梯级物理意义及两种塔板效率
板式塔基本知识
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板式塔基本知识
浮动舌形塔
优点：处理量大、
压降小、雾沫夹 带少、操作弹性 大、稳定性好、 塔板效率高等优 点（介于浮动塔 板与固定舌形塔 板之间）。结构 简单，制造方便。
缺点：在操作过
程中浮舌易磨损。
舌形塔盘的舌孔
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浮舌形塔盘的舌片
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板式塔基本知识
三、板式塔比较
板式塔的结构形式多种多样，各种塔盘结构都具有各自的特点，且都有各自适 宜的生产条件和范围，在具体选择塔盘结构时应根据工艺要求选择。
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板式塔基本知识
泡罩、筛板及浮阀塔板都属于气相为分散相 的板型，即气体在鼓泡或泡沫状态下进行气液接触。 为防止严重的雾沫夹带，生产能力受到限制。而近 年来发展起来的喷射型塔板克服了这个弱点。
喷射型塔板上，气体喷出的方向与液体流动 的方向一致，充分利用气体的动能来促进两相的接 触。因气体不再通过较深的液层而鼓泡，所以塔板 压降降低，雾沫夹带量减小，不仅提高了传质效果， 而且提高了生产能力。
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板式塔基本知识
总结：塔板评价指标
*生产能力大（即气液相负荷高）； *塔板效率要高（往往与生产能力冲突）； *操作弹性大（最大负荷/最小负荷=大）； *压降低； *价格低廉，易于制造。
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1．泡罩塔
泡罩塔是最早应用于工业生 产的典型板式塔。泡罩塔盘由塔板、 泡罩、升气管、降液管、液流溢等 组成。生产中使用的泡罩形式有多 种，最常用的是圆形泡罩。
每层塔板上开有若干个孔，升 气管上覆以泡罩，上升气体通过泡 罩进入液层时，被分散成许多细小 的气泡，为气液两相提供了大量的 传质界面。
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化工原理第六章第六节 板式塔
2013-1-7
三、塔板效率
在实际塔板上，汽液相接触的面积和时间均有限，分离也可能 不完全，故离开同一塔板的汽液相，一般都未达到平衡，因此实际 塔板数总应多于理论塔板数。 实际塔板偏离理论板的程度用塔板效率表示。塔板效率有多种表示 方法，这里介绍常用的单板效率和全塔效率。 （1）全塔效率：理论板数与实际板数之比称为全塔效率又称为总板
2013-1-7
2．塔板上的液面落差
液面落差：塔板进出口清液层高度差 减少液面落差的措施： 多溢流。
2013-1-7
当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板
上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位
差，则在板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。 液面落差也是影响板式塔操作特性的重要因素，液面落差 将导致气流分布不均，从而造成漏液现象，使塔板的效率 下降。因此，在塔板设计中应尽量减小液面落差。
2013-1-7
4．喷射型塔板 上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触， 当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具 有一定向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液 沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。 为克服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下 几种类型。 舌形塔板 浮舌塔板
