流体力学与传热：第三章 塔设备第二次课
流体力学第三章课件
第三章 流体运动的基本概念和基本方程
的函数。 流体质点的其它物理量也都是 a,b,c,t 的函数。例如流体 质点（ 质点（a,b,c）的温度可表为 ）的温度可表为T(a,b,c,t) 二、欧拉法（空间点法，流场法） 欧拉法（空间点法，流场法） 欧拉法只着眼于流体经过流场（ 欧拉法只着眼于流体经过流场（即充满运动流体质点 的空间）中各空间点时的运动情况， 的空间）中各空间点时的运动情况，而不过问这些运动情 况是由哪些质点表现出来的，也不管那些质点的来龙去脉， 况是由哪些质点表现出来的，也不管那些质点的来龙去脉， 然后通过综合流场中所有被研究空间点上各质点的运动要 即表征流体运动状态的物理量如速度、加速度、压强、 素（即表征流体运动状态的物理量如速度、加速度、压强、 密度等）及其变化规律，来获得整个流场的运动特征。 密度等）及其变化规律，来获得整个流场的运动特征。 在固定空间点看到的是不同流体质点的运动变化， 在固定空间点看到的是不同流体质点的运动变化，无 法像拉格朗日方法那样直接记录同一质点的时间历程。 法像拉格朗日方法那样直接记录同一质点的时间历程。
ρ = ρ ( x, y , z , t , )
T = T ( x, y , z , t ) 加速度应该是速度的全导数。注意上速度表达式中x 加速度应该是速度的全导数。注意上速度表达式中 ，y，z 是流体质点在t时刻的运动坐标 时刻的运动坐标， 是流体质点在 时刻的运动坐标，对同一质点来说它们不是独 立变量，而是时间变量t的函数 因此， 的函数。 立变量，而是时间变量 的函数。因此，根据复合函数求导法 则，并考虑到 dx dy dz =u x , =u y , =u z dt dt dt
一个速度场 8
第三章 流体运动的基本概念和基本方程
一个布满了某种物理量的空间称为场。除速度场之外， 一个布满了某种物理量的空间称为场。除速度场之外， 还有压强场。在高速流动时， 还有压强场。在高速流动时，气流的密度和温度也随流动有 变化，那就还有一个密度场和温度场。 变化，那就还有一个密度场和温度场。这都包括在流场的概 念之内。 念之内。 p = p ( x, y, z , t ),
三章蒸馏和吸收塔设备
从图3-13据可求出Wd和Af，求出Af之后，应验算停留时间：
3600Af HT 3 ~ 5s Lh
(uL
Ls Af
HT )
(2) 降液管底隙高度
既要液体阻力小，又要气体不短路
一般
ho
Lh 3600lW uo
式中 uo —液体经过降液管底隙时旳流速，m/s。
经验值： uo 0.07 ~ 0.25m / s
3．填料因子 在选择填料
时， 一3 般要求
比表面积及空隙
率大
，填料旳润湿性能好，
单位体积填
料旳质量轻，造价低，并有足够旳机械强度。
二、 填料类型 1．拉西环：外径与高度相等旳园环。
构造简朴，研究充分 沟流、壁流严重、滞留液量大、气流阻力大 2．鲍尔环：在拉西环旳侧壁上开出方孔。 构造复杂 效率高、阻力小 3．阶梯环：高度为直径旳二分之一，环旳一端制成喇叭口。 构造复杂 效率高、阻力小、气量大
3 L
V
g
摩擦阻力 d 2 V u 2 42
式中 d—液滴旳直径，m。
由净重力与摩擦阻力旳平衡，得
整顿，得
(hf
u2 2
,
hf
,
u2 )
2
d 2 4
V
u2 max
2
6
d
3
(L
V )g.
