板式塔性能综合评判
板式塔发展现状
板式塔发展现状
随着城市建设的不断发展，板式塔作为一种新型建筑结构，得到了广泛应用和发展。
它具有结构简单、施工便捷、成本较低等优势，逐渐取代传统的砖混结构，成为建筑行业的热门选择。
板式塔在建筑结构上采用了板式连接技术，即通过钢梁和钢板进行连接，形成一个整体结构。
这种结构使得塔楼的抗震性能大大提高，能够有效地抵御地震等自然灾害的破坏。
同时，板式塔的强度非常高，能够承受巨大的风压和重力荷载，确保塔楼的稳定性和安全性。
板式塔的施工速度也非常快，通过预制构件的工厂化生产和现场的简单安装，能够大大缩短建筑周期。
与传统的砖混结构相比，板式塔的施工工期可以减少一半以上，为城市建设提供了更多的便利。
除了在住宅建筑领域应用广泛之外，板式塔在商业建筑、办公楼、酒店等领域也得到了广泛的推广和应用。
它不仅能够满足建筑师对外观造型的要求，还能够提供更灵活的室内空间布局，满足业主的需求。
然而，板式塔在发展过程中也面临一些挑战。
首先是材料成本的问题，板式塔所使用的钢材相对于传统的建筑材料来说价格较高，增加了投资成本。
其次是施工技术的限制，板式塔的施工需要较高的技术水平和专业设备，施工队伍需要具备相应的经验和技能。
综上所述，板式塔作为一种新型建筑结构，在城市建设中有着广泛的应用前景。
随着技术的进步和经验的积累，相信板式塔将进一步发展壮大，并在未来的城市建设中发挥更重要的作用。
板式塔
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
浮舌塔板 为提高舌型塔板的操作弹性，可采用浮动舌片。 为提高舌型塔板的操作弹性，可采用浮动舌片。将 舌形板做成可浮动舌片与塔板铰链，可进一步提高 舌形板做成可浮动舌片与塔板铰链， 其操作弹性。 其操作弹性。 特点: 操作弹性大，负荷变动范围甚至可超过浮阀 特点: 操作弹性大， 压强降小，适宜于减压蒸馏；结构简单， 塔；压强降小，适宜于减压蒸馏；结构简单，制造 方便；效率也较高， 方便；效率也较高，介于浮阀塔板和固定舌型塔板 之间。 之间。
E ML
x n −1 − x n = x n −1 − x n *
中南林业科技大学化工原理
全塔效率和单板效率的区别 全塔效率是基于所需理论板数的概念， 全塔效率是基于所需理论板数的概念，而单板效 率是基于该板理论增浓程度的概念。 率是基于该板理论增浓程度的概念。 单板效率可直接反映该层塔板的传质效果，各层 单板效率可直接反映该层塔板的传质效果， 塔板的单板效率通常不相等。 塔板的单板效率通常不相等。即使塔内各板效率相 全塔效率在数值上也不相等单板效率。 等，全塔效率在数值上也不相等单板效率。 单板效率的数值有可能超过100% 单板效率的数值有可能超过
中南林业科技大学化工原理 筛板塔
筛板塔的主要结构： 筛板塔的主要结构： 筛孔 ——提供气体上升的通道 ——提供气体上升的通道； 提供气体上升的通道； 溢流堰 ——维持塔板上一定高度的液层，以保证在 维持塔板上一定高度的液层， 维持塔板上一定高度的液层 塔板上气液两相有足够的接触面积； 塔板上气液两相有足够的接触面积； 降液管 ——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。 作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。 作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
何谓轨线？何谓流线？为何流线互不订交？99答：轨线是同一流体质点在不一样时辰所占空间地点的连线；流线是采纳欧拉法观察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不订交。
2. 动能校订系数α为何老是大于、等于1的？试说明原由？00简述数学模型法例划实验的主要步骤。
00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真切过程自己化简成易于用数学方程式描绘的物理模型；②将所获取的物理模型进行数学描绘即成立数学模型；③经过实验对数学模型的合理性进行查验并测定模型参数。
4. 流体流动过程中，稳固性是指什么？定态性是指什么？01简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次剖析法的详细步骤：①找出影响过程的独立变量；②确立独立变量所波及的根本因次；③结构因变量和自变量的函数式，往常以指数方程的形式表示；④用根本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依照物理方程的因次一致性原那么和π定理获取准数方程；⑥经过实验概括总结准数方程的详细函数式。
