化工原理第十章气液传质设备资料重点
化工原理公式和重点概念
《化工原理》重要公式第一章 流体流动牛顿粘性定律 dydu μτ= 静力学方程 g z p g z p 2211+=+ρρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑雷诺数 μμρdGdu ==Re阻力损失 22u d l h f λ= ????dq d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 232d ul h f ρμ= 局部阻力 22u h f ζ= 当量直径 ∏=A d e 4 孔板流量计 ρP ∆=200A C q V ， g R i )(ρρ-=∆P第二章 流体输送机械管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλρ+∑+∆+∆= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ=泵效率 ae P P =η最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H gp g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρρ''TT p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体）（饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ012r K S -∆=P 恒速过滤 τ222KA VV V e =+ 恒压过滤 τ222KA VV V e =+生产能力 τ∑=V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2ϕ板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτVV W W W W 8P P ∆∆=第五章 颗粒的沉降和流态化斯托克斯沉降公式 μρρ18)(2gd u p p t -=， 2Re <p重力降尘室生产能力 t V u A q 底=除尘效率 进出进C C C -=η 流化床压降 g A m p p)(ρρρ-=∆P 第六章 传热傅立叶定律 dndt q λ-=牛顿冷却定律 )(W T T q -=α努塞尔数 λαl Nu = 普朗特数 λμp C =Pr 圆管内强制湍流 b d Pr Re 023.08.0λα= 受热b=0.4,冷却b=0.3传热系数 2212111111d d R d d R K m αλδα++++=传热基本方程式 m t KA Q ∆= 2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ 热量衡算式 )()(21222111t t C q T T C q Q p m p m -=-= 或 r q Q m 1=第七章 蒸发蒸发水量 )1(0ww F W -= 热量衡算 损Q Wr t t FC Dr Q ++-==)(000传热速率 )(t T KA Q -=溶液沸点 ∆+=0t t第八章 气体吸收亨利定律 Ex p e =，HC p e =； 相平衡 mx y e =费克定律 dzdC D J A AB A -= 传递速率 A A A Nx J N +=； )(21A A BmM A C C C C D N -=δ1212ln B B B B Bm C C C C C -= 对流传质 )()()()(x x k y y k C C k p p k N i x i y i L i g A -=-=-=-=总传质系数 x y y k m k K +=11传质速率方程式 )()(x x K y y K N e x e y A -=-=吸收过程基本方程式 my y y e y OG OG y y y a K G y y dy a K G N H H ∆-=-==⎰2112 对数平均推动力 22112211ln )()(mx y mx y mx y mx y y m -----=∆ 吸收因数法 ])1ln[(112221L mG mx y mx y L mG LmG N OG +----= 最小液气比 2121min )(x x y y G L e --= 物料衡算式 )()(2121x x L y y G -=-第九章 液体精馏相平衡常数 AA A x y K = 相平衡方程 xx y )1(1-+=αα 物料衡算 W D F +=W D f Wx Dx Fx +=轻组分回收率 fD A Fx Dx =η 默弗里板效率 11*++--=n n n n mV y y y y Eq 线方程 11---=q x x q q y f塔内气液流率 qF RD qF L L +=+= F q D R F q V V )1()1()1(--+=--=精馏段操作方程 11+++=R x x R Ry D提馏段操作方程 V Wx x V Ly W-=最小回流比 ee eD x y y x R --=min芬斯克方程 αln )11ln(min WWD D x x x x N --=第十章 气液传质设备全塔效率 实际不含釜N NE T T )(=填料塔高度 HETP N H T =第十一章 液液萃取分配系数 AAA x y k =选择性系数 )1/()1/(//000A A A AB B A A x x y y x y x y --==β单级萃取 