化工原理講稿

1、化工原理講稿第1頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2022/9/41緒論一、化工原理學(xué)科的發(fā)展歷史二、單元操作及其理論基礎(chǔ)三、化工原理課程內(nèi)容及目標(biāo)四、化工原理中常用的基本概念五、單位與因次第2頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二一、化工原理學(xué)科的發(fā)展歷史1、學(xué)科歸屬 化工原理 化學(xué)反應(yīng)工程 化學(xué)工程與工藝 化工熱力學(xué) （一級學(xué)科） （二級學(xué)科） 化工系統(tǒng)工程 化工控制工程等第3頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二一、化工原理學(xué)科的發(fā)展歷史2、化工原理學(xué)科的發(fā)展與化學(xué)工業(yè)發(fā)展的關(guān)系 人類文明的歷史也是化學(xué)工業(yè)的歷史 化學(xué)工業(yè)發(fā)展時期

2、 十八世紀(jì)中期前（技術(shù)特點，人才要求） 十八世紀(jì)中期后化學(xué)工程與工藝學(xué)科的建立只有一百多年的歷史邊緣學(xué)科3、學(xué)科發(fā)展方向 與新技術(shù)學(xué)科交叉 生命化學(xué)工程，信息化學(xué)工程，新能源化學(xué)工程第4頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二一、化工原理學(xué)科的發(fā)展歷史4、學(xué)術(shù)團體，刊物及專著Handbook of Chemical EngineeringChemical Engineering(美國）Chemical Engineering Science(英國）The Chemical Engineer (英國）化學(xué)工程化工學(xué)報第5頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二二、

3、單元操作及其理論基礎(chǔ)1、單元操作 根據(jù)操作原理將各種各樣的物理加工歸納為一系列基本操作過程，即單元操作流體輸送，攪拌，沉降，過濾熱交換，蒸發(fā)吸收，蒸餾，萃取，吸附，干燥2、舉例3、理論基礎(chǔ)動量傳遞，熱量傳遞，質(zhì)量傳遞第6頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二第7頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二三、化工原理課程內(nèi)容及目標(biāo)內(nèi)容：三傳基本原理單元操作：設(shè)備計算，選型，實驗研究目標(biāo)：掌握化工生產(chǎn)的一般規(guī)律開發(fā)新工藝，創(chuàng)新設(shè)計對化工裝置的優(yōu)化操作和合理管理診斷生產(chǎn)過程，分析解決實際工程問題第8頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二四、化工原理中

4、常用的基本概念物料衡算能量衡算平衡關(guān)系過程速率Euler法和Lagrange法控制體及控制面系統(tǒng)或物系第9頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二五、單位與因次 1、各單位制的基本單位量的名稱國際單位制物理單位制工程單位制長度mcmm質(zhì)量Kgg時間sss電流A熱力學(xué)溫度K物質(zhì)的量mol發(fā)光強度cd力kgf第10頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二五、單位與因次因次分析基本量：長度L，質(zhì)量M，時間T，溫度原則：變數(shù)之間的任何一個方程或關(guān)系式在因次上必須一致第11頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二機械能守恒例題例題如圖示，槽內(nèi)水位維持不變，

5、其底部與內(nèi)徑為100mm的鋼管相連，管路上裝有一個閘閥，閥的上游距管路入口端15m處安有以汞為指示液的U管壓差計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。當(dāng)閥門關(guān)閉時，測得R=600mm，h=1500mm。當(dāng)閥門部分開啟時測得R=400mm，h=1400mm，此時管路的摩擦阻力損失為hf=19.7J/kg。求在管道中每小時的流出量m3?已知H2O=1000kg/m3，Hg=13600kg/m3第12頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二6.2管路計算例題從自來水池引一支路AB向居民供水，在站點B分成兩路，分別通向一樓和二樓。已知管AB，BC 和BD的長度（包括管件的當(dāng)量長度）分別為1

6、00m，10m及20m，管內(nèi)徑均為30mm，直管段=0.03，兩支路出口各安裝一球心閥，假設(shè)A點處壓力為 3.43 105Pa（表），試求：1.當(dāng)一樓閥全開(門=6.4),高度為5米的二樓能否供水?此時AB管內(nèi)流量為多少?2.若將一樓閥門關(guān)小使其流量減半,二樓最大流量為多少?第13頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2.3離心泵的組合操作例題用兩臺相同的離心泵,從水池向密閉容器供水,單臺泵的特性曲線可近似表示為He=50-1.1105qv2(m3/s),適當(dāng)關(guān)閉或開啟閥門,兩泵即可串聯(lián)或并聯(lián)工作,已知水池和容器內(nèi)液面間的高度差為10m,容器內(nèi)壓強為98.1KPa(表),管路