层流与湍流的实质差别是什么？02答：湍流的最根本特色是出现了径向的速度脉动。
当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体听从牛顿粘性定律；但是在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这类脉动加快了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传达不单因因为分子运动，而根源于流体质点的横向脉动速度。
非牛顿流体中，塑性流体的特色是什么？02、05、06、10答：含固体量许多的悬浮体常表现出塑性的力学特色，即只有当施加的剪应力大于某一临界值〔折服应力〕以后才开始流动，流动发生后，往常拥有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。
8. 什么是流体流动的界限层？界限层分离的条件是什么？03答：因为流体粘性的作用，凑近壁面的流体将接踵受阻而降速，跟着流体沿壁面前流动，流体受影响的地区渐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%之内的地区即为界限层。
板式塔
液流型式选取参考表
塔径 m 1.0 1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 适用场合 液 体 流 量 m3/h U 型流型 单流型 双流型 阶梯流型 <7 <9 <11 <11 <11 <11 <11 较低 液气比 <45 <70 <90 <110 <110 <110 <110
一般场 合
90-160 110-200 200-300 110-230 230-350 110-250 250-400 110-250 250-450
液流
(a)斜台装置
林德筛板
(b)导向孔
（7）无溢流塔板
有溢流塔板：有降液管的塔板； 无溢流塔板：无降液管的塔板；
形式：无溢流栅板和无溢流筛板；
特点：生产能力大，结构简单，塔板阻力小； 但操作弹性小，塔板效率低。
冲制栅板
由金属条组成 的栅板
无溢流筛板
层出不穷的新型塔板结构各具特点，应根据不同的工艺及生 产要求来选择塔型。
FLV qVL qVV
0.07 0.1
0.2
0.3 0.4
0.7 1.0
L V
筛板塔泛点关联图
对于物系表面张力为其他数值时： C C20 20
0 .2
L V uf C V
② 选取设计气速 u
选取泛点率： u / uf
一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6 设计气速 u = 泛点率 ×uf 所需气体流通截面积
四、板式塔性能要求 ① 生产能力大； ② 塔板效率高； ③ 具有适当的操作弹性；
④ 塔板阻力小；
⑤ 塔结构简单，易于加工制造，维修保养。 五、设计的基本任务
板式塔与填料塔的区别
板式塔与填料塔正常的操作、调节应该是一样，但是填料塔应当注意以下几点：1.填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。
液体负荷较小时，填料表面不能很好的润湿，使传质效果急剧下降，反之，容易发生液泛。
2.填料塔不宜与处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。
3.对于容易起泡物系，填料塔更适合，因为对泡沫有限制和破碎作用。
4.热敏性物系易采用填料塔，由于持液量比板式塔少，物料在塔内停留时间短。
5.填料塔更适合负压塔操作，压降比板式塔小，能耗损耗少。
6.从设备安装及检修方面来说，填料比塔板成本高，安装周期短，检修不如塔板方便。
而且安装比塔板要求高。
尤其是分布器的水平度，可以说一个填料塔是否能够成功开车很大程度上取决于其分布器的设计和安装好坏。
精馏塔原始开车操作技术检查按安装工艺流程图逐一进行核对检查。
吹除和清除在新建或大修后的塔系统所属设备和管道内，往往存在有安装过程中的灰尘、焊条铁屑等杂物。
为了避免这些杂物在开车时堵塞管路或卡坏阀门，必须用压缩空气进行吹除或清扫。
吹除前应按气液流程，依次拆开与设备、阀门连接的法兰，吹除物由此排放。
吹洗时用高速压缩空气分段吹尽并用木锤轻击外壁。
每吹尽一段，立即装好法兰。
吹洗流程应该是从设备的高处往低处吹。
系统水压试验和气密性试验为了检查设备焊缝的致密性和机械强度，在使用前要进行水压试验。
水压试验一般按设计图纸上的要求进行。