式中 umax—极限空塔气速，m/s；
umax
4gd 3
L V C L V
V
V
C
4gd —负荷系数， umax
2．单板效率EM， 又称为默弗里板效率
气相单板效率
E MV
yn yn1
y
n
y n 1
液相单板效率
流体力学与传热复习提纲
流体力学与传热复习提纲第一章 流体流动1） 压强的表示方法绝对压：以绝对真空为基准的真实压强值表压：以大气压为基准的相对压强值表绝＝p p p a +如果绝对压小于表压，此时表压称为真空度。
例题 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。
测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为 。
2） 牛顿粘度定律的表达式及适用条件dydu μτ= 适用条件：牛顿型流体 μ－流体粘度3） 粘度随温度的变化液体：温度上升，粘度下降；气体：变化趋势刚好和液体相反，温度上升，粘度增大。
4） 流体静力学基本方程式5） 流体静力学基本方程式的应用等压面及其条件静止、连续、同种流体、同一水平面6） 连续性方程对于稳定流动的流体，通过某一截面的质量流量为一常数：如果流动过程ρ不变，则1122u A u A =如果是圆管，则121222u d u d =因此管径增大一倍，则流速成平方的降低。
7） 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式∑-+++=+++21,222212112121f s W p u gz W p u gz ρρ 对于理想流动，阻力为0，机械能损失为0，且又没有外加功，则ρρ222212112121p u gz p u gz ++=++ )(2112z z g p p -+=ρ常数==uA m ρs物理意义：理想流体稳定流动时，其机械能守恒。
注意伯努利方程的几种表达形式和各物理量的单位。
例题 如题图所示虹吸装置。
忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速8） 流型的判据流体有两种流型：层流，湍流。
层流：流体质点只作平行管轴的流动，质点之间无碰撞；湍流：流体质点除了沿管轴作主流运动外，在其它的方向上还作随机脉动，相互碰撞。
流型的判据： Re <2000，流体在管内层流，为层流区；Re >4000，流体在管内湍流，为湍流区；9） 流体在圆管内层流时的速度分布层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等，在此截面上呈正态分布。
流体力学与传热复习提纲作业解答(第3 4章)
第三章作业4.解：此题核心在于求出球形颗粒在水中的沉降速度t u 。
而求t u 须知颗粒密度s ρ，直径为d ，流体密度及粘度，此题中公未知s ρ，故利用该颗粒在气体和水中重量比可解决s ρ，从而可求出t u 。
1）求球形颗粒密度s ρ：该颗粒在气体和水中的重量比，实质指净重力（重力－浮力）之比，即()()6.16g633＝水气g d d s s ρρπρρπ-- 又查出C ︒20时水的物性：cP m kg 1,/10003==μρ ∴ 1.6＝水气ρρρρ--s s ,6.110002.1=--s sρρ 解之 3/2664m kg s =ρ2）求颗粒在水中沉降速度水t u ：设颗粒在水中沉降在层流区：∴()()()3262101881.910002664103018--⨯⨯-⨯⨯=-μρρg d u s t ＝水 s m /1016.84-⨯= 校核：0245.010101016.81030Re 3346=⨯⨯⨯⨯==---μρt du <1 故 s m u t /1016.84-⨯＝水3）颗粒在气体中沉降速度气t u ：s m u u t t /1018.71016.8888824--⨯=⨯⨯＝＝水气5.