《化工原理》第十章 气液传质设备1讲
化工原理第四版陈敏恒答案
化工原理陈敏恒第三版上册答案【篇一：化工原理答案第三版思考题陈敏恒】lass=txt>传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。
3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。
5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。
8、操作中精馏塔，保持f,q,xf,d不变，（1）若采用回流比r小于最小回流比rmin，则xd减小，xw增大（2）若r增大，则xd增大, xw减小 ,l/v增大。
9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态f,xf,q不变，则l/v变小，xd变小，xw变小。
10、精馏塔设计时采用的参数f,q,xf,d,xd,r均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增大，所需理论板数减小。
11、某精馏塔的设计任务：原料为f,xf，要求塔顶为xd，塔底为xw，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量v’不变，加料热状况由原来的饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数nt 增加，精馏段上升蒸汽量v 减少，精馏段下降液体量l 减少，提馏段下降液体量l’ 不变。
（增加、不变、减少）不变，增大xf,，则：d 12、操作中的精馏塔，保持f,q，xd,xw,v’，变大,r变小,l/v变小（变大、变小、不变、不确定）1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离?萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，再用分液将它们分离开来。
分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。
萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离,蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。
化工原理下册PPT课件
xe
y m
0.1 0.94
0.106
即 x < xe，表明液相未饱和 发生吸收 致使气相被吸收为液相。
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反之，若 y = 0.05 的含氨混合气 与液相 x = 0.1 的氨水接触，
则 y<ye , 或 x>xe ,
发生解
此时液相中部分氨将转入气相 吸过程
注意点：要搞清实际浓度与平衡浓度，二者不能混淆
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第一节 概述
一、吸收过程
目的：气体混合物分离 依据：溶解度差异 应用： （1）制取液体产品 如三酸制备
（2）回收有价值的物质 如煤气中取苯 （3）除去有害成分以净化气体 环保中废气治理
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 煤气脱苯
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①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质 溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现
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三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
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比较：
第二节 气液相平
衡传热
吸收
冷热流体间的热量传递、 气液两相间的物质传递 推动力是两流体间的温度差 两相间的浓度差?
推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度
实际浓度
气相浓度 y
塔内某一截面处
液相浓度 x
平衡浓度
ye = mx y
xe m
（y,x） y-ye
xe-x
由图可见吸收推动力并非（y-x） 而是 y-ye 或 xe-x 即实际浓度与平衡浓度的偏离程度
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(气液传质设备 课后习题详解)
10.2 课后习题详解（一）习题板式塔10-1 某筛板塔在常压下以苯-甲苯为试验物系，在全回流下操作以测定板效率。
今测得由第9、第10两块板（自上向下数）下降的液相组成分别为0.652与0.489（均为苯的摩尔分数）。
试求第10块板的默弗里湿板效率。
解：已知：常压苯-甲苯系统，，求：第十块板的默弗里板效率E MV全回流下，y n＋1＝x n∴y11＝x10＝0.489 y10＝x9＝0.653苯-甲苯系统α＝2.4810-2 甲醇-水精馏塔在设计时规定原料组成X F＝0.40，塔顶产品组成为0.90，塔釜残液组成为0.05（均为甲醇的摩尔分数），常压操作。
试用0’connell关联图估计精馏塔的总塔效率。
解：已知：常压，甲醇-水系统，x f＝0.4，x D＝0.9，x w＝0.05，求：用O´connell关联图估计E T由教材附录相平衡数据查得再查t＝80℃时，汽液共存查O，connell关联图得10-3 一板式吸收塔用NaOH水溶液吸收氯气。
氯气的摩尔分数为2％，要求出塔摩尔分数低于0.002％。
各块塔板的默弗里板效率均为50％，不计液沫夹带，求此塔应有多少块实际板。
NaOH溶液与氯气发生不可逆化学反应，可设相平衡常数m＝0。
解：已知：求：∵m＝0每板逐推得实际板数为10。
10-4 某厂常压操作下的甲苯-邻二甲苯精馏塔拟采用筛板塔。