水压试验要用常温下的清水，并要从设备的最低点注入，使设备内的气体由上面放尽。
为了保证开车时气体不从法兰及焊缝处泄露出来，使塔操作连续稳定，必须进行系统气密性试验。
试验方法是用压缩机向系统内送入空气，并逐渐将压力提高到操作压力的1.05倍。
然后对所有设备、管线上的焊缝和法兰逐个涂抹肥皂水进行查漏。
发现漏处，做好标记或记录，泄压后进行处理。
如无泄漏，保压30min，压力不降为合格，最后将气体放空单机试车和联动试车单机试车是为了确认转动和待转动设备（如空压机和离心泵等）是否好用，是否负荷有关技术规范。
板式塔综述与流体力学性能 ppt课件
其他要求
在通量大，效率高，适应性强前提下，尽量满足流动阻力低，结构简单，
金属耗量少，造价低，易于操作控制等。
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11
各种指标综合考虑
一般来说，通量，效率和压强降是 互相影响甚至是互相矛盾的。
工业大规模生产：在保持高通量的 前提下，争取效率不过于降低。
精密分离：优先考虑高效率，其次 是通量和压强降。
作气速下，通过筛孔上升的气流可以阻止液体经筛孔向下泄露。
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筛板塔优缺点
优点：
结构简单便于维修 制造容易、成本低，造价为浮阀塔的80%左右
筛板板上塔液面的落设差计小，和气操体作压降精低度要求较高，过去工业上应用较 为生谨产慎能力。大近，年传质来效，率由高 于设计和控制水平的不断提高，可
定，可以适用于较污浊和有悬浮颗粒
的物料。
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筛板塔工作原理
含尘烟气由侧下部进入筒体，气流急
剧向上拐弯，并降低沉速。
较粗的粉尘在惯性力的作用下被甩出，
并与多孔筛板上落下的水滴相碰撞，
被水附带排走。
较细的粉尘随气流上升，通过多孔筛
板时，将筛板上的水层吹起成紊流剧
烈、沸腾状的泡沫层，增加了气体与
35
喷
舌形塔板
射
型
浮舌塔板
塔
板
斜孔塔板
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舌形塔板
固定舌形塔板是一种定向喷对式的 塔板
塔板的液流部分与一般有降液管的 板式塔相同。
舌片与板面成一定的角度，按正三 角形排列。
塔板的液体流出口一侧不设溢流堰， 只保留降液管，降液管截面积要比 一般塔板设计得大些。
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最全的塔设备结构性能图文剖析!
最全的塔设备结构性能图文剖析!化工厂对塔设备的采用一直是主要的，虽然塔设备的体积较大，对某些过程(如蒸馏)能耗比较高，但由于它在技术上已相当成熟和能连续处理大量物料，因而长期以来在化工生产中被广泛采用。
1板式精馏塔塔操作时，塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。
性能特点：板式塔有充分的气液接触和较大的处理能力，同时具有较小的压降、泄漏和夹带，且板式塔结构简单、操作可靠、便于安装和较低的投资。
对板式塔的优化设计却是很复杂的，它不仅需要有理论知识，还需要有足够的实践经验。
2筛板萃取塔塔底引入轻相（分散相）经筛孔分散后，在重相（连续相）中上升，到上一层筛板下部聚成一层轻液，再分散，再聚集。
分散的过程即萃取传质过程。
塔顶和塔底分别得到萃取相和萃余相。
性能特点：筛板萃取塔由于其处理量大、结构简单、造价低廉而被广泛应用于化工生产过程中。
塔内液液两相的流动结构对传质效率有着重要影响，同时连续相的流动结构又与塔内件结构密切相关。
但其操作弹性小，处理脏沾物料时容易堵塞。
3填料萃取塔目前，填料塔技术在基础研究与应用方面有了很大进展，但由于填料塔内部流体流动及传质过程的复杂性，致使填料塔的设计仍停留在经验与半经验的水平，如传质系数或等板高度的确定、一些流体力学性能的估算等，都有待于进一步加强基础研究。
在萃取设备中，填料萃取塔是应用最广泛的萃取设备之一。
它不仅具有结构简单，便于制造和安装等优点，而且由于新刮填料的开发，使填料萃取塔的处理能力大幅度提高，传质效率有所改善;并在低压操作、对热敏物系的分离及节能等方面显示了其特有的优越性。
化工原理 板式塔
V 2
5
4
•P
3
（1）漏液线（气体流量下限线）： 此线表示达到漏液点时的VG和VL的关系。
（2） 液体流体下限线：VL过小， 板上液流不易维持稳定，板上气、液 接触不良，易产生干吹，偏流现象，
据经验，液体流量应使溢流堰上的液
