化工原理二第三章习题(课堂PPT)
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27
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
•
（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
有 溢 流 塔 板 28
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：
hp 干板压降 液层压降 hc hl
EMV
yn yn*
yn1 yn1
EML
xn1 xn1
xn xn*
33
• 3、点效率Eo
• 气相点效率
E OV
yyn1 y*yn1
34
安定区
六、塔板设计要点
1、设计内容：板型：筛板、浮阀等
受液盘
板上液流型式：单流、双流等
板间距 HT 塔径 D 板上结构：开孔情况、溢流装置结构
单流型
2、设计方法：
有溢流塔板
不良后果：
单板压降大，气体流动阻力大，对输送要求较高。
一般，常压塔：单板压降 40~65mmH2O 减压塔：单板压降 10~35mmH2O
7、液体在降液管内的停留时间
≥3~5s
29
三、 塔径和塔高的估算
D 4Vs u
Z (NT ET
1)HT
u(0.6~0.8)uF
气速上限为泛点气速，用 uF 表 示，由经验式计算或图查取。
3
一、板式塔结构、类型及特点 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
4
5
一、板式塔结构、类型及特点：
受液区
平顶型 溢流堰 有 溢 流 塔 板
降液管 溢 流 装 置降 溢液 流管 堰齿平形顶堰堰
开孔区
6
受液盘
单流型
溢流形式
双流型 U 型流
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，则调整相应结构参数
35
• 思考题 • 1．评价塔板性能的指标有哪些方面，开发新的塔
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 的，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？ • 4．塔板有哪些主要类型，各有什么特点，如何选
单流型
阶梯型流
受液盘
双流型 受液盘
U 型流
阶 梯 型 流7
双流型塔板
8
有溢流塔板又分为：
泡罩型
筛孔型
浮
阀型
其
它型：
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 。
9
10
泡罩型
筛孔型
浮阀型
其它型：
优点：结构简单、造价低，板上液面落差小，气 体压降低，生产能力大，传质效率高。
其它型：
旋流塔板
压延孔板
斜孔塔板
16
鼓 泡 接 触 状 态
气液接触方式有三种： 泡沫 接触 状态
喷 雾 接 触 状 态
气液两相在设备中要有良好的接触： 接触充分，接触面要大，相界面不断更新
17
18
19
鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷雾接触状态
20
二、塔板的流体力学性能
• 1. 严重漏液 • 2. 过量的液沫夹带 • 3. 液泛 • 4. 塔板上的液面落差 • 5. 塔板上液体的返混 • 6. 气体通过塔板的压降 • 7. 液体在降液管内的停留时间
操作弹性要求不小于 1.5～2
过量液沫夹带线
4
液5泛线
1
液相负荷下限线
2
——液相负荷上限线
3
漏液线
O
VL
31
五、塔 板 效 率
• 塔板效率的表示法
• 1、总板效率ET
•
E NT
T
NP
• 式中：NT－所需的理论板数；
•
NP－实际板数
32
• 2、单板效率EM
• • 单板效率又称为默弗里（Murphree)效率
有 溢 流 塔 板 24
2、过量的液沫夹带 2、过量的液沫夹带
25
3、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
常操作现象之一 • 产生原因： • (1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带， • (2)液体流量过大，降液管的截面积不够。
有 溢 流 塔 板 26
3、液泛（淹塔）
第一节 板式塔 第二节 填料塔
1
第一节 板式塔
2
• 教学目的： • 了解板式塔的结构特点；常见的不正常操作情况
和评价设备的基本性能。 • 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。 • 重点： • 板式塔的负荷性能图及设计。 • 难点： • 板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。
缺点：筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的 物料。
11
泡罩型
筛孔型
浮阀型
其它型：
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 。
12
13
14
各种浮阀： 阀型：F1型、V型、T型、A型
15
泡罩型
筛孔型
浮阀型
HT 与 D 之间的关系如表 1 所示：
塔径 D(m)
表 1 板间距参考数值 0.3～0.6 0.6～1.0 1.0～2.0
2.0～4.0
4.0～6.0
Βιβλιοθήκη Baidu
板间距HT(mm) 200～350 250～400 250～600 300～600 400～800
30
四、塔板负荷性能图
VG
正常操作区
操作弹性=气量上限/气量下限
37
• 学生自测题
• 一、填空题 • 1．板式塔是____接触式气液传质设备，操
作时为____连续相；填料塔是____接触式 气液传质设备，操作时为____连续相。 • 2．塔板的主要类型有____、____、____、 ____等。 • 3．气体通过塔板的总压降包括____和 ____。
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， 板式塔和填料塔作为气液传质设备有哪些性能评 价指标？
36
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 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？
21
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
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
重不均。
有溢流塔板 22
1、严重漏液
23
2、过量的液沫夹带
• 不良后果： • （1）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， • （3）严重时造成液泛。 • 产生的原因：气体输送夹带 • 夹带量通常eV<0.1kg液体/kg干气体
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
•
（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
有 溢 流 塔 板 28