经工艺计算知某塔板的气相流量为2900m3/h，液相流量为9.2m3/h。
试用弗尔的泛点关联图以估计塔径。
有关物性数据：气相密度为3.85kg/m3，液相密度为770kg/m3．液体的表面张力为17.5mN/m。
根据经验选取板间距为450mm、泛点百分率为80％，单流型塔板，溢流堰长度为75％塔径。
解：已知：P＝101.3kPa，甲苯-邻二甲苯系统，，求：用弗尔泛点关联图估计塔径查弗尔泛点关联图，得由教材图10-40查得圆整取D＝1.2m此时泛点半分率填料塔10-5 某填料精馏塔用以分离氯仿-1，1-二氯乙烷，在全回流下测得回流液组成x D＝8.05×10-3，残液组成x w＝8.65×10-4（均为1，1-二氯乙烷的摩尔分数）。
化工原理下册课后思考题答案
第六章传热问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。
问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。
问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。
问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。
问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。
问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。
问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。
以免设备烧毁。
问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。
问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。
问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。
问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。
问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。
问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。
将刚烧开的水同时充满两壶。
实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，这是为什么答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。
问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。
问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。
问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。
用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。
若现欲增加50%的油处理量，有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行答16．可行。
化工原理第十章 气液传质设备
对于生产能力（塔径）大，或分离要求较高，压降有限制的塔， 选用孔板波纹填料较宜，如苯乙烯—乙苯精馏塔、润滑油减压塔等。
对于一些要求持液量较高的吸收体系中，一般用乱堆填料。乱堆填料 中，综合技术性能较优越是金属鞍环、阶梯环、其次是鲍尔环，再次 是矩鞍填料。
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2、 液体分布器 （1）管式喷淋器
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BA
BA
A－ A
(a)
(c)
B－ B
(d)
(b)
图10－6 管式喷淋器
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（2）莲蓬式喷淋器 （3）盘式喷淋器
4． 堆积密度
5． 干填料因子及填料因子
6． 机械强度及化学稳定性
此外，性能优良的填料还必须满足制造容易、造价低廉等多方面的 要求。
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常用的填料可分为两大类：个体填料与规整填料。个体填料由实心
的固体块、中空的环形填料、表面开口的鞍形填料等，其常用的构造 材料包括陶瓷、金属、塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。 陶瓷填料耐腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率大， 通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀；塑料填料比表面积 大，空隙率较高，但不耐高温。工业上常用的一些个体填料如下。
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二、填料
填料式填充于填料塔中的材料，它是填料塔的主要内构件，其作用 是增加气、液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质、 传热的进行。因此填料应能使气、液接触面积大、传质系数高，同时 通量大而阻力小。表征填料特性的主要参数有：
《化工原理》课程教学大纲
课程名称：化工原理
课程类型:专业基础课
总 学 时：108讲课学时：108
学 分：6
适用对象:化学工程与工艺专业、制药工程专业
先修课程：高等教学、物理学、物理化学
一、课程性质、目的和任务
化工原理课程是化学工程、化工工艺、生物化工、环境工程等类专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等教学、物理学、物理化学、计算机技术（包括算法语言及其应用）等基础知识后必修的技术基础课。
