sur le lexique disponibles sont constituées par les transcriptions phonétiques des dictionnaires de langue, fran?ais et bilingues, ainsi que celles des dictionnaires phonétiques, qui ne vont pas plus loin dans leurs analyses. Aussi des données beaucoup plus complètes sur les variations phonétiques sont-elles indispensables. Par ailleurs, pour manipuler des variations phonétiques en tant qu'objets informatiques, on est amené à

élaborer des représentations formelles qui ont la même raison d'être que celles de la phonémique. C'est pourquoi notre objectif linguistique et notre objectif informatique motivent un seul et même travail (E. Laporte 1988) : la construction d'un dictionnaire phonémique du fran?ais, le DELAP1, qui comporte dans son état actuel 64.000 entrées, développables en plus de 500.000 formes. Cette réalisation fournit une aide considérable pour poursuivre la description et la représentation des variations phonétiques. L'outil informatique, dont les phonologues ne disposaient pas jusqu'à

présent, permet en effet d'aborder les problèmes de représentation formelle avec des données concrètes, explicites et surtout plus complètes. Les informations pertinentes à une question donnée figurent dans les listes des mots concernés, et nous extrayons automatiquement ces listes du dictionnaire phonémique par l'intermédiaire d'un langage d'interrogation.

1. Différences d'emploi des variantes phonétiques

Le terme de variation phonétique est très général. Nous allons mettre en évidence par des exemples la diversité des phénomènes qu'il recouvre. Il s'agit toujours de mettre en relation des formes phonétiques apparentées qui présentent une différence de prononciation, et qui méritent donc le nom de variantes. Par exemple, certains mots possèdent des variantes phonétiques libres, comme le verbe lier qui peut se prononcer en une syllabe ou en deux syllabes :

lier?*[lie] [lije] [lje]

Certains éléments morphologiques offrent des différences de prononciation suivant le contexte phonémique. C'est le cas de l'élément final -ien, qui, suivant les mots, se prononce soit obligatoirement en une syllabe, soit obligatoirement en deux syllabes :

italien *[italij ][italj ]

ombrien [ brij ]*[ brj ]

L'exemple de ces trois mots permet déjà de faire une distinction importante. Les variantes monosyllabique et dissyllabique de l'infinitif lier s'emploient dans des conditions à peu près

équivalentes, et on peut les considérer comme des variantes libres, c'est-à-dire interchangeables. Au contraire, les variantes monosyllabique et dissyllabique du suffixe -ien s'excluent mutuellement : elles sont en distribution complémentaire. On parle alors de variation conditionnée, car les différentes variantes n'ont pas les mêmes conditions d'emploi. Une variation phonétique est rarement complètement libre : en général, les variantes ne sont pas équivalentes. Mais les différences d'emploi des variantes peuvent se situer à divers niveaux, ce qui constitue dans la plupart des théories le premier critère de classification des variations.

1.1. Différences stylistiques, géographiques et sociales

Parfois, la différence de prononciation est associée à une différence de niveau de langue ou à une nuance de style. Ainsi la conjonction si, employée immédiatement devant le pronom il, admet une variante d'un niveau légèrement recherché :

Luc sait (si il, s'il) viendra

La phrase figée il y avoir, lorsqu'elle est conjuguée à un temps fini, admet au moins trois prononciations différentes, dont deux d'emploi familier :

On dit qu'il y (a, aurait, eut) du vent[ilj] [ij] [j]

Dans la phrase suivante, la particule préverbale (Ppv) y peut soit constituer une syllabe dictincte, soit former avec le [a] qui suit une syllabe unique :

Jean y a mis un cendrier[ja] [ia]

et ce choix est lui aussi lié à une nuance dans le style de l'élocution. Une différence de prononciation peut aussi être associée à une différence géographique ou sociale : certains parlers fran?ais sont caractérisés par des [ ] fricatifs uvulaires, d'autres par des [r] roulés apicaux2. Le mot oxygène peut se prononcer en [gz] en fran?ais du Québec, alors qu'il est obligatoirement en [ks] en fran?ais standard.

Dans une description formelle, les différences d'emploi dans l'échelle des niveaux de langue ou dans le style, et les différences sociales ou géographiques, peuvent a priori être prises en compte de deux manières. On peut séparer des fa?ons de parler présentant une différence de ce type, pour les décrire comme des idiomes distincts. On peut, au contraire, décrire indistinctement les formes relevant de ces différentes fa?ons de parler, en les considérant comme des variantes libres. Bien s?r, cette dernière attitude se justifie particulièrement lorsque les variations d'emploi qu'elle

néglige sont fines. C'est cette attitude que nous choisissons dans un premier temps puisque ces

fa?ons de parler présentent des différences stylistiques, sociales ou géographiques difficiles àdistinguer les unes des autres d'une manière reproductible. Nous écartons seulement les fa?ons de parler vieillies ou marginales du point de vue stylistique ou social, comme la diction poétique traditionnelle. Pour ce qui est des variations géographiques, nous écartons les fa?ons de parler trop spécifiques à des régions particulières3. En dehors de ces cas extrêmes, nous considérons comme équivalentes les variantes phonétiques qui ne diffèrent que d'un point de vue stylistique, géographique ou social.

1.2. Différences dans le contexte phonémique

Les différences d'emploi entre les variantes phonétiques d'un élément concernent parfois le contexte phonémique amené par la flexion, par la dérivation ou par l'encha?nement des mots dans le discours. Par exemple, les prononciations [pli] et [plij] du radical du verbe plier alternent au cours de la conjugaison suivant que le suffixe est nul, commence par une voyelle ou commence par une consonne :

Luc pliait la carte*[plie] [plije]

Luc (plie, pliera) la carte[pli] *[plij]

L'élément final -ien associé à des noms de lieux ou de personnes se prononce [j ] ou [ij ] suivant le groupe consonantique qui le précède immédiatement :

italien *[italij ] [italj ]

ombrien [ brij ] *[ brj ]

L'article les se prononce avec ou sans [z] suivant l'initiale vocalique ou consonantique du mot qui

le suit :

Les chats dorment[le] *[lez]

Les enfants dorment*[le] [lez]

1.3. Différences syntaxiques et prosodiques

Rappelons que la structure syntaxique et la structure prosodique d'une phrase sont liées. Elles interviennent parfois dans les conditions d'emploi des variantes phonétiques d'un mot ou d'un

élément donné. Ainsi, on sait que les Ppv sont atones sauf quand elles sont placées après le verbe, ce qui ne se produit qu'à l'impératif :

Jean y a mis un cendrier[ja] [ia]

Mets-y un cendrier*[zj ] [zi ]

Suivant le cas, la Ppv y peut ou ne peut pas se prononcer [j]. Il y a donc une nette corrélation entre la place de la Ppv y dans la structure syntaxique de la phrase, sa place dans la structure prosodique, et l'acceptabilité de la prononciation [j].

1.4. Différences à plusieurs niveaux

Enfin, ces différents types de conditions d'emploi - 1? stylistiques, géographiques et sociales, 2?phonémiques, 3? syntaxiques et prosodiques - peuvent se combiner pour définir la distribution des variantes phonétiques d'un mot ou d'un élément de mot. Les trois variantes phonétiques du mot six, par exemple, alternent en fonction de deux facteurs. Le premier facteur, de nature

phonémique, est l'initiale vocalique ou consonantique du mot qui suit :

Luc a six billes[si] *[siz] *[sis]

Luc a six ans*[si] [siz] *[sis]

L'autre facteur est syntaxique et prosodique. La prononciation de six diffère selon que le nom quantifié suit le mot six, ou bien est effacé ou situé dans un autre groupe nominal :

Luc a six billes à la main[si] *[siz] *[sis]

Luc en a six à la main*[si] *[siz] [sis]

Suivant le cas, le mot six occupe une place nettement différente dans la structure prosodique de la phrase.

1.5. Parenté entre variantes phonétiques

On ne peut parler de variations phonétiques que si les variantes sont apparentées entre elles : la différence entre les mots piller et pied, par exemple, ne constitue pas une variation phonétique,

puisque ces deux mots n'ont rien à voir hormis leur ressemblance phonémique. Dans tous les cas précédents, les variantes phonétiques restent globalement apparentées malgré leurs différences

d'emploi. Dans d'autres exemples, la notion de parenté entre deux formes phonétiques est moins claire. En particulier, cette parenté peut sembler plus ou moins marquée selon les niveaux

d'analyse. Ainsi, le verbe resurgir et le nom résurgence, malgré une certaine ressemblance morphologique, et donc phonémique, présentent une telle différence d'emploi du point de vue syntactico-sémantique, notamment dans la distribution du sujet, que les phrases suivantes ne sont probablement pas dans une relation de nominalisation :

La rivière resurgit à 2 km

La rivière a une résurgence à 2 km

et qu'on doit probablement les considérer comme relevant d'éléments lexicaux sans relation entre eux aujourd'hui. Le cas inverse se produit avec les paires oser et audace, ou ressusciter et

résurrection, qui présentent des correspondances d'emploi remarquables, mais une importante dissemblance phonétique, au point que si on met en relation Guy a osé crier et Guy a eu l'audace de crier, on peut se poser la question de lier Guy mange et Guy fait un repas. Ces exemples difficiles mettent en évidence une des limites de la notion de relation entre éléments linguistiques : cette notion repose sur une analyse globale, et elle met en jeu plusieurs niveaux de l'analyse linguistique. En particulier, la description phonémique n'est pas séparable de la description syntactico-sémantique : par exemple, les notions morphologiques de suffixe, de préfixe et de

dérivation interviennent dans ces deux domaines.

