化工原理第五章~2
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化工原理第五章
（5）溶剂的汽化需要吸收能量，热源耗量很大，如何 利用二次蒸气，节能降耗，是蒸发操作的关键。
第一节 概 述
二、 蒸发操作的分类
（1）按操作的压力分类，可分为常压、加压或减压 （即真空）蒸发。常压操作时，一般采用敞口设备，二次 蒸发直接排到大气中，所用的设备和工艺条件都较为简单。 采用加压蒸发主要是为了提高二次蒸气的温度，以提高传 热的利用率。同时，可使溶液黏度降低，改善传热效果。 另外，某些蒸发过程需要与前、后生产过程的外部压强相 匹配，如丙烷萃取脱沥青需要在2.8~3.9 MPa下进行，宜 采用加压蒸发。工业上应用较多的是真空蒸发，在冷凝器 后连有真空泵，在负压下将被冷凝的水排出。
第一节 概 述
图5-1 1.加热室 2.分离室 3.混合冷凝室 4.分离器
第二节 单效蒸发及其计算
一、 溶液的沸点和温度差损失
前已述及蒸发是间壁两侧均有相变的恒温传热过程，其
传热的平均温度差Δt为加热蒸气的温度T与溶液的沸点t之间的
差值，即
Δt=T-t
(5-1)
Δt称为有效温度差，二次蒸气的温度T′往往小于溶液的
温度差损失）， ℃；
Δ′——操作压强下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高， ℃；
F——校正系数，无因次，其经验计算式为
式中 T′——操作压强下二次蒸气的温度， ℃； r′——操作压力下水的汽化热，kJ/kg。
第二节 单效蒸发及其计算
2. 按杜林规则计算
杜林规则说明溶液的沸点和同压强下标准溶液沸点间呈线性关 系。由于容易获得纯水在各种压强下的沸点，故一般选用纯水作为 标准溶液。只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点，以溶液沸 点为纵坐标，以水的沸点为横坐标，在直角坐标图上标绘相对应的 沸点值即可得到一条直线（称为杜林直线）。由此直线就可求得该 溶液在其他压强下的沸点。图5-2是由试验测定的不同组成的 NaOH水溶液的沸点与对应压力下纯水沸点的关系线图，已知任意 压力下水的沸点，可由图查出不同浓度下NaOH的沸点。
第一节 概 述
二、 蒸发操作的分类
（1）按操作的压力分类，可分为常压、加压或减压 （即真空）蒸发。常压操作时，一般采用敞口设备，二次 蒸发直接排到大气中，所用的设备和工艺条件都较为简单。 采用加压蒸发主要是为了提高二次蒸气的温度，以提高传 热的利用率。同时，可使溶液黏度降低，改善传热效果。 另外，某些蒸发过程需要与前、后生产过程的外部压强相 匹配，如丙烷萃取脱沥青需要在2.8~3.9 MPa下进行，宜 采用加压蒸发。工业上应用较多的是真空蒸发，在冷凝器 后连有真空泵，在负压下将被冷凝的水排出。
第一节 概 述
图5-1 1.加热室 2.分离室 3.混合冷凝室 4.分离器
第二节 单效蒸发及其计算
一、 溶液的沸点和温度差损失
前已述及蒸发是间壁两侧均有相变的恒温传热过程，其
传热的平均温度差Δt为加热蒸气的温度T与溶液的沸点t之间的
差值，即
Δt=T-t
(5-1)
Δt称为有效温度差，二次蒸气的温度T′往往小于溶液的
温度差损失）， ℃；
Δ′——操作压强下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高， ℃；
F——校正系数，无因次，其经验计算式为
式中 T′——操作压强下二次蒸气的温度， ℃； r′——操作压力下水的汽化热，kJ/kg。
第二节 单效蒸发及其计算
2. 按杜林规则计算
杜林规则说明溶液的沸点和同压强下标准溶液沸点间呈线性关 系。由于容易获得纯水在各种压强下的沸点，故一般选用纯水作为 标准溶液。只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点，以溶液沸 点为纵坐标，以水的沸点为横坐标，在直角坐标图上标绘相对应的 沸点值即可得到一条直线（称为杜林直线）。由此直线就可求得该 溶液在其他压强下的沸点。图5-2是由试验测定的不同组成的 NaOH水溶液的沸点与对应压力下纯水沸点的关系线图，已知任意 压力下水的沸点，可由图查出不同浓度下NaOH的沸点。
化工原理 第五章 气体吸收
第五章气体吸收第一节概述§5.1.1概述一、传质过程从本章起,讨论化工生产中的传质过程及其典型设备。
传质过程是指物质通过相界面从一相迁移至另一相的过程，以下图示意：>，则A物质就会从相迁移至相。
迁移的结果使得相的A、B据热力学知识，两物质得以一定程度或完全分离，而相形成了A、B两物质的混合物。
因此相内进行的是A、B的分离过程，相内进行的是A、C的混合过程。
研究传质过程就是研究物质通过相界面的迁移过程的基本规律以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作。