10.气液传质设备
板式塔和填实塔的典型结构、分类和特点；流体力学性能与传质性能。
了解板式塔和填料塔的典型结构、分类和特点； 熟练掌握板式塔流体力学性能计算及操作极限校验方法，塔板操作负荷性能图的绘制；熟练掌握板式塔流体力学性能定性分析及计算。
11萃取
液液萃取概述；三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算；最少溶剂的计算；萃取剂的选择；单级萃取、多级错流和多级逆流萃取的流程和计算；萃取设备简介。
四、课程的重点和难点
绪论
重点是单元操作的物料衡算和热量衡算及工程观点的建立。
第一章流体流动
重点：流体静力学基本方程及其应用；；牛顿粘性定律；流体流动连续性方程和机械能衡算方程；管路计算。
难点：管内流动的阻力损失的计算；管路计算。
第二章流体输送机械
重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用。
第十章气液传质设备
重点：流体力学性能与传质性能；塔板操作负荷性能图的绘制。
难点：板式塔流体力学性能定性分析及计算。
第十一章萃取
重点：三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算。
难点：三角形相图及应用。
第十二章干燥
化工原理-第10章-气液传质设备
化⼯原理-第10章-⽓液传质设备化⼯原理-第10章-⽓液传质设备知识要点⽤于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。
通称⽓液传质设备。
本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体⼒学与传质特性（包括板式塔的负荷性能图)。
1. 概述⾼径⽐很⼤的设备叫塔器。
蒸馏与吸收作为分离过程，基于不同的物理化学原理，但其均属于⽓液两相间的传质过程，有共同的特点可在同样的设备中进⾏操作。
(1) 塔设备设计的基本原则①使⽓液两相充分接触，以提供尽可能⼤的传质⾯积和传质系数，接触后两相⼜能及时完善分离。
②在塔内⽓液两相最⼤限度地接近逆流，以提供最⼤的传质推动⼒。
(2) ⽓液传质设备的分类①按结构分为板式塔和填料塔②按⽓液接触情况分为逐级式与微分式通常板式塔为逐级接触式塔器，填料塔为微分接触式塔器。
2. 板式塔(1) 板式塔的设计意图：总体上使两相呈逆流流动，每⼀块塔板上呈均匀的错流接触。
(2) 筛孔塔板的构造①筛孔——塔板上的⽓体通道，筛孔直径通常为3~8mm 。
②溢流堰——为保证塔板上有液体。
③降液管——液体⾃上层塔板流⾄下层塔板的通道。
(3) 筛板上的⽓液接触状态筛板上的⽓液接触状态有⿎泡接触、泡沫接触、喷射接触，⽐较见表10-1。
表10-1 ⽓液接触状态⽐较项⽬⿎泡接触状态泡沫接触状态喷射接触状态孔速很低较⾼⾼两相接触⾯⽓泡表⾯液膜液滴外表⾯两相接触量少多多传质阻⼒较⼤⼩⼩传质效率低⾼⾼连续相液体液体⽓体分散相⽓体⽓体液体适⽤物系重轻σσ<(正系统)重轻σσ>(负系统)⼯业上经常采⽤的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。
由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。
(4) ⽓体通过塔板的压降包括塔板本⾝的⼲板阻⼒(即板上各部件所造成的局部阻⼒)、⽓体克服板上充⽓液层的静压⼒所产⽣的压⼒降、⽓体克服液体表⾯张⼒所产⽣的压⼒降(⼀般较⼩，可忽略不计)。
(5) 筛板塔内⽓液两相的⾮理想流动①空间上的反向流动(与主体流动⽅向相反的液体或⽓体的流动)：液沫夹带与⽓泡夹带。
化工原理(陆美娟高职高专)习题解(1)(1)
化工原理
习题解答
张浩勤，陆美娟，谭翎燕，张婕
前言
张浩勤、陆美娟主编的高职高专“十一五”规划教材《化工原理》，曾荣获第九届中国石油和化学工业优秀教材一等奖，多年来为众多院校选用，受到广大师生的喜爱，在国内有广泛的影响。
应广大读者的要求，特编写该书的习题解答，为使用本教材的广大师生提供方便。
为了节约篇幅，习题解答没有将
教材原题录入，所以本习题解答必须和原教材一起使用。
另外，和该套教材配套的《化工原理学习指导》已经出版，相信会对读者在理解概念、掌握知识方面有所帮助，欢迎使用。
本书由郑州大学化工原理教研室编写。
主要参加编写人员有张浩勤、陆美娟、谭翎燕和张婕。
感谢众多院校同仁提供的帮助。
编者
2009.9
目录
第0章绪论0-1---0-3
第一章流体流动1-1---1-12
第二章液体输送机械2-1---2-4
第三章非均相混合物的分离3-1---3-5
第四章传热4-1---4-22
第五章蒸发5-1---5-4
第六章吸收6-1---6-20 第七章蒸馏7-1---7-17 第八章气液传质设备8-1---8-7 第九章干燥9-1---9-9 第十章液-液萃取10-1---10-9 第十一章膜分离技术11-1---11-2。
西北大学化工原理 第十章第一节 气液传质设备-板式塔
工作录像
西北大学化工原理课件
五、板式塔的不正常操作现象
1. 夹带液泛
液沫夹带使塔板上液层厚度增加，相当于板间距的减小， 因此夹带量将进一步增加，这样可能会产生恶性循环破坏塔的 正常操作。 夹带液泛经常因气速过高引起，塔板上开始出现恶性循环 工作录像 的气速成为液泛气速。
2. 溢流液泛
因降液管通过液体能力限制而引起的液泛称为溢流液泛。 通常是由于液量过大引起。 工作录像
① 结构：
动画演示
② 特点与应用：
工作录像1 工作录像2
弹性大、操作稳定可靠；但结构复杂，成本高，压降大。
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2. 浮阀塔
① 结构：
动画演示 工作录像
② 特点与应用： 结构上较泡罩简单，操作 弹性大，可有效防止漏液，生 产能力大。
动画演示
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3. 筛板塔
① 结构： 由筛孔、溢流堰和降 液管等主要部分组成。 制作：wang 单位：西北大学 盗版投诉邮箱： iquygnaw@
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八、塔板类型