En raison de la difficulté et de la complexité de l'analyse linguistique, la notion de parenté entre formes phonétiques reste à définir plus clairement. Il s'agit là d'un problème théorique important, car la notion de variation phonétique repose inévitablement sur celle de parenté entre formes phonétiques. Ce problème s'est posé constamment et en termes concrets au cours du travail de description et de formalisation qui fait l'objet de cet article : deux formes phonétiques sont-elles des variantes l'une de l'autre ou sont-elles sans relation formalisable ? C'est en analysant chaque situation difficile, cas par cas, que nous avons donné des solutions locales à ce problème.

En résumé, une relation entre deux variantes phonétiques peut être décrite comme une relation

d'équivalence, à ceci près que les variantes ont parfois des conditions d'emploi différentes, voire complémentaires. Dans cette étude, nous prenons en compte les conditions d'emploi

phonémiques et syntaxiques, car elles se prêtent bien à l'observation, mais nous ne considérons pas systématiquement les conditions stylistiques, géographiques ou sociales.

En ce qui concerne la représentation formelle des variations, le formalisme de base de la

phonémique consiste à représenter un ensemble de variantes phonétiques par une transcription abstraite unique, que nous appelons une transcription phonémique. Ce formalisme convient aussi bien aux variations libres qu'aux variations conditionnées. Pour représenter une variation libre, il suffit d'un système formel capable de fournir la liste des variantes libres de chaque mot concerné. La représentation d'une variation conditionnée met en jeu un élément supplémentaire : la

spécification des conditions d'emploi de chaque variante.

2. Effacement de consonnes finales

On observe dans de nombreux mots, au cours de la flexion et de la dérivation, une alternance entre un radical terminé par une consonne, comme plate, et un radical dans lequel cette consonne finale n'appara?t pas : plat. Ces variantes ont été appelées forme longue et forme courte du radical. Toutes les deux peuvent se rencontrer sans suffixe, mais les dérivés comportant un suffixe non nul, comme platement, ont généralement la forme longue. En outre, les deux formes alternent au cours de la flexion : c'est le cas pour l'adjectif plat. Nous allons préciser l'extension lexicale de cette alternance.

2.1. Classification grammaticale et syntaxique

On peut classer les exemples en trois groupes (a), (b), (c) en se fondant sur des considérations grammaticales et syntaxiques.

(a) Un premier groupe est constitué par des noms, des adjectifs et des participes variables en genre, comme l'adjectif plat. Dans ces mots, le masculin est constitué par la forme courte et le

féminin par la forme longue. Toutefois, dans le cas des adjectifs susceptibles d'être placés avant le nom, il y a parfois des formes particulières pour l'adjectif au masculin singulier placé avant le nom et devant voyelle : on rencontre alors soit obligatoirement la forme courte, comme dans

un court extrait[kur kstr ] *[kurt kstr ]

soit obligatoirement la forme longue, comme dans

un petit arbre*[ptiarbr] [ptitarbr]

soit obligatoirement une troisième forme, comme dans

un grand arbre*[graarbr] *[gradarbr] [gratarbr]

soit une combinaison de ces possibilités, comme dans

un léger accent?[le eaksa] [le raksa] [le eraksa]

(b) Un second groupe d'exemples est celui de verbes tels que sentir. Comme ces exemples font intervenir la conjugaison des verbes, nous utiliserons les abréviations suivantes :

Vpr présent Vps passé simple

Vimpftimparfait Vimptfimpératif

Vfut futur Vinf infinitif

Vcond conditionnel V-ant participe présent

Vsubj subjonctif Vpp participe passé

Vimpft-subj imparfait du subjonctif

Ces abréviations ont l'avantage d'être relativement transparentes, en particulier pour noter les combinaisons temps-personne-nombre : ainsi, Vfut1,2,3sg signifiera "futur, 1e, 2e et 3e personnes du singulier". Le radical des verbes tels que sentir est sous sa forme longue à

l'imparfait et aux temps morphologiquement apparentés :

il sentait ; nous sentons, vous sentez ; sentant ; que nous sentions, que vous sentiez ; sentons, sentez

ainsi qu'au Vpr3pl et aux formes qui en dérivent :

ils sentent ; qu'il sente

Le radical est sous sa forme courte au Vpr1,2,3sg : il sent, et au Vimptf2sg : sens. Les autres formes conjuguées montrent des comportements variables suivant les verbes. Ainsi, à l'infinitif, sentir a la consonne [t] mais dire n'a pas la consonne [z] de l'imparfait.

(c) Un troisième groupe d'exemples regroupe des noms de genre constant, comme regard, et des adverbes, comme tard, qui admettent des dérivés suffixés : respectivement regarder et tarder ou tardif. Le mot de base est constitué par la forme courte du radical et les dérivés sont construits sur la forme longue. Ces exemples sont particulièrement difficiles à recenser. En effet, les relations syntaxiques entre mots et mots dérivés sont complexes. Elles mettent en jeu, en fait, des relations transformationnelles entre phrases, telles que les nominalisations. Il est probable, par exemple, que regard et regarder sont liés par une nominalisation, et que coup et couper, qui l'ont été, ne le sont plus aujourd'hui, car leur relation s'est perdue avec l'évolution de la langue. Mais la plupart des exemples sont litigieux, car ces relations sont mal connues, et on ne sait pas quels critères formels employer. Dans l'état actuel des connaissances, on doit donc se contenter d'exemples plus s?rs : ceux qui mettent en jeu la variation en genre et la conjugaison. C'est pourquoi les recensements qui suivent concernent seulement les exemples des groupes (a) et (b).

2.2. Classification phonémique

Parmi tous ces exemples, la structure phonémique de la fin du radical permet de distinguer plusieurs situations et d'établir une seconde classification, que nous allons détailler en rappelant àquel groupe, (a) ou (b), se rattachent les exemples.

Dans des exemples tels que plat, léger, sentir, le radical se termine par une voyelle, orale ou nasale, éventuellement suivie de la consonne intermittente. Cette consonne est :

[t] dans(a)336 noms, 1372 adjectifs et 110 participes passés variables en genre (plat), ainsi que dans tous les participes présents variables en genre (calmant),

et(b) dans 43 verbes irréguliers (mettre),

[z] dans(a)251 noms, 727 adjectifs et 51 participes passés variables en genre (creux)

et(b)62 verbes irréguliers (dire),

[s] dans(a) 6 noms et 14 adjectifs variables en genre (gros)

et(b)439 verbes (finir),

[r] dans(a)410 noms et 218 adjectifs variables en genre (léger),

[d] dans(a)37 noms et 43 adjectifs variables en genre (grand)

et(b)41 verbes irréguliers (prendre),

[v] dans(a) 1 nom variable en genre (loup)

et(b)35 verbes irréguliers (écrire),

[k] dans(a) 1 nom et 1 adjectif variables en genre (franc)

et(b) 2 verbes irréguliers (vaincre),

[g] dans(a) 3 adjectifs variables en genre (long),

[l] dans(a) 1 adjectif variable en genre (so?l)

et(b) 5 verbes irréguliers (vouloir),

[ ] dans(a) 1 nom et 2 adjectifs variables en genre (blanc),

[p] dans(b) 4 verbes irréguliers (rompre),

[j] dans(a) 1 nom et 1 adjectif variable en genre (gentil)

et(b) 4 verbes irréguliers (bouillir).

Les effectifs indiqués ont été calculés sur une version du DELAP qui comptait 58.000 mots. Les mots qui peuvent être soit nom soit adjectif sont comptés deux fois, une fois en tant que nom et une fois en tant qu'adjectif.

Les autres consonnes [b f w] ne fournissent aucun exemple de type (a) ni de type (b). La voyelle précédant la consonne intermittente subit parfois des alternances entre [e] et [ ], entre [o] et [ ], ou entre [ ] et [ ], également observées ailleurs :

légère, léger cf. il cède, céder

sotte, sot cf. il note, noter

ils veulent, il veut cf. il pleure, pleurer

Toutefois, en fran?ais standard, ni l'alternance entre [o] et [ ] ni celle entre [ ] et [ ] ne se produisent lorsque la consonne intermittente est [s] ou [z] :

gros[gro] *[gr ]creux[kr ] *[kr ]

grosse[gros] *[gr s]creuse[kr z] *[kr z]

Dans des exemples tels que vert et perdre, le radical se termine par une voyelle orale suivie de [r] et éventuellement suivie de la consonne intermittente. Cette consonne est :

[t] dans(a) 2 noms, 14 adjectifs et 11 participes passés variables en genre (vert), [s] dans(a) 1 nom et 11 adjectifs variables en genre (pervers),

[d] dans(a)114 noms et 107 adjectifs variables en genre (bavard)

et(b)12 verbes irréguliers (perdre),

[m] dans(b) 5 verbes irréguliers (dormir),

[v] dans(b) 3 verbes irréguliers (servir).