7、總長為20m(包括各種管件的當(dāng)量長度,但不包括閥A),管徑為50mm,假設(shè)管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū),其摩擦系數(shù)=0.025,若兩支路皆很短,其阻力損失可忽略,試求閥門A全開,哪種組合方式的輸送能力大?閥A=0.17第14頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二吸收例題由一直立小玻璃管，底端封死，內(nèi)充丙酮，液面距上端口11mm，上端有一股空氣平緩地吹過。5小時后，管內(nèi)液面降到距管口20.5mm。管內(nèi)液體溫度保持為293K，大氣壓為100KN/m2，丙酮的蒸汽壓為24 KN/m2，求丙酮在空氣中的擴散系數(shù)。第15頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二液體精餾例題用

8、一常壓連續(xù)精餾塔分離苯和甲苯混合液。原料混合物中含苯44%（摩爾百分率，以下同），要求塔頂產(chǎn)品中含苯97.4%，塔釜產(chǎn)品中含苯不大于2.35%，進(jìn)料為飽和液體，塔頂采用全凝器。已知操作條件下塔頂?shù)南鄬]發(fā)度為2.6，塔釜的相對揮發(fā)度為2.34，進(jìn)料的相對揮發(fā)度為2.44。取回流比為最小回流比的2.45倍。試用捷算法確定完成該分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)及加料板的位置。第16頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二第十章 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備用于處理氣液傳質(zhì)過程，包括吸收和精餾過程，要求設(shè)備提供充分的氣液接觸。氣液傳質(zhì)設(shè)備板式塔填料塔逐級接觸式微分接觸式第17頁，共81頁，202

9、2年，5月20日，0點45分，星期二 第18頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔一、性能要求分離效率高氣、液負(fù)荷大有一定的操作彈性塔板壓降小結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價低第19頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔二、塔板結(jié)構(gòu)第20頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔二、塔板結(jié)構(gòu)有溢流和無溢流塔板有溢流無溢流鼓泡區(qū)受液區(qū)降液區(qū)第21頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔二、塔板結(jié)構(gòu)降液管液流程數(shù)（有溢流塔板）第22頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔二、塔板結(jié)構(gòu)板間距相

10、鄰兩層塔板間的距離為板間距HT。板間距的大小關(guān)系到正常操作氣液流量的高限值，也和塔高相關(guān)。若板間距取得大，允許的氣液流量也大，但對一定塔板數(shù)而言，需要的塔體也高。板間距的確定還要考慮制造和維修方便. 板間距參考值（單流型）第23頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二二、塔板結(jié)構(gòu)氣液接觸元件及塔板型式第24頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二二、塔板結(jié)構(gòu)氣液接觸元件及塔板型式第25頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二二、塔板結(jié)構(gòu)氣液接觸元件及塔板型式第26頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔二、塔板結(jié)構(gòu)氣液接觸元

11、件及塔板型式篩板塔泡罩塔浮閥塔結(jié)構(gòu)板上開孔升氣管和泡罩組成板孔上安裝閥片制造最簡單復(fù)雜較簡單造價低高較高安裝檢修極方便不方便方便操作彈性較小很大最大壓降小最大較小生產(chǎn)能力大小較大第27頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔三、塔板流體力學(xué)狀況氣液接觸狀態(tài)鼓泡狀態(tài)：孔速較低，液體為連續(xù)相，氣體為分散相，兩相接觸傳質(zhì)表面泡沫狀態(tài)：孔速增加，液體為高度活動的泡沫形式存在于氣泡中，連續(xù)相？分散相？噴射狀態(tài)：氣流直接穿過液層，呈噴射狀態(tài)，連續(xù)相？分散相？轉(zhuǎn)相點實際操作狀態(tài)第28頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔三、塔板流體力學(xué)狀況氣體通過塔板的壓降hf