解：1）常压下C ︒20空气密度3/2.1m kg =ρs Pa ⋅⨯=-51081.1μ；2atm 下C ︒20空气密度3/4.22.12m kg =⨯='ρ设m μ20尘粒在C ︒20常压空气中沉降速度为t u ，C ︒202atm 下空气中沉降速度为t u ' ∵质量流量W 及设备尺寸不变又ρV W =，∴21='='ρρV V 而生产能力 A u V t = ∴21='='V V u u t t 假设尘粒沉降在层流区内进行： ∴2⎪⎭⎫ ⎝⎛'='d d u u t t ，m d d μ14.1421==' 校核：μρt du =Re常压下，()()52521081.11881.910218--⨯⨯⨯⨯⨯=-=s s t g d u ρμρρ s ρ5102.1-⨯= s s ρρ5555106.11081.14.1102.1102Re ----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=<1 压强增大一倍，s m u u s t t /106216ρ-⨯==' 5651081.14.210610414.1e R ---⨯⨯⨯⨯⨯=''='s t u d ρμρs ρ510125.1-⨯=<1故 m d μ14.14='由以上计算可看出空气压力增大密度也增大，则体积流量减小，在降尘室内停留时间增长，故沉降的最小粒径会减小。
流体力学与传热：3-1_第三章 流体运动学
（2）任意曲线上的速度环量等于曲线两端点上速度势函数值 之差。而与曲线的形状无关。
B
B
B
AB Vds (udx vdy wdz) d B A
A
A
A
对于任意封闭曲线，若A点和B点重合，速度势函数是单
值且连续的，则流场中沿任一条封闭曲线的速度环量等于零，
即 AB 0 。
（3）在空间无旋流场中，势函数相等的面为等势面；在平面 无旋流动中，势函数相等的线是等势线。
vx
x
vy
y
vz
z
若流动无旋，则存在速度势
n
右手法则
是有向曲面 的
正向边界曲线
证明 如图
设Σ与平行于z 轴的直线
z n
:z f (x, y)
相交不多于一点, 并Σ取
上侧,有向曲线 C 为Σ的正
向边界曲线 在 xoy 的投 影.且所围区域Dxy . x
o
Dxy C
y
定理 设G是空间一维单连域，P,Q, R在G内具有
x
4x
y
0
该流动无旋，存在速度势函数。
（2）由流函数的全微分得：
d
x
dx
y
dy
uydx
uxdy
4
ydx
4xdy
积分
4xy C
由速度势函数的全微分得：
d
x
dx
y
dy
uxdx
uydy
different directions of motion.
• 代入流线微分方程式中，得
dx dy 0
x
y
• 即 d 0
• 所以 C
• 上式说明流函数的等值线与流线重合。
江南大学---传质与分离工程教学大纲
《传质与分离工程》教学大纲适合专业：化工类、化工机械等相关专业学时：56 学分：3一、课程性质、目的、要求本课程是化工及相关专业的一门专业基础课。
通过本课程的教学使学生掌握传质的基础理论和主要传质单元操作过程的基本原理和典型设备的构造、工艺设计计算。
本课程课内外学时比为1：2。
二、先修课程先修课程为高等数学、普通物理、物理化学、力学、工程制图及计算机算法语言、流体力学与传热等课程。
三、各单元的时数分配l、蒸馏 12 学时2、吸收 12 学时3、蒸馏和吸收塔设备 6 学时4、干燥 12 学时5、液液萃取及其他选讲内容 6 学时6、新型分离技术 8 学时以上1-4内容为各专业必修内容，5-6可结合专业选讲内容。
总结、习题课和期中测验时间不包括在上述学时内。
四、课程考核方式本课程考核方式：期中测验由任课教师自定和课程结束前全校统考。
五、所用教材天津大学姚玉英等编《化工原理》下册六、课程的基本要求和各单元具体内容第一章蒸馏精馏过程的主要问题：Δ精馏原理；双组分溶液的气液相平衡（理想溶液与非理想溶液，拉乌尔定律；气液平衡图；t-x(y)图与x-y图；总压对x-y图的影响；恒沸点概念；挥发度与相对挥发度；平衡蒸馏、简单蒸馏及精馏的区别；利用t-x(y)图说明精馏原理。
Δ双组分连续精馏塔的计算：全塔物料衡算；理论塔板的概念；求取理论塔板数的途径；精馏段操作线方程；提馏段操作线方程；两操作线交点的轨迹——q线方程；逐板法及图解法求理论塔板数；不同进料状态的比较；回流比的确定（最小回流比，全回流与操作回流比）；进料装置的热量衡算；确定操作压强的原则；多侧线精馏塔的操作线；塔釜采用直接蒸汽加热时的操作线；理论塔板数的捷算法；等板高度；分凝器应用场所。