Dans des exemples tels que bon et plein, la consonne intermittente est [n]. La forme courte du radical se termine par une voyelle nasale : bon. La forme longue se termine par une voyelle orale suivie de [n] : bonne. Cette alternance introduit des relations entre certaines voyelles orales et les voyelles nasales :

[o] et [ ] correspondent à [ ]

dans 63 noms et 51 adjectifs variables en genre (bon) ;

[e] et [ ] correspondent à [ ]

dans 374 noms et 559 adjectifs variables en genre (plein) ;

[a] correspond à [a]

dans 28 noms et 35 adjectifs variables en genre (gitan) ;

[i] correspond à [ ]

dans 73 noms et 138 adjectifs variables en genre (fin) ;

[y] correspond à [ ] et à [ ]

dans 2 noms et 8 adjectifs variables en genre (commun).

Quelques exemples supplémentaires ressemblent à l'un des trois types ci-dessus, sans y correspondre en tous points :

tenir formes longues : tenir, ils tiennent

forme courte : il tient

peindreforme longue : ils peignent

forme courte : il peint

malin formes longues : maligne, maline

forme courte : malin

suspectforme longue : suspecte

forme courte : suspect

oeuf forme longue : oeuf

forme courte : oeufs

Enfin, l'alternance entre [v] et [f] observée par exemple entre juive et juif pourrait également être rapprochée de celle étudiée ici, car elle a lieu dans les mêmes conditions de flexion et de

dérivation. Elle concerne quelque 500 noms et adjectifs variables en genre. Toutefois, nous nous en tiendrons aux exemples réguliers, et donc aux trois types dont nous avons donné des effectifs.

Même ainsi, l'alternance a une extension lexicale importante. Toutefois, dans le reste du lexique, on observe aussi de nombreux mots où elle ne se produit pas, bien que toutes les conditions flexionnelles et phonémiques énumérées ci-dessus soient remplies. Ainsi, il existe de nombreux mots dont le radical est constamment analogue à une forme courte

- du type plat - léger - il sent : par exemple gai et il crée ;

- du type vert - il perd : par exemple fier et il court.

Dans ces exemples, les conditions phonémiques de l'alternance sont donc remplies. Les conditions de flexion et de dérivation le sont aussi, puisqu'il s'agit soit de verbes, soit de noms, adjectifs et participes passés admettant les deux genres. Malgré cela, l'alternance ne se produit pas4.

Symétriquement, de nombreux mots ont un radical constamment analogue à une forme longue

- du type plate - légère - ils sentent : par exemple vide et il gratte ;

- du type verte - ils perdent : par exemple corse et il avorte ;

- du type bonne - pleine : par exemple diaphane et il d?ne.

2.3. Représentation formelle

Les phonologues ont discuté des solutions formelles envisageables pour rendre compte de ces alternances (N. Love 1981). Depuis G.L. Trager 1944, on représente généralement les deux formes du radical alternant à partir de la forme la plus informative, c'est-à-dire la forme longue. La consonne intermittente figure alors dans les représentations abstraites de l'une comme de

l'autre. Pour retrouver la prononciation de la forme courte, on efface cette consonne, et aussi, dans le cas du type bon - plein, on remplace la voyelle orale par la voyelle nasale correspondante. Dans ce cas particulier, c'est encore la forme longue qui est plus informative que la forme courte, car la donnée d'une voyelle orale suffit à déterminer sans ambigu?té la voyelle nasale correspondante :

pleine [ n]plein [ ]

fine [in]fin [ ]

commune [yn]commun [ ]

bonne [ n]bon [ ]

gitane [an]gitan [a]

La réciproque est fausse : la voyelle nasale [ ] peut correspondre aux trois voyelles orales [ ], [i] et [y]. Il est donc devenu traditionnel, à juste titre, de représenter les deux formes du radical àpartir de la forme longue. Pour que la forme longue et la forme courte re?oivent des

représentations distinctes, il faut donc donner aussi une représentation phonémique aux conditions de l'alternance. En présence d'un suffixe, comme dans platement, on a vu qu'il ne peut s'agir que de la forme longue. Mais en fin de mot, on ne peut pas représenter indistinctement les deux formes par la forme longue, car cela introduirait une confusion entre les deux formes5 :

plat/plat/plate/plat/

Pour éviter cette confusion, on doit introduire une marque abstraite soit dans les formes àconsonne prononcée :

(1)plat/plat/plate/plat /

soit dans les formes à consonne effacée :

(2)plat/plat*/plate/plat/

La solution de l'orthographe est la (1) : la marque attribuée aux formes longues est le e muet. Depuis G.L. Trager 1944, les phonologues reprennent traditionnellement cette solution et marquent d'un schwa les formes longues. Nous lui avons préféré la solution (2) et nous avons marqué du symbole /*/ les formes à consonne effacée. F. Dell et M. Plénat 1985 ont

indépendamment adopté la même solution, qui a été implantée dans le système BDLEX. Pour notre part, ce choix vient de la prise en compte de l'ensemble du lexique. En effet, considérons les mots dans lesquels l'alternance n'a pas lieu bien que toutes les conditions soient remplies. Nous avons vu qu'on peut en distinguer deux types, suivant que le radical est constamment analogue àune forme courte, comme dans gai, il crée, fier, il court, marron, ou à une forme longue, comme dans vide, il gratte, corse, il avorte, diaphane, il d?ne. Cette dernière série de mots est pertinente au problème, car lorsqu'on fait figurer la consonne effa?able dans les deux formes du type plat -plate, on les rapproche ainsi du type vide.

Prenons le cas de la solution (1) : les formes à consonne finale prononcée, comme plate, sont marquées d'un schwa qui les distingue des formes courtes correspondantes. Les mots du type vide, qui ont eux aussi une consonne finale prononcée, sont analogues aux formes longues telles que plate, et on doit également les marquer d'un schwa, sinon rien ne permettrait de les distinguer des formes courtes telles que plat :

Conditions de flexion ........masculin ou Vpr123sg féminin ou Vpr3pl

Type plat - plate ................./plat//plat /

Type vide ............................./vid //vid /

On marque donc toutes les formes des deux types, sauf celles à consonne effacée.

Si on adopte la solution (2), ce sont les formes à consonne finale effacée, comme plat, qui sont marquées du symbole /*/. La représentation des mots du type vide peut rester inchangée : Conditions de flexion ........masculin ou Vpr123sg féminin ou Vpr3pl

Type plat - plate ................./plat*//plat/

Type vide ............................./vid//vid/

Les mots du type vide sont alors représentés d'un fa?on analogue aux formes longues telles que plate, ce qui reflète leur ressemblance phonétique.

Formellement, les deux solutions sont bien s?r équivalentes, mais la deuxième a des avantages secondaires. En effet, pour la plupart des consonnes, le type vide est numériquement beaucoup plus important que le type plat - plate ; pour la consonne [r], l'effacement ne peut avoir lieu

qu'après [ ], et le type mer est beaucoup plus important que le type léger - légère ; enfin, pour les consonnes [b f w], le type plat - plate n'existe pas. Au niveau du lexique, les formes courtes telles que plat ont donc un caractère exceptionnel par rapport aux formes à consonne finale prononcée, qui regroupent aussi bien celles du type plate que celles du type vide. Il est donc

économique de marquer ces formes exceptionnelles plut?t que les autres. De plus, comme il s'agit

de représenter par un système abstrait une alternance qui affecte les mots du type plat - plate, il est naturel de marquer ces mots plut?t que ceux du type vide, qui, eux, ne participent pas à

l'alternance. Ces arguments ne sont pas décisifs : ils n'impliquent pas qu'on doive écarter

définitivement la solution calquée sur l'orthographe. Ils désignent la solution (2), non pas comme plus informative ou plus puissante, puisqu'elles sont équivalentes, mais comme plus logique et plus économique. C'est celle que nous avons adoptée. Nous donnons donc à chaque forme courte une représentation abstraite constituée de la forme longue suivie de la marque /*/ :

plat/plat*/

léger/le er*/

il perd/perd*/

il finit/finis*/

vert/vert*/

bon/bon*/

plein/plen*/

Les représentations des autres formes ne sont pas affectées par ce marquage, qu'il s'agisse des formes longues correspondantes :

plate/plat/

légère/le er/

ils perdent/perd/

ils finissent/finis/

verte/vert/

bonne/bon/

pleine/plen/

des mots dont le radical est constamment analogue à une forme longue :

vide/vid/

il gratte/grat/

corse/kors/

il avorte/avort/

diaphane/diafan/

il d?ne/din/

ou des mots dont le radical est constamment analogue à une forme courte :

gai/ge/

il crée/kre/

fier/fier/

il court/kur/

Toutefois, dans les mots dont le radical est constamment analogue à une forme courte terminée par une voyelle nasale, nous envisageons de recourir au même marquage :

marron/mar / ou /maron*/

3. Synérèse et diérèse : généralités

Aux trois voyelles les plus fermées du fran?ais, [i u y], que nous appellerons les voyelles

fermées, correspondent les trois consonnes [j w ], dites semi-consonnes. On entend par exemple la voyelle [y] dans le mot nu [ny] et la semi-consonne [ ] dans nuit [n i]. Chaque semi-consonne a le même timbre que la voyelle fermée correspondante, mais constitue une transition d'un son à un autre, sans passage par un stade stationnaire, alors que la voyelle comprend dans sa durée une partie stable. La suite de ce chapitre est consacrée à l'étude des variations phonétiques entre voyelles fermées et semi-consonnes en fran?ais. Ces variations constituent un exemple

intéressant car elles sont nombreuses et se produisent dans des situations variées.