12、=hd+hl其中干板壓降 hd=u02/（2g）v/l液層壓降 hl=(hw+how)液面落差進(jìn)出口液層高度之差hd/2漏液漏液點第29頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔三、塔板流體力學(xué)狀況液泛降液管液泛（溢流液泛）降液管液面Hd=hw+how +hf+hf泡沫層高度Hfd=Hd/其中相對泡沫層密度=f/l溢流液泛發(fā)生：泡沫層高度達(dá)到溢流堰上緣時Hd/=HT+hW 第30頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二三、塔板流體力學(xué)狀況過量液沫夾帶當(dāng)氣速增加到某一值時，塔板壓降急劇上升，液體充滿整個降液管，直至全塔，發(fā)生過量液沫夾帶液泛；對應(yīng)的氣速為液泛氣

13、速（或泛點氣速），是塔操作氣速的最大極限。液沫夾帶量若以每公斤干氣體所夾帶的液沫量ev表示，則實際經(jīng)驗表明，當(dāng)ev0.1kg液/kg干氣時，為過量液沫夾帶，塔處于不正常操作狀況。第31頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二三、塔板流體力學(xué)狀況過量液沫夾帶定義液泛氣相負(fù)荷因子Cf液泛氣相負(fù)荷因子受表面張力、板間距及兩相流動的影響，氣相負(fù)荷因子Cf可由經(jīng)驗關(guān)聯(lián)圖查到。圖中橫坐標(biāo)為兩相流動參數(shù) 第32頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔四、塔板負(fù)荷性能圖1、過量液沫夾帶線規(guī)定液沫夾帶量的最大值ev=0.1kg液/kg 干氣，以此為原則，便可作出過量液沫夾帶

14、線。 2、漏液線3、溢流液泛線Hfd=Hd/= HT+hw4、液量下限線當(dāng)溢流堰頂上的液層厚度how等于6mm時，對應(yīng)液體流量的下限 5、液量上限線由液體在降液管中的停留時間決定= AfHd/Ls35s操作彈性：VA/ VB 負(fù)荷性能圖LV12453AB第33頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二板式塔五、塔主要尺寸確定板間距由塔徑、氣液負(fù)荷及制造維修等因素決定取值范圍：0.30.8米傳質(zhì)高度H=HT(N實際-1)篩板塔塔徑計算兩相流動參數(shù)：FLV=LS/VS(L/V)1/2確定泛點氣速設(shè)計氣速/泛點氣速=0.80.85計算流通面積計算塔板總面積（考慮降液管面積影響）塔徑圓整

15、第34頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二Packed columnsGeneral arrangement of packed columnThe construction of packed columnsLiquid distributorPackings RedistributorPacking support plate Mist eliminatorFluid flow in packed columns第35頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 Orifice Pan Distributor,Trough Distributor第36頁，共

16、81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二第37頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 第38頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二Collector/Redistributor第39頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二Packing Support Plate Gas Injection Support Plate 第40頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二Mist Eliminator第41頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二填料塔一、填料塔簡介填料塔最初出現(xiàn)在十九世紀(jì)中葉，在1881年

17、用于精餾操作。填料塔的塔體橫截面有圓形，矩形及多邊形等，但絕大部分是圓形。塔殼材料可以是碳鋼，不銹鋼，聚氯乙烯，玻璃鋼和磚等。塔內(nèi)放置填料（packings）。填料種類很多。用于制造填料的材料有碳鋼、不銹鋼、陶瓷、聚丙烯、增強聚丙烯等。由于填料與塔體取材面廣，故易于解決物料腐蝕問題。填料塔裝配圖如下第42頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 第43頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 第44頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2022/9/444二、 填料的種類與特性填料在填料塔操作中起著重要作用。液體潤濕填料表面便增大了氣液接觸面積

18、，填料層的多孔性不僅促使氣流均勻分布，而且促進(jìn)了氣相的湍動。填料塔的發(fā)展史中最主要的是填料的發(fā)展史。早期以碎石為填料，碎石比表面積小，空隙率低，堆積密度大，造成塔體很重，逐漸暴露出其缺點。自二十世紀(jì)初至廿世紀(jì)中葉，曾興起了對填料開發(fā)、研制的熱潮。 在這時期，先后出現(xiàn)了拉西環(huán)、Stedman金屬紗網(wǎng)規(guī)則填料、弧鞍形填料、鮑爾環(huán)及矩鞍形填料等。這些新型填料的出現(xiàn)，使填料塔的操作性能得到顯著改進(jìn)。第45頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二1 填料的種類常見填料的形狀可分為四種類型 。 短管形填料：最早采用的拉西環(huán)是高度與外徑之比為1的短管。該填料易于制造，強度好，取材面廣，但流體

