化工原理 第十章1
化工原理第10章
第10章习题解答1 在操作条件下，以纯净的氯苯为萃取剂，在单级接触萃取器中，萃取含丙酮的水溶液。
丙酮－水－氯苯三元混合液的平衡数据见本题附表。
试求：⑴在直角三角形坐标系下，绘制此三元体系的相图，其中应包括溶解度曲线、联接线和辅助曲线；⑵若近似地将前五组数据中B与S视为不互溶，试在X－Y直角坐标图上标绘分配曲线；⑶若丙酮水溶液质量比分数为0.4，并且m B/m S=2.0，在X－Y直角坐标图上求丙酮在萃余相中的浓度；⑷求当水层中丙酮浓度为45％（质量%，下同）时，水与氯苯的组成以及与该水层成平衡时的氯苯层的组成；⑸由0.12kg氯苯和0.08kg水所构成的混合液中，尚需加入多少kg丙酮即可成为三元均相混合液；⑹预处理含丙酮35％的原料液800kg，并要求达到萃取平衡时，萃取相中丙酮浓度为30％，试确定萃取剂（氯苯）的用量；⑺求条件⑹下的萃取相和萃余相的量，并计算萃余相中丙酮的组成；⑻若将条件⑹时的萃取相中的溶剂全部回收，求可得萃取液的量及组成。
解：⑴依平衡数据绘出溶解度曲线如附图1-1所示，图中各点代号与数据的对应关系注于附表1-1中。
联结互成平衡的两液层组成点得E1R1、E2R2、E2R2……等平衡联结线。
由E1、E2、E3……各点作平行于AB边的直线，再由R1、R2、R3……各点作平行于AS边的直线，两组线分别相交于点G、H、I、J、K，连接P、G、H、I、J、K即得辅助曲线。
⑵将前五组数据转换为质量比浓度，其结果列于附表1-2中，并在X－Y直角坐标图上标绘分配曲线，如图1-2。
附表1-2⑶由X F=0.4，在图1-2上，自点X F作斜率为－m B/m S=－2.0的直线与分配曲线相交于点T，点T的横坐标即为丙酮在萃余相中的浓度X R=0.25。
图1-1 图1-2⑷水层中各组分的浓度由所绘制的溶解度曲线如图1-3，在AB边上确定组分A的浓度为45％的点F，由点F绘直线FW平行于三角形底边BS，则FW线上各点表示A的组成均为45％。
化工原理(管国锋主编 第三版)课后习题答案10 固体干燥
第10章 固体干燥1） 已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H ，相对湿度，焓I 和露点温度。
2） 利用湿空气的I —H 图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压。
3） 湿空气（ =20℃， ）经预热后送入常压干燥器。
试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。
4） 湿度为 的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。
解： I = (1.01+1.88H)t ＋2500H∵等焓 ∴ I 1 = I 2∴(1.01+1.88H 1)t 1＋2500H 1 = (1.01+1.88H 2)t 2＋2500H 2(1.01+1.88?0.018) ?128＋2500?0.018= (1.01+1.88H 2) ?49＋2500H 2 ∴ H 2 = 0.0498 kg 水/kg 干气∵H p P p=-⨯0622. ∴0049806221013105...=⨯⨯-p p ∴ p = 7510 Pa查表得 t d = 40℃5） 在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。
试计算：①采用升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少？②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%，此时的操作总压为多少？ 解： (1) t = 40℃时查表 p s = 7.377KPa ，∴ p = ?p s = 0.7?7.377 = 5.1639 Kpa∵H 1 = H 2 ∴ p = p ’= 5.1639Kpa ∴p p KPa s '='==025163902258195.... 查表得 t = 63.3℃(2) ∵t 不变 ∴p s = 25.8195KPa由63.3℃, ? = 10% 查图得 H = 0.014kg 水/kg 干空气00140622258195258195....='-P ∴P ’=117.29Kpa6） 某干燥器冬季的大气状态为 ℃， ，夏季空气状态为℃，。
过程装备(化工原理)习题参考答案.doc
习题参考答案第一章1-1. 略。
1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。
梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。