En fran?ais, les trois voyelles fermées et les trois semi-consonnes obéissent à une distribution complexe. Une semi-consonne est souvent suivie d'une voyelle : [wa] dans loi, [ i] dans lui, [je] dans pied sont des séquences courantes. Dans ces exemples, la semi-consonne et la voyelle appartiennent à une seule et même syllabe. Les trois mots cités sont donc monosyllabiques. En phonétique et en termes de versification, on désigne cette situation sous le nom de synérèse, par opposition à une autre possibilité : dans certaines conditions, on rencontre une voyelle fermée dans la position qu'occupe la semi-consonne dans les exemples précédents, c'est-à-dire devant une voyelle. On a par exemple les séquences phonétiques [ue] dans clouer, [ya] dans truand, [io] dans lui aussi. Les deux voyelles en contact forment alors un hiatus phonétique et appartiennent àdeux syllabes distinctes. Pour opposer cette configuration à la précédente, on parle de diérèse. La séquence [ije] de crier représente une troisième situation. Les deux voyelles, [i] et [e], appartiennent comme précédemment à deux syllabes distinctes, mais ici la transition entre les deux voyelles prend la forme de la semi-consonne [j], qu'on per?oit d'ailleurs nettement à l'oreille

: le [j] de crier est aussi net que celui de briller. Comme les deux voyelles appartiennent à deux syllabes distinctes, on parle également de diérèse. Le contraste entre les séquences [io] dans lui aussi et [ije] dans crier montre donc qu'il existe deux types de diérèse en [i], suivant qu'on prononce ou non un [j] entre le [i] et la voyelle qui suit. La différence entre ces deux sortes de

diérèse, bien perceptible sur ces deux exemples, est cependant moins claire sur d'autres. Curieusement, on ne retrouve pas une distinction analogue pour les diérèses en [u] et en [y]. En effet, on peut parfois déceler un léger [w] à la transition entre les deux syllabes de clouer, ou un léger [ ] entre celles de truand, mais ce [w] et ce [ ] sont peu nets à l'oreille, alors que certaines combinaisons de mots amènent des séquences telles que [uwa], dans canard ou oie, et [y i], dans la dame du huit, dans lesquelles la transition entre les deux syllabes est sans aucun doute une semi-consonne. Conformément à la tradition des phonéticiens fran?ais, et à la suite de Y.-Ch. Morin 1979 : 73 et de F. Dell et M. Plénat 1985, mais à l'encontre de l'usage en phonologie

générative, nous négligeons le [w] éventuel de clouer et nous notons ce mot [klue]. De même, nous notons [ya] la diérèse de truand.

Les exemples ci-dessus se classent donc en trois types.

- Synérèse : loi [lwa], lui [l i], pied [pje].

- Diérèse avec hiatus phonétique : clouer [klue], truand [trya], lui aussi [io].

- Diérèse avec [j] : crier [krije].

Les différences entre ces trois types sont parfois des nuances difficiles à observer, que ce soit àl'oreille ou sur des spectrogrammes. En effet, la différence entre synérèse et diérèse concerne le nombre de syllabes, or le nombre de syllabes d'un énoncé n'est pas toujours net. De même,

l'observation d'une transition en [j] entre [i] et voyelle est parfois douteuse, car tous les

intermédiaires existent entre un hiatus tel que [io] dans lui aussi et une transition en [j] telle que [ije] dans crier. Ainsi, entre les prononciations [lije] et [lje] du verbe lier, qui sont toutes les deux employées, tous les intermédiaires semblent également acceptables. On peut alors parler d'une variation phonétique continue entre [lije] et [lje]. Un cas voisin est celui de l'infinitif clouer,

généralement prononcé [klue]. Pour cette forme, la prononciation [kluwe] est inusitée, mais on observe des prononciations intermédiaires entre [klue] et [kluwe], c'est-à-dire avec un [w] léger. Ces prononciations intermédiaires posent un problème théorique et méthodologique : il existe souvent des formes phonétiques intermédiaires entre deux variantes phonétiques, mais elles sont difficiles à observer systématiquement, car les nuances de prononciation trop fines ne peuvent

être reconnues à l'oreille d'une fa?on reproductible. Par rapport à l'observation à l'oreille,

l'utilisation d'instruments d'analyse du signal de parole a des avantages et des inconvénients. Elle assure une meilleure reproductibilité des descriptions, mais elle implique le choix d'un corpus et elle ne permet pas l'accès à des données aussi nombreuses et aussi variées, car seule l'observation à l'oreille est immédiate et se répète quotidiennement. Ces difficultés, celles qui sont liées à

l'observation directe comme celles qui résultent de l'utilisation d'instruments, expliquent que les observations phonétiques ne puissent pas à la fois être fiables et précises, et couvrir un champ

d'investigation étendu. Et effectivement, les observations phonétiques ne sont pas absolument fiables, même lorsqu'il y a un consensus entre les auteurs. Nous choisissons l'observation à

l'oreille, ce qui permet de faire des observations immédiates, donc nombreuses et variées, et aussi

d'émettre des jugements d'acceptabilité à volonté sur n'importe quelle prononciation, sans attendre de la voir appara?tre dans un corpus. En revanche, pour que ces observations soient suffisamment reproductibles, nous limitons leur précision a priori, en excluant les prononciations intermédiaires telles que celles qui comprennent un [w] léger ou celles pour lesquelles le nombre de syllabes phonétiques n'est pas net. Seules les prononciations extrêmes sont donc prises en compte et jugées. Ainsi, nous utilisons des observations aussi reproductibles que possible, et tout de même suffisamment précises pour distinguer les différents types de comportements dans le lexique et pour classer les mots correspondants.

Le fran?ais offre de nombreux exemples de variations entre synérèse et diérèse. Ces variations font intervenir plusieurs facteurs. Dans les pages qui suivent, nous décrivons ces variations et nous discutons de leur représentation formelle. Tout d'abord, l'étude des types louer, tuer et lier fournit des exemples de variations libres entre synérèse et diérèse. Dans une deuxième partie, avec l'analyse des types manier, il manie et plier, nous rencontrerons des variations entre synérèse et diérèse conditionnées par le contexte phonémique. Enfin, l'inventaire des variations entre

synérèse et diérèse à la limite des mots illustrera le r?le joué par la syntaxe. Ces trois études montreront en outre l'importance des facteurs lexicaux, c'est-à-dire la diversité des comportements phonétiques en fonction des mots envisagés.

4. Variations libres entre synérèse et diérèse : les types louer, tuer, lier

G. Gougenheim 1935 : 27 évoque les variations libres entre synérèse et diérèse en fran?ais : "il y a hésitation entre les variantes voyelle et voyelle-consonne, lorsque la variante voyelle existe (...) dans d'autres formes du mot ou dans des mots de la même famille. Les habitudes de prononciation individuelle et le rythme plus ou moins accéléré de la phrase jouent un grand r?le dans le choix entre les deux variantes. (...) Tel est le cas de lier (lié), d'après il lie ; nier (nié),

d'après il nie, en face de nièce (niès)." Depuis, cette variation a été étudiée en phonologie

générative afin d'en donner une spécification plus explicite. Nous décrirons d'abord l'extension lexicale de cette variation. Dans un premier temps, nous considèrerons séparément les faits relatifs à [u] dans louer, à [y] dans tuer et à [i] dans lier.

4.1. Le type louer

Le verbe louer, indépendamment de la variété de ses emplois syntaxiques, se prononce soit en deux syllabes (diérèse), soit en une (synérèse) :

louer[lue][lwe]

Les deux formes sont équivalentes. Comme cette situation se retrouve dans de nombreux mots, on peut formaliser en tant que telle la relation d'équivalence observée régulièrement entre la forme en [u] et celle en [w] :

(1)louer[lue]=[lwe]

Chaque classe d'équivalence est une paire telle que {[lue], [lwe]}.