评价塔设备性能的指标
① 生产能力大 即：单位塔截面能处理的气液负荷高； ② 塔板效率高 ③ 板压降低，两相流动阻力小 ④ 操作弹性大 即：上、下操作极限通过的气量之比大； ⑤ 满足工业对生产设备的一般要求 结构简单、造价低、安装维修方便等。
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1. 泡罩塔板
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2. 塔板负荷性能图
由五条线组成，分别为： １——过量液沫夹带线 ２——(溢流)液泛线 ３——液相上限线 ４——漏液线 ５——液相下限线 操作液气比下两相流量的关系
A B C
OLeabharlann 塔板负荷性能图① OA线(低L/V)：塔的生产能力由1线控制； ② OB线(中L/V)：塔的生产能力由2线控制； ③ OC线(高L/V)：塔的生产能力由3线控制；
陈敏恒《化工原理》(第3版)(下册)章节题库-气液传质设备(圣才出品)
第10章气液传质设备一、选择题1．以下参数中，属于板式塔结构参数的是（）；属于操作参数的是（）。
A．板间距B．孔数C．孔速D．板上清液层高度【答案】AB；CD2．设计筛板塔时，若改变某一结构参数，会引起负荷性能图的变化。
下面叙述中正确的一组是（）。
A．板间距降低，使雾沫夹带线上移B．板间距降低，使液泛线下移C．塔径增大，使液泛线下移D．降液管面积增加，使雾沫夹带线下移【答案】D3．塔板上设置入口安定区的目的是（），设置出口安定区的目的是（）。
A．防止气体进入降液管B．避免严重的液沫夹带C．防止越堰液体的气体夹带量过大D．避免板上液流不均匀【答案】A；C4．填料的静持液量与（）有关，动持液量与（）有关。
A．填料特性B．液体特性C．气相负荷D．液相负荷【答案】AB；ABCD5．用填料吸收塔分离某气体混合物，以下说法正确的是（）。
A．气液两相流动参数相同，填料因子增大，液泛气速减小B．气液两相流动参数相同，填料因子减小，液泛气速减小C．填料因子相同，气液两相流动参数增大，液泛气速减小D．填料因子相同，气液两相流动参数减小，液泛气速减小【答案】AC6．以下说法正确的是（）。
A．等板高度是指分离效果相当于1m填料的塔板数B．填料塔操作时出现液泛对传质无影响C．填料层内气体的流动一般处于层流状态D．液泛条件下单位高度填料层的压降只取决于填料种类和物系性质二、填空题1．在传质设备中，塔板上的气液两相之间可能的接触状态有：______、______和______。
板式塔操作的转相点是指______。
【答案】鼓泡；泡沫；喷射；由泡沫状态转为喷射状态的临界点2．在设计或研制新型气液传质设备时，要求设备具有______ 、______、______。
【答案】传质效率高；生产能力大；操作弹性宽；塔板压降小；结构简单（以上答案中任选三个）3．对逆流操作的填料塔，液体自塔______部进入，在填料表面呈______状流下。
福州大学化工原理教案气液传质设备
10 气液传质设备10.1 板式塔10.1.1 概述板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。
如图10-1所示，板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相接触进行传质。
为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方面的功能：①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。
由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。
在板式塔内，各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。
但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能达到充分的逆流流动的。
为获得尽可能大的传质推动力，目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层。
由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。
10.1.2 筛板上的气液接触状态塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。
如图片3-8所示，当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态。
（1）鼓泡接触状态当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。
由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。
（2）蜂窝状接触状态随着气速的增加，气泡的数量不断增加。
当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。
气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为主的气液混合物。
化工原理-第10章 气液传质设备 (1)
Ea 考虑了液沫夹带的影响即 eV 。一般据修正平衡线的概念，实验经常考（设各板 EmV 均相等为 0.6，
全回流求实际塔板数）。 （4）全塔效率（设计时最常用）
ET
=
NT N
式中 NT ——理论板数；
N ——实际板数。
P164 精馏与吸收 ET 关联图，已出现许多关联式
10.1.6 提高板效率的措施
10.1.2 筛板上的气液接触状态
塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。如图片 3-8 所示，当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态。