间歇精馏的基本概念：特殊精馏，萃取精馏与恒沸精馏的原理、流程、应用和场合；水蒸汽蒸馏的基本概念及适用场合。
多组分精馏的特点。
第二章吸收概述：吸收在化工中的应用；吸收剂、吸收质与惰性气体；填料塔的构造；吸收过程的主要问题。
流体力学第三章总结.ppt
§3-1 描述流体运动的方法
• 拉格朗日方法与欧拉方法 • 流动的分类 • 流线和流管 • 系统与控制体
拉格朗日法与欧拉法
拉格朗日法
欧拉法
基本思想:跟踪各质点的 基本思想:通过综合流场
运动历程, 综合所有质点 中各空间点各瞬时的质点
的运动情况获得整个流体 运动变化规律,获得整个
的运动规律
流场的运动特性
• 均匀管流的动量方程：
QV2 V1 F
理想流体沿流线法向的压强和速度分布
当流线曲率半径很大，近似为平行直线时：
z1
p1
g
z2
p2
g
当流线为平行直线，且忽略重 力影响时，沿流线法向压强梯 度为零。平直管内流体在管截 面上压强相等。
§3-4 伯努利方程
z1
p1
g
1
1
u
2
h
u
2g
'
1
h
4.34m
/
s
z1
油沿管线流动，A断面流速为2m/s，不计损失， 求开口C管中的液面高度 。
1.2 p1 V12 p2 V22
ρg 2g g 2g
p1
p2
g
V2
2 V12 2g
1.2
p1 p2 1.2g hC g
4070N
Fbolt F 4070N
思考题
• 流线与迹线的区别是什么？二者何时重合？ • 欧拉法与拉格朗日法的观察点各自是什么？ • 圆管层流的流速与压强分布特征是什么？ • 定常流动的特点是什么？
t
F=ma
1.1流体力学基本知识
Z1 , Z 2 位置水头, 单位重量液体的位能 ; P P2 1 ， 压强水头; g g
2 1v12 2 v2
， 流速水头； 2g 2g
hw1 2 过流断面 1 - 2的水头损失；
动能修正系数。
总水头线
P αv2 Z ρg 2 g
:各端面上的总水头顶点连成的一条线
实验条件：液面高度恒定 水温恒定
雷诺实验
当水流速较低时
明晰的细小着色流束
不与周围的水混合 管内的整个流场呈一簇互相平行的流线
层流
雷诺实验
水的流速逐渐增大
开始时着色流束仍呈清晰的细线。 流速增大到一定数值，着色流束开始振荡，处于不稳定状态。
过渡流
雷诺实验
水的流速增大到一定数值
hl ,12 hf hj
1.5.2流动的两种型态——层流和紊流 实际流体的运动存在有两种不同的状态，即层流和紊流。
判断流动状态，雷诺用雷诺数Re来判别，对于圆形管道
Re
vd
1.5.2 粘性流体的两种流动状态
雷诺实验
1883年英国物理学家雷诺按图示试验装置对粘性流体进行实验 ，提出了流体运动存在两种型态：层流和紊流。
p=P'-Pa
相对压强为负值时，流体处于低压状态，通常用真空度(或真空 压强)来度量流体的真空程度。用pk表示，即
pk=Pa-P'=- p
真空度实际上等于负的相对压强的绝对值，有时也称为“负压 ”。某点的真空度愈大，说明它的绝对压强越小。真空度达到 最大值时，绝对压强为零，处于完全真空状态；真空度的最小 值为零,即绝对压强等于当地大气压强。真空度在0～98KN/m2 的范围内变动。 1.2.4压强的测量 ⒈液柱测压计 ⒉压力表和真空表
流体力学与传热学教学课程大纲
课程名称：流体力学与传热学课程编号：130 200040课程学分：36学分适用专业：测控技术与仪器流体力学与传热学教学课程大纲一、课程性质与任务：本课程是自动化装置、过程控制系统方向的技术基础课。
通过该课程的学习，使学生对流体平衡、运动规律及能量守恒与转换规律方面具备必要的基本知识，获得传热的一些基本理论、基本知识及传热计算的初步能力，学会运用基本规律来处理和解决实际问题的方法和技能，培养分析问题的能力和创新能力，为学生学习后续课程，从事工程技术工作和进行科学研究打下必2要的基础。
二、课程内容及要求：总学时数：36； 2学时/端午节放假一天。
即共17次课。