L'étude du lexique permet de recenser les mots dans lesquels on observe cette variation, de

préciser dans quelles conditions elle a lieu et de voir si elle est en corrélation avec d'autres faits. Une liste des mots caractérisés par une variation libre entre [u] et [w] est donnée en annexe. Cette liste a été établie par une extraction automatique à partir du DELAP, suivie d'un codage manuel. Il en est de même des autres listes données en annexe. Dans ces mots, [u] et [w] sont précédés

d'une consonne et suivis d'une voyelle6. Celle-ci peut être l'une des voyelles [i e a a y

] :

jouir[ui]=[wi]

louer[ue]=[we]

mouette[u ]=[w ]

rouage[ua]=[wa]

louange[ua]=[wa]

nouure[uy]=[wy]

boueux[u ]=[w ]

joueur[u ]=[w ]

jouons[u ]=[w ]

Devant les autres voyelles [u o ], nous n'avons rencontré aucun exemple de l'alternance (1). Lorsque [u] ou [w] est précédé d'un groupe constitué d'une consonne obstruante (Obs7) et d'une consonne liquide (Liq8), on n'observe jamais cette équivalence entre synérèse et diérèse. On ne rencontre que des synérèses obligatoires et des diérèses obligatoires :

croire*[ua] [wa]

groin*[u ] [w ]

clouage[ua] *[wa]

G. Gougenheim 1935 : 27 notait que "devant e la variation extraphonologique a seulement un caractère individuel : pour le mot groin les deux prononciations grue et grue coexistent". Pour lui, même dans cette position, les deux variantes équivalentes existaient donc. Toutefois, le fran?ais standard actuel ne conna?t pas [gru ] pour groin.

Les conditions phonémiques de l'alternance entre [u] et [w] se résument donc ainsi : elle n'a lieu qu'après une consonne et devant une voyelle, et elle n'a jamais lieu après un groupe Obs-Liq. Tant que ces conditions phonémiques restent remplies, la conjugaison des verbes ne modifie pas

l'acceptabilité des variantes en [u] et en [w]. Par exemple, ces variantes restent toutes les deux acceptables dans toutes les formes conjuguées du verbe louer dont le suffixe de conjugaison commence par une voyelle :

il louait[lu ]=[lw ]

en louant[lua]=[lwa]

il loua[lua]=[lwa]

Il en est généralement de même pour les dérivations : celles-ci, dans la plupart des cas, ne modifient pas l'acceptabilité des variantes en [u] et en [w], tant que les conditions phonémiques ci-dessus restent remplies. Ainsi, parmi les dérivés du verbe louer, ceux qui ont le radical lou-

présentent également l'alternance entre synérèse et diérèse :

relouer surlouer sous-louer[lue]=[lwe]

louange[lua ]=[lwa ]

loueur[lu r]=[lw r]

louable louage[lua]=[lwa]

L'alternance observée dans jouir se retrouve dans jouissance, réjouir, réjouissances, mais semble plus difficile dans jouissif et jouisseur. Si ces deux mots sont bien des dérivés de jouir, la règle des dérivés n'est donc pas absolue.

On note par ailleurs que dans beaucoup de mots qui présentent cette alternance libre, les éléments équivalents [u] et [w] constituent la fin du radical et sont immédiatement suivis d'un suffixe de conjugaison ou de dérivation. La limite entre le radical et le suffixe co?ncide alors avec le lieu oùse produisent la synérèse et la diérèse. C'est le cas pour le verbe louer : ce mot s'analyse en lou-er. De telles corrélations entre des phénomènes phonétiques et la structure morphologique des mots ont été remarquées depuis longtemps ; N. Chomsky et M. Halle 1968 ont élaboré des solutions formelles pour les expliciter. Toutefois, la notion de suffixe n'est pas nettement définie. Dans lou-er, il est clair que la finale [e] est un suffixe de conjugaison, mais dans le cas général, la présence d'un suffixe ne se déduit pas automatiquement de la forme du mot ni d'autres informations formelles. De nombreux mots ont un élément final phonétiquement semblable à un suffixe tel que -isme, -iste, -eur, mais manifestement sans valeur suffixale :

prisme triste bonheur

Dans des exemples tels que mouette et rouage, on ne voit pas d'arguments autres qu'historiques pour attribuer une valeur suffixale aux éléments finaux -ette et -age. Dans le cas du nom bouée, même les arguments historiques font défaut. Quant au verbe jouir, la valeur suffixale de l'élément final -ir y est également douteuse. La conjugaison donne la valeur d'un suffixe de conjugaison non pas à [ir] mais à [r], car le [i] se retrouve dans toutes les formes conjuguées et dérivées. Les relations entre rougir et rouge, et dans de nombreuses autres paires analogues, font de [ir] un

suffixe de dérivation dans ces mots, mais cet argument est sans valeur pour le verbe jouir. En conclusion, on constate que l'alternance (1) est corrélée à la valeur suffixale de l'élément final, mais que cette corrélation n'est pas parfaite.

Lorsque la synérèse et la diérèse alternent librement dans une forme comme louer, il est courant de rencontrer, dans une forme apparentée, un [u] suivi d'une consonne ou situé en fin de mot (G. Gougenheim 1935 : 27). La forme apparentée peut être, par exemple, une forme conjuguée du

même verbe :

louer en face de il loue, il louera

Toutefois, si l'on cherche à caractériser les mots présentant l'alternance (1), cette propriété est aussi peu opératoire que la valeur suffixale de l'élément final. En effet, d'une part, la notion de formes apparentées est aussi mal définie que celle de suffixe, et pour les mêmes raisons. D'autre part, dans certains mots tels que jouir, la synérèse et la diérèse alternent librement sans qu'il existe de formes apparentées en [ u] dans lesquelles [u] serait suivi d'une consonne ou situé en fin de mot : le verbe jouir est sans relation, par exemple, avec les noms joue et joug ni avec la forme il joue du verbe jouer.

En revanche, on peut utiliser d'autres données pertinentes à l'étude de cette alternance : l'existence de mots qui présentent un comportement différent dans des conditions analogues. On constate que, dans une série de mots, la synérèse est obligatoire, bien que les conditions de l'alternance (1) soient remplies :

loi[lwa] *[lua]

En effet, de nombreux mots comportent un [w] obligatoire situé après une consonne et suivi d'une voyelle. Il s'agit de mots en [wa] ou en [w ], comme loi et soin, et de quelques mots en [we w

wi wo wa] qui présentent des particularités historiques :

ouais bo?sse boette boetter déboetter serfouette douelle douellière couenne couenneux couette marouette oued seringuero houaiche huerta cuesta rastaquouère moere zarzuela oui ou?ghour ouistiti bouif embabouiner ribouis cambouis fouine fouiner fouinard fouineur fouir fouisseur enfouir enfouissement enfouisseur serfouir serfouissage gouine baragouineur baragouinage baragouiner couic couinement couiner malouine mouise shampouineur shampouineuse shampouiner méchoui marsouiner vouivre linguaux statu quo quantum

Y.-Ch. Morin 1979 : 86 soutient que "diaeresis is not possible when w is followed by i", mais de nombreux mots tels que jouir et Louis sont des contre-exemples à cette règle. Contrairement à ce qui se passait dans les exemples de l'alternance (1), l'élément final qui suit le [w] obligatoire,

c'est-à-dire -enne dans couenne, n'a généralement pas de valeur suffixale. Les mots fouir, lingual, malouin, serfouette constituent peut-être quelques contre-exemples à cette règle. De même, les formes à [w] obligatoire n'ont pas de formes apparentées dans lesquelles [w] serait remplacé par un [u] suivi d'une consonne ou situé en fin de mot.

Dans certains de ces exemples, toutes les conditions phonémiques de l'équivalence (1) sont remplies9. L'existence de ces exemples implique que la distribution entre le type louer, avec

alternance, et le type loi, avec [w] obligatoire, n'est pas conditionnée par le contexte phonémique. Ce résultat est en contradiction avec le sentiment qui prévalait avant qu'on ne dispose de listes

d'exemples suffisamment représentatives : "il est des gens qui disent pwa et pwi, mais qui font de bouée et muer des dissyllabes ; comme toutefois l'emploi de u et w (...) dépend chez eux de la voyelle qui suit, ils ne peuvent, pas plus que les autres Fran?ais, utiliser fonctionnellement dans ce cas la distinction entre la voyelle et la semi-voyelle" (A. Martinet 1933). Cette dépendance

vis-à-vis de la voyelle qui suit n'a que quelques contre-exemples : en effet, devant la voyelle [a], le type louer est exceptionnel par rapport au type loi, et devant les voyelles [i e a], ce sont les formes à [w] obligatoire qui sont rares par rapport aux représentants du type louer. C'est par

l'exploitation d'un dictionnaire phonémique électronique que ces quelques contre-exemples ont été mis en évidence. En ce sens, nous parlons de l'exploitation d'un dictionnaire électronique àdes fins théoriques.