xn,xn-1——进入和离开n板、n＋1板的液相组成； xn* ——与板上液体组成成平衡的液相组成；
2013-1-7
四、塔高的确定
板式塔的有效高度，由实际板数和板间距决定
Z N实 H T
全塔的高度应为有效段、塔顶及塔釜三部分之和 填料式精馏塔等板高度：是与一层理论板的传质作用相当 的填料层高度 填料式精馏塔的填料层高度
V
0.2
第六节--塔板效率
第六节塔板效率板式塔是以塔板效率表示传质效率的。
§7．6．1塔板效率的不同表示方法及其应用塔板效率通常有三种定义形式。
1）总板效率E T定义(7-30)式中N T——理论板数；N——实际板数。
总板效率表示全塔的平均效率。
由理论板数N T除以E T即得实际所需的塔板数，使用十分方便，故总板效率被广泛采用。
但总板效率并不区分同一个塔中不同塔板的传质效率差别，所以在塔器研究与改进操作中不能满足要求。
2）默弗里板效率以气相浓度变化表示的默弗里板效率的定义式为（7-31）式中y n，y n+1——离开第n块塔板及第n+1块塔板的气相浓度，摩尔分率；y*n——与离开第n块塔板的液相浓度x n呈平衡的气相浓度，摩尔分率。
以液相浓度变化表示的默弗里板效率的定义式为（7-32）式中x n-1，x n——离开第n-1块塔板及第n块塔板的液相平均浓度，摩尔分率；x*n——与离开第n块塔板的气相平均浓度y n呈平衡的液相浓度，摩尔分率。
默弗里板效率用以标明一块塔板的传质效率。
欲测定默弗里板效率，只需在塔板的上、下方取样测其浓度，即可按定义算出，由此可判断该塔板操作状况的优劣。
当液相流过塔板时，若传质效率高且液相返混程度小，塔板上液相有明显的浓度差，则默弗里板效率值可能大于1；若液相返混严重，塔板上液相浓度比较均匀，默弗里板效率则小于1。
通常因液相总存在返混，所以默弗里板效率小于1。
默弗里板效率又称单板效率。
参看图7-28。
左图表示通过第n块塔板前后的气液浓度。
右图中“a-c-b”表示一个实际的“梯级”。
E mV是长度与长度之比，E mL是长度与长度之比。
根据默弗里板效率可直接用作图法求取实际塔板数。
现以已知不同液相浓度时的E mV值为例说明之。
在“y-x”图中在操作线与平衡线间任意作数条垂直于x轴的直线，并按已知默弗里板效率值在这些直线中取内分点。
如图7-29中在直线中取c点，c点位置需满足（注意E mV依不同x而异）。
化工原理-复习
第1章 蒸馏符号：1.英文字母：D ——塔顶产品（馏出液）流量，kmol/h L ——塔内下降的液体流量，kmol/h V ——上升蒸气的流量，kmol/h 2.上标：°——纯态* ——平衡状态 ＇——提馏段一、 概述1. 易挥发组分（轻组分）：沸点低的组分难挥发组分（重组分）：沸点高的组分 2. 传质过程（分离操作）：物质在相间的转移过程。
3. 蒸馏：将液体混合物部分气化利用各组分挥发度不同的特性达到分离的目的。
分类：（1）操作流程：①间歇蒸馏 ②连续蒸馏 （2）蒸馏方式：①简单蒸馏②平衡蒸馏（闪蒸） ③精馏：（有回流）较难分离 ④特殊精馏：很难分离（3）操作压力：①常压蒸馏②减压蒸馏：Ⅰ、沸点较高 Ⅱ、热敏性混合物 ③加压蒸馏：常压下的气态混合物（4）组分的数目：①两组分精馏②多组分精馏：工业生产中最为常见二、 两组分溶液的气液平衡（一） 两组分理想物系的气液平衡1. 相律（1） 平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。
（2） F=C-φ+2（2：外界只有温度&压力2个条件可影响物系的平衡状态） 2. 两组分理想物系的气液平衡函数关系（气液相组成与平衡温度间的关系） 理想物系：①液相为理想溶液。
②气相为理想气体。
（1） 用饱和蒸气压&相平衡常数表示的气液平衡关系 1） 拉乌尔定律理想溶液上方的平衡分压：p A =p A °x Ap B =p B °x B =p B °（1-x A ） 溶液沸腾时：p=p A +p B联立：x A =p-p B °p A °-p B ° →泡点方程：气液平衡下液相组成与平衡温度间的关系x B =1-x A｝较易分离或分离要求不高｝原理、计算无本质区别2） 道尔顿分压定律（外压不太高时，平衡的气相可视为理想气体） y A =p Apy A =p A °p x A →露点方程：气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系 