E R S F +=+； A A A fA Ey Rx Sz Fx +=+；S S S Ey Rx Sz +=第十二章 其他传质分离方法总物料衡算式 )()5.0()(21021x x L L c c u B B --=-ρτ传质区计算式 ⎰-==S B C C e B f of of c c dca K uN H L 0第十三章 热、质同时传递的过程湿度 水汽水汽水汽水汽空气水p p p p p p M M H -=-=622.0 相对湿度 S p p 水汽=ϕ 当p p S <; p p 水汽=ϕ 当p p S >焓 H t H I 2500)88.101.1(++=比容 273273)184.22294.22(++=t H v H 湿球温度 )(H H r k t t W W H W --=α绝热饱和温度 )(H H C r t t aS HaS aS --= 路易斯规则 空气-水系统kg kJ k H /09.1=α℃pH c ≈， W aS t t ≈第十四章 固体干燥干燥速率 τd dX A G N C A -= 恒速段速率 )()(W W W H A t t r H H k N -=-=α间隙干燥 恒速段时间： AC C AN X X G )(11-=τ 降速段时间： **ln 22X X X X AK G CX C --=τ (近似处理*)(X X K N X A -=)连续干燥 物料衡算 )()(1221H H V X X G W C -=-=热量衡算 损补Q Q Q Q Q Q +++=+321； 预热器)(01I I V Q -=；理想干燥12I I =热效率 补Q Q Q Q ++=21η； 当00==损补，Q Q 时 0121t t t t --=η 《化工原理》重要概念第一章 流体流动质点 含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
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
《化工原理》重点介绍各主要化工单元操作的基本原理、典型设备和相关汁算，内容包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、干燥以及附录。
1.以流体流动(动量传递)为基础阐述流体输送、非均相物系分离相关单元操作；2.以热量传递为基础阐述换热器及蒸发单元操作；3.以质量传递为基础阐述吸收、精馏传质单元操作，4.具有热量、质量同时传递特点的干燥操作。
5.以物料衡算、能量衡算为主线，强调应用基本概念和原理分析、解决工程实际问题。
《化工原理》考试大纲考试内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、蒸馏和吸收塔设备、干燥、蒸发。
考试要求：一、流体流动（以柏努利方程为主线）通过本章的学习，掌握流体流动的基本规律、管内流动的规律，并应用这些原理和规律去分析和解决流动过程中的有关问题。
1、掌握流体静力学基本方程式及其应用；2、掌握连续性方程式及其应用；3、掌握柏努利方程的物理意义、应用范围及其解题计算；4、掌握流体阻力、流量、雷诺系数等之间的关系；5、掌握流动类型及其判断依据；6、掌握管路计算方法；7、掌握主要流量测量手段的基本原理、适用范围；8、了解管路串、并联的阻力、流量的关系。
二、流体输送机械通过本章的学习，了解掌握管路系统对输送机械的要求。
1、掌握常用泵的主要性能参数、特性曲线；2、掌握常用泵的使用操作要点，如串并联、开启、关闭等；3、了解常用泵和风机的基本性能和适用范围。
三、非均相物系的分离通过本章的学习，了解掌握沉降和过滤两种机械分离操作的基本原理、典型设备的结构与特性。
1、掌握沉降分离的原理、沉降过程及影响因素；2、掌握斯托克斯公式；3、掌握除尘设备的基本原理和选型；4、了解各种机械分离方法的优缺点及其适用范围；四、传热通过本章的学习，了解掌握传热的基本原理、传热规律，并运用其去分析和计算传热过程的有关问题。
1、掌握传热的基本方程式；2、掌握各种传热、导热系数的定义、单位及其差异；3、掌握单、多壁圆筒热传导速率方程及其应用；4、掌握列管换热器的计算；5、掌握强化换热的手段；6、了解傅立叶定律和辐射速率方程；7、了解边界层和保温层基本概念。
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：
化工原理知识要点
1.分离过程包括均相物系的分离和非均相物系的分离，其中均相物系不能通过简单的机械方法分离，需通过某种物理（或化学）过程实现分离。
2.相际传质过程：根据不同组分在各相中物性的差异，使某组分从一相向另一相转移：3.气液传质过程是指物质在气、液两相间的转移，它主要包括气体的吸收（或脱吸）、气体的增湿（或减湿）等单元操作过程。
4.汽液传质过程是指物质在汽、液两相间的转移，该汽相是由液相经过汽化而得，它主要包括蒸馏（或精馏）单元操作过程。
5.液液传质过程是指物质在两个不互溶的液相间的转移，它主要包括液体的萃取等单元操作过程。
6.液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、浸取等单元操作过程。
7.气固传质过程是指物质在气、固两相间的转移，它主要包括气体吸附（或脱附）、固体干燥等单元操作过程。
8.平衡常数一般大于1，当偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分离。