La distinction entre les types louer et loi a un autre intérêt. Elle offre l'exemple d'une différence phonétique à faible rendement. Le fait que la diérèse soit acceptable pour le premier type et interdite pour l'autre constitue une différence phonétique qui est partiellement redondante, puisqu'elle dépend, à quelques exemples près, de la voyelle qui suit. Il est à noter que les distinctions phonétiques à faible rendement ont été peu étudiées.

Y.-Ch. Morin 1979 adopte une autre position en ce qui concerne la distinction entre les deux types. Il constate l'existence de deux types, les uns à synérèse facultative (louer) et les autres àsynérèse obligatoire (loi), mais c'est seulement lorsque la voyelle qui suit est [a] ou [ ] qu'il propose de représenter cette distinction dans les formes sous-jacentes. Cela lui permet de

différencier rouage, par exemple, de loi ou de groin. Devant une voyelle autre que [a] et [ ], par exemple dans louer et couenne, il considère la synérèse comme "relatively optional" (p. 73). "We observed that diaeresis was not possible in the clusters i and wi. It appears that in all other positions, diaeresis is stylistically possible, although sometimes very contrived. (...) The distinction [between the environments which allow diaeresis and those which do not] appears to be partly idiolectal" (p. 88). Il propose en conséquence de confondre les deux types dans les

représentations sous-jacentes, et de même pour les types tuer et suinter, lier et concilier (voir plus loin). Les faits phonétiques nous ont semblé être sensiblement plus nets.

Considérons maintenant les faits observés après un groupe Obs-Liq. Nous avons vu qu'après Obs-Liq et devant Voy, on n'a jamais l'alternance entre [u] et [w] : il n'existe que des [u] obligatoires (clouage) et des [w] obligatoires (gloire). La distribution entre [u] et [w] dans ce contexte permet donc également de distinguer deux types d'exemples. Le premier type est constitué par des mots en Obs-Liq-[wa] ou en Obs-Liq-[w ], dans lesquels [w] est obligatoire :

gloire*[gluar] [glwar]

trois*[trua] [trwa]

groin*[gru ] [grw ]

Floing*[flu ] [flw ]

实验二填料精馏塔等板高度的测定

实验二填料精馏塔等板高度的测定 精馏是化工生产中一个很重要的操作过程。在化工厂和实验室中,精馏操作通常被用来分离均相液体混合物。无论是原料的准备或是产品的精制,往往需要应用精馏操作。精馏塔一般分两大类:填料塔和板式塔。实验室精密分馏采用填料精馏柱。评价精馏设备的分离能力,对于板式塔多采用塔板效率;对于填料塔常以单位高度填料层内所具有的理论板数(亦称理论级数)来表示,或以相当于一层理论板的填料层高度,即所谓的等板高度(亦称理论级当量高度)来表示。本实验是在玻璃精馏柱中,填以玻璃填料,以乙醇一水混合物为工作介质,测定填料的分离能力(即测定玻璃球填料的等板高度)。 一、实验目的及任务 了解填料精馏塔的结构。 掌握精密分馏的操作方法。 测定在一定汽、液相负荷条件下,全回流时的全塔效率及等板高度。 二、实验基本原理 通常采用在全回流条件下,当塔内达到传质、传热平衡时,测定其最小理论板数,进而求出等板高度HETP,来评价精馏柱和填料性能。采用全回流操作条件,达到给定分离目的所需要的理论板数最少,即设备的分离能力达到最大,测定时,免去了回流比等的影响。 精馏过程就是依据混合物中两组分挥发度不同,使未达到平衡的汽、液两相进行充分的接触,最终达到平衡状态。从而使汽相中富含易挥发组分,液相中富含难挥发组分,从而达到分离的目的。在实际操作中,由于接触时间有限且汽、液两相接触不可能十分充足,所以最终的相平衡是不易达到的,相平衡只是过程的极限状态。因此,在开发和设计分离设备时, 应使设备的分离能力尽量提高。对于二元物系可以根据相平衡数据及实验,测定设备的这种分离能力(或效率)。 对于本实验所涉及的乙醇一水二元物系,由相平衡数据在直角坐标纸上绘出相图(x-y相图)。由实验测定全回流条件下的釜液浓度xw及塔顶流出液浓度xD (均为摩尔分数),在相图上图解理论级数NT。根据等板高度的定义,便可以计算出填料的等板高度:

填料精馏塔理论塔板数的测定(精)

实验五 填料精馏塔理论塔板数的测定 精馏操作是分离、精制化工产品的重要操作。塔的理论塔板数决定混合物 的分离程度,因此,理论板数的实际测定是极其重要的。在实验室内由精馏装 置测取某些数据,通过计算得到该值。这种方法同样可以用于大型装置的理论 板数校核。目前包括实验室在内使用最多的是填料精馏塔。其理论板数与塔结 构、填料形状及尺寸有关。测定时要在固定结构的塔内以一定组成的混合物进 行。 一. 实验目的 1.了解实验室填料塔的结构,学会安装、测试的操作技术。 2.掌握精馏理论,了解精馏操作的影响因素,学会填料精馏塔理论板 数的测定方法 3.掌握高纯度物质的提纯制备方法。 二. 实验原理 精馏是基于汽液平衡理论的一种分离方法。对于双组分理想溶液,平衡时 气相中易挥发组分浓度要比液相中的高;气相冷凝后再次进行汽液平衡,则气 相中易挥发组分浓度又相对提高,此种操作即是平衡蒸馏。经过多次重复的平 衡蒸馏可以使两种组分分离。平衡蒸馏中每次平衡都被看作是一块理论板。精 馏塔就是由许多块理论板组成的,理论板越多,塔的分离效率就越高。板式塔 的理论板数即为该塔的板数,而填料塔的理论板数用当量高度表示。填料精馏 塔的理论板与实际板数未必一致,其中存在塔效率问题。实验室测定填料精馏 塔的理论板数是采用间歇操作,可在回流或非回流条件下进行测定。最常用的 测定方法是在全回流条件下操作,可免去加回流比、馏出速度及其它变量影响,而且试剂能反复使用。不过要在稳定条件下同时测出塔顶、塔釜组成,再由该 组成通过计算或图解法进行求解。具体方法如下: 1.计算法 二元组份在塔内具有n 块理论板的第一块板的汽液平衡关系符合平衡方 程式为: 1 11y y -=w w N m x x -+11α (1) y 1——第一块板的气相组成 x w ——塔釜液的组成 m α——全塔(包括再沸器)α(相对挥发度)的几何平均值m α=w p αα N ——理论板数

大气课设填料塔设计计算

课程设计说明书 题 目:S H S 20-25型锅炉低硫烟煤 烟 气袋式除尘湿式脱硫系统设计 学生姓名: 周永博 学 院: 能源与动力工程学院 班 级: 环工13-1 指导教师:曹英楠

2016年7 月 1 日 内蒙古工业大学课程设计(论文)任务书 课程名称:大气污染控制工程学院:能源与动力工程学院班级:环工13-1 学生姓名:周永博学号:201320303014 指导教师:曹英楠

技术参数: 锅炉型号:SHS20-25 即,双锅筒横置式室燃炉(煤粉炉),蒸发量20t/h,出口蒸汽压力25MPa 设计耗煤量:2.4t/h 设计煤成分:C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%; V Y=18%;属于低硫烟煤 排烟温度:160℃ 空气过剩系数=1.25 飞灰率=29% 烟气在锅炉出口前阻力800Pa 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m,90°弯头30个。

参考文献: 《大气污染控制工程》郝吉明、马广大; 《环保设备设计与应用》罗辉..北京.高等教育出版社.1997; 《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3; 《环保设备?设计?应用》郑铭..北京.化学工业出版社.2001.4; 《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银..北京.中国水利水电出版社.2005; 《除尘设备》金国淼..北京.化学工业出版社.2002; 《火力发电厂除尘技术》原永涛..北京.化学工业出版社.2004.10; 《环境保护设备选用手册》鹿政理..北京.化学工业出版社.2002.5; 《工业通风》孙一坚主编..中国建筑工业出版社,1994; 《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业出版社,1994; 《除尘设备设计》金国淼主编..上海科学技术出版社,1985; 《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业出版社,2001; 《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华,杨华等主编..中国电力出版社;《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟秦主编.化学工业出版社,2004; 《环保工作者使用手册》. 杨丽芬,李友琥主编.冶金工业出版社,2001; 《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究设计院编.中国建筑工业出版社,1986;《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二设计院,1995;《大气污染控制工程》. 吴忠标编.科学出版社,2002; 《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护,2002。

填料塔工艺尺寸的计算

填料塔工艺尺寸的计算 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

第三节 填料塔工艺尺寸的计算 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段 塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料,其泛点率的经验值u/u f =~ 贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即: 2213lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ???????=A-K 14 18 V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? (3-1) 即:1124 8 0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[ ()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F u ?????? =- ? ? ??????? 所以:2 F u /(100/3)()= UF=3.974574742m/s 其中: f u ——泛点气速,m/s; g ——重力加速度,9.81m/s 2 W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=; 取u= F u =2.78220m/s 0.7631D = = = (3-2) 圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:2 6000 3.31740.7850.83600 u = =?? m/s 则 F u u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核:D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核: (1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。