y B =1-y A（2） 用相对挥发度表示的气液平衡关系 1） 挥发度υ（与温度有关）：υA =p Ax AυB =p Bx B理想溶液：υA =p A °；υB =p B °2） 相对挥发度α（溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比）：α=υA υB = p Ax A p Bx B若操作压力不高，气相遵循道尔顿分压定律：α= py A x Apy B x B=y A x B y B x A=y A （1-x A ）x A （1-y A ） →y A =αx A 1+（α-1）x A理想溶液：α=p A °p B °3） y=αx1+（α-1）x若α>1，α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易。
第5讲：板效率
A—吸收因子L/mG 液相活塞流将得到最大的干板效率。
9
精馏
板效率
2.液体在板上轴向部分混合，用扩散模型描述
假定：汽相完全混合，各点 EOG 相同
EMV 1 exp[ ( pe )] exp( ) 1 EOG ( pe )[1 ( pe ) / ] [1 /( pe )] Z L LV pe DE F
ln S HETP H OG S 1 H OG V / K y a
说明：HETP≠HOG
S－解吸因子 V－汽体流量 Ky－汽相总传质系数 a－比表面积 Ω－塔截面积 31
精馏
板效率
获取HETP的方法
HETP＝f（与传质过程的因素） －目前还未曾得到满意的关联式。 在设计计算中, 获取HETP的方法是：
18
精馏
板效率
四、湿板效率Ea
假定： （1936，柯尔本） 1.液相在板上全混 2.汽相在级间全混
V,yj eMV,xj L+eMV,xj-1
J板到塔顶作物料衡算：
Vy j 1 eMVx j 1 ( L eMV ) x j DxD
整理得到表观的汽相浓度
V,yj+1 eMV,xj+1 L+eMV,xj eM--单位汽流夹带量
精馏
板效率
2.5 板效率
一、实际板与理论板的差异 二、点效率EOG 三、板效率EMV 四、湿板效率Ea 五、塔效率E0 六、系统性质对板效率的影响 七、 获取效率的途径 八、填料塔的理论板当量高度（HETP）
1
精馏
板效率
精馏设备的开发方法
板式塔（分级接触式）：理论板(级)NT 填料塔（微分接触式）：理论板(级)NT
精馏 详细 教程
恒摩尔流假定（Constant molal overflow hypothesis）
饱和蒸汽的焓 IV 为饱和液体的焓 IL 与汽化潜热 之和，精馏段
Vn1 I L,n1 n1 Ln1I L,n1 Vn (I L,n n ) Ln I L,n
忽略各板液体焓的差别和各板蒸汽潜热的差别，假设
yn1
R R 1
xn
xD R 1
—— 精馏段操作线方程
操作线方程 （Operating line）
提馏段进入任一板液相中轻组分摩尔流 率与离开该板汽相中轻组分摩尔流率的 差值等于塔底产品中轻组分摩尔流率
L’, xn n n+1
V’, yn+1
V’, yW
Lxn V yn1 Lxn1 V yn2 LxN V yW WxW
n-1 n n+1
yn-1 xn-2
yn
xn-1
yn+1 xn yn+2 xn+1
tn-1 tn tn+1
精馏原理
精馏段作用： 上升汽相中重组分向液相传递， 液相中轻组分向汽相传递，完成 上升蒸气轻组分精制。
提馏段作用： 下降液体中轻组分向汽相传递， 汽相中重组分向液相传递，完成 下降液体重组分提浓。
z HETP N
板式塔精馏过程的基本计算式 精馏过程的基本计算式
板式精馏塔计算式：
物料衡算式 热量衡算式 相平衡方程
Vn, yn, IV,n Ln-1, xn-1, IL,n-1 n
总物料衡算式 易挥发组分衡算式
Vn1 Ln1 Vn Ln
Vn+1, yn+1, IV,n+1 Ln, xn, IL,n
整个精馏段均有
塔板效率计算
μ－塔进料液体平均摩尔粘度，cp；
E0－全塔效率；
塔板效率计算方法
2、O’connell方法（1946年） 在32个工业塔和5个实验塔的基础上，得到计算公式：
E 0 = 49( µα )
−0.25
式中：µ－塔顶、底温度算术算术平均值下， 进料液体平均摩尔粘度； α－轻、重关键组分相对挥发度；