9.膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。
包括：超滤、反渗透、渗析、点渗析10.场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。
包括：电泳、热扩散、高梯度磁场分离11.分离方法选择的原则：被分离物系的相态、被分离物系的特性、产品的质量要求、经济程度12.由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象——分子传质。
分子传质又称为分子扩散，简称为扩散。
分子传质在气相、液相和固相中均能发生。
13.描述分子扩散过程的基本定律——费克第一定律。
14.用示例说明：总体流动现象：（示例：用水吸收空气中的氨）设由A、B组成的二元气体混合物，其中A为溶质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。
这样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分B不能进入液相。
由于A分子不断通过相界面进入液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。
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。
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
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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；
化工原理汽液传质设备考试题目
单项选择题 (每题2分,共30题) 成绩查询第十章气液传质设备1. 填料吸收塔空塔的速度应_______液泛速度。
A：大于B：小于C：等于D：-2. 对吸收操作影响较大的填料特性是_______。
A：比表面积和空隙率B：机械强度C：对气体阻力要小D：几何尺寸3. 选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好，结构简单，造价小，一般应选_______。
A：填料吸收塔B：板式吸收塔C：喷淋吸收塔D：其他传质设备4. 气液两相在塔板上有四种接触状态，从减小雾沫夹带考虑，大多数塔操作控制在_______下操作。
A：鼓泡接触状态B：蜂窝接触状态C：泡沫接触状态D：喷射接触状态5. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，操作弹性最大的是_______。
A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当6. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，造价最便宜的是_______。
A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当7. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，单板压力降最小的是_______。
A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当8. 板式塔塔板的漏液与_______无关。
A：空塔气速B：液体流量C：板间距D：板上液面落差塔9. _______对板式塔塔板的液沫夹带量影响不大。
A：板上液面落差塔B：空塔气速C：液体流量D：板间距10. 板式塔塔板的液泛与下列因素有关：①空塔气速；②液体流量；③溢流堰的堰高；④板间距A：①、②对B：②、③对C：①、②、③对D：①、②、③、④对11. 下述说法中错误的是_______。
A：板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；B：精馏用板式塔，吸收用填料塔；C：精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；D：吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。
12. 指出下列_______参数不属于筛板精馏塔的塔板参数。
A：HT（板间距）B：Af（降液管面积）C：u0（孔速）D：hw（堰高）13. 下列判断不正确的是_______。
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。
陈敏恒《化工原理》(第3版)(下册)名校考研真题-气液传质设备(圣才出品)
第10章气液传质设备一、选择题1．浮阀塔、泡罩塔及筛板塔三种板式塔的板效率比较（）。
[华南理工大学2012年研]A．浮阀塔＞泡罩塔＞筛板塔B．浮阀塔＝泡罩塔＝筛板塔C．浮阀塔＞泡罩塔＝筛板塔D．浮阀塔＞筛板塔＞泡罩塔【答案】D【解析】泡罩塔应用最早，效率是最低的，浮阀塔应用最广泛，兼有泡罩塔和筛板塔的优点，效率是最高的。
2．浮阀塔与泡罩塔比较，其最主要的改进是（）。
[中南大学2012年研]A．简化塔板结构B．形成可变气道，扩宽高效操作区域C．提高塔板效率D．增大气液负荷【答案】B【解析】浮阀塔具有较大的操作弹性,由于阀片可以自由升降以适应气量的变化,故维持正常操作所允许的负荷波动范围比泡罩塔宽。