第一章绪论（2）a) 流体力学工程应用及其主要的物理性质基本要求了解：流体力学的研究对象流体力学：研究流体平衡、机械运动的规律以及在工程实际中的运用、任务研究流体的运动规律；流体之间或流体与固体之间的相互作用力；流动过程中动量、能量和质量的传输规律等。
和研究方法；熟悉：流体宏观模型─连续介质假定流体是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连续不断的流体质点所构成的一种绝无间隙的连续介质。
、理想流体、不可压缩流动； 掌握：流体的粘性流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质 和压缩性温度一定时，流体在外力作用下，其体积缩小的性质 等物理性质。
教学及考核内容流体的定义，在静力平衡时，不能承受拉力或剪力的物体。
连续介质的概念，流体的主要物理性质（粘性－牛顿内摩擦定律、流体相对运动时，层间内摩擦力T 的大小与接触面积、速度梯而与接触面压缩性），（质量力、表面力）。
第二章 流体静力学理论基础（4）a) 流体的平衡微分方程；流体静力学基本方程；压力的测量仪表b) 静止流体对平面壁、曲面壁的作用力；液体的相对平衡☐基本要求了解：静压强的概念、性质；熟悉：流体平衡微分方程式；表压力、真空度和绝对压力的概念；掌握：静力学基本方程式（重点）；静压强的分布规律；流体作用在壁上总压力的计算；等压面方程（测压计）☐教学及考核内容流体静压强特性，压强的测量，重力场中静压强分布基本公式，流体作用在壁上总压力的计算。
流体流动与传热的数值计算
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三、本课程的目的
❖ 数值求解有关过程的方法很多，但本课程不 打算介绍所有现成的方法，这样只会把同学 们搞糊涂，感到茫然、不知所措。
❖ 本课程主要介绍由Patankar教授与Spalding教 授所开创的（通用）数值计算方法。学习和 掌握这一套方法后即可用以计算分析在科研 工作中可能遇到的实际问题，并可在此基础 上学习、掌握其他数值计算方法。
❖ 但试验的代价→昂贵，某些时候甚至不可能实现，尤 其是在大型工业化装置上进行实验更为困难。
❖ →只能针对已有的现象或装置做→很难用于开发。1： 1，逐渐放大→大大影响了我国化学工业的发展。
❖ 对一些基本物理现象的规律并不都能从实物试验中获 得。
20.8.16
15
②相似理论指导下的实验
缩小规模：或取一局部物体作模型试验。如 裂解炉的开发：单管试验、多管缩小尺寸、 传热试验、加热时间等；再如降膜结晶法：a. 短单管→物理现象观察分析；b. 长、单管， 中间实验；c. 多根管的放大试验；d工业装置。 但即使如此，有时也存在不同程度的困难。
2. R.B. Bird & W.E.Steward，Transport Phenomena
3. E.R.G. Eckert，Analysis of heat and mass transfer
4. Jacob，Heat Transfer 5. 王补宣，工程传热与传质学
6. O.C. Zienkiewieg，The finite element method , by 7. H. Schlichting，Boundary layer theory
→所有这些都要求更细的过程、更精密的控制 →有必要预测有关的过程。
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广东省高等教育自学考试《化工原理》课程考试大纲
X省高等教育自学考试《化工原理〔二〕》〔课程代码：03146〕课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、课程内容和考核目标《化工原理》上册第一章流体流动第一节流体的物理性质第二节流体静力学根本方程式第三节流体流动的根本方程第四节流体流动现象第五节流体在管内的流动阻力第六节管路计算第七节流量测量第二章流体输送机械第一节离心泵第二节其他类型液体输送机械第三节气体输送和压缩机械第三章非均相物系的别离和固体流态化第一节概述第二节颗粒及颗粒床层的特性第三节沉降别离第四节过滤第五节离心机第六节固体流态化第四章传热第一节概述第