19、力學(xué)及傳質(zhì)性能都不夠理想。 1948年出現(xiàn)的鮑爾環(huán)是對拉西環(huán)作出重大改進(jìn)的一種填料。該填料是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上，在填料壁面開兩層矩形孔。開矩形孔的部份只切開三條邊，留下一邊仍與填料壁相連，并把切開的部份推到填料圈內(nèi)側(cè)。于是，不論填料在塔內(nèi)置于什么方位，流體均可通過填料，從而使填料內(nèi)、外壁面均成為有效傳質(zhì)區(qū)域。 短管形填料一般是亂堆填料，只有2英寸以上的大填料才可能是整砌填料。第46頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二第47頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 鞍形填料鞍形填料不同于短管形填料，其特點是不分內(nèi)、外表面，整個填料表面由各種曲面組成，填料在塔內(nèi)任

20、意方位均可使流體舒暢流過。1931年出現(xiàn)的這類填料稱弧鞍形填料，是因形如馬鞍而得名。這種填料與拉西環(huán)相比，填料表面利用率高，阻力小，但因形狀設(shè)計尚有缺陷，相鄰填料有重疊傾向，填料層均勻性較差，且填料易碎，故使用不廣。另一種改進(jìn)型填料是1950年出現(xiàn)的矩鞍形填料，矩鞍形填料亦是當(dāng)前應(yīng)用較多的一種填料。這種形狀的填料也有網(wǎng)體的。鞍形填料都是亂堆填料。第48頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 短管形與鞍形填料的結(jié)合型填料現(xiàn)在已開發(fā)的這類填料有環(huán)矩鞍與共軛環(huán)等，其中共軛環(huán)是1992年我國自行開發(fā)、試驗成功的。開發(fā)這類填料的出發(fā)點是想使之具有短管形與鞍形兩大類填料的優(yōu)點。試驗表明，

21、共軛環(huán)的阻力比階梯環(huán)低（4050）%，比鮑爾環(huán)低（5055）%，其傳質(zhì)單元高度比階梯環(huán)的約低15%，比鮑爾環(huán)的約低30%，可見，新的結(jié)合型填料的優(yōu)點是明顯的。 第49頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二 波紋整砌填料這是我國開發(fā)成功并于1971年發(fā)表的填料類型。該填料的基本件是沖壓出45度斜波紋槽的薄板。薄板高度通常為4060mm。若干板片平行組合，但相鄰薄板的波紋反向。當(dāng)塔截面為圓形，則波形板片的組合體為圓柱形。上下相鄰的填料組合體，其薄板方向互呈90度交錯。波紋填料的材料有碳鋼、不銹鋼、鋁、陶瓷、玻璃鋼及紙浸樹脂等。薄板厚度：金屬板一般為0.51mm，陶瓷板為11.5m

22、m，紙浸樹脂及玻璃鋼板則為0.10.2mm。這種填料為氣、液相提供了一段段帶分支的直通道，氣流阻力小，允許操作氣速較大（如空速可達(dá)2m/s），故處理能力大。近年來不少工廠采用不銹鋼絲網(wǎng)制作的波紋填料，既保留波紋整砌填料的優(yōu)點，又改善布液的均勻性。這種填料屬高效填料。第50頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2、填料的特性填料特性有下列幾方面：（1）比表面積a塔內(nèi)單位體積填料層具有的填料表面積，m2/m3。填料比表面積的大小是氣液傳質(zhì)比表面積大小的基礎(chǔ)條件。比表面積與有效的傳質(zhì)比表面積不同：A.操作中有部分填料表面不被潤濕，比表面積中只有某個分率的面積才是潤濕面積。B.有的部

23、位填料表面雖然潤濕，但液流不暢，液體有某種程度的停滯現(xiàn)象。這種停滯的液體與氣體接觸時間長，氣液趨于平衡態(tài)，在塔內(nèi)幾乎不構(gòu)成有效傳質(zhì)區(qū)。第51頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二（2） 空隙率空隙率-塔內(nèi)單位體積填料層具有的空隙體積，m3/m3. 為一分?jǐn)?shù)。值大則氣體通過填料層的阻力小，故值以高為宜。各向同性-對于亂堆填料，當(dāng)塔徑D與填料尺寸d之比大于8時，因每個填料在塔內(nèi)的方位是隨機的，填料層的均勻性較好，這時填料層可視為各向同性，填料層的空隙率就是填料層內(nèi)任一橫截面的空隙截面分率。空塔氣速-當(dāng)氣體以一定流量過填料層時，按塔橫截面積計的氣速u稱為空塔氣速（簡稱空速），而氣體