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：
hp 干板压降 液层压降 hc hl
EMV
yn yn*
yn1 yn1
EML
xn1 xn1
xn xn*
33
• 3、点效率Eo
• 气相点效率
E OV
yyn1 y*yn1
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安定区
六、塔板设计要点
1、设计内容：板型：筛板、浮阀等
受液盘
板上液流型式：单流、双流等
板间距 HT 塔径 D 板上结构：开孔情况、溢流装置结构
单流型
2、设计方法：
有溢流塔板
不良后果：
单板压降大，气体流动阻力大，对输送要求较高。
一般，常压塔：单板压降 40~65mmH2O 减压塔：单板压降 10~35mmH2O
7、液体在降液管内的停留时间
≥3~5s
29
三、 塔径和塔高的估算
D 4Vs u
Z (NT ET
1)HT
u(0.6~0.8)uF
气速上限为泛点气速，用 uF 表 示，由经验式计算或图查取。
3
一、板式塔结构、类型及特点 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
4
5
一、板式塔结构、类型及特点：
受液区
平顶型 溢流堰 有 溢 流 塔 板
降液管 溢 流 装 置降 溢液 流管 堰齿平形顶堰堰
开孔区
6
受液盘
单流型
溢流形式
双流型 U 型流
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，则调整相应结构参数
35
• 思考题 • 1．评价塔板性能的指标有哪些方面，开发新的塔
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 的，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？ • 4．塔板有哪些主要类型，各有什么特点，如何选
单流型
阶梯型流
受液盘
双流型 受液盘
U 型流
阶 梯 型 流7
双流型塔板
8
有溢流塔板又分为：
泡罩型
筛孔型
浮
阀型
其
它型：
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 。
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10
泡罩型
筛孔型
浮阀型
其它型：
优点：结构简单、造价低，板上液面落差小，气 体压降低，生产能力大，传质效率高。
其它型：
旋流塔板
压延孔板
斜孔塔板
16
鼓 泡 接 触 状 态
气液接触方式有三种： 泡沫 接触 状态
喷 雾 接 触 状 态
气液两相在设备中要有良好的接触： 接触充分，接触面要大，相界面不断更新
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19
鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷雾接触状态
20
二、塔板的流体力学性能
• 1. 严重漏液 • 2. 过量的液沫夹带 • 3. 液泛 • 4. 塔板上的液面落差 • 5. 塔板上液体的返混 • 6. 气体通过塔板的压降 • 7. 液体在降液管内的停留时间
操作弹性要求不小于 1.5～2
过量液沫夹带线
4
液5泛线
1
液相负荷下限线
2
——液相负荷上限线
3
漏液线
O
VL
31
五、塔 板 效 率
• 塔板效率的表示法
• 1、总板效率ET
•
E NT
T
NP
• 式中：NT－所需的理论板数；
•
NP－实际板数
32
• 2、单板效率EM
• • 单板效率又称为默弗里（Murphree)效率
有 溢 流 塔 板 24
2、过量的液沫夹带 2、过量的液沫夹带
25
3、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
常操作现象之一 • 产生原因： • (1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带， • (2)液体流量过大，降液管的截面积不够。
有 溢 流 塔 板 26
3、液泛（淹塔）
第一节 板式塔 第二节 填料塔
1
第一节 板式塔
2
• 教学目的： • 了解板式塔的结构特点；常见的不正常操作情况
和评价设备的基本性能。 • 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。 • 重点： • 板式塔的负荷性能图及设计。 • 难点： • 板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。
缺点：筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的 物料。
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泡罩型
筛孔型
浮阀型
其它型：
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 。
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13
14
各种浮阀： 阀型：F1型、V型、T型、A型
15
泡罩型
筛孔型
浮阀型
HT 与 D 之间的关系如表 1 所示：
塔径 D(m)
表 1 板间距参考数值 0.3～0.6 0.6～1.0 1.0～2.0
2.0～4.0
4.0～6.0
Βιβλιοθήκη Baidu
板间距HT(mm) 200～350 250～400 250～600 300～600 400～800
30
四、塔板负荷性能图
VG
正常操作区
操作弹性=气量上限/气量下限
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• 学生自测题
• 一、填空题 • 1．板式塔是____接触式气液传质设备，操
作时为____连续相；填料塔是____接触式 气液传质设备，操作时为____连续相。 • 2．塔板的主要类型有____、____、____、 ____等。 • 3．气体通过塔板的总压降包括____和 ____。
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， 板式塔和填料塔作为气液传质设备有哪些性能评 价指标？
36
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 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？
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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
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
重不均。
有溢流塔板 22
1、严重漏液
23
2、过量的液沫夹带
• 不良后果： • （1）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， • （3）严重时造成液泛。 • 产生的原因：气体输送夹带 • 夹带量通常eV<0.1kg液体/kg干气体