化工原理二第三章习题

泡罩型 优点：结构简单、造价低，板上液面落差小， 优点 ： 结构简单 、 造价低 ， 板上液面落差小 ， 气 筛孔型 体压降低，生产能力大，传质效率高。 体压降低，生产能力大，传质效率高。 缺点：筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、 缺点 ： 筛孔易堵塞 ， 不宜处理易结焦 、 粘度大的 浮阀型 物料。 物料。 其它型： 其它型：
• 二、选择题 • 1．气液在塔板上有三种接触状态，优良的 ．气液在塔板上有三种接触状态， 接触状态是（），操作时一般控制在（）。 （），操作时一般控制在 接触状态是（），操作时一般控制在（）。 • ①鼓泡接触状态 ②泡沫接触状态 • ③喷射接触状态 • 2．板式塔塔板的漏液主要与（）有关，液 （）有关 ．板式塔塔板的漏液主要与（）有关， 沫夹带主要与（）有关，液泛主要与（） （）有关 沫夹带主要与（）有关，液泛主要与（） 有关。 有关。 • ①空塔气速 ②液体流量 ③板上液面落差 ④塔板间距
受液盘
单流型 双流型 溢流形式 U型流 阶梯型流
受液盘
单流型
双流型
受液盘
U 型流
阶梯型流
双流型塔板
有溢流塔板又分为： 有溢流塔板又分为：
泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型： 其它型：
优点：操作弹性较大， 优点：操作弹性较大，塔板不易堵塞 。 缺点：结构复杂、造价高，板上液层厚， 缺点：结构复杂、造价高，板上液层厚，塔 板压降大， 板压降大，生产能力及板效率较低 。
• 三、计算与分析题
• • • • • 本题附图为某塔板的负荷性能图， 为操作点 为操作点。 本题附图为某塔板的负荷性能图，A为操作点。 （1）请作出操作线； ）请作出操作线； （2）塔板的上下限各为什么控制； ）塔板的上下限各为什么控制； （3）计算塔板的操作弹性； ）计算塔板的操作弹性； （4）该塔板设计是否合适，若不合适如何改变塔板的结 ）该塔板设计是否合适， 构参数。 构参数。
• 学生自测题
• 一、填空题 • 1．板式塔是 ．板式塔是____接触式气液传质设备，操 接触式气液传质设备， 接触式气液传质设备 作时为____连续相；填料塔是 连续相； 作时为 连续相 填料塔是____接触式 接触式 气液传质设备，操作时为____连续相。 连续相。 气液传质设备，操作时为 连续相 • 2．塔板的主要类型有 ．塔板的主要类型有____、____、____、 、 、 、 ____等。 等 • 3．气体通过塔板的总压降包括 ．气体通过塔板的总压降包括____和 和 ____。 。
鼓泡接触状态
泡沫接触状态
喷雾接触状态
二、塔板的流体力学性能
• • • • • • • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 严重漏液 过量的液沫夹带 液泛 塔板上的液面落差 塔板上液体的返混 气体通过塔板的压降 液体在降液管内的停留时间
1、严重漏液 • 不良后果：降低板效率，严重时使板上不能积液，是塔不良 不良后果：降低板效率，严重时使板上不能积液， 的操作现象之一。 的操作现象之一。 • 产生的原因：气速过小，或气体分布严重不均、液体分布严 产生的原因：气速过小，或气体分布严重不均、 重不均。 重不均。
• 4．塔板上的异常操作现象包括____、 ．塔板上的异常操作现象包括 、 ____、____。 、 。 • 5．塔板的负荷性能图由五条线构成，它们 ．塔板的负荷性能图由五条线构成， 是____、____、____、____、____，塔 、 、 、 、 ， 板适宜的操作区是____区域，而实际操作 区域， 板适宜的操作区是 区域 时应尽可能将操作点位于适宜操作区的。 时应尽可能将操作点位于适宜操作区的。 • 6．塔板的操作弹性是指 ．塔板的操作弹性是指________。 。
有溢流塔板
1、严重漏液
2、过量的液沫夹带 • 不良后果： 不良后果： • （1）降低板效率， 降低板效率， • （2）将不挥发性物质逐板送至塔顶造成产品污染， 将不挥发性物质逐板送至塔顶造成产品污染， • （3）严重时造成液泛。 严重时造成液泛。 • 产生的原因：气体输送夹带 产生的原因： • 夹带量通常eV<0.1kg液体/kg干气体 夹带量通常e <0.1kg液体/kg干气体 液体/kg
第一节 板式塔 第二节 填料塔
第一节
板式塔
• 教学目的： 教学目的： • 了解板式塔的结构特点；常见的不正常操作情况 了解板式塔的结构特点； 和评价设备的基本性能。 和评价设备的基本性能。 • 熟悉常规塔设备的一般计算方法。 熟悉常规塔设备的一般计算方法。 • 掌握塔内气液两相的流动状况和传质特性。 掌握塔内气液两相的流动状况和传质特性。 • 重点： 重点： • 板式塔的负荷性能图及设计。 板式塔的负荷性能图及设计。 • 难点： 难点： • 板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。 板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。