二、填空题1．当填料塔操作气速达到泛点气速时，______充满全塔空隙，并在塔顶形成液体层，因而______急剧升高。
[北京化工大学2012年研]【答案】液相；压降【解析】当气速过大时，使降液管内的液体不能顺利下流，管内液体必然积累。
气体穿过板上液层时造成的两板间的压降增大。
2．通常填料塔的泛速是依据______经验关联图算出的，其中体现不同尺寸的各种填料操作特性的参量是______。
[南京理工大学2010年研]【答案】埃克特泛点；填料因子φ【解析】埃克特通用关联图适用各种散装填料，如拉西环，鲍尔环等，但需确知填料的φ值。
填料因子φ代表实际操作时填料的流体力学性能，填料的流体力学性能也集中体现在填料因子上。
3．试写出浮阀塔的三种不正常操作情况：（1）______；（2）______；（3）______。
[四川大学2009年研]【答案】严重漏液；严重气泡夹带；降液管液泛；严重雾沫夹带；液相不足（任选三）【解析】浮阀塔属于板式塔，板式塔的异常操作现象包括：漏液、雾沫夹带、液泛等。
化工原理气液传质设备
化工原理气液传质设备气液传质设备在化工领域中具有重要的作用。
它们能够实现气体和液体之间的传质过程，从而满足不同化工过程中的需要。
本文将介绍气液传质设备的基本原理以及它们在化工领域的应用。
一、气液传质设备的基本原理气液传质设备是利用不同相之间的质传扩散来实现物质传递的过程。
其中，气液传质设备主要包括吸收塔、吸附塔、萃取塔和蒸馏塔等。
这些设备通过充分接触气体和液体，利用相对浓度差异和溶解度差异来实现物质传递。
在气液传质设备中，气体和液体以不同的形式相互接触。
其中，气体一般以气泡、气液分散剂或气体流动的形式存在，而液体则以滴状、薄膜、湍流或静态的形式存在。
通过增加界面积和减少传质阻力，气液传质设备能够提高传质效率。
二、气液传质设备的应用1. 吸收塔吸收塔是一种常用的气液传质设备，主要用于气体中有害成分的去除。
在吸收塔中，废气与吸收剂通过充分接触，有害成分会被吸收剂吸收，从而净化废气。
2. 吸附塔吸附塔是利用吸附剂对气体中的有害物质进行去除的设备。
吸附剂通常具有很大的比表面积，通过与气体接触，吸附剂上的孔隙能够吸附气体中的有害成分，从而实现气体的净化。
3. 萃取塔萃取塔主要用于分离液体混合物中的组分。
在萃取塔中，液体混合物与萃取剂接触，通过溶质在两相之间的传输来实现组分的分离。
4. 蒸馏塔蒸馏塔是一种常见的气液传质设备，用于将液体混合物分离成为较纯的组分。
蒸馏塔通过液体的汽化和冷凝过程，将液体混合物中的组分按照其沸点的差异进行分离。
三、气液传质设备的优化与发展随着化工行业的发展，气液传质设备也在不断优化和发展。
目前，一些新型的气液传质设备如微滴反应器、微通道装置等开始得到应用。
这些新型设备能够提高传质效率、降低能耗，并满足高效、精细化生产的需求。
此外，化工原理气液传质设备的设计和运行也越来越注重安全性和环保性。
在设计上，需要考虑到设备的稳定性、材料的选择以及操作的方便性。
在运行过程中，需要确保气体和液体的流动平稳，避免泄漏和废液的排放。
化工原理下 第十章 气液传质设备解读
气速u的计算方法很多，现推荐史密斯法。先计算塔 板的最大允许气速u max ：
10.2.2 板式塔的水力学性能
经验系数Cσ根据图10-13(课本487页)查取并校正。 根据 图10-13(课本487页)查取C20，Cσ再根据下式校正：
实际的气速u＝(0.6～0.8)umax。u计算出即可求得塔 径。 塔径在1m以内时，其尺寸应圆整为按100mm递增值 计算，塔径超过1m则按200mm递增值计算。
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。
10.2.1 板式塔的类型结构与特点
主要优点： 舌片板塔的气、液通量比泡罩塔与筛板塔的都大。 板上液层薄，塔板的阻力减小，液沫夹带也少。 主要缺点 ： 气液接触时间比较短，效率并不很高。 操作弹性比较小，只能在一定的负荷范围内才能取得较 好的分离效果。
二、浮舌塔版：浮动舌片板
主要优点： 可令气体以喷射方式进入液层，又可在 负荷改变时调节舌阀的开度。
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
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。
定态流动流场中各点流体的速度u、压强p不随时间而变化。
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。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。
化工原理(下)复习
吸 收亨利定律 Ex p e =，HC p e =； 相平衡 mx y e = 费克定律 dzdC D J AABA -= 传递速率 A A A Nx J N +=； )(21A A Bm MA C C C C D N -=δ 1212ln B B B B Bm C C C C C -=对流传质 )()()()(x x k y y k C C k p p k N i x i y i L i g A -=-=-=-= 总传质系数 xy y k m k K +=11传质速率方程式 )()(x x K y y K N e x e y A -=-= 吸收过程基本方程式 my y y e y OG OG y y y a K G y y dy a K G N H H ∆-=-==⎰2112 对数平均推动力 22112211ln)()(mx y mx y mx y mx y y m -----=∆吸收因数法 ])1ln[(112221L mGmx y mx y L mG LmG N OG +----=最小液气比 2121min )(x x y y GL e --=物料衡算式 )()(2121x x L y y G -=-问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性? 