1
头高how>6mm。
L
（3） 液体流量上限线：液体流量
过大，液体在降液管中的停留时间不
荷波动时维持操作稳定而保持较高分离效率的能力。 （4） 流体阻力 即气相通过每层塔板或单位填料高度的压强降 （5）结构简单、成本低
7.6.1 板式塔的结构与类型
（1）板式塔的结构
（2）塔设备的类型
• 根据板式塔上汽、液两相的相对流动状况可分为穿流式（逆流式）和
错流式（即溢流式）两大类。
液相
液相
气相
（4） 液泛线：为避免液泛，降液管内 足以使所夹带的泡沫破碎，规定一最
的泡沫高应小于板距与溢流堰之和。 小停留时间后便可定出VL的上限。
（5）液沫夹带上限线：气体流量过大，所夹带液沫量便达到极限而式塔 的效率严重下降。
代表塔的预定气、液负荷的设计点p如能落在该区域中的适中位置，则可望塔的 操作良好。如果操作点紧靠某一条极限线，则当负荷稍有波动时便会使效率急剧 下降，甚沫夹带的量在进入该层塔板的液 体总量中所占的分数，称为液沫夹带分率。
＝ e
Le
（3） 压降： h p＝hc hl h
式中：h p－－总压力降； hc－－气体通过一块干板的压力降； hl －－气体通过泡沫层的压力降;
h 气体克服液体表面张力所产生的压力降。
7.6.4 适宜的气、液流量范围－塔的负荷性能图
c.液泛：当塔板上液流量很大，上升气体速度很高时，液体被气体 夹带到上一层的量猛增，使塔板间充满了气液混合物，最终使整个 塔内充满了液体，这种现象称为液泛；还有当溢流管设计太小或塔 板阻力过大，使降液管内的液体不能畅顺地下流，当管内液体满到 上层板的溢流堰顶时，便会漫到上层板中，这种现象也称为溢流液 泛。
板式精馏塔性能测定
实验五板式精馏塔性能测定一、实验目的1、了解板式塔的结构，观察塔内气、液流动状态；2、测定回流比对精馏操作的影响；3、测定精馏塔在全回流下的全塔效率和单板效率；4、测定精馏塔在全回流下的塔体温度分布；5、测定精馏塔在部分回流下的全塔效率。
二、实验原理板式塔是一类重要的气液传质设备，被广泛应用于精馏和吸收操作中，其中尤以精馏使用的最多。
在板式精馏塔中，塔板是气、液两相接触的场所。
上升蒸汽相从塔底进入，回流液从塔顶进入，气、液两相逆流接触，在塔板上进行相际传质，使液相中易挥发的组分进入气相、气相中难挥发组分进入液相。
从塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比。
它是精馏操作的一个重要控制参数，回流比数值的大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。
全回流操作时，既不向塔中加料，也无任何产品产出，虽从生产角度讲没有任何意义，但是这种操作容易达到稳定，故在装置开工和科学研究中常常采用。
对于给定的分离要求，全回流操作所需理论塔板数最少。
对于一定的分离要求，减小回流比，所需理论塔板数增加。
当回流比减小到某一值时，所需的理论塔板数变为无穷，此回流比为最小回流比Rmin。
精馏塔正常操作时，所选用的回流比R应为Rmin的1.2~2.0倍。
精馏操作时，应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常操作状况。
液流量一定的情况下，气速过大将引起大量的液沫夹带，即塔板上的部分液体被上升气流带至上层塔板，严重时会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作；气速较小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，称为漏液，它使气、液两相不能充分接触。
严重的漏液，将使塔板上不能积液而无法正常操作。
另外，当气液负荷较大，或塔板上的降液管有堵塞现象时，降液管内液面会升高至堰板上缘，导致板上积液，最终会使全塔充满液体，引起溢流液泛，破坏塔的正常操作。
板效率是反映塔板及操作性能好坏的重要指标，影响板效率的因素很多。
在塔板类型、分离体系确定的条件下，塔板上的气液流量是影响板效率的主要因 素。
板式塔
林德筛板
专为真空精馏设 计的高效率低 压力降塔板,结 构特点是在整 个筛板上设置 一定数量的导 向筛孔，在塔 板入口处设置 斜台。斜台的作 用是避免低气速 下在塔板入口处 发生漏液现象
板式塔的性能比较
新型塔板
舌形塔板
结构：在塔板上冲 出若干按一定排列 的舌形孔，舌片向 上张角α以20°左右 为宜。
优点：(1)气流经舌片喷出带动液体沿同方
向流动。气液并流避免返混，减小液面落差，
塔板上液层较低，塔板压降小。(2)气流方向
近于水平，其液沫夹带量较小。
缺点： (1)张角固定，气量较小时，喷射气速