塔板效率计算
华phree效率
实际塔板上物料进出口浓度差于达到平衡时浓 度差之比称Murphree效率。
E mv
Y n −1 − Y n = * Y n −1 − Y n
Murphree 效率
式中：Yn－进入该塔板气相组分i的浓度； Yn-1－离开该塔板气相组分i的浓度； Y*n-1－于离开该板液相i组分成平衡的 气相浓度；
全塔效率
全塔效率定义简单明了，使用方便，采用广泛。
E0 =
在指定回流比和分离指求下所需理论下所需理论板数 在相同条件下所需实际板数
塔板效率计算方法
1、Drickaner-Bradford 方法（1943年） 从大量烃类及非烃类工业装置的精馏塔实际数据，归 纳而成。
E0 = 0 .17 − 0 .616 log µ
塔板效率计算方法
3、其它方法
– –
AIChE方法（1958年） Winckle方法（1963年）
计算例题
已知进料粘度0.298cp，表面张力21.1dyn/cm，求板效 率，计算结果如下表。
方法 板效率
DrickanerBradford 方法 49.4％
O’connell方法 48.6％
板式塔的15种塔板介绍
在低气量时，开度小；气量大时，阀片自 动上升，开度增大。因此，气量变化时， 通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳 定。同时，气体水平进入液层也强化了气 液接触传质。
优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，
板效率高。综合性能较优异。
缺点：采用不锈钢，浮阀易脱落
JCV浮阀塔板
结构：阀笼与塔板固定，阀片在阀笼内上 下浮动。
网孔塔板
网孔塔板由冲有倾斜开孔的薄板制成，具 有舌形塔板的特点。这种塔板上装有倾斜 的挡沫板，其作用是避免液体被直接吹过 塔板，并提供气液分离和气液接触的表面。
网孔塔板具有生产能力大，压降低，加工 制造容易的特点。
垂直筛板
在塔板上开按一定排列的若干大孔(直径 100~200mm)，孔上设置侧壁开有许多筛孔 的泡罩，泡罩底边留有间隙供液体进入罩 内。
缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。
与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围 小得多，常见的板型有筛孔式、栅板式、 波纹板式等。
泡罩塔板
在工业上最早（1813年）应用的一种塔板， 其主要元件由升气管和泡罩构成，泡罩安 装在升气管顶部，泡罩底缘开有若干齿缝 浸入在板上液层中，升气管顶部应高于泡
罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。
浮舌塔板
为使舌形塔板适应低负荷生产，提高操作 弹性，研制出了可变气道截面（类似于浮 阀塔板）的浮舌塔板。
斜孔塔板
在舌形塔板上发展的斜孔塔板，斜孔的开 口方向与液流垂直且相邻两排开孔方向相 反，既保留了气体水平喷出、气液高度湍 动的优点，又避免了液体连续加速，可维 持板上均匀的低液面，从而既能获得大的 生产能力，又能达到好的传质效果。
优点：气流由舌片喷出并带动液体沿同方 向流动。气液并流避免了返混和液面落差， 塔板上液层较低，塔板压降较小。
连续板式精馏塔塔板效率的测定
连续板式精馏塔塔板效率的测定在化工制造工艺中，连续板式精馏塔是一种非常常见的分离设备，用于分离混合物中的不同组分。
在这种类型的设备中，混合物经过多个塔板，塔板上的液体蒸发和冷凝过程将不同组分分离开来。
然而，精馏塔的性能取决于该设备的塔板效率。
本文将介绍如何测量连续板式精馏塔的塔板效率。
1. 塔板效率的定义在精馏塔的顶部和底部，都可以进行进料和收集出品。
收集到的出品可能是馏分、燃料或化工产品。
在精馏塔中，蒸余液被分离并收集，压力和温度也会发生变化。
塔板效率就是衡量精馏塔在分离混合物中不同组分的能力。
塔板效率是分离塔塔板上的成分分异的指标，计算方式通常为Nth点塔板效率=1/（1-Vn/Vn-1）/（n-1）。
其中nth代表第n个塔板，V是摩尔体积分数。
塔板效率通常被用来描述塔板的质量，而不是描述整个装置的性能。
塔板效率的测量是通过收集在顶部和底部的馏分进行的。