问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?问题4. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别? 问题5. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？问题6. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系? 问题7. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?问题8. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?问题9. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式? 问题10. 吸收塔高度计算中，将N OG 与H OG 分开, 有什么优点?问题11. 建立操作线方程的依据是什么?问题12. 什么是返混?问题13. 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题?问题14. x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的? 技术上的限制主要是指哪两个制约条件?问题15. 有哪几种N OG的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求N OG的条件各是什么?问题16. H OG的物理含义是什么? 常用吸收设备的H OG约为多少?问题17. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素? 操作中调节这三要素, 分别对吸收结果有何影响?问题18. 高浓度气体吸收的主要特点有哪些?问题19. 化学吸收与物理吸收的本质区别是什么? 化学吸收有何特点?1、在填料塔中用清水吸收混合气体中的氨，当水量增大时，气相总传质单元数N OG将( )（填：增加，减少或不变）。
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⑴板面结构：如图所示 受液区—接受上一块板的液体 泪孔—停产排液 进口缓冲区—防止气体短路 工作区—气液传质交换区 出口缓冲区—防止气体夹带 溢流堰—维持塔板液体层高度
⑵ 塔板上气液两相接触状态
Prince实验（80塔） u0
三种流型：
鼓泡状态— 液体连续
气体分散
泡沫状态 — 液体连续
双程流型 四程流型
阶梯流型
U型降液板
单程降液板
塔径
液 体 流 量 m3/h
m U形流程 单流程 双流程 阶梯流程
1.0
<7
<45
1.4
<9
<70
2.0
<11
<90
90-160
3.0
<11
<110 110-200
200-300
4.0
<11
<110 110-230
230-350
5.0
<11
<110 110-250
气体分散
喷射状态 — 气体连续
o
液体分散
C
B
不 发 泡 液 体
喷射状态 泡沫状态
蜂窝状态
A
鼓泡状态
气体滞留分率
2. 气体通过塔板压降
P Pd Pl
或 Ht=h0＋hl ⑴ 干板压降 h0
气体通过板孔的阻力损失(筛孔)
how hw
u0 c0
P 2
G
2
h0
p
G g
G L
1 2g
uo co
G L
现状：目前使用最广泛的一种板型。
导向筛板 Flow-guide Sieve plate
（Linde sieve plate） 结构：有导向筛孔，并设置鼓泡
促进装置。 特点：塔板上液层均匀，压降小
塔板效率高 操作弹性比筛孔大 是一种优良的真空塔板
S形塔板 浮动塔板
HVT塔板
垂 直 筛 板 VST
250-400
6.0
<11
<110 110-250
250-450
3. 气体通道～气液接触元件
泡罩塔板 Bubble-cap tray
1813年问世 优点：操作稳定，弹性较大。 缺点：结构复杂，阻力损失
大，造价高。 现状：近二、三十年来已趋
于淘汰。
浮阀塔板 Valve tray
五十年代问世。 优点：对负荷波动的适应强，弹性大（可到6）。
压降较低，通量可增大20-40%。 结构比泡罩塔板简单，造价低20%左右。 缺点：阀片易松动或卡住（生锈），故多用不锈钢制做， 造价较高。 现状：是目前使用最广泛的板型之一。 我国标准：重阀33g
轻阀25g（真空塔用）
筛孔塔板 Sieve plate
1830年问世。 特点：结构简单，造价低。
设计良好的筛板塔 通量比泡罩塔板大20-40% 效率比泡罩塔板高10-25% 压降比泡罩塔板低30% 弹性比泡罩塔板略低
角钢塔板
舌形塔板
浮舌塔板
网孔塔板
二. 塔板选择
1. 工业对塔设备的能力大
■ 效率高
■ 弹性宽：操作范围宽
操 作 弹 性
最大负荷 最 小 负 荷
2
3
■ 阻力小：气体通过塔板的压降低
■ 成本低：长期运行的可靠性、操作维修方便、制做 安装容易、造价低 …...