24、在填料層孔隙內(nèi)流動的真正氣速為u1 。二者關(guān)系為：u1=u/。第52頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二（3）塔內(nèi)單位體積具有的填料個數(shù)n根據(jù)計算出的塔徑與填料層高度，再根據(jù)所選填料的體積，即可確定塔內(nèi)需要的填料數(shù)量。（4）單個填料的尺寸：一般要求塔徑與填料尺寸之比D/d8（在815之間為宜），以便氣、液分布均勻。若D/dL2L1，故與其相應(yīng)的曲線中L3曲線的位置最高，L2的次之，L1的最低。A點稱之“載點”（loading point），B點稱為“泛點”。一般認(rèn)為正常操作的空速應(yīng)在載點氣速之上，在泛點氣速的0.8倍之下。因載點從理論上講是在“l(fā)gplgu”圖中當(dāng)L為定值時

25、隨氣速增大由直線轉(zhuǎn)為曲線的轉(zhuǎn)折點，但載點氣速時的征狀不明顯，而泛點氣速時的特征明顯，易于辨認(rèn)，故通常由實驗數(shù)據(jù)整理成計算泛速的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)圖。操作氣體空速u的數(shù)值范圍是：u=(0.50.8)uf式中uf為空塔氣體泛速，m/s。第58頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二?？颂兀‥ckert）在Sherwood和Leva工作的基礎(chǔ)上提出的經(jīng)驗泛點關(guān)聯(lián)圖。圖中最上面的三條曲線為亂堆填料、整砌填料及弦柵填料的泛點關(guān)聯(lián)圖線。該圖采用雙對數(shù)坐標(biāo)。 填料塔泛點及壓降普遍化關(guān)聯(lián)圖3、泛點與壓降的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)圖橫軸為縱軸為。 第59頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二實驗中發(fā)現(xiàn)，

26、亂堆填料液泛時單位填料層高度的氣體壓降基本上為一恒值，亦即Eckert圖中亂堆填料的泛點線為一等壓降線。由此推測，當(dāng)操作氣速低于泛速時，其它等壓降曲線會有與泛點關(guān)聯(lián)圖線相像的曲線形狀。實驗結(jié)果證實了這一推測。圖中在亂堆填料泛點線以下的系列曲線均為亂堆填料的等壓降線。使用這些等壓降線時，縱坐標(biāo)中的uf須改為操作氣速u。 第60頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二以亂堆填料為例，泛點與壓降關(guān)聯(lián)圖的使用方法。步驟如下： 已知空塔操作氣速后，可按下式計算塔徑D：式中Vs氣相體積流量，m3/s u操作空塔氣速，m/s第61頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二例題在

27、25，123.3kPa下，用水洗滌空氣中少量的HCl，氣體處理量為600m3/h，用水量為13570kg/h，若采用2525mm的瓷質(zhì)鮑爾環(huán)，試求填料塔塔徑及每米填料層壓降。解：查P199圖10-54，從橫坐標(biāo)0.596處引垂線與亂堆填料泛點線交點的縱坐標(biāo)為0.035，即查得2525mm的瓷質(zhì)鮑爾環(huán)，填料因子=300第62頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2022/9/462例25時溶液的黏度取水的黏度，L=1mPas，則泛點氣速取設(shè)計氣速為泛點氣速的75%，即u=0.75uf=0.750.892=0.669m/s則所需塔徑根據(jù)壓力容器公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)圓整為DT=0.6m，對

28、應(yīng)氣速第63頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2022/9/463例查P199圖10-54，點（0.596，0.015）對應(yīng)的壓降為280Pa/m，即每米填料層壓降為280Pa。第64頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2022/9/4644、填料塔逆流操作時的持液量填料塔在逆流操作時，單位填充體積所具有的液體量為持液量m3液/m3塔容積。持液量由兩部分組成：動持液量：在填料塔正常操作時突然停止噴淋液體和輸入氣體，由填料層流出的液體體積與填料層體積之比。動持液量的液體能連續(xù)流過填料層，可不斷地被上面流下來的液體置換。對傳質(zhì)有效。 靜持液量：當(dāng)停止噴淋液