(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上,单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ?为。 ()32min min 0.081008/w t U L m m h α==?=? (3-3) 22 5358.8957 10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ= ==>=???? (3-4) 经过以上校验,填料塔直径设计为D=800mm 合理。 填料层高度的计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= (3-5) *220Y mX == (3-6) 3.2.1 传质单元数的计算 用对数平均推动力法求传质单元数 12 OG M Y Y N Y -= ? (3-7) ()* *1 1 22*11*22 () ln M Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---?= -- (3-8) = 0.063830.00063830.03755 0.02627ln 0.0006383 -- = 3.2.2 质单元高度的计算 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算: () 0.75 0.10.05 2 0.2 2 21exp 1.45/t c l L t L L V t w l t l L U U U g ασαρσαασαμρ-????????? ? =--?? ? ? ??? ????? ?? ? (3-9) 即:αw/αt =0. 液体质量通量为:L u =WL/××=10666.5918kg/(㎡?h ) 气体质量通量为: V u =60000×=14045.78025kg/(㎡?h)

填料塔课程设计

目录 1.前言 (4) 2.设计任务 (6) 3.设计方案说明 (6) 4.基础物性数据 (6) 5.物料衡算 (6) 6.填料塔的工艺尺寸计算 (8) 7.附属设备的选型及设备 (14) 8.参考文献 (19) 9.后记及其他 (20)

1.前言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备,它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类,在化工上应用较为广泛,与其他材质的填料相比,聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点,但其明显的缺点是表面润湿性能。 1.1填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 1.2 填料的类型 填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。

填料塔计算部分

填料塔计算部分 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.

二 基础物性参数的确定 1 液相物性数据 对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得,2 气相物性参数 设计压力: ,温度:20C ? 氨气在水中的扩散系数:92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=?=? 氨气在空气中的扩散系数: 查表得,氨气在0°C ,在空气中的扩散系数为 2/cm s , 根据关系式换算出20C ?时的空气中的扩散系数: 3 32 2 00022293.150.171273.150.189/0.06804/V P T D D P T cm s m h ?????? ==?? ? ? ??????? == 混合气体的平均摩尔质量为 m i 0.05170.982929.27V i M y M ==?+?=∑ 混合气体的平均密度为 3m 101.329.27 1.2178.314293.15 V Vm PM kg m RT ρ?===? 混合气体的粘度可近似取空气的粘度,查手册得20C ?空气粘度为 51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=??=? 3 气液相平衡数据

由手册查得,常压下20C ?时,氨气在水中的亨利系数 76.3a E kP = 相平衡常数 76.30.7532101.3 E m P === 溶解度系数 3s 998.2 0.726076.318.02 L H kmol kPa m EM ρ= = =?? 4 物料衡算 进塔气相摩尔比 1= 110.05 0.05263110.05 y Y y ==-- 出塔气相摩尔比 321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ?-=-=-=? 混合气体流量 330.1013(273.1520) 16.10100.1013273.15 V N Q Q m h ? ?+==?? 惰性气体摩尔流量 273.15(10.05)636.1622.4273.1520 V Q V kmol h =?-=+ 该吸收过程属低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比可按下式计算: 1212 L Y Y V Y m X -??= ? -?? 对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成 20X = min 0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -??== ??? 取操作液气比为 min 1.4L L V V ?? = ??? 1.40.7381 1.0333L V =?= 1.0333636.16657.34L kmol h =?= 1212()636.16(0.052630.001053) 0.0499657.34 V Y Y X X L -?-=+==

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低;

3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据它的特点进行技术经济评价,使所选用的填料既能满足生产要求,又能使设备的投资和操作费最低。 (1)填料种类的选择 填料的传质效率要高:传质效率即分离效率,一般以每个理论级当量填料层高度表示,即HETP值; 填料的通量要大:在同样的液体负荷下,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料; 填料层的压降要低:填料层压降越低,塔的动力消耗越低,操作费越小;对热敏性物系尤为重要;

填料塔设计

1.填料塔的一般结构 填料塔可用于吸收气体等。填料塔的主要组件是:流体分配器,填料板或床限制板,填料,填料支架,液体收集器,液体再分配器等。 2.填料塔的设计步骤 (1)确定气液负荷,气液物理参数和特性,根据工艺要求确定出气口上述参数(2)填料的正确选择对塔的经济效果有重要影响。对于给定的设计条件,有多种填充物可供选择。因此,有必要对各种填料进行综合比较,限制床层,以选择理想的填料。 (3)塔径的计算:根据填料特性数据,系统物理参数和液气比计算出驱替速度,再乘以适当的系数,得出集液器设计的空塔气速度,以计算塔径。;或者直接使用从经验中获得的气体动能因子的设计值来计算塔的直径。 (4)填充层的总高度通过传质单位高度法或等板高度法算出。

(5)计算填料层的压降。如果压降超过极限值,则应调整填料的类型和尺寸或降低工作气体的速度,然后再重复计算直至满足条件。 (6)为了确保填料塔的预期性能,填料塔的其他内部组件(分配器,填料支座,再分配器,填料限位板等)必须具有适当的设计和结构。结构设计包括两部分:塔身设计和塔内构件设计。填料塔的内部组件包括:液体分配装置,液体再分配装置,填料支撑装置,填料压板或床限制板等。这些内部构件的合理设计是确保正常运行和预期性能的重要条件。 废气处理设备 第六章小型吸收塔的设计32参考文献33设计师:武汉工程大学环境工程学院08级环境工程去除工艺气体中更多的有害成分以净化气体以进一步处理或去除工业废气中的更多有害物质,以免造成空气污染。1.2吸收塔的应用塔式设备是气液传质设备,广泛用于炼油,化工,石家庄汕头化工等生产。根部列车塔中气液接触部分的结构类型可分为板式塔和填料塔。根据气体和液体的接触方式的不同,吸收设备可分为两类:阶

填料塔计算和设计

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填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。

1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低; 3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。? 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据

填料塔的计算

一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1.1吸收剂的选择 1.2装置流程的确定 1.3填料的类型与选择 1.4操作温度与压力的确定 45℃ 常压 (二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2.1基础物性数据 ①液相物性数据 对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据 7.熔 根据上式计算如下: 混合密度是:1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数 表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3 ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 M vm = y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度ρvm = =??=301 314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m 3

混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为 μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2 /h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数: 在水中亨利系数E=2.6?105kPa 相平衡常数为m=1.25596 .101106.25 =?=P E 溶解度系数为H= )/(1013.218 106.22.997345kPa m kmol E M s ??=??=-ρ 2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式计算,即 2121min /X m Y Y Y )V L ( --= 对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L ( --==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78 取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581 ①塔径计算 采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算 即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为 0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=??L L V F F g u μρρ?φ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φ Uf=3.964272m/s 取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s

大气课设填料塔设计计算

学校代码: 10128 学号: 201320303014 课程设计说明书 题目:S H S20-25型锅炉低硫烟煤烟 气袋式除尘湿式脱硫系统设计学生:周永博 学院:能源与动力工程学院 班级:环工13-1 指导教师:英楠

2016年 7 月 1 日 工业大学课程设计(论文)任务书 课程名称:大气污染控制工程学院:能源与动力工程学院班级:环工13-1 学生:周永博学号: 4 指导教师:英楠

技术参数: 锅炉型号:SHS20-25 即,双锅筒横置式室燃炉(煤粉炉),蒸发量20t/h,出口蒸汽压力25MPa 设计耗煤量:2.4t/h 设计煤成分:C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%; V Y=18%;属于低硫烟煤 排烟温度:160℃ 空气过剩系数=1.25 飞灰率=29% 烟气在锅炉出口前阻力800Pa 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m,90°弯头30个。

参考文献: 《大气污染控制工程》郝吉明、马广大; 《环保设备设计与应用》罗辉...高等教育.1997; 《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3; 《环保设备?设计?应用》铭...化学工业.2001.4; 《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银...中国水利水电.2005; 《除尘设备》金国淼...化学工业.2002; 《火力发电厂除尘技术》原永涛...化学工业.2004.10; 《环境保护设备选用手册》鹿政理...化学工业.2002.5; 《工业通风》一坚主编..中国建筑工业,1994; 《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业,1994; 《除尘设备设计》金国淼主编..科学技术,1985; 《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业,2001; 《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华,华等主编..中国电力; 《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟主编.化学工业,2004; 《环保工作者使用手册》. 丽芬,友琥主编.冶金工业,2001; 《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究编.中国建筑工业,1986; 《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二,1995; 《大气污染控制工程》. 标编.科学,2002; 《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护,2002。