低，塔板漏液严重，操作弹性小。(2)液体加
泡罩塔板
筛孔塔板
浮阀塔版
板式塔的分类及特点：
按塔板结构分：
泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔
按气液两相流动分：
错流板式塔、逆流板式塔
பைடு நூலகம்
按液体流动形式分：
单溢流型、双溢流型
常见塔板类型
泡罩塔板
工业上应用最早的塔板，主要由升气管及泡罩构成。泡罩安 装在升气管的顶部。
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，塔板压 降大，生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐 渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中 已很少采用。
变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过 缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开 度增大，使气速不致过大。
浮阀塔版
优点：结构简单、造价低，生产能力大，操作
弹性大，塔板效率较高。
缺点：处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易
与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱
落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。
化工原理：9-9 板式塔
0.75，0.82，试找出Y6、X6，Y7，X7的对应值， Y6= ，
X6= ，Y7= ，X7=
参见附图：
7、连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方
案时，为完成分离任务所需理论板数为NT1。若采用 塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样
u (0.6 ～ 0.8)umax
最大空 塔气速
二、板式塔直径的计算
3.气相体积流量的计算
（1）精馏段体积流量的计算
qV ,V
qn,V M m
n3600V
M m
yiM i
i1
操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物
qV ,V
22.4qn,V 3600
Tp0 T0 p
二、板式塔直径的计算
（2）提馏段体积流量的计算
4. 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传 质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法 是______________。
A：液相中易挥发组分进入汽相；
B：汽相中难挥发组分进入液相；
C：液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相， 但其中易挥发组分较多；
D：液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分 进入液相的现象同时发生。
第九章 蒸 馏
9.9 板式塔 9.9.1 塔板的类型及性能评价 9.9.2 塔板的结构 9.9.3 板式塔的流体力学性能与操作特性 9.9.4 板式塔工艺尺寸的计算（自学）
一、塔有效高度的计算
1. 基本计算公式
板式塔有效高度是指安装塔板部分的高度，其
计算方法是，先通过板效率将理论板层数换算为实
际板层数，再选择合适的板间距计算板式塔的有效
板式精馏塔性能的测定
一、实验目的1、熟悉精馏工艺流程，了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法；2、观察塔板上气液接触状况，学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响；3、学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的试验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响，掌握测定塔内溶液浓度的实验方法；4、学会测定部分回流时的理论板数，全塔效率；5、测定全塔的浓度（或温度）分布；6、测定塔釜再沸器的沸腾传热系数。