化工原理
§11 气液传质设备（1） tower equipments
§11. 气液传质设备
分类
板式塔 ──逐级接触式，塔内装有塔板 气液传质在塔板上液层内进行
填料塔 ──连续接触式，塔内装有填料 气液传质在填料湿润表面上进行
其它传质设备—湿壁塔 鼓泡塔 文丘里混合器
……
§11.1. 板式塔
一. 板式塔结构
16 开工和停工方便 E E E C D E F C D C D D D D D
17 加热冷却的可能性 B B B D A C C D D F D D C A A
18
耐腐蚀性
BBCDCCCEEDCE D C C
表中符号说明：A—不合适，B—尚可，C—合适，D—较满意，E—很好，F—最好。
一. 板式塔水力学性能
4
阻力降小
AAADCDCEDEDD E C E
5 液沫夹带量少 B B C D D D E E E E E E E E F
6 板上滞液量少 A A A D E D D E D E C D D F F
7
板间距小
DCDE FEEF FEEF F E E
8
效率高
EDEEEFEEEDEE E D E
9
生产能力大
hl=(hw+how)
how hw
对于平直堰 how可用Francis公式计算：
2
how
0.0028Fw
VL lw
3
Fw～弓形堰校正系数 ——液体收缩系数
～充气系数，与动能因子
F的关系由图11-12关联,其中 ua以工作区面积计算的气速
F ua G
3.液体通过降液管流动
⑴ 降液管内清液高度： 在1-1及2-2面之间列柏努利方程:
Hd
P1
l g
u12 2g
Z2
P2
l g
u22 2g
hd
忽略u2变化
P2 P1
2. 塔板选择
序 号
内 容
泡 罩
条形 泡罩
S形 泡罩
溢流 式
筛板
导向 筛板
圆形 浮阀
条形 浮阀
栅板
穿流 式
筛板
穿流 式
管排
纹纹 筛板
异孔 径
塔板
条孔网 状搭板
舌形 板
文丘里 式塔板
1
高气液负荷
CBDEEEEEEEEE E E E
2
低气液负荷
DDDCDF FCDCDD E D B
3
操作弹性大
EBED F F FBBBCD E D D
m液柱
co～孔流系数～由实验确定 筛板的孔流系数如图
在阻力平方区c0与u0无关 一般情况：c0与u0有关 有些实验报道: ho=cu0A
其中A=1～2
⑵ 气体通过液层压降 hl —不同的塔板有各自的内涵，对于筛板有：
• 克服板上液层静压；
• 与液层摩擦的动量损失；
• 形成泡沫的动量损失 hl ～ u02、hw、how(L)、…
CBDE FEEEEEEE E E F
10 负荷的可变性 D C E D E F F B B A C C D D D
11
价格低廉
CBDEDEDDFCDE E E E
12 金属消耗量少 C C D E D E E F F C E F E F F
13
易于装卸
BBDECBEF FCDF F E E
14 易于检查清洗维修 C B D D C D D F E E E E D D D
1. 总体结构 • 塔体总体上气液两相逆流流动 • 塔板上气液两相错流流动
2. 液体通道
⑴ 淋降板 优点：气液两相逆流流动、结 构简单、造价低、塔截面有效利 用高； 缺点：操作弹性极小 — 高气速 形成气封、低气速形成液封。
⑵ 降液塔板 以降液管形状分类 — 园管和弓形
以液体流程分类 — 单程流型 U形流型