由于混合物在不同摩尔分数下的沸点不同，因此在塔板的顶部和底部可以观察到不同的成分。
通过对于压力和温度的控制，可以控制混合物在每个塔板上达到的摩尔分数。
从而，可以确定每个塔板上达到的摩尔体积分数，并计算出相应的塔板效率。
3. 使用数学模型计算塔板效率在实际操作中，塔板效率并非直接测量，而是通过计算获得的。
通常使用一个数学模型来计算出每个塔板的效率。
在数学模型中，将精馏塔视为一系列相互连接的塔板，以及塔板上的液膜和气膜。
模型使用连续方程和斯托克定律来描述流体力学行为。
将模型中的各种参数输入模拟软件，并用模拟软件模拟流体在塔板上的行为。
然后，使用模拟软件计算出每个塔板上摩尔分数的变化，并计算出塔板效率。
塔板效率取决于许多因素，包括操作压力、操作温度、流体速度、流量、液滴大小、液膜厚度、液流变形度、气体分布等等。
更高认识这些因素，有助于优化精馏塔的性能。
因此，在设计和优化塔板时，需要考虑这些因素的影响。
5. 总结精馏塔常常是化工生产的重要组成部分，而塔板效率是衡量精馏塔性能的关键指标。
理论塔板数求取-61页文档资料
由
Vs
4
D2u
得 D 4V s
u 20
十二、连续精馏装置的热量衡算 (一)全塔的热量衡算
原料液所带入的热量:
QFGF.CF.tF
再沸器所带入的热量:
QGG.R
回流液所带入的热量:
QLGL.CL.tL
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馏出液所带走的热量: 残液所带走的热量: 热损失:
Q D G D R 1 .IV
简单、造价低、安装维修方便等。
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二、板式塔结构
板式塔结构如右图所示， 主要由塔体、塔板、裙座、接 口等部分组成。
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三、板式塔的类型 塔板：有降液管式塔板和无降液管式塔板。
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（一）泡罩塔
主要元件：升气管及泡罩 泡罩安装在升气管的顶部， 泡罩的下部周边有很多齿 缝，泡罩在塔板上按一定 规律排列。
y x 1( 1)x
代入
得
yq
xq 1(1)xq
Rmi n
xD yq
yq xq
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（三）适宜回流比的选择
最适宜回流比应通过经济衡算来决定，即按照操作费用与 设备折旧费用之和为最小的原则来确定，它是介于全回流与最 小回流比之间的某个值。通常适宜回流比可取最小回流比的 （1.1－2.0）倍，即
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2.求N 的步骤 自对角线上a点始, 在平衡线与
精馏段操作线间绘出水平线及铅垂 线组成的梯级. 如右图所示。
当梯级跨过两操作线交点d 时, 则改在平衡线与提馏操作线间作梯 级, 直至某梯级的垂直线达到或小 于xW为止。
每一个梯级代表一层理论板。 梯级总数即为所需理论板数。
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八、适宜的进料位置
如前所述，图 解过程中当某梯级 跨过两操作线交点 时，应更换操作线。 跨过交点的梯级即 代表适宜的加料板 (逐板计算时也相同), 这是因为对一定的 分离任务而言, 如此 作图所需的理论板 层数为最少。
楼梯用的是什么原理
楼梯用的是什么原理
楼梯是人们日常生活中常见的设计，主要用于连接不同楼层并方便人们行走或移动物品。
它是一种简单却十分实用的设计，涉及一系列物理原理。
楼梯的设计基于力学原理，主要包括静力学和动力学，以及力的平衡和转移。
楼梯可以实现人体所需的力学要求和平衡，满足人体生物力学的需求。
首先，楼梯的主要原理是通过人体的力学原理，使人的身体在行走时尽可能保持稳定、舒适。
在行走时，人的身体需要支撑和给予足够的稳定力，以便在下一步行走时能够平稳地移动。
其次，楼梯的设计包括关于曲线和坡度方面的力学原理。
比如，如果楼梯的坡度太陡或太平，人们就会在使用过程中感到不舒适，不仅增加了跌倒的风险，而且会让行走者的脚、大腿和背部受到过度的应力，导致长期使用可能会出现身体疼痛等症状。