二、实验原理（1）全塔效率全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需要理论板数与实际板数的比值，即：pT T N N E 1-=式中：E T —总板效率；N T ———完成一定分离任务所需要的理论板层数，包括蒸馏釜； N P ———完成一定分离任务所需要的实际板层数，本装置N P = 8。
全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。
对于塔内所需要理论塔板数，可以由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶塔釜液的组成，回流比和进料热状况等，用图解法求得。
理论板层数N T 的求法可用M-T 图解法。
本实验是使用乙醇－水二元物系在全回流条件下操作，只需测定塔顶流出液组成x D 和釜液组成x w ，即可用图解法求得N T ，实际板层数N p 为已知，所以利用式(4-30)可求得塔效率E .（2）单板效率E M单板效率又称莫弗利板效率，如图所示，是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论板前后的组成变化值之比。
按气相组成变化表示的单板效率为：1*1n n MV n n y y E y y ++-=-若相邻两块塔板设有液体取样口，则可通过测定液相组成x n-1和x n 求得第n 块板在全回流下的单板效率E mL 。
*11nn nn mL x x x x E --=-- 而全回流时，y n ＝x n-1式中：x n-1—离开上块板的液相中易挥发组分摩尔分率；x n ―离开下块板的液相中易挥发组分摩尔分率；y n ―离开下块板的气相中易挥发组分摩尔分率； x n *―与y n 成平衡的液相组成摩尔分率，以x n-1作为 气相组成在平衡线上查得。
板式塔的流体力学性能与操作特性
流体流量超过此限， 会使液体在降液管 液泛线 中停留时间过短， 导致降液管中气体 来不及与液体分离 而被带到下层塔板
液相负 荷下限
液相负荷低于此线 使塔板上液流不能 均匀分布，导致板 效率下降
漏液线
液相负 荷上限
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3、负荷性能图的分析 V •操作弹性：两极 限的气体流量之 比称为塔板的操 操作极限 作弹性，操作弹 性越大的塔越好， 一般要求大于2～ 3。 •过原点，斜率 为V/L的直线称 操作线
y y x n 1 x n n n1 和改善塔的操作。 E MV * E ML * yn yn 1 x n 1 x n
气相组成变化表示版效率 液相组成变化表示版效率 保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗
6Leabharlann 影响塔板压降Δp的因素：• • • • • • 气相流量↑→ Δp ↑ 液相流量↑→ Δp ↑ 开孔率↑→气相流速↓ → Δp ↓ 孔径↓→气相流速↑ → Δp ↑ 板上清液层高度↑→ Δp ↑ 液体表面张力↑→ Δp ↑
3）液泛
原因： 气液两相之一的流量增大，使降液管内液体不能下流 而积累，亦称淹塔。
夹带液泛：气体流量过大，气体穿过板上液层使两
液泛
板间压降增大，降液管内液体不能下降。 降液管液泛：液体流量过大，降液管截面不足使降下 的液体通过。
影响因素： 气液流量、塔板结构等因素。
12
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2、塔板的负荷性能图
3
• （2）泡沫接触状态 • 当气速继续增加，气泡数量急剧增 加，气泡不断发生碰撞和破裂，此 时板上液体大部分以液膜的形式存 在于气泡之间，形成一些直径较小， 扰动十分剧烈的动态泡沫，在板上 只能看到较薄的一层液体。由于泡 沫接触状态的表面积大，并不断更 新，为两相传热与传质提供了良好 的条件，是一种较好的接触状态。 • 特点： • 液体为连续相，气体为分散相； • 传质在不断更新的液膜表面进行； • 湍动程度高，接触面积大，传质阻 力小。
1板式塔概述
2、使气液两相接近逆流，以提高传质推动力。
逆流操作的平均传质推动力大于并流的。
3、气液两相逆流接触，完成传质后，在流程上两相要能及时分 离，互不挟带（雾沫夹带与气泡夹带：返混）。
第一部分 一、塔板简介 1、塔板类型
板式塔
塔板是气液两相接触传质的场所。按塔板上气液流动方式划分 （1）错流塔板 有降液管式塔板。
4、塔板上液体流动不均匀性，与液相负荷下限 产生的原因：塔板上溢流堰安装很难做到顶部完全水平，安装的微小偏差就会