混合物系的分离对我们来说并不陌生，在上册中我们已经学习掌握了非均相物系的分离方法，相应单元操作如沉降、过滤等，从这一章起要来讨论均相物系的分离。
用下表来比较说明非均相、均相物系的分离情况：本学期的任务就是要掌握气体、液体蒸馏、液液萃取和固体干燥这四个单元操作的基本原理及其典型设备的设计。
二、气体吸收吸收操作是分离气体混合物的方法之一。
吸收操作的分离依据是混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶解度的差异，从而达到的目的。
例如：将含的空气通入水中，因、空气在水中溶解度差异很大，NH3很容易溶解于水中，形成氨水溶液，而空气几乎不溶于水中。
所以用水吸收混合气体中的能使、空气加以分离，并回收。
一般地，混合气体中能溶解的组份称为溶质或吸收质，用A表示（）；混合气体中不能溶解的组份称为惰性成分或载体，用B表示（空气）；吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂，用S表示（水）;吸收操作中所得的溶液称为吸收液，用S+A表示;吸收操作中排除的气体称为吸收尾气，用（A）+B表示;吸收的目的有三个：1．分离混合气体以获得一定的组分。
（例子：硫酸吸收焦炉气中的，洗油吸收焦炉气中的苯、甲苯蒸汽。
）2．除去有害组分以净化气体。
（例子：用水或钾碱液吸收合成氨原料气中的二氧化碳。
）3．制备某种气体的溶液。
（例子：用水吸收氯化氢、三氧化硫、二氧化氮制得酸。
）实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
化工原理第五章习题及答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理习题答案第五章
8. 利用一连续操作的精馏塔，分离含甲醇 0.3 摩尔分数的水溶液。要求得到含甲醇 0.95 摩 尔分数的馏出液及含甲醇 0.03 摩尔分数的釜液。回流比 R=1.0，操作压力为 101.33kPa。在 饱和液体及冷液体 （q=1.07） 的两种条件下， 试用图解法求理论板数及加料板位置。 101.33kPa 下的甲醇水溶液相平衡数据见下表. （答案：饱和液体条件下，理论板数为 11（包括蒸馏 釜） ，加料板为第 8 板；冷液体 q=1.07 条件下，理论板数为 10（包括蒸馏釜） ，加料板为第
习题 7 的附图 解： （1）因为是理论板，y2 与 x2 为平衡关系。用相平衡方程式从 x2=0.75 计算 y2 y2=x2/[1+(1)x2] =2.92×0.75/[1+(2.921) ×0.75]= 0.898 (2) 已知 x1=0.88，x2=0.75，y2=0.898，L/V=2/3,求 y3 V(y2y3) = L（x1x2） y3= y2L/V（x1x2）= 0.811 (3) 计算回流比 R R/(R+1) =L/V=2/3, R=2 (4) 精馏段操作线方程 yn=[R/(R+1)] xn-1 + xD/(R+1) xD= 0.934 将 x1=0.88，y2=0.898 及 R=2 代入，求得
第 5 章 蒸馏 习题解答
1. 甲醇（A）丙醇（B）物系的气液平衡服从拉乌尔定律。试求： （1）温度 t=80℃，液相 组成 x=0.5(摩尔分数)时的气液平衡组成与总压； （2）总压为 101.33kPa、液相组成 x=0.4(摩 尔分数)时的气液平衡温度与组成； （3）液相组成 x=0.4、气相组成 y=0.84 时的平衡温度与 总压。 组成均为摩尔分数。 用 Antoine 方程计算饱和蒸气压 （kPa） （答案： (1) 0.781,116kPa; (2) 79.5℃,0.702;(3) 82.4℃,140.9 kPa） 甲醇 丙醇 lgPAo=7.197 361 574.99/(t+238.86) lgPBo=6.744 141 375.14/(t+193)
化工原理第五章讲稿
冷凝液在蒸汽饱和温度下排出时：
c
pw
D Wr ' r
上面公式可以简化为：
hwcpw(Tw0)
2019/9/14
③ 沸点进料，t0 = t1，并忽略热损失和溶液浓度较低时， c p1= cp0 ，则
UWS Kr'tm
或
Q SO KOtm
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济 程度（或生蒸汽的利用率）。
有
Hhw r
D (H cpTw )W '(F H W )cp1t1Fp0t0 cQ l
h0cp0(t00)cp0t0
代入前面的两式得：
c
pw
式中 cp0 、cp1——料液和完成液的比热，kJ/kg·K。
2019/9/14