受液盘
单流型
2、设计方法： 设计方法：
根据经验选定一些结构参数→设计其他参数→校核各项流体力学性能→ 根据经验选定一些结构参数→设计其他参数→校核各项流体力学性能→画负荷性能图 若流体力学性能不好， 若流体力学性能不好，则调整相应结构参数
• 思考题 • 1．评价塔板性能的指标有哪些方面，开发新的塔 ．评价塔板性能的指标有哪些方面， 板应考虑哪些问题？ 板应考虑哪些问题？ • 2．塔板上有哪些异常操作现象，它们是如何形成 ．塔板上有哪些异常操作现象， 的，如何避免这些异常操作现象的发生？ 如何避免这些异常操作现象的发生？ • 3．塔板负荷性能图的意义是什么？ ．塔板负荷性能图的意义是什么？ • 4．塔板有哪些主要类型，各有什么特点，如何选 ．塔板有哪些主要类型，各有什么特点， 择塔板类型？ 择塔板类型？ • 问题解答 • 问：一般而言，设备都有一定的性能参数指标， 一般而言，设备都有一定的性能参数指标， 板式塔和填料塔作为气液传质设备有哪些性能评 价指标？ 价指标？
有溢流塔板
3、液泛（淹塔） 液泛（淹塔）
4、塔板上的液面落差
• 产生原因：液体在塔板上横向流动时要克服流动阻力 产生原因： • 摩擦阻力、形体阻力）。 （摩擦阻力、形体阻力）。 • 不良后果：液面落差会导致气流分布不均 不良后果：
有溢流塔板
5、塔板上液体的返混
减少返混对传质是有利的
6、气体通过塔板的压降 -------单板压降 产生原因： 产生原因：
泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型： 其它型：
优点：结构简单、造价低，生产能力大， 优点：结构简单、造价低，生产能力大，操作 弹性大， 弹性大，塔板效率较高 。 缺点：处理易结焦、高粘度的物料时， 缺点：处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易 与塔板粘结 。
各种浮阀： 各种浮阀： 阀型： 型 阀型：F1型、V型、T型、A型 型 型 型
有溢流塔板
2、过量的液沫夹带 2、过量的液沫夹带
3、液泛（淹塔） 液泛（淹塔） • 不良后果：塔压力降急剧增大、板效率急剧减小、是不正 不良后果：塔压力降急剧增大、板效率急剧减小、 常操作现象之一 • 产生原因： 产生原因： • (1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带， (1)气体流量过大 产生了过量的液沫夹带， 气体流量过大， • (2)液体流量过大，降液管的截面积不够。 (2)液体流量过大，降液管的截面积不够。 液体流量过大
四、塔板负荷性能图
操作弹性=气量上限 气量下限 操作弹性 气量上限/气量下限 气量上限
操作弹性要求不小于 1.5～2 ～
正常操作区
VG
过量液沫夹带线
4
液泛线 5
1
液相负荷下限线
2
——液相负荷上限线
3
O
漏液线
VL
五、塔 板 效 率
• 塔板效率的表示法
• 1、总板效率ET 、总板效率
•
ET =
• •
NT NP
式中： 所需的理论板数； 式中：NT－所需的理论板数； NP－实际板数
• 2、单板效率EM 单板效率
• • 单板效率又称为默弗里（Murphree)效率 单板效率又称为默弗里（ 效率
EMV
yn − yn +1 = * yn − yn +1
EML
xn −1 − xn = * xn −1 − xn
一、板式塔结构、类型及特点 板式塔结构、 二、塔板的流体力学性能 三、塔径和塔高的估算 四、塔板负荷性能图 五、塔板效率 六、塔板设计要点
一、板式塔结构、类型及特点： 板式塔结构、类型及特点：
平顶型 溢流堰 受液区
有溢流塔板
降液管
降液管 溢流装置 平顶堰 溢流堰 齿形堰

开孔区
问：如附图所示为两塔板的负荷性能图，图（a）的适宜操作区是由漏液线、气相负荷上 如附图所示为两塔板的负荷性能图， ）的适宜操作区是由漏液线、 限线、液相负荷上限线和液相负荷下限线所围成的区域，而液泛线在适宜操作区之上， 限线、液相负荷上限线和液相负荷下限线所围成的区域，而液泛线在适宜操作区之上， 是不是意味着该塔板不会发生液泛？ 是不是意味着该塔板不会发生液泛？
三、 塔径和塔高的估算
4Vs D= πu
u = ( 0. 6 ~ 0. 8 ) u F
气速上限为泛点气速， 气速上限为泛点气速，用 uF 表 由经验式计算或图查取。 示，由经验式计算或图查取。
NT Z =( 1) H T ET
HT 与 D 之间的关系如表 1 所示： 所示：
表1 塔径 D(m) 间 板 距 HT(mm) 0.3～0.6 ～ 200～350 ～ 板间距参考数值 0.6～1.0 ～ 250～400 ～ 1.0～2.0 ～ 250～600 ～ 2.0～4.0 ～ 300～600 ～ 4.0～6.0 ～ 400～800 ～
泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型： 其它型：
旋流塔板
压延孔板
斜孔塔板
鼓泡接触状态 气液接触方式有三种： 气液接触方式有三种： 泡沫接触状态 喷雾接触状态