（1）鼓泡接触状态 当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为 主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。 （2）蜂窝状接触状态 随着气速的增加，气泡的数量不断增加。当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累 积。气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为主的气液混合物。由于气泡不易破裂， 表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。 （3）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。 （4）喷射接触状态 当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等的液滴，直径较大的液滴受重 力作用又落回到板上，直径较小的液滴被气体带走，形成液沫夹带。此时塔板上的气体为连续相，液体为 分散相，两相传质的面积是液滴的外表面。由于液滴回到塔板上又被分散，这种液滴的反复形成和聚集， 使传质面积大大增加，而且表面不断更新，有利于传质与传热进行，也是一种较好的接触状态。 如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触 状态，故喷射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较多，若控制不好，会破坏传质过程，所 以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(气液传质设备 复习笔记)
10.1 复习笔记一、板式塔1．概述（1）板式塔的功能①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。
板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。
（2）筛孔塔板的构造①塔板上的气体通道——筛孔为保证气液两相在塔板上能够充分接触并在总体上实现两相逆流。
塔板上均匀地开有一定数量的供气体自下而上流动的通道。
图10-1 板式塔结构简图筛孔塔板的气体通道最为简单，它是在塔板上均匀地冲出或钻出许多圆形小孔供气体上升之用。
这些圆形小孔称为筛孔。
上升的气体经筛孔分散后穿过板上液层，造成两相间的密切接触与传质。
筛孔的直径通常是3～8mm，但直径为12～25mm的大孔径筛板也应用得相当普遍。
②溢流堰为保证气液两相在塔板上有足够的接触表面，塔板上必须贮有一定量的液体。
为此，在塔板的出口端设有溢流堰。
③降液管作为液体自上层塔板流至下层塔板的通道，每块塔板通常附有一个降液管。
图10-2 筛板塔的构造在塔板上的流动更为均匀，当采用圆形溢流管时，仍需设置平直溢流堰。
同理，在圆形降液管的出口附近也应设置堰板，称为入口堰。
2．筛板上的气液接触状态实验观察发现，气体通过筛孔的速度不同，两相在塔板上的接触状态亦不同。
如图10-3所示，气液两相在塔板上的接触情况可大致分为三种状态。
图10-3 塔板上的气液接触状态（1）鼓泡接触状态当孔速很低时，通过筛孔的气流断裂成气泡在板上液层中浮升，塔板上两相呈鼓泡接触状态。
（2）泡沫接触状态随着孔速的增加，气泡数量急剧增加，气泡表面连成一片并且不断发生合并与破裂。
此时，板上液体大部分是以液膜的形式存在于气泡之间，仅在靠近塔板表面处才能看到少许清液。
这种接触状况称为泡沫接触状态。
在泡沫接触状态，液体仍为连续相，而气体仍为分散相。
化工原理：气液传质设备
塔内逐板接触进行质、热交换，故两相
的组成沿塔高呈阶跃式变化。
气体
DJ 塔盘
新型塔板
板式塔
板式塔
第一节 概 述（Introduction）
三、评价塔设备的基本性能指标
1.生产能力：单位塔截面单位时间的处理量
2.分离效率： 板式塔：每层塔板的分离程度 填料塔：单位高度填料层所能达到的分离程度
3.操作弹性：塔的最大处理量与最小处理量之比,通常 以最大气速负荷与最小气速负荷之比表示； 4.压强降：指气相通过每层塔板或单位高度填料 的压强降；
为保证塔的正常操作，漏液量应不大于液体流量的10%。 漏液量达到10%的气体速度称为漏液速度，它是板式塔操作 气速的下限。
当板上结构均匀、各处干板阻力相等时，板上液层阻力即液 层厚度的均匀程度将直接影响气体的分布。
板上液层厚度不均匀：液层波动和液面落差。
液层波动：波峰处液层厚，阀孔气量小、易漏液。由此引起 的漏液是随机的。可在设计时适当增大干板阻力。
冲击或气泡破裂时获得了足够的向上初速度而被弹溅到 上层塔板。夹带量与板间距有关。
后果：过量的液沫夹带常造成液相在塔板间的返混，进而导 致板效率严重下降。为维持正常操作，需将液沫夹带限制在 一定范围。
3.气泡夹带 液体在降液管中停留时间太短，大量气泡被液体卷进下层
塔板。
后果：液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混，均对 传质不利。严重时可诱发液泛，完全破坏塔的正常操作。 液沫夹带和气泡夹带是不可避免的，但夹带量必需严格地控制 在最大允许值范围内。
⒉使接触后的汽液两相及时分开，互不夹带。
第一节 概 述（Introduction） 二、塔设备的分类
板式塔
填料塔
填料塔
化工原理公式
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连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点, 对其跟踪观察，描述其运动参数( 如位移、速度等) 与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直, 在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
化工原理-第10章-气液传质设备分析
化工原理-第10章-气液传质设备知识要点用于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。
通称气液传质设备。
本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体力学与传质特性（包括板式塔的负荷性能图)。
1. 概述高径比很大的设备叫塔器。