二节热传导第三节对流传热概述第四节传热过程计算第五节对流传热系数关联式第六节辐射传热第七节换热器第五章蒸发第一节蒸发设备第二节单效蒸发第三节多效蒸发第四节蒸发器的工艺设计《化工原理》下册第一章蒸馏第一节概述第二节两组分溶液的气液平衡第三节平衡蒸馏和简单蒸馏第四节精馏原理和流程第五节两组分连续精馏的计算第六节间歇精馏第七节恒沸精馏和萃取精馏第八节多组分精馏第二章汲取第一节气体汲取的相平衡关系第二节传质机理和汲取速率第三节汲取塔的计算第四节汲取系数第五节脱吸及其他条件下的汲取第三章蒸馏和汲取塔设备第一节概述第二节板式塔第三节填料塔第四章液-液萃取第一节概述第二节三元体系的液-液相平衡第三节萃取过程的计算第四节其他萃取别离技术第五节液-液萃取设备第五章枯燥第一节湿空气的性质及湿焓图第二节枯燥过程的物料衡算与热量衡算第三节固体物料在枯燥过程的平衡关系与速率关系第四节枯燥设备三、关于大纲的说明与考核实施要求附录：题型举例一、课程性质与设置目的〔一〕本课程是化工类及其相近专业重要的技术根底课程，在教学方案中起为自然科学与应用科学桥梁的作用，为必修课程。
其任务是研究化工单元操作的根本原理，典型设备的构造及工艺尺寸的计算或设备选型。
通过本门课程的学习，使学生掌握各种典型加工过程及其主要设备的根本原理、根本概念、根本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以适应生产建设的需要。
流体力学第3章(第二版)知识点总结经典例题讲解
u( x , y , z , t ) x t 与时间有 关的流场 v ( x , y , z , t ) y 2t w( x , y , z , t ) 0
t1
t2
t3
t
二、拉格朗日描述(拉格朗日的眼睛)
1.方法概要
它着眼于流体质点的实际运动轨迹， 研究各质点的运动历程 2. 研究对象
[例3] 由速度分布求加速度
已知: 已知用欧拉法表示的流场速度分布规律为 求各空间位置上流体质点的加速度 解： 对某时刻 t 位于坐标点上(x, y)的质点
dx xt dt dy v yt dt u
u xt v yt
(a )
求解一阶常微分方程（a）可得
x( t ) ae y( t ) be
dx u u( t ) dt
流体质点加速度：
dy v v(t ) dt
dz w w( t ) dt
d2x d2y d 2z ax 2 ， y 2 ， z 2 a a dt dt dt
x(t ) a t y( t ) b t z(t ) 0
y
迹线方程:
x aet y be-t xy ab C
讨论： 本例说明虽然给出的是速度分布式（欧拉法），即各空间点上速 度分量变化规律，仍然可由此求出一指定流体质点在不同时刻经 历的空间位置，即运动轨迹（拉格朗日法）。
例2:如果已知用拉格朗日法表示的流体质点运动为:
2 2 x x 0 y0 cos( t tan1 2 2 1 y x 0 y0 si n ( t tan z z0 y0 ) x0 y0 ) x0
x
x a y b
最新《流体力学》徐正坦主编课后答案第三章
《流体力学》徐正坦主编课后答案第三章第三章习题简答3-1 已知流体流动的速度分布为22y x u x -= ，xy u y 2-=，求通过1,1==y x 的一条流线。
解：由流线微分方程yx u dyu dx =得dy u dx u x y =则有 dy y x xydx )(222-=-两边积分可得C y y x yx +-=-3322即0623=+-C y x y将x=1,y=1代入上式，可得C=5，则 流线方程为05623=+-y x y3-3 已知流体的速度分布为⎭⎬⎫==-=-=tx x u ty y u y x 00εωεω（ω>0，0ε>0）试求流线方程，并画流线图。