为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可近似认为溶液 的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即
由于引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环 型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产 生密度差引起。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向 流动。
2019/9/14
① 中央循环管式蒸发器
优点：结构紧凑、制 造方便、传热较好、 操作可靠； 缺点：循环速度在 0.4~0.5m/s以下、清洗 和维修不方便。
2019/9/14
• 5.2.2 单效蒸发的计算
• 对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操 作条件以后，通常需要计算以下的这些内容：
•
① 水分的蒸发量；
•
② 加热蒸汽消耗量；
•
③ 蒸发器的传热面积。
•
要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程、
c
pw
D Wr ' r
上面公式可以简化为：
hwcpw(Tw0)
2019/9/14
③ 沸点进料，t0 = t1，并忽略热损失和溶液浓度较低时， c p1= cp0 ，则
UWS Kr'tm
或
Q SO KOtm
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济 程度（或生蒸汽的利用率）。
有
Hhw r
D (H cpTw )W '(F H W )cp1t1Fp0t0 cQ l
h0cp0(t00)cp0t0
代入前面的两式得：
c
pw
式中 cp0 、cp1——料液和完成液的比热，kJ/kg·K。
2019/9/14
为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可近似认为溶液 的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即
由于引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环 型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产 生密度差引起。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向 流动。
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① 中央循环管式蒸发器
优点：结构紧凑、制 造方便、传热较好、 操作可靠； 缺点：循环速度在 0.4~0.5m/s以下、清洗 和维修不方便。
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• 5.2.2 单效蒸发的计算
• 对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操 作条件以后，通常需要计算以下的这些内容：
•
① 水分的蒸发量；
•
② 加热蒸汽消耗量；
•
③ 蒸发器的传热面积。
•
要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程、
化工原理王志魁版第五章 吸收
三 组分A通过静止组分B的扩散
•
NA
D RTz
P PBm
( PA1
PA2 )
等摩尔扩散N
A
D( RTz
pA1
pA2 )
P 1 漂流因数 PBm
讨论：
➢当混合气中A的分压越高，漂流因数就越大
➢当混合气中A的分压越低，漂流因数就越接近1，总体流动的 因素可以忽略，单向扩散和等摩尔扩散就无差别了
四 液相中的稳定分子扩散 • 液相中的稳定分子扩散属于组分A通过静止组分S的扩散
m：相平衡常数，或分配系数，无因次
若系统总压为P：
pA Py
pA Py *
➢m与物系的特性、T、P有关
又pA* Ex Py* Ex➢m值越大，则表明该气体的溶解度愈小
y* E x P
➢T ，P ，m ，不利于吸收
m E P
4. X-Y关系
二 亨利定律
X
液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数
其中KX——液相总吸收系数， kmol/（m2·s）
相间传质总阻力=气膜阻力+液膜阻力
七 总传质速率方程
1 1m
KY kY kX
1 11
K X mkY kX
K X mKY
七 总传质速率方程
3、以pA-pA*表示总推动力的吸收速率方程式
若吸收系统服从亨利定律
p* A
cA H
根据双膜理论，界面上气液两相成平衡
➢T 、分压有利于吸收，而T 而分 压，有利于脱吸