蒸馏与吸收作为分离过程，基于不同的物理化学原理，但其均属于气液两相间的传质过程，有共同的特点可在同样的设备中进行操作。
(1) 塔设备设计的基本原则① 使气液两相充分接触，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离。
② 在塔内气液两相最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。
(2) 气液传质设备的分类① 按结构分为板式塔和填料塔② 按气液接触情况分为逐级式与微分式通常板式塔为逐级接触式塔器，填料塔为微分接触式塔器。
2. 板式塔(1) 板式塔的设计意图：总体上使两相呈逆流流动，每一块塔板上呈均匀的错流接触。
(2) 筛孔塔板的构造① 筛孔——塔板上的气体通道，筛孔直径通常为3~8mm 。
② 溢流堰——为保证塔板上有液体。
③ 降液管——液体自上层塔板流至下层塔板的通道。
(3) 筛板上的气液接触状态筛板上的气液接触状态有鼓泡接触、泡沫接触、喷射接触，比较见表10-1。
表10-1 气液接触状态比较项 目 鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷射接触状态 孔速很低 较高 高两相接触面 气泡表面 液膜 液滴外表面 两相接触量 少 多 多 传质阻力 较大 小 小 传质效率 低 高 高 连续相 液体 液体 气体 分散相 气体 气体液体适用物系重轻σσ<(正系统)重轻σσ>(负系统)工业上经常采用的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。
由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。
(4) 气体通过塔板的压降 包括塔板本身的干板阻力(即板上各部件所造成的局部阻力)、气体克服板上充气液层的静压力所产生的压力降、气体克服液体表面张力所产生的压力降(一般较小，可忽略不计)。
化工原理下 第十章 气液传质设备解读
10.2.2 板式塔的水力学性能
四、塔板的共同结构
1. 塔板的几个区域： 溢流区：降液管所占的部分。 鼓泡区：塔板开孔部分。 无效区(包括进口安定区和破沫 区) 进口安定区：防止液体在塔板 进口处从板上开孔处漏下，宽 度50～100mm。 破沫区：在泡沫液进入降液馆 之前，消除泡沫液的一部分泡 沫。宽度50～100mm。
10.2.3 筛板塔上流体力学计算
二、筛板的几个操作极限 为使塔板在稳定范围内操作，必须了解板式塔的几 个极限操作状态。操作极限有三个：漏液点、雾沫夹带 和液泛。漏液点是操作下限，而雾沫夹带和液泛是操作 上限。
1) 漏液点 2) 雾沫夹带 3) 液泛
10.2.3 筛板塔上流体力学计算
（1）漏液点 可以设想，在一定液量之下，当气速不够大，塔板上 的液体有一部分会从筛孔漏下。这样会降低塔板的传质效 率，因此要求塔板在不漏液的情况下操作。所谓“漏液点”是 指刚使液体不从塔板上泄漏的气速。
一、板式塔的操作原理 气体和液体在塔板和降液馆中的流动、接触。 塔板的作用： 1、根据气液流量提供合适大小的两相通道 2、实现气液两相的充分传质 3、实现气液两相的及时分离
塔板上形成三种不同状态的区间： ① 靠近塔板液层底部属鼓泡区； ② 在液层表面属泡沫区； ③ 在液层上方空间属雾沫区
10.2.2 板式塔的水力学性能
10.2.3 筛板塔上流体力学计算
10.2.2 板式塔的水力学性能
三、塔板流动型式
168页
板上液体流动的安排方式，主要根据塔径与液 气流量比(或液体流量)来确定。常用的型式有下列 几种。
10.2.2 板式塔的水力学性能
单溢流型 如图(a) 液体横过板面从一例流到另 一侧，反方向从一侧流到另一侧。这是最常用 的型式，道长，有利于达到较高的塔板效率。 落下降液管中，到达下层板，在下层板上沿因 其结构简单，制作方便，且横贯全板的流长， 有利于达到较高的分离效率。 双溢流型 如图(b) 液体在板上被分成两份，每 一份流过半面塔板，若在一层板上从两侧流到 中央，落到下一层板上便从中央分流到两侧。 此种安排可使液体的通过量加大，而且液面落 差减小，特别适用于液体流量大及塔径也大 (2m以上)的场合。设计之初，塔径尚未决定， 但可预先选定一种液流型式，以后再核验其是 否适当。
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第十章 气液传质设备
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泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型：
§10.1 板式塔
旋流塔板
压延孔板
浙江大学本科生课程 化工原理
第十章 气液传质设备斜孔塔板
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§10.1 板式塔
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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第十章 气液传质设备
有溢流塔板
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§10.1 板式塔
3. 液泛（淹塔）
不良后果：塔压力降急剧增大、板效急剧减小、 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)液体负荷过大，降液管的截面积不够，
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）。
1． 严重漏液 不良后果：降低板效，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。
2． 过量的液沫夹带
不良后果：（1）降低板效、 （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 飞溅夹带
夹带量通常 eG<0.1kg 液体/kg 干气体
浮阀型
其它型：
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第十章 气液传质设备