解：由流线微分方程yx u dyu dx =得dy u dx u x y =则有 tydy txdx 00εε-=两边积分可得C y x +-=22流线方程为C y x =+223-5 以平均速度s m v /5.1=流入直径为D=2cm 的排孔管中的液体，全部经8个直径d=1mm 的排孔流出，假定每孔出流速度依次降低2%，试求第一孔与第八孔的出流速度各为多少？题3-5图解：由题意得：v 2=v 1(1-2%)，v 3=v 1(1-2%)2，…，v 8=v 1(1-2%)7 根据质量守恒定律可得282322212832144444dvdvdvdvDvQQQQQπππππ⋅+⋅⋅⋅+⋅+⋅+⋅=⋅+⋅⋅⋅+++=smdvDvvdvvvvdDv/4.80)98.01(001.002.002.05.1)98.01()98.01(98.01)98.01(4)(448228221812832122=-⨯⨯⨯=--⋅=∴--⋅=+⋅⋅⋅+++⋅=⋅πππ则v8=v1(1-2%)7=80.4×(1-2%)7=69.8m/s3-6 油从铅直圆管向下流出。
管直径cmd101=，管口处的速度为smv/4.11=，试求管口处下方H=1.5m处的速度和油柱直径。
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3）环矩鞍填料
（3）球形填料
共轭环 华南理工大学化工学院研制
双鞍环 RICTM填料
Impac填料
规整填料
规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。 规整填料根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、 脉冲填料等。
波纹填料
格栅型填料
规 整 波 纹 填 料 塔 示 意 图
塔填料的发展趋势
1、散堆填料:
散堆填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体， 一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗 粒填料。材料通常为陶瓷、金属、塑料、玻璃、石墨 等。
按基本构形：环形填料、鞍形填料和球形填料三个 系列
在每一系列中，基于减少压强降、增大比表面积、 增加气、液扰动和改善表面润湿性能的要求，形成 了各自的发展序列。
第二节 填料塔
3.2.1 填料塔的结构特点
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传 质设备。
优点：生产能力大，分离效率高，压降小，持液量 小，操作弹性大。
缺点：填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地 润湿填料表面；不能直接用于有悬浮物或容易聚合 的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
3.2.2 填料
压强降的大小决定了填料塔 的动力消耗，是设计过程的 重要参数。
常将不同喷淋量(包括LS=0) 下，随气速变化的Δp分别 画在同一个坐标上
恒定喷淋量下：
①气速较低，填料表面液膜厚∝(液固间摩擦力 和LS)，与u几乎无关；但比无喷淋量时阻力要大。
②气速增至一定值后，气液间பைடு நூலகம்力不容忽视，液 膜加厚→出现拦液现象，载液线斜率>2；但载点 难测。
③再增大气速至液体不能顺利下流，此时填料层 中的持液量增加迅速，往往可以看到填料层的某 个高度上出现“积液层”。
若此时不增加气速，积液层仍在扩大，则会达到 “液泛”。此段斜率可以>10。 寻找u液泛,min：达液泛时速记录。
二、液 泛
压强降急剧增大，塔的操作明显波动，气流呈现脉动，液 体发生激烈的"轴向返混"，致使塔的分离效率严重恶化。
填料塔的流体力学性能
从塔顶向下流动的液膜与填料表面的摩擦和与 上升气体间的摩擦构成了液膜流动阻力。
液(/气)流量↑ →液膜厚度↑→ε↓ 液膜厚度直接影响气体通过填料层的Δp、u液
泛及塔内液体的持液量等流体力学性能。
流体力学性能包括：气体压降、液泛气速、持液 量及液/气两相流体分布等。
一、气体通过填料层的 压强降
➢ 散堆填料朝着分离效率高、通量大、压降低、 堆积时趋向于规整排列的方向发展，环壁开孔、 环鞍结合、低高径比是散堆填料外形的发展趋 势。
➢ 规整填料的研究重点由几何结构的优化转为表 面结构的改进，成本合理的多层复合板网填料 前景诱人。
➢ 性能优越、价格低廉的塑料、陶瓷和其它新型