1-3. 1.575kN （压力）。
1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。
1-5. 11.25kN 。
1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。
1-7. γGbl 2=。
1-8. 51.76N 。
1-9. 22kN 。
1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。
1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。
第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。
2-2. 略。
2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。
2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。
2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。
2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。
化工原理习题解答(第二版)(祁存谦)习题解
祁存谦丁楠吕树申《化工原理》习题解答第1章流体流动第2章流体输送第3章沉降过滤第4章传热第5章蒸发第6章蒸馏第7章吸收第9章干燥第8章萃取第10章流态化广州中山大学化工学院（510275）2008/09/28第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
西北大学化工原理 第十章第一节 气液传质设备-板式塔
工作录像
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五、板式塔的不正常操作现象
1. 夹带液泛
液沫夹带使塔板上液层厚度增加，相当于板间距的减小， 因此夹带量将进一步增加，这样可能会产生恶性循环破坏塔的 正常操作。 夹带液泛经常因气速过高引起，塔板上开始出现恶性循环 工作录像 的气速成为液泛气速。
2. 溢流液泛
因降液管通过液体能力限制而引起的液泛称为溢流液泛。 通常是由于液量过大引起。 工作录像
① 结构：
动画演示
② 特点与应用：
工作录像1 工作录像2
弹性大、操作稳定可靠；但结构复杂，成本高，压降大。
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2. 浮阀塔
① 结构：
动画演示 工作录像
② 特点与应用： 结构上较泡罩简单，操作 弹性大，可有效防止漏液，生 产能力大。
动画演示
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3. 筛板塔
① 结构： 由筛孔、溢流堰和降 液管等主要部分组成。 制作：wang 单位：西北大学 盗版投诉邮箱： iquygnaw@
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八、塔板类型
评价塔设备性能的指标
① 生产能力大 即：单位塔截面能处理的气液负荷高； ② 塔板效率高 ③ 板压降低，两相流动阻力小 ④ 操作弹性大 即：上、下操作极限通过的气量之比大； ⑤ 满足工业对生产设备的一般要求 结构简单、造价低、安装维修方便等。
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1. 泡罩塔板
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2. 塔板负荷性能图
由五条线组成，分别为： １——过量液沫夹带线 ２——(溢流)液泛线 ３——液相上限线 ４——漏液线 ５——液相下限线 操作液气比下两相流量的关系
A B C
OLeabharlann 塔板负荷性能图① OA线(低L/V)：塔的生产能力由1线控制； ② OB线(中L/V)：塔的生产能力由2线控制； ③ OC线(高L/V)：塔的生产能力由3线控制；
（完整版）化工原理各章节知识点总结
（完整版）化工原理各章节知识点总结第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p 不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
夏清《化工原理》(第2版)(下册)章节题库-第10章 干 燥【圣才出品】
章节题库第10章干燥一、选择题1．对于一定干球温度的空气，当其湿度越大，湿球温度就（）。