此外，楼梯的设计要考虑上下行的行走速度，以使人们在使用中具有更好的控制和舒适感。
设计者还要留出足够的空间，以便人们扶着扶手进行安全的行走。
楼梯的设计特点还包括运用材料和结构，以增强其力学特性。
通过使用合适的材料进行制造，如钢铁或混凝土，可以增加楼梯在短期和长期内的耐久性，并使其在重载下仍能保持其原有外形和结构。
总之，楼梯作为日常生活的必需品，除了具备简单、实用、美观等特点，更是一个集合了多种力学原理的复杂系统。
它的设计不仅需要满足人类代码要求和生物力学的需求，而且需要运用力学原理、材料工程和结构设计等知识，综合考虑，在不同的场所和场景下提供最佳的使用体验。
理论塔板数求取
2020/3/21
故所求的总塔板数为9块（包括再沸器）。 6
(二)图解法－－McCabe-Thiele, M-T法
梯级含义：如第一梯级 由a点作水平线与平衡线
交于点1(y1, x1), 相当于用平衡 关系由y1求得x1；再自点1作 垂线与精馏段操作线相交, 交 点坐标为(y2, x1), 即相当于用 操作线关系由x1求得y2。作图 法与逐板计算法等价。
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九、板效率及实际塔板数
（一）单板效率（默弗里效率Murphre）
表示以气相或液相经过实际板的组成变化值与经过理论板的组成变 化值之比来表示
2020/3/21
单板效率示意图
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液相组成表示:
Eml
xn1xn xn1xn
气相组成表示:
Emv
ynyn1 ynyn1
单板效率只能反映该层塔板的传质效果.
逐板计算法是求理论塔板数的基本方法，计算结果较准确，。但 该法比较繁琐。
2020/3/21
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[例] 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物. 进料为泡点液 体，进料流率取100 kmol/h为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %. 釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率). 设该物系为理想溶液．相对 挥发度为2.47. 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3. 试计算精馏 塔两端产品的流率及所需的理论塔板数。
2020/3/21
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1.操作线的作法
首先根据相平衡数据, 在直角坐标上绘出待分离混合物的x-y 平衡 曲线, 并作出对角线。如右上图所示。
在x=xD 处作铅垂线, 与对角线交于点a, 再由精馏段操作线的截距 xD /(R+1) 值, 在y 轴上定出点b, 联ab。 ab为精馏段操作线。
简述色谱基础理论中的塔板理论和速率理论
1、简述色谱基础理论中的塔板理论和速率理论（10分）塔板理论是由以下四个假设构成的：1、在柱内一小段长度H 内，组分可以在两相间迅速达到平衡.这一小段柱长称为理论塔板高度H.2、流动相(如载气）进入色谱柱不是连续进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm ）.3、所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵)向扩散可忽略。
4、分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关.（3分）速率理论：是由荷兰学者范弟姆特等提出的。
结合塔板理论的概念,把影响塔板高度的动力学因素结合进去，导出的塔板高度H 与载气线速度u 的关系：Cu u B A H ++=其中：A 称为涡流扩散项，B 为分子扩散项， C 为传质阻力项涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流"的流动，因而引起色谱的扩张。