➢欲得到一定浓度的溶液，易溶气体所需 分压较低，而对难溶气体所需分压较高
二 亨利定律
• 亨利定律: 当总压不高(不超过5xl05Pa)时，在恒定的温度下，稀
陈敏恒化工原理上册化工原理第五章
0
B 140 C
② 非球形颗粒的曳力系数
计算方法：
◇ Ap取颗粒的最大投影面积
◇ 近似用球形颗粒公式，dp→deV； ◇ 实测ξ-Rep 关系。
5.2.2 颗粒与流体的相对运动
(1) 颗粒在力场中的受力分析
① 场力
FFFecgmmmarge 2VVpVpppappger2
② 浮力
FFFbbbmmmpppager2VVppVagper 2
up u ut
u = 0，up = ut 流体静止，颗粒向下运动； up = 0，u = ut ，颗粒静止地悬浮在流体中； u > ut ， up > 0， 颗粒向上运动； u < ut ， up < 0，颗粒向下运动。
(3) 影响沉降速度的其它因素 ① 干扰沉降------颗粒沉降时彼此影响 ◇ 颗粒浓度对沉降速度的影响 大量颗粒沉降，造成流体反向运动
沉降过程： 第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降； 第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。
分级器
5.3.2 离心沉降设备
(1) 离心沉降速度 计算方法：同重力场，重力→离心力；
离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化 。
通式：ur
2r(p )m AP p
对球形颗粒：ur
是旋风分离器的经济指标。
压降： u2
2
2）常用型式 标准型、扩散式等。 标准型：
结构简单、容易制造、处理量大； 适用于捕集密度大且颗粒尺寸大的粉尘。
标准型旋风分离器
CLK 型：为扩散式旋风分离器，又称 带倒锥体的旋风除尘器，并在锥的底 部装有分割屏，分割屏可使已被分离 的粉尘沿着锥体与分割屏之间的环缝 落入集尘斗，有效防止了上升的净化 气体重新把粉尘卷起带出，从而提高 了除尘效率。
化工原理第五章传热过程计算与换热器
一．恒温差传热
T
t
tm T t
t
二．变温差传热
T
t1 0
T1
t1 浙江大学0本科生课程
过程工程原理
t
并流 t
0
T1 t2
t
A0 T1
T2 t2 t2
t
逆流 t
A0 第五章 传热过程计算与换热器
A T2
A T2 t1
A
13/25
§5.2.4 tm的计算
T1 t1
以冷、热流体均无相变、逆流流动为例：
t
T
11/2t5
1 1 b 1
T
KA 1 A1 Am 2 A2
Tw tw
考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热
阻，则上式变为：
t
1 1
KA 1 A1
Ra1
b
Am
Ra2
1
2 A2
浙江大学本科生课程 过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
12/25
§5.2.4 tm的计算
Q KAtm
T1
T
浙江大学本科生课程 过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
25/25
幻灯片2目录
习题课
浙江大学本科生课程 化工原理
第五章 传热过程计算与换热器
26/14
设 计 型
习题课 操作型 t1
LMTD法：
对数平均温差法
Q Ktm A
(1) T1
T2
Q mhc ph T1 T2 (2)
Q mc c pc t2 t1
浙江大学本科生课程
过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
14/25
§5.2.4 tm的计算
化工原理课件第五章 吸收
η=
被吸收的溶质量 进塔气体的溶质量
Y1 Y 2 Y1
Y2=Y1(1-η)
qn,v Y1 Y2 条件所规定
X2 一般为吸收工艺
qn ,l ,m qn,v
Y1 Y2 X1* X 2
Y1 Y2
Y1 m
X
2
qn,l=（1.1～1.5）qn,l,m
2020/7/16
16
5-14 填料层高度的计算
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在 气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从 相平衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
2020/7/16
6
５－２ 亨利定律
亨利定律
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上 方气相中溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下 的关系：