填料塔的设计.doc

目录 一.设计任务书 (3) 1.设计目的 (3) 2.设计任务 (3) 3.设计内容和要求 (3) 二.设计资料 (4) 1.工艺流程 (4) 2.进气参数 (4) 3.吸收液参数 (4) 4.操作条件 (5) 5.填料性能 (5) 三.设计计算书 (6) 1.填料塔主体的计算 (6) 1.1吸收剂用量的计算 (6) 1.2塔径的计算 (7) 1.3填料层高度的计算 (10) 1.4.填料塔压降的计算 (14) 2.填料塔附属结构的类型与设计 (15) 2.1支承板 (16) 2.2填料压紧装置 (16) 2.3液体分布器装置 (16) 2.4除雾装置 (17) 2.5气体分布装置 (17) 2.6排液装置 (18)

2.7防腐蚀设计 (18) 2.8气体进料管 (18) 2.9液体进料管: (19) 2.10封头的选择 (19) 2.11总塔高计算 (20) 3.填料塔设计参数汇总 (21) 四.填料塔装配图(见附录) (22) 五.总结 (22) 六.参考文献 (23) 附录 (23)

前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书 1.设计目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂,吸收脱除混合气体中的NH ,气体处理量为1500m3/h,其中含氨1.9%(体积分数), 3 要求吸收率达到99%,相平衡常数m=0.95。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。 5)设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制,标出设备、

填料塔工艺尺寸的计算

第三节 填料塔工艺尺寸的计算 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段 塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料,其泛点率的经验值u/u f =~ 贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即: 221 3lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ?????? ?=A-K 14 18 V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? (3-1) 即:1 124 8 0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[ ()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F u ?????? =- ? ? ??????? 所以:2 F u /(100/3)()= UF=3.974574742m/s 其中: f u ——泛点气速,m/s; g ——重力加速度,9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积, 33m /m ε--填料层空隙率 33 V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。气相密度 W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=; 取u= F u =2.78220m/s 0.7631D = = = (3-2) 圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:26000 3.31740.7850.83600 u = =?? m/s

3.31740.83463.9746 F u u == 则 F u u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核:D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核: (1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上,单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率 ()3min 0.08m /m h w L ?为。 ()32min min 0.081008/w t U L m m h α==?=? (3-3) 22 5358.8957 10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ= ==>=???? (3-4) 经过以上校验,填料塔直径设计为D=800mm 合理。 填料层高度的计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= (3-5) *220Y mX == (3-6) 3.2.1 传质单元数的计算 用对数平均推动力法求传质单元数 12 OG M Y Y N Y -= ? (3-7) ()**1 1 2 2* 11* 22() ln M Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---?= -- (3-8) = 0.063830.00063830.03755 0.02627ln 0.0006383 -- =

填料塔的设计.doc(1)

( 目录 一.设计任务书 (2) 1.设计目的 (2) 2.设计任务 (2) 3.设计内容和要求 (2) 二.设计资料 (3) 1.工艺流程 (3) 2.进气参数 (3) ) 3.吸收液参数 (3) 4.操作条件 (3) 5.填料性能 (4) 三.设计计算书 (5) 1.填料塔主体的计算 (5) 吸收剂用量的计算 (5) 塔径的计算 (6) 填料层高度的计算 (8) ' .填料塔压降的计算 (12) 2.填料塔附属结构的类型与设计 (13) 支承板 (13) 填料压紧装置 (13)

液体分布器装置 (13) 除雾装置 (14) 气体分布装置 (14) 排液装置 (15) ] 防腐蚀设计 (15) 气体进料管 (15) 液体进料管: (16) 封头的选择 (16) 总塔高计算 (16) 3.填料塔设计参数汇总 (18) 四.填料塔装配图(见附录) (19) 五.总结 (19) ! 六.参考文献 (19) 附录 (20)

前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书 1.设计目的 ' 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂,吸收脱除混合气体中的NH ,气体处理量为1500m3/h,其中含氨%(体积分数), 3 要求吸收率达到99%,相平衡常数m=。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。

等板高度

等板高度 英文名称:height equivalent of theoretical plate 简称:HETP HETP又称理论板当量高度。指填料层或喷淋塔固体颗粒移动床的一段高度,其效果与一层理论塔板或一理论级相等。等板高度乘以分离所要求的理论板数即为所需的填料总高,或喷淋塔、移动床的有效高。等板高度的值愈小,则塔内这一段的传质效果愈佳。 影响HETP的因素有:系统的物性、几何因素及操作条件。在应用时宜采取最接近客观情况的实测值。 (1)用于精馏时,填料直径:d=25mm时,HETP为0.46m;d=38mm 时,HETP为0.66m;d=50mm时,HETP为0.9m。 (2)用于吸收时,HETP为1.5~1.8m。 (3)用于小塔[塔径<0.6m]时,HETP等于塔径。 (4)用于真空操作时,HETP在上述数据加0.1。 此外也可用一些经验式作估算。 填料 半软性填料

填充塔内的惰性固体物料,例如鲍尔环和拉西环等,其作用是增大气-液的接触面,使其相互强烈混合。在化工产品中,填料又称填充剂,是指用以改善加工性能、制品力学性能并(或)降低成本的固体物料。 目录 填料 tiánliào [filling,stuffing] 可作填充物的东西 填料的概述 填料[1]也称作填充剂、增量剂。某些填料同时又是体质颜料。微纽的填料具有良好的遮盖力,常用于涂料行业。 填料可用于多种聚氨酯制品,例如聚氨酯涂举}、密封胶:聚氨酯浆料、特殊弹性体i聚氨酯泡沫塑料。三聚氰胺植物纤维聚合,皂参多元醇等,有机填料可用于聚氨酯泡沫塑料;碳酸钙高岭土(陶土、·瓷土),分子筛粉末滑石粉硅灰石滟技钛白粉j重晶石粉(硫酸钡)’等微细无机粉末二般可用作聚氨酯密封胶0聚氨酯软泡聚氨酯弹性体,胶黏剂。聚氨酯涂料等的填料。

填料塔计算和设计

填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。

1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低; 3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据它的特点进行技术经济评价,使所选用的填料既能满足生产要求,又能使设备的投资和操作费最低。 (1)填料种类的选择 填料的传质效率要高:传质效率即分离效率,一般以每个理论级当量填料层高度表示,即HETP值;

填料塔的计算

一、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1.1吸收剂的选择 1.2装置流程的确定 1.3填料的类型与选择 1.4操作温度与压力的确定 45℃常压 (二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2.1基础物性数据 ①液相物性数据 对于低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据

7.熔 根据上式计算如下: 混合密度是:1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数 表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3 ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 M vm = y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度ρ vm = =??=301 314.805 .333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m 3 混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为

μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m ?h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数: 在水中亨利系数E=2.6?105kPa 相平衡常数为m=1.25596 .101106.25 =?= P E 溶解度系数为H=)/(1013.218 106.22.9973 45 kPa m kmol E M s ??=??= -ρ 2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1=0.1(1-0.133)= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式 计算,即 2121min /X m Y Y Y )V L ( --= 对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L ( --==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78 取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581

填料塔设计

《化工设备机械基础》 填料塔设计 学院:合肥学院 班级:09化工(3)班 学号:0903023005 0903023001 0903023002 0903023013 姓名:王雷唐显泽王辉伍石

填料塔设计 前言:填料吸收塔简介 在化学工业中,吸收操作广泛应用于石油炼制,石油化工中分离气体混合物,原料气的精制及从废气回收有用组分或去除有害组分等。吸收操作中以填料吸收塔生产能力大,分离效率高,压力降小,操作弹性大和持液量小等优点而被广泛应用。目前国内对填料吸收塔设计大部分是经验设计方法,该方法是在给定生产任务的条件下,由经验确定出一个液气比的值,然后手算出吸收塔的有关设计参数。该设计手段落后,没有考虑经济技术指标,不符合工厂实际生产中成本最低要求,故提出了填料吸收塔的优化设计方法。 下面简要介绍一下填料塔的有关内容。 填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。填料塔以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。 与板式塔相比,在填料塔中进行的传质过程,其特点是气液连续接触,而传质的好坏与填料密切相关。填料提供了塔内的气液两相接触面积。填料塔的流体力学性能,传质速率等与填料的材质,几何形状密切相关,所以长期以来人们十分注中填料的性能和新型填料的开发,使得填料塔在化工生产中应用更加广泛。填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。填料塔还有以下特点: 1.当塔径不是很大时,填料塔因为结构简单而造价便宜。 2.对于易起泡物系,填料塔更适合,因填料对气泡有限制和破碎作用。 3.对于腐蚀性物系,填料塔更适合,因为可以采用瓷质填料。 4.对于热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔的持液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间短。填料塔的压强降比板式塔小,因而对真空操作更有利。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 填料塔的类型很多,其设计的原则大体相同,一般来说,填料塔的设计步骤如下: ①根据设计任务和工艺要求,确定设计方案; ②根据设计任务和工艺要求,合理地选择填料; ③确定塔径、填料层高度等工艺尺寸;

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