化工原理(第四版)谭天恩 第十一章 气液传质设备

板、网孔塔板、舌形塔板等。
逆流塔板（穿流式塔板）：塔板间没有降液
管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向
穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。
优点：塔板结构简单，板上无液面差，板面 充分利用，生产能力较大；
缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。 与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围小 得多。常见的板型有筛孔式、栅板式、波纹板式
径10～25mm），避免堵塞，提高生产能力。
3.浮阀塔板（ Valve Tray）
兼有前两者的优点，应用最广（石油、化工）。 ① 结构：开大孔(φ39mm)，装有上下浮动的阀片 (三条腿，限高8.5mm)，周边冲出向下弯曲的定 距片（保持2.5mm开度，点接触）。可据气量大 小调节间隙，小气量时由定距缝隙通过。 ② 优点：生产能力大；弹性大；板效率高（水平 吹，接触时间长，夹带少）；压降及落差小； 造价较低。 ③ 缺点：不易处理结焦或粘度过大的体系。
④常用浮阀
☻ F1型简单，易于制造，应用普遍，定型产品。
分轻阀和重阀。轻阀塔板漏液稍严重，除真空 操作时选用外，一般均采用重阀。
☻ V-4 型 阀 孔 呈 文 丘 里 型 ， 腿 加 长 。 气 体 压 降
小。适用于减压系统。
☻ T型拱形阀片的调节范围有固定于塔板上的支
架（阀笼）限制。结构复杂适于颗粒或易聚合 的物料，
构；板间距。
☻ 气相流速的上限之一。
3.雾沫夹带（Entrainment)： 雾沫虽利于传质，但过量会造成返混，ET↓。
☻原因：气速>液滴沉降速度；弹溅。
☻限制：雾沫夹带量 V<0.1 kg(液)/kg(气)。 ☻影响因素：空塔气速；板间距。 ☻气相流速上限之二。 ☻气泡夹带：液体流速过大。

化工原理谭天恩简答重点均相物系:物系内部各处均匀且无相界面，包括溶液、气体混合物等。

非均相物系:物系内部有不同相界面且界面两侧的物料性质有差异。

包括:气固系统(空气中的尘埃); 液固系统(液体中的固体颗粒);气液系统(气体中的液滴);液液系统(乳浊液中的微滴)。

非均相物系分离的依据: 连续相与分散相具有不同的物理性质(如密度)。

非均相物系分离方法:机械分离方法——按两相运动方式的不同分为沉降和过滤。

非均相物系的分离目的:1、回收有用物质，如颗粒状催化剂的回收;2、净化气体，如除尘、废液、废气中有害物质的清除等。

沉降:在重力或离心力作用下，使悬浮在流体中的固体颗粒沿受力方向与流体发生相对运动，与流体分离的过程。

重力沉降:利用悬浮固体颗粒本身的重力完成分离的操作。

——分离较大的颗粒离心沉降:利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得分离的操作。

——分离较小的颗粒沉降速度公式的应用条件:?球形颗粒;?自由沉降:颗粒沉降时彼此相距较远，颗粒间互不干扰;?忽略容器对颗粒的阻滞作用，前提: D/d,100;?颗粒不能太小，颗粒不因受流体分子运动的影响而使沉降速度变小。

离心沉降原理重力沉降速度一般很小，故设备体积庞大。

离心沉降速度大，可分离较小的微粒，且设备的体积可缩小。

离心沉降分离设备:旋流(旋风或旋液)分离器和沉降离心机。

前者的特征:设备静止、流体旋转;后者:机器带动流体一起旋转。

旋风分离器结构和工作原理:含尘气体高速切向进入分离器，在外筒与排气管间呈螺旋形旋转向下，到锥底后以相同的旋向折转向上至上部排气管流出。

夹带的颗粒在螺旋流中均受离心力作用向器壁方向抛出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口。

评价旋风分离器性能的主要指标:分离性能和气体的压力降旋风分离器的特点:流量大、压头低。

(1) 气体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失;(2) 气流旋转引起的动能损失;(3) 摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。

阻力系数主要由旋风分离器的结构决定。

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》教学大纲一、课程目标1．课程性质《化工原理》是化学工程与工艺类及相近专业的一门主干课，是学生在具备了必要的《高等数学》、《线性代数》、《物理》、《机械制图》、《算法语言》、《物理化学》等基础知识之后必修的技术基础课，也是学生学习《化工原理实验》、《化工原理课程设计》、《化工传递过程》、《化工分离工程》、《化工系统工程》等课程的先修课程。

《化工原理》是研究和探讨化工生产中大规模改变物质物理性质的工程技术学科，它以化工生产中的物理加工过程为背景，研究物理加工过程的基本规律，应用这些规律解决化工生产中的实际问题，并将这些规律按其操作原理的共性归纳成若干单元操作。

《化工原理》是化学工程这一学科中最早形成、基础性最强、应用面最广的学科分支。

2．教学方法以课堂讲授为主，讨论、自学、设备实物或模型现场教学、计算机辅助教学为辅。

3．课程学习目标与基本要求（1）单元操作的理论基础是流体力学（动量传递）、热量传递和质量传递理论。

通过课程教学，应使学生掌握流体力学、热量传递和质量传递的基本理论知识；掌握主要单元操作的基本原理、工艺计算和典型设备结构与设计；掌握本课程的主要研究方法，如数学模型方法和实验研究方法。

（2）通过课程教学，培养学生具备根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“单元过程和设备”选择的能力、过程的计算和设备设计的能力；具备进行单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力；具备单元过程在操作中发生故障时如何寻找故障的原因并加以解决的能力；具备应用计算机进行单元操作辅助计算的能力；具备通过自学获取新知识的能力等。

（3）通过课程教学，应着重培养学生具备以下两方面的良好素质。

一是针对现有生产过程单元操作中存在的问题，能够善于运用所学的基本理论和知识动脑分析、动手解决；二是针对现有单元操作中技术上不合理的地方，能够发现并提出改进措施，达到节能、降耗、提高效率的目的。

4．课程总学时：化学工程与工艺及制药类专业110学时，其中化工原理（一）A55学时，化工原理（一）B55学时。