一、 填料层高度的基本计算式
填料层高度计算涉及物料衡算、传质 速率和相平衡关系。我们前面介绍的 所有传质速率方程都适用于稳定操作 的吸收塔中的"某一横截面",而不能用 于全塔。
该微元内，吸收质的传递量dG为：
dG qn,vdY qn,ldX
由吸收速率方程可知，该微元内，气相
和液相吸收质的变化量dG为：
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分 子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分 子扩散。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动
（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍
流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流
化工原理第五章习题及答案
。 全回流
37、精馏操作中，回流比的下限称为
。 最小回流比
38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量 。 为零
39、精馏操作中，再沸器相当于一块
板。 理论板
40、用逐板计算法求理论板层数时，用一次
方程就计算出一层
理论板。
相平衡
41、用图解法求理论板层数时，
代表一层理论板。 一个梯级
42、精馏操作中，当q=0.6时，表示进料中的
混合液中两组分挥发度之比。 5、精馏：
是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝 的过程。 6、理论板：
气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度 相等，组成互成平衡。 7、采出率：
产品流量与原料液流量之比。 8、操作关系：
在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层 （n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。 9、回流比：
16、某精馏塔的设计任务为：原料为F、，塔顶为，塔底为，若塔釜上
升蒸汽量不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理
论板。A
A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定
17、精馏分离的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶=0.96，测得第
三层塔板（精馏段）的下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为
率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。
0.632、
0.411、2.46
8、精馏操作的依据是
__________________________________________________。实现精馏操
作的必要条件包括____________________________________________和
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缺点
操作弹性小，筛孔小时容易堵塞
筛板
塔板正常流动状态-动画 塔板正常流动状态 动画
塔板正常流动状态-实验现象 塔板正常流动状态 实验现象
泡罩塔板
泡罩塔板是最早在工业上大规模使用的塔板 优点
不易漏液，有较大的操作弹性，易维持恒定的板效 率 塔板不易堵塞，适于处理各种物料
缺点
结构复杂，压降大，雾沫夹带现象较严重，限制了 气速的提高，致使生产能力及板效率均较低 近年来已逐渐被筛板塔和浮阀塔所取代
填料塔的结构动画
填料塔的结构组成
填料塔的工作动画
填料
在填料塔内，气体有填料间的空隙向上流过，液体在填料表面形成液膜 并沿填料间的空隙向下流动，气、液两相间的传质过程在润湿的填料表 面上进行。 填料塔的生产能力和传质速率均与填料特性密切相关 填料特性
比表面积σ m2/m3 空隙率ε m3/m3 填料因子σ/ ε 1/m 干填料因子 湿填料因子 填料类型 按装填方法可分为乱堆填料及整砌填料（规整填料） 实体填料
泡罩塔板
泡罩塔板的剖面图
泡罩塔板上的两相流动
喷射塔板
气体喷出的方向与液体流动的方向一致，可充分利用气体的动能 来减薄或打碎较深的液层，促进两相的接触。 塔板压降降低，雾沫夹带量减小，不仅提高了传质效果，而且可 采用较大的气速，提高了生产能力 舌形塔板，上升气流喷射速度为20 ∼30m/s 20 浮动喷射塔板兼有浮阀塔板的可变气道截面及舌形塔板的并流喷 射特点的新型塔板，如浮舌塔板