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§10.1 板式塔泡罩型Fra bibliotek筛孔型
浮阀型
特点：结构上较泡罩简单，比筛板复杂，操作弹性大、 生产能力大。
其它型：
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第十章 气液传质设备
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各种浮阀： 阀型：F1型、V型、T型、A型
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不良后果：液面落差会导致气流分布不均
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第十章 气液传质设备
有溢流塔板
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§10.1 板式塔
5、 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 （加和模型）
不良后果：
（1）单板压降大，气体流动阻力大，对输送要求较高。 （2）过高的单板压降会使塔顶与塔底的压差较大，从而 影响体系的相平衡关系以及气液流动情况，这对真空操作 尤为重要。
弹性小、效率低
有溢流塔板： 气液两相在设备中要有良好的接触：
无溢流塔板
接触充分，接触面大，相界面不断更新
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第十章 气液传质设备
有溢流塔板
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§10.1 板式塔 一、板式塔类型、结构及特点：
平顶型 溢流堰
受液区
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有溢流塔板
降液管
降液管
溢流装置
§10.1 板式塔
有溢流塔板又分为：
泡罩型
优点：弹性大、操作稳定可靠。 缺点：结构复杂，制造成本高，压降大，液泛气速
低，故生产能力较小。
筛孔型
浮阀型
其它型：
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第十章 气液传质设备
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§10.1 板式塔
泡罩型
筛孔型
特点：结构简单、造价低、压降小、生产能 力大、操作弹性可达2~3、
全塔效率估算用 Oconnell 关联图
HT 与塔径之间的关系如表 1 所示：
表 1 板间距参考数值
塔径 D(m) 0.3～0.6 0.6～1.0 1.0～2.0 2.0～4.0 4.0～6.0
板间距 HT(mm) 200～350 250～400 250～600 300～600 400～800
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§10.1 板式塔
四、塔板负荷性能图
操作弹性=气量上限/气量下限
操作弹性要求大于 2～3
VG
正常操作区
过量液沫夹带线
4
液5泛线
1
液相下限线
2
——液相上限线
O
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化工原理
3
漏液线
第十章 气液传质设备
VL
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§10.1 板式塔
五、塔板设计要点
安定区
设计内容：板型：筛板、浮阀等
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
有溢流塔板
3~5s
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§10.1 板式塔
三、 塔径和塔高的估算
D
4VG
u
Z Ne 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。
溢流堰
平顶堰 齿形堰
开孔区
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§10.1 板式塔
受液盘
单流型 液流形式多流型
U型流 阶梯型流
单流型
受液盘
双流型 受液盘
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U 流型
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阶梯型流
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§10.1 板式塔
双流型塔板
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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 设计方法：
单流型
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
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§10.1 板式塔
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．液体停留时间
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§10.1 板式塔
幻灯片1目录
§10.1 板式塔
一、板式塔类型、结构及特点 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、塔板设计要点
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第十章
气-液传质设备
板式塔 塔设备填料塔
§10.1 板式塔
一、板式塔类型、结构及特点：
无溢流塔板：结构简单 、压降小、塔板面积利 用率高、