导致越过溢流堰顶液体的偏流，在液流量较小时，甚至只在一端有液体溢流，而 另一端堰高于液面，在塔板上造成很大的流动死区。 堰顶液体的偏流势必导致塔板上液体偏流，在液流严重不均匀时，靠近壁处 液体甚至会倒流而产生旋涡，其余区域的液流则加速。
（液层太厚）
（液层太薄）
且漏液 （气液无法接触 传质） （气液接触传质时间 很短，不充分）
塔板结构： 影响液面落差分布的因素 液体流量↑：△↑ 塔径↑： △↑
控制液面落差的方法：
可通过降液管设置方式来减小板上液面落差。由于板上液层流动的动力是液位差，可 以人为地设置这个位差如阶梯流 ，以减小板上液层厚度落差，使液层厚度趋于均匀。 液面落差大：因为液体在塔板上流程长。
T型：结构复杂，适用于含颗粒或易聚合的物料的分离
②操作示意图
③优缺点 ●造价适中； ●生产能力大：因为开孔率大 ●操作弹性大：
阀片可以自由升降以适应气量的变化；分离物系较广（黏度不 太大、轻微聚合的物系）
●塔板分离效率高：
气体平吹进入液层，气液接触传质时间长；雾沫夹带较少；塔 板上液面落差比泡罩板小
两相接触面积为气泡表面
（2）泡沫接触状态
随着孔速的增加，气泡数量急剧增加，气 泡表面连成一片且不断发生合并与破裂。此 时，板上液体大部分以液膜的形式存在与气泡 之间，仅在靠近塔板表面处才能看到少许清 液。 和鼓泡接触状态不同，泡沫接触状态下 的两相传质表面不是为数不多的气泡表面， 而是面积很大的液膜，这些液膜高度湍动并 不断合并和分裂，传质表面不断更新，为两 相传质提供良好的流体力学条件。
筛板精馏塔的操作及其性能评定
实验六 筛板精馏塔的操作及其性能评定混合物的分离是化工生产中的重要过程，精馏是分离液体混合物的重要单元操作之一，广泛应用于化工、石油等工业部门。
精馏过程在精馏塔内完成。
根据精馏塔内构件不同，可将精馏塔分为板式塔和填料塔两大类；根据塔内气、液接触方式不同，亦可将前者称为级式接触传质设备，后者称为微分式接触传质设备。
精馏是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。
例如：苯与甲苯的混合体系、乙醇与水的混合体系等。
一、实验目的1．了解连续精馏装置的构造及基本流程，掌握精馏塔的操作方法。
2．掌握精馏塔全塔效率和部分回流效率的测定方法。
3．理解回流比、蒸汽速度等对精馏塔性能的影响。
4．在部分回流条件下进行连续精馏操作，在规定时间内完成500ml 乙醇产品的生产任务，并要求塔 顶产品中的乙醇体积分数大于0.93，同时塔釜出料中乙醇体积分数小于0.03。
二、实验原理（一）精馏塔的效率及测定塔板是板式精馏塔的主要构件，是气、液两相接触传热、传质的媒介。
通过对塔釜液体的加热，从塔底沸腾汽化的上升蒸汽流和从塔顶冷凝的下降液体流（回流），在塔板液层上进行气液两相的热交换和质交换，依据组分的挥发度不同，轻组分随蒸气流向上，重组分随液体流向下，从而完成液体混合物的分离目的。
1.对于二元物系，已知其气液平衡数据，则根据馏出液组成D x ，原料液组成F x ，残液组成W x ，回流比R 和进料状态，则可求得理论塔板数。
2.精馏塔稳定操作时，在进料条件和工艺分离要求确定后，要严格维持塔内的总物料平衡和组分物料平衡，即要满足总的物料平衡，即W D F +=各组分的物料平衡，即W D F W x Dx Fx +=3.精馏塔的全塔效率E ，是理论塔板数N T 与实际塔板数N P 之比（理论塔板数皆不包括蒸馏釜）。
%100⨯=PTN N E 4. 精馏段操作线方程：D x R x R R y 111+++=提馏段操作线方程：W x WL Wx W L L y -'--''=进料方程（q 线方程）：11---=q x x q qy F （二）精馏塔的操作及调节精馏塔操作目标包括质量指标和产量指标。
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型考 虑 了所有 的影 响 因 素 ， 能保 留全 部 的 有用 信
息。
现象 ， 传统方法通常只能用单一的指标进行 比较 ， 无 法将 各 因素综合 起来 考虑 ， 针对 这个 问题 ， 笔者
拟 用模 糊综合 评判 的方 法对 板式 塔 的性 能 进行评
见表 ３ 。
００６ ＜ ．０ 检 验合格 ， ．５ ５ ０ １ ， Ｊ判断矩 阵赋值 合
权重集 为 ：
理 ， 以接 受 。 可
表 ３ 判 断矩 阵
性能指标 Ａ ｌ 蒸气量 Ａｌ 液量 Ａ ２ 效率 Ａ ３ １ ２ ２ Ａ ２ Ａ ３ Ａ ４ Ａ ５ ２ ２ ２ ２ １
ｂ ．备 择集 Ｖ ＝｛ ， ， ， 一， ｝表示 评 ， … ， 判 者对评 判对 象 可能做 出 的各种 总 的评 价结 果所