环行填料 ：拉西环、鲍尔环、阶梯环 鞍形填料：弧鞍、矩鞍 栅板、波纹板
网体填料
鞍形网、θ网、波纹网填料
填料比较
拉西环 形状简单，制造容易，但存在严重的沟流及壁流现象，滞留液量 大，气体流动阻力较高，通量较低 鲍尔环 比拉西环气体通量大（50%），流动阻力小，避免了严重的沟 流和壁流现象，比拉西环传质效率高，操作弹性大，但价格较高 阶梯环 气体通量大，流动阻力小，传质效率高，成为目前使用的环形填 料中性能最为良好的一种 矩鞍填料 性能优于拉西环，不如鲍尔环，但构造比鲍尔环简单，是性能 较好的一种实体填料 金属鞍环填料 性能优于目前常用的鲍尔环和矩鞍填料 规整填料（波纹板和波纹网） 是一种整砌结构的新型高效填料，结构紧 规整填料 凑，具有很大的比表面积，传质效率高，流动阻力小。缺点是不适于处 理粘度大、易聚合或有沉淀物的物料，填料的装卸、清理也较困难，造 价高
气体分布装置
缺口式、多孔直管式、多孔盘管式
栅板支承板
升气管支承板
液体分布器
弹溅式分布器
液体再分布器
除雾沫器
气体再分布器
液体收集器
填料塔的流体力学特性
填料层的持液量
总持液量=静持液量+动持液量
塔的压降与液泛气速
恒持液量区 载液区 液泛区
液体的喷淋密度与填料的润湿性能
液体的喷淋密度>最小喷淋密度
错流塔板
泡罩塔板 筛板 浮阀塔板 喷射型塔板
逆流塔板
栅板、淋降筛板等：不设降液管，气液两相由板上孔道逆向穿 流而过。操作范围小，分离效率低，工业上应用较少。
板式塔结构
精馏塔的总体结构
浮阀塔板
兼有泡罩塔板的稳定性和筛孔塔板的大负荷 兼有泡罩塔板的稳定性和筛孔塔板的大负荷 稳定性和筛孔塔板的 阀片可按气流量大小上下自动调节 阀片可按气流量大小上下自动调节 操作弹性大，生产能力大，塔板效率高， 操作弹性大，生产能力大，塔板效率高，气体 压降及液面落差较小 被广泛采用 浮阀型式
过量液沫夹带1 过量液沫夹带
过量液沫夹带2 过量液沫夹带
过量液沫夹带3 过量液沫夹带
过量液沫夹带4 过量液沫夹带
液泛液流量
漏液气流量
塔板阻力校核
停留பைடு நூலகம்间校核
停留时间校核 停留时间校核实验
二、填料塔
填料塔是连续接触式的气、液传质设备 填料层内气、液两相呈逆流流动，相际间的传质 通常是在填料表面的液体与气相间的界面上进行， 两相的组成沿塔高连续变化
F1型 V4型 T型
浮阀塔板录象
浮阀塔板
塔板的排列结构
浮阀结构
溢流堰结构
液体在塔板上流动
实验现象浮阀塔板上的气、液两相流动 实验现象浮阀塔板上的气、
筛孔塔板
塔板上均布3∼8mm的筛孔，呈正三角排列，近 年来采用了大孔径(12 ∼ 25mm)筛板，生产能 力增大 优点
结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液层落差 较小 生产能力及效率较泡罩塔高
第六.七章 蒸馏与吸收塔设备
化工原理多媒体课件
索引
塔设备 板式塔
泡罩塔板 筛板 浮阀塔板 喷射型塔板 板式塔的流体力学性能
填料塔
填料塔的结构 填料 填料塔的附件 填料塔的流体力学性特性
塔设备
塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离 操作的汽液传质设备 结构形式上可分为
板式塔 填料塔
一、板式塔
板式塔是逐板接触式的汽液传质设备，汽液两相在塔 内进行逐板逆错流接触，两相的组成和温度沿塔高呈 阶梯式变化 塔板类型
非理想流动
雾沫夹带 漏液 液面落差 泡罩塔>浮阀塔>筛板塔
液泛（淹塔）
鼓泡接触状态
膜状（泡沫） 膜状（泡沫）接触
液泛-动画 液泛 动画
液泛-实验现象 液泛 实验现象
漏液-动画 漏液 动画
漏液-实验现象 漏液 实验现象
液沫夹带-动画 液沫夹带 动画
过量液膜夹带-实验现象 过量液膜夹带 实验现象
允许较高的气流喷射速度，生产能力较大 浮动板的张开程度能随上升气体的流量而变化，使气流的喷出速度 保持较高的适宜值，因而操作弹性大 压强降小，液面落差小 缺点是有漏液及“吹干”现象，影响传质效果，使板效率降低
浮舌塔板
板式塔的流体力学性能
塔板上的气液接触状态
鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷射接触状态
拉西环
鲍尔环
阶梯环
矩鞍
金属鞍环（金属英特洛克斯填料） 金属鞍环（金属英特洛克斯填料）
规整填料
形形色色的填料
填料塔附件
填料支撑装置
栅板式 升气管式
液体分布装置
莲蓬式、溢流管式、筛孔式、齿槽式、多孔环管式
液体再分布装置
针对乱堆填料层中的偏流现象，常用截锥式再分布器
除沫器
折流板除沫器、旋流板除沫器、丝网除沫器
润湿表面<有效表面 返混
沟流、气液分布不均、气液湍流脉动
陶瓷拉西环填料塔中的流动现象
填料塔的流体力学性能
液体喷淋状态