材质的高效填料有广阔的发展前景。
填料—填料塔的核心部件
作用：提供塔内气－液两相接 触而进行传质和（或）传热的 表面 塔填料与塔内件一起决定填料 塔的性能 传质面积：被湿润的填料表面
一、塔填料
1. 填料的几何特性
（1） 公称直径 dp
（2） 比表面积 at,
at
填料的表面积 填料层的体积
m2
/ m3
（3） 空隙率
，
填料的空隙体积
❖ 只要塔板间距足够高，便可以消除雾沫夹带。____（对， 错），但不能一定避免降液管液泛。____ （对，错）错 对
❖ 板式塔塔板上汽液两相接触状态有 ———————— ，—— —————— 、——————和 ———————四种。鼓泡 蜂窝 泡沫 喷雾
❖ 板式塔从总体上看汽、液两相呈__________ 接触，在板上汽 液两相呈__________接触。（逆流，并流，错流） 逆流 错流
对于设计较为合理的塔，液泛多从塔顶部发生，出现明显 的积液，并伴有严重的飞沫现象。
泛点一般由△p～u关系线上的转折点来确定。一般认为 液泛为填料塔正常操作的上限，通常取操作空塔气速
u=(0.5～0.8)uf
影响液泛的主要因素：①填料的几何形状、σ、ε；②流 体物性：ρV、ρL、μL；③气液流量；④流动状况。
塔填料附件
a.填料支承结构
作用： 支承塔内的填料。
b．填料压紧装置
填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床 层发生松动和跳动。
c. 液体分布器
莲蓬头式
溢流管式
多孔环管式
d. 液体收集及再分布装置
液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，这种现象称 为壁流。壁流将导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。 为减小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装 置。
散堆填料
环、鞍型填料
球形填料
环形填料 鞍型填料 环鞍结合型填料
拉西环、鲍尔环、弧鞍 阶梯环、共軛环、矩鞍、 QH扁环
环矩鞍、 组合环、
T、RI球、Top－
Pak、
MellaringVSP
（1）环形填料
1）拉西环填料
2）鲍尔环填料
3）阶梯环填料
4）三叶环填料
5）QH扁环
（2）鞍形填料
1）弧鞍填料
散堆填料：投资省，装卸方便，对塔内件要求低 规整填料：结构复杂，投资大，效率高
综合性能 规整填料 > 散堆填料
填料的选择
填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填 料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用 最低。
填料种类的选择
填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下几个 方面： (1) 传质效率要高。一般而言，规整填料的传质效率高于散 装填料。 (2) 通量要大。在保证具有较高传质效率的前提下，应选择 具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。 (3) 填料层的压降要低。 (4) 填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。
填料层体积
与填料结构以及装填方式有关 大，p , 通量大
（4） 堆积密度：
重量
p 填料体积
（5） 填料因子 ：填料的比表面积与空隙率三次
方的比值。它表示填料的流体力学性能，其值越小，
表明流动阻力越小。
二、塔填料的分类
堆积方式：散堆，整砌
基材： 实体： 陶瓷、金属、塑料 网状： 金属丝
液体收集再分布装置
一、填空、选择题
❖ 气体通过塔板的阻力可视作是___________的阻力与 ___________的阻力之和。干板 液层
❖ 同一塔板上液体流量愈大，则液面落差愈 ____________（大，小），而塔板上各处气体的压力降 ________________（均匀，不均匀） ．大 不均匀