29、體和輸入氣體后經(jīng)過一段時間仍然滯留在填料層內(nèi)的液體體積與填料層體積之比。靜持液量的液體多數(shù)是不流動的，只能緩慢地被新鮮液體置換。因與氣相接觸時間長而趨近平衡，幾乎失去傳質(zhì)效能。 持液量大則塔體重量增加，氣流通道變狹阻力增大，而且會延長所需由開工至穩(wěn)定操作的時間，一般認(rèn)為持液量以小為宜。第65頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二五、填料塔的附屬設(shè)備 填料塔的附屬設(shè)備主要有液體噴淋裝置、除沫裝置、液體再分布器及填料支承裝置等。 1、液體噴淋裝置填料塔操作要求液體沿同一塔截面均勻分布。為使液流分布均勻，液體在塔頂?shù)某跏挤植柬毦鶆?。?jīng)驗表明，對塔徑為0.75m以上的塔，每平方米塔橫

30、截面上應(yīng)有4050個噴淋點；對塔徑在0.75m以下的塔，噴淋點密度集至少應(yīng)為160個/m2塔截面。常見的液體噴淋裝置有多孔管式、槽式及擋板式等，管式布液器是令液體從總管流進(jìn)，分流至各支管，再從支管底部及側(cè)面的小孔噴出。這種裝置要求液體潔凈，以免發(fā)生小孔堵塞，影響布液的均勻性。槽式分布器不易堵塞，布液較均勻，但因液體是由分槽的V形缺口流出，故對安裝的水平度有一定要求。擋板式是將管內(nèi)流出的液體經(jīng)檔板反濺灑開的液體噴淋裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，不會堵塞，但布液不夠均勻。第66頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二液體噴淋裝置 第67頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二2

31、、除沫裝置氣體從塔頂流出時，總會帶少量液滴出塔。為使氣體夾帶的液滴能重新返回塔內(nèi)，一般在塔內(nèi)液體噴淋裝置上方裝置除沫器。常用的除沫器有折流板式與填料層式。 圖中左圖所示為折流板式除沫器。氣體流過曲折通道時，氣流中夾帶的液滴因慣性附于折流板壁，然后流回塔內(nèi)。 第68頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二除沫器 第69頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二為使流向塔壁的液體能重新流回塔中心部位，一般在液體流過一定高度的填料層后裝置一個液體再分布器。液體再分布器形狀如漏斗，如圖7-8所示。在液體再分布器側(cè)壁裝有若干短管，使近塔壁的上升氣流通過短管與中心氣流匯合，以

32、利氣流沿塔截面均勻分布。通常將整個填料層分為若干段，段與段間設(shè)置液體再分布器。如令每段填料層的高度為Z，塔徑為D，對亂堆拉西環(huán)，取。隨著填料性能的改進(jìn)，之值可增大，該值一般在3至10之間。 3、液體再分布器第70頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二結(jié)構(gòu)最簡單的是柵板，由豎立的扁鋼焊在鋼圈上制成。為防止在柵板處積液導(dǎo)致液泛，柵板的自由截面率應(yīng)大于50%。此外，效果較好的是具有圓形或條形升氣管的篩板式支承板，液體從板上篩孔流下，氣體通過升氣管由管壁的小孔流出，氣液分布較均勻，又因在支承裝置處逆流的氣液相各有通道，可避免因支承裝置而引起的積液現(xiàn)象。填料支承裝置4、填料支承裝置第7

33、1頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二Packings versus TraysA tray column that is facing throughput problems may be de-bottlenecked by replacing a section of trays with packings. This is because: packings provide extra inter-facial area for liquid-vapour contact efficiency of separation is increased for the s

34、ame column height packed columns are shorter than trayed columnsPacked columns are called continuous-contact columns while trayed columns are called staged-contact columns because of the manner in which vapour and liquid are contacted.第72頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二間歇干燥例題將濕物料由含水量25%干燥至6%（均為濕基）。濕物料的初質(zhì)量為160kg,干燥表面積為0.025m2/kg絕對干料，設(shè)裝卸時間為1小時，試確定每批物料的干燥周期。已知臨界含水量Xc=0.20kg/kg干物料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干料，恒速干燥速率NA=1.5kg/m2.h第73頁，共81頁，2022年，5月20日，0點45分，星期二連續(xù)干