由于 A=2λd p ，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性 λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。
分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中,在“塞子"的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度,因此使运动着的分子产生纵向扩散。
而 B=2rD g r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 （ 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。
分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关:相对分子质量大的组分，其 D g 小 ， 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根,所以采用相对分子质量较大的载气 （ 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加,但反比于柱压。
弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。
传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两项.所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。
塔板效率名词解释
塔板效率名词解释
塔板效率是指在化学分离过程中，塔板上液相和汽相物质的交换速率与平均浓度差之间的比率。
塔板效率较高表示塔板上液相和汽相物质的交换速率大，利于分离效果的提高。
塔板通常指的是分离塔中的一个平行板，平行板上设置有开孔或填料，用于增加接触面积和混合程度。
在分离过程中，塔板效率的高低直接影响到分离效果和能耗。
较高的塔板效率可以实现更高的分离效率和更低的能耗。
常见的提高塔板效率的方法包括增加塔板数、优化开孔结构、改善塔底和塔顶的设计、增加液相和汽相的混合程度等。
通过提高塔板效率，可以实现更高效、更经济的化学分离过程。
第六节--塔板效率
第六节塔板效率板式塔是以塔板效率表示传质效率的。
§7．6．1塔板效率的不同表示方法及其应用塔板效率通常有三种定义形式。
1）总板效率E T定义(7-30)式中N T——理论板数；N——实际板数。
总板效率表示全塔的平均效率。
由理论板数N T除以E T即得实际所需的塔板数，使用十分方便，故总板效率被广泛采用。
但总板效率并不区分同一个塔中不同塔板的传质效率差别，所以在塔器研究与改进操作中不能满足要求。
2）默弗里板效率以气相浓度变化表示的默弗里板效率的定义式为（7-31）式中y n，y n+1——离开第n块塔板及第n+1块塔板的气相浓度，摩尔分率；y*n——与离开第n块塔板的液相浓度x n呈平衡的气相浓度，摩尔分率。
以液相浓度变化表示的默弗里板效率的定义式为（7-32）式中x n-1，x n——离开第n-1块塔板及第n块塔板的液相平均浓度，摩尔分率；x*n——与离开第n块塔板的气相平均浓度y n呈平衡的液相浓度，摩尔分率。
默弗里板效率用以标明一块塔板的传质效率。
欲测定默弗里板效率，只需在塔板的上、下方取样测其浓度，即可按定义算出，由此可判断该塔板操作状况的优劣。
当液相流过塔板时，若传质效率高且液相返混程度小，塔板上液相有明显的浓度差，则默弗里板效率值可能大于1；若液相返混严重，塔板上液相浓度比较均匀，默弗里板效率则小于1。
通常因液相总存在返混，所以默弗里板效率小于1。
默弗里板效率又称单板效率。
参看图7-28。
左图表示通过第n块塔板前后的气液浓度。
右图中“a-c-b”表示一个实际的“梯级”。
E mV是长度与长度之比，E mL是长度与长度之比。
根据默弗里板效率可直接用作图法求取实际塔板数。
现以已知不同液相浓度时的E mV值为例说明之。
在“y-x”图中在操作线与平衡线间任意作数条垂直于x轴的直线，并按已知默弗里板效率值在这些直线中取内分点。