A．越低B．越高C．不变D．不确定【答案】B【解析】湿球温度可反映空气的状态，空气湿度越高，湿球温度越接近干球温度。
2．对于恒速干燥阶段，下列描述错误的是（）。
A．干燥速度与物料种类有关B．干燥速度与气体的流向有关C．干燥速度与气体的流速有关D．干燥速度与气体的性质有关【答案】A【解析】恒速干燥阶段主要除去的是非结合水，干燥速率主要取决于空气的状态，与物料自身结构关系不大。
3．对流干燥过程，恒速干燥阶段，液体的蒸发速率与（）有关；降速干燥阶段，液体的蒸发速率与（）有关。
A．被干燥固体性质B．干燥介质的流量C．干燥介质的流量、性质D．都有关【答案】CA【解析】恒速干燥阶段与空气的流动状况有关，与物料自身结构关系不大（表面汽化控制阶段）；而降速干燥阶段蒸发速率与物料自身的特性有关（物料内部扩散控制阶段）。
4．用相对湿度100％的空气干燥湿物料，干燥推动力为（），此时干球t、湿球和露点温度的关系为（）；若将此空气预热后，干燥推动力为（），此时干球t、湿球和露点温度的关系为（）。
A．0B．＞0C．D．【答案】ADBC【解析】相对湿度为100%，干燥过程无推动力。
预热后，相对湿度减小，w d t t t >>，推动力大于零。
5．在恒速干燥阶段中，在给定的空气条件下，对干燥速率正确的判断是：A．干燥速率随物料种类不同而有极大的差异B．干燥速率随物料种类不同而有极小的差异C．各种不同物料的干燥速率实质上是相同的D．不一定【答案】B【解析】恒速干燥阶段，速率主要取决于空气状态，与物料自身结构关系不大。
二、填空题在总压为101.33kPa下，将饱和空气的温度从t1降至t2，则该空气的下列状态参数变化的趋势是：相对湿度φ，湿度H，露点t4。
【答案】不变降低降低【解析】因为是饱和空气，温度降低，相对湿度不变，但由于有冷凝水出现导致湿度减小，露点随湿度的降低而降低。
化工原理第十章 蒸馏小结 PPT
●教学基本要求● 掌握双组分溶液的汽液相平衡;双组分连 续精馏的计算和分析。了解间歇精馏、特别 精馏和多组分精馏。掌握板式塔的结构和设 计。 学习本章重点应掌握的内容: (1)蒸馏操作的依据; (2)双组分物系的汽液相平衡; (3)精馏原理; (4)精馏操作线方程推导、意义与应用;
②在y x图上，两条操作线皆与对角线重合； ③全回流时所需理论板数最少，
lg[( xD ) ( xW )]
Nmin
1 xD 1 xW
lg
④多用于设备开车，调试及科学研究。
● 最小回流比Rmin：
Rmin
xD yq
yq xq
式中：xq、yq为q线与具有最小回流比操作线交
点坐标。
①影响Rmin的因素有：物系的相平衡曲线、 分离要求；
液具有负偏差,这种系统会出现最低蒸汽压和 相应的最高恒沸点,如硝酸—水溶液。
注意:不管是正偏差依然负偏差溶液,在恒 沸组成时,其溶液两相的组成皆相同,故无法用 一般蒸馏方法加以分离。
二、蒸馏过程 1、简单蒸馏 (1)流程:如下图所示,为一间歇操作过程。
10-4
(2)特点
●间歇操作过程;
●不稳定过程,随着蒸馏的进行,釜内液体中易 挥发组分的组成逐渐降低,与之相平衡的汽相中, 易挥发组分的组成亦随之降低,釜液温度不断升 高;
●侧线出料和多股进料
侧线出料和多股进料可将塔分成若干段,
各段分别有相应的操作线,各股进料亦分别
有相应的q线方程和q线。各段的操作线方程
通过每段的物料衡算推导出。
●加设中间再沸器或中间冷凝器的情况
从用能的角度来考虑,加设中间再沸器可 降低高温热源的能量热耗,而加设中间冷凝器, 则能够节约低温冷剂的消耗量。但不管是加 设中间再沸器依然中间冷凝器对分离都是不 利的。
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第一节 填料塔
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（2）规整填料：波纹填料
金属孔板波纹填料
陶瓷孔板波纹填料
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（2）规整填料：波纹填料
金属波纹填料
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（2）规整填料：栅格类填料
格栅填料（格利希填料） Grid Packing
填料层的p~u 关系 （双对数坐标系）
L---喷淋量
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2、液泛
埃 克 特 （通Eckert） 用 关 联 图
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三、填料塔的传质性能
填料塔的传质性能常用传质系数、传质单元高 度HTU或等板高度HETP的大小来表示.