塔盘性 能评判 因素 主要有 ： 蒸气 量、液量 、
效率 、 作 弹性 、 力 降 、 操 压 价格 以及 可靠 性 。 采 用表 １４给 出的板 式塔 塔 盘性 能指 标 评语
９８ ５ ８５ ９８ ５ ０ ７ ５０ ０． ２ ０． ９ ０ ０． ２ ．８ ０． ９ ０ ０ ８ ０ ０． ８ ０ ０ ６ ０ ８ ５ ． ９５ ７ ５ ． ７５
＝
由于是 ７阶矩 阵
匕ｃ． 尺＝
＝
权 重 集 确定 采 用 层次 分 析 法 进行 ， ７项 对 指标 两两进 行 比较 ， 出一 个 ７× 列 ７的判 断 矩 阵 ，
一，）｝ 表 ｚ ， ｔ 满 足 归 一
示第 ｉ 因素在综合决策或评价 中所 占的地位 ， 个
它直 接影 响 到决 策 或 评 价 的结 果 。
ｎ
各 因素 的隶 属 函数均 取 为 ：
（ ）＝ ／ Ｏ ｘ ｌ０
化条 件 ∑Ｗ ：１ （ ＞ ） ０；
王
伟 ， ，９ ４年 ６月生 ， 男 １７ 副教授 。辽 宁省抚顺 市 ，１０ １ １３ ０ 。
ｅ ．一 级 模糊 综 合 评 判 数 学 模 型 ＝ ｏ ， Ａ ０
选取 为 （・， 型 ， ・ ＝（ ｂ ， ＋） 台Leabharlann ｂ ，２ …６…，
ｂ ， 中 ６：Ｘａｒ （ ）其 ＝１２ … ， ， 模 ，， ｍ） 该
出决策， 需要采用模糊综合评判…方法。
判。评判结果表明该评判方法有很好的适 用性 。
关键词
中图分类号
Ｔ ０３５ Ｑ ５ ．
文献标识码
Ａ
文章编号
０ ５ －０４ ２ １ ） ２０４ －３ ２ ４６ ９ （ ００ ０ －２ ６０ －
综合评判是指对受多种因素影响的事物和现象 做 出决策或总的评价 。传统 的评判方法有 总分法和
加权平均法 ， 但其结 果单 一 ， 不够全 面 和准确 ， 当评 判对象涉及 的因素具有 模糊 性时 ， 了较客观 地做 为
０． ９ ０ ０． ９ ０ ０． ９５ ０． ８ ５ ８５ ８ ０ ８５ ９２
矩 阵平 均 随机一 致性 指标 Ｒ － 可查 询表 ５ ， 。 表 ５ 平 均随机 一致 性指标 表
０． ５ ０． ９ ０ ０ ９５ ０． ９ ０ ７８ ０ ８ ５ ．８ ０ ８５
Ｒ ＝ ０ ９８ ０． ８ ０ ０ ９ ２５ ０． ２ ． ２５ ７５ ．８ ５６ ５ ０ ７８ ０． ９ ０ ０ ８ ５ ０． ９ ０ ． ５０ ８５ ．９０ ８５
理 的方 法 分析确 定 。
将 各 因素评 语 均 从 高 到低 分 为 ５个 等 级 即 ： 超 、 、 、 、 。请 专 家 对 评 语 在 ０～１０之 间 优 良 可 差 ０ 进 行 打分 ， 并取 平 均 值 。评 语 和 分 数 近似 服 从 表
２所 示 的对应 关 系。
ｄ ．权 重集 Ａ＝｛ ， ， ， １ ２ …
价。
由于综合评 判 模 型 是 按 矩 阵加 、 法 运 算 乘 得到 的 结 果 ， 否 归 一 化 并 不 影 响 评 价 的 结 是 果 Ｊ因此 可按 ６大 小对评 价 对 象 的综 合性 能 进 ， 行排 序 ， 出综 合评 判结 果 。 得
２ 应用 实例
１ 模 糊综 合评 判
２６ ４
化
工
机
械
２１ ０ ０正
板 式 塔 性 能综 合 评 判
王 伟
（ 宁石 油 化 工 大 学 ） 辽
王 丘
（ 中油辽河油 田公司高升采油厂）
摘
要
介 绍 了模 糊 综 合 评 判 方 法 ， 用层 次 分 析 法确 定 各 指 标 的 权 重 ， 板 式 塔 的 综 合 性 能 进 行 评 采 对 板式塔设备 模 糊 综 合 评 判 层 次分 析 法
模糊 综合 评判 涉及 以下 要素 ：
板 式塔 的性 能 比较 是 一个 十分 复 杂 的 问题 ， 很难 用简 单 的指标 衡 量 ， 采 用 一 级模 糊 综 合 评 可
判进行 解决 。
ａ ．因素集 Ｕ ＝｛ ， ｕ 一 ｝代表 Ｍ ， …， ， ， 综合 评判 因素 所组 成 的集合 ；
第３ ７卷
第 ２期 表 １ 各种 塔盘 的 比较
化
工
机
械 表 ４ 方根 法计 算表
２７ ４
评语
超
优
良
可
差
— ■
故模糊 关 系矩 阵为 ：
—
— —＿ ＿ ；
计算一致性指标：
Ｃ ．，＿
—
＝
ｌ ， 一 ｌ
－０． ７ ９ ｏ ６
０． ５ ０． ９ ０ ０． ９５ ０． ９ ０ ７８ ０ ８５ ８ ０ ８５
组成的集合 ； Ｃ ．模糊 关 系矩阵 天＝ ［ ， （ ： １２ … ， ｒ］ｒ ，，
； １２， ， 表示 和 之 间的 隶属 “ 理 ． ＝ ， … ｍ） 合 关系” 的程度 ， 即按 评 判 时 ， 评判 对象 取 的合
理 程度 ；
表作为原始资料 。隶属函数由专家打分及逻辑推