如图7-29中在直线中取c点，c点位置需满足（注意E mV依不同x而异）。
理论板和板效率概念
塔内的恒摩尔流假设包括 恒摩尔气流
精馏段 V1 V2 Vm1 V
恒摩尔液流
L1 L2 Lm1 L
提馏段 V1 V2 VN V
L1 L2 LN L
由于加料的差异，精馏段和提馏段的摩尔流量不一定相等
服从恒摩尔流假定的精馏过程，塔板上汽液两相接触时， 有多少摩尔的蒸汽冷凝，相应就有多少摩尔的液体汽化。 该精馏过程属等摩尔反向扩散传质过程。
GLL
板效率
塔板效率（板效率）是实际塔板的分离效果接近理论板的程 度。单板效率与全塔板效率是常用的两种表示方法。
单板效率 Em 又称默弗里（Murphree）板效率，可用气相单 板效率 EmV 或液相单板效率 EmL 表示，其定义分别*
yn1 yn1
EmL
xn1 xn1
易挥发组分物料衡算
FxF DxD WxW
采出率
加料
流率 F 组成 xF
D xF xW F xD xW
W 1 D xD xF
F
F xD xW
易挥发组分的回收率
D
DxD Fx F
100%
难挥发组分的回收率
W
W (1
F (1
xW ) 100% xF )
GLL
恒摩尔流假设只适用于被分离 组分的沸点和汽化潜热相近的 情况。 因显热与潜热相比其影响一般 要小很多，通常只要被分离组 分的汽化潜热接近，就可认为 恒摩尔流假定成立。
引入恒摩尔流假定，使得连续 精馏过程基本计算式中的变量 减少，所需方程数随之减少， 大大简化了计算过程。
水 冷凝器
V1
Vn-1 Vn Vn+1
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2020/11/20
梯级物理意义及两种塔板效率
•一 梯级物理意义的讨 论
• 与 满足相平衡关系
，所以对应图中的B点，
板间截面（A-A和C-C截
面）相遇的上升蒸汽与
下降的的液体组成满足
操作线方程，即图中的
点
和点
都落在操作线方程上。
梯级物理意义及两种塔板效率
•梯级物理意义的讨论
梯级物理意义及两种塔板效率
•塔板效率的讨论
•基于上述讨论板效率一般有两种方法
：
•1 全 塔 效 率 •2 单 板 效 率
梯级物理意义及两种塔板效率
•全 塔 效 率
•理论板数与所需实际板数之比称为全塔效 率，又称总板效率：
•其中 ：
梯级物理意义及两种塔板效率
•全 塔 效 率
• 全塔效率恒小于1，反映全塔的平 均效率，影响全塔效率的因素有很多， 例如系统的物性、塔板的结构、操作条 件等。 • 常用的计算全塔效率的方法是采 用奥康内尔（o’connell）关联图。
• 影响塔板传质效率的因素很多：例如
梯级物理意义及两种塔板效率
•主 要 参 考 的文 献
梯级物理意义及两种塔板效率
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/20
梯级物理意义及两种塔板效率
• 如图所示：直角梯级ABC就 代表第n块理论板
•其中直角梯级的水平线有：
•
，其表示液相经过
第n块板后减浓的程度。
•垂线
，其表示
气相经过第n块板后增浓
的程度。
梯级物理意义及两种塔板效率
• 进料板的位置选取
梯级物理意义及两种塔板效率
梯级物理意义及两种塔板效率
•塔板效率的讨 论
• 前述的理论塔板算法是基于每块塔板 的气液两相传质均达到平衡的前提。但是实 际上，气液两相传质过程由于受传质时间、 传质接触面积、非理想流动等因素的影响， 一般不可能达到气液两相平衡状态。实际塔 板的分离能力低于理论板，故需要引进板效 率来表明实际塔板与理论塔板之间的差距。
•气相单板效 率
•实际板的气相 浓度变化与理论 板的气相浓度变 化之比
梯级物理意义及两种塔板效率
•
单 板 效 率
梯级物理意义及两种塔板效率
•实际板的气相浓度变化与理论板 的气相浓度变化之比
梯级物理意义及两种塔板效率
•实际板的气相浓度变化与理 论板的气相浓度变化之比
梯级物理意义及两种塔板效率
•影响塔板传质效率的因 素
•请参照：课本295页
梯级物理意义及两种塔板效率
•单 板 效 率 •目的：为了弄清楚每块板的传质速
率
•方法：默弗里板效 率 用 表示
梯级物理意义及两种塔板效率
•液 相 单 板 效 率
•液相单板效 率
•实际板的液相浓 度变化与理论板 的液相浓度变化 之比
梯级物理意义及两种塔板效率
•气 相 单 板 效 率