板式塔的流体力学性能与操作特性
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V 雾沫夹带线
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
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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 ↑
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• （3）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，形成雾沫夹带。 • 特点： • 气体为连续相，液体为分散相； • 传质在不断更新的液滴表面进行； • 因液滴不断形成和聚集，因此传质面 积大大增加。
• 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，但喷射状态雾沫夹带较多，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。
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2、气体通过塔板的压降
干板压降 （板上部件造成的局部阻力）
塔板压降 液层阻力 液体的表面张力 接触时间↑ 压降增大 塔釜温度↑ 能耗↑ 操作费↑ 板效率↑ 板数↓ 设备费↓ 板上充气液层的静压力
•设计时，应使操作点尽量位 于操作区的中央，若操作点 紧靠某一条边界线，则负荷 稍有变动，塔的正常操作即 被破坏。
C 操作点
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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。
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2、塔板的负荷性能图
板式塔的流体力学性 能与操作特性
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• 一，板式塔的流体力学性能
• 1. 塔板上气液两相的接触状态 • 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。 • 当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出 现以下三种典型的接触状态。
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• （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。 • 特点： • 液体为连续相，气体为分散相； • 传质在气泡表面进行； • 湍动程度低，传质阻力大。
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• （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。
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2）雾沫夹带 原因： 由于气体流速过快或板间距不足，使下层液体被气流夹 带回上层塔板。
后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降。
控制： 1Kg上升气体夹带到上层的液体量不超过0.1Kg。 影响因素 •空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
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• 3.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。 • 不良后果：液面落差会导致气流 分布不均，从而造成漏液现象， 使板效率下降。 • 影响因素：塔板结构、塔径↑、液 体流量↑→液面落差↑
有溢流塔板
8Байду номын сангаас
二，板式塔的操作特性
1、塔板上的异常操作现象
1）漏液 原因： 气体通过升气孔的动压不足以阻止板上液体经孔道流下 控制：漏液量不大于液体流量的10%，并且为防止因液层在 塔板入口处因厚度过大出现漏液，在塔板入口处设置 不开孔的安定区。 漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。 漏液 两相在塔板上的接触时间↓ 板效率↓
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
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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 ↑
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• （3）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，形成雾沫夹带。 • 特点： • 气体为连续相，液体为分散相； • 传质在不断更新的液滴表面进行； • 因液滴不断形成和聚集，因此传质面 积大大增加。
• 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，但喷射状态雾沫夹带较多，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。
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2、气体通过塔板的压降
干板压降 （板上部件造成的局部阻力）
塔板压降 液层阻力 液体的表面张力 接触时间↑ 压降增大 塔釜温度↑ 能耗↑ 操作费↑ 板效率↑ 板数↓ 设备费↓ 板上充气液层的静压力
•设计时，应使操作点尽量位 于操作区的中央，若操作点 紧靠某一条边界线，则负荷 稍有变动，塔的正常操作即 被破坏。
C 操作点
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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。
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2、塔板的负荷性能图
板式塔的流体力学性 能与操作特性
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• 一，板式塔的流体力学性能
• 1. 塔板上气液两相的接触状态 • 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。 • 当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出 现以下三种典型的接触状态。
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• （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。 • 特点： • 液体为连续相，气体为分散相； • 传质在气泡表面进行； • 湍动程度低，传质阻力大。
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• （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。
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2）雾沫夹带 原因： 由于气体流速过快或板间距不足，使下层液体被气流夹 带回上层塔板。
后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降。
控制： 1Kg上升气体夹带到上层的液体量不超过0.1Kg。 影响因素 •空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
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• 3.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。 • 不良后果：液面落差会导致气流 分布不均，从而造成漏液现象， 使板效率下降。 • 影响因素：塔板结构、塔径↑、液 体流量↑→液面落差↑
有溢流塔板
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二，板式塔的操作特性
1、塔板上的异常操作现象
1）漏液 原因： 气体通过升气孔的动压不足以阻止板上液体经孔道流下 控制：漏液量不大于液体流量的10%，并且为防止因液层在 塔板入口处因厚度过大出现漏液，在塔板入口处设置 不开孔的安定区。 漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。 漏液 两相在塔板上的接触时间↓ 板效率↓