四、填料塔的附属结构
液体分布器 填料
填料支承板 液体收集器
液体再分布器
进气管
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2. 填料
比表面积 填料特性 空隙率
填料因子
类型： 个体填料
规整填料
在选择填料时，一般要求：
比表面积及空隙率要大，
填料的润湿性要好，
气体通过能力大，阻力小，
液体滞留量小，
单位体积填料的重量轻，
造价低，并有足够的机械强度。
1. 填料支承装置 2. 液体分布装置 3. 液体再分布装置 4. 除沫装置 5. 气体分布装置 6. 其它构件
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多面空心球 Ball Packing
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海尔环 Hillis ring
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（2）规整填料： 以整砌的方式装填在塔内
规整填料已有很多，如波纹填料（金属、陶瓷）、 栅格类填料 。
金属波纹填料主要有： 金属刺孔波纹填料、金属板网波纹填料、 金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料等
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与散装填料相比，规整填料具有以下优点：
效率高、压降低、处理量大、持液量小、放大效 应不明显、操作弹性大等一系列优点。同时使大塔径 的填料塔工业化成为可能。
从环形填料、鞍形填料到鞍环形填料，从个体填料、 到规整填料，人们千方百计地改进填料结构，目的是增加 填料比表面积以提高传质效率，增加填料的空隙率以降低 流动阻力、加大流体通量，改善填料堆积性能以防止填料 的嵌套叠合，从而有利于液体的均布、降低壁效应。
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（1）个体填料：鞍ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形
金属鞍环填料综合 了环形填料通量大及鞍 形填料的液体再分布性 能好的优点，其性能优 于环形填料和鞍形填料。
金属鞍环 Intalox saddle ring
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（1）个体填料：
塑料花环 rostte ring
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（1）个体填料：环形
共軛环
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（1）个体填料：鞍形
陶瓷弧鞍 Berl saddle
属敞开型填料，敞开型 填料的特点是：
表面全部敞开，不分内 外，因而表面利用率高， 不易积液，气体流动阻力 小，制造也方便。
弧鞍形填料是两面对称 结构，在塔内堆积时容易 造成填料相互重叠，从而 产生沟流，目前已较少使 用。
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（1）个体填料：环形
高度和外径相等； 可用陶瓷和金属制造， 存在严重的壁偏流和沟流现象， 液体滞留量大， 传质效率不高， 气体通过能力低， 阻力大。
拉西环 Rasching ring
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（1）个体填料：环形
内十字环
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二、填料塔的流体力学性能
1.气体通过填料层的压力降
填 料 表 面
填 料 表 面
持液量
p，kPa
L3 L2 — L1液泛区
泛点干塔
—载液区
载点
—恒持液量区
32 10
L3> L2> L1
u, m/s
适宜操作应在载点气速和泛点气速之间
u (0.6 ~ 0.8)uF
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（1）个体填料：鞍形
矩鞍 Intalox saddle ring
属敞开型填料。
矩鞍形填料结构不对称， 堆积时不会重叠，填料均匀性 大为提高。
矩鞍形填料传质性能比拉 西环好，但比鲍尔环差，但在 制造上比鲍尔环方便。
矩鞍形填料的缺点是，因 开放式结构使其强度差，特别 是瓷质填料，易破碎。
高度仅为直径的一半； 环的一端制成喇叭口，这种喇叭结构，使填料个体之间多呈点接触； 与鲍尔环相比，其气体通量高，阻力小，传质效率大。
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（1）个体填料：环形
DC环 DC ring
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（1）个体填料：环形
扁 环
OX环
第十章 气液传质设备
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第一节 填料塔 一、填料塔结构及填料 二、填料塔的流体力学性能 三、 填料塔的传质性能 四、填料塔的附属结构
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第一节 填料塔
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一、填料塔结构及填料
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第一节 填料塔
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填 料 塔
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塔体
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1．填料塔结构
内螺旋环
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第一节 填料塔
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（1）个体填料：环形
其构造大大提高了 环内空间与环内表面的 利用率，而且使气液流 通顺畅，有利于气液进 入环内。
因此，鲍尔环比拉 西环传质效率高、气体 通过能力大。
鲍尔环
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第一节 填料塔
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（1）个体填料：环形
阶梯环 Cascade ring