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塔设备简介 * 3. 塔设备简介 传质过程有共同的规律，也有通用的传质设备。气体吸收和液体精馏两种气液传质过程通常在塔设备内进行。提供气、液两相充分接触的机会。 根据塔内气液接触部件的结构型式，分为填料塔与板式塔两大类。 （1）填料塔 ①填料塔 结构如图所示,圆筒形,内装填料 液体由上往下流动时，由于塔壁处阻力较小而向塔壁偏流，使填料不能全部润湿，导致气液接触不良，影响传质效果，称之为塔壁效应。 长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的形状。 拉西环优点是结构简单、制造方便、造价低廉，缺点是气液接触面小，沟流及塔壁效应较严重，气体阻力大，操作弹性范围窄等。 鞍形(弧鞍和矩鞍)填料像马鞍形的填料，不易形成大量的局部不均匀区域，空隙率大，气流阻力小。 鞍环填料综合了鞍形填料液体分布性好和环形填料通量大的优点，是目前性能最优良的散装填料。 波纹填料由许多层高度相同但长短不等的波纹薄板组成，整砌结构，流体阻力小，通量大、分离效率高，不适合有沉淀物、易结焦和粘度大的物料，装卸、清洗较困难，造价也高。 金属丝网价格昂贵用于要求高,产量不大操作。 它是气、液两相在多孔床层中逆向流动的复杂过程。受填料层压降,液泛气速,持液量,气液分布等影响.空塔气速是指按空塔计算得到的气体线速度。右图为不同喷淋密度下，单位高度填料层的压降Δp/H与空塔气速u的关系图。 ②填料塔内的流体力学状况 L=0，即气体通过干填料层时Δp／H～u呈直线关系，直线的斜率为1.8—2.0，表明Δp／H与u的1.8～2次方呈正比，气流状态为湍流。 气速增大至某值时，液体流动受到两相流体间摩擦力的阻碍，填料层的持液量随气速的增加而增加，此现象称拦液现象。将开始拦液的转折点称载点，载点对应的空塔气速称载点气速。 超过载点气速后， Δp/H～u关系线斜率加大，填料层内的液流分布和表面润湿程度均大有改变，两相湍动程度加剧，塔内持液量不断增多，液体充满整个塔空间，导致压降急剧升高。液体由分散相变为连续相，气体由连续相变为分散相，以鼓泡状通过液层,把液体带出塔顶，塔操作不稳定，此现象称液泛。开始发生液泛的转折点为泛点，相应的空塔气速称泛点气速。 影响泛点气速的因素有填料特性、流体物性、气液的流量等。实际操作气速常取泛点气速的 50％～85％。 ①塔板的结构 板式塔的壳体为圆筒形，里面装有若干块水平的塔板。 （2）板式塔 塔板上的气液两相流动有错、逆流之分，如图所示。 塔板的结构型式有 a．泡罩塔板 构造如图示。泡罩塔板有较好的操作弹性，结构复杂、造价高，尤其是气体流径曲折，塔板压降大、液泛气速低、生产能力小。 b．浮阀塔板 浮阀塔板是泡罩塔的改进型，如图。 浮阀塔生产能力与操作弹性大、板效率高、塔板阻力小、结构简单、造价低等优点，但浮阀对材料的抗腐蚀性要较高，采用不锈钢制造。 c.舌形塔板 如下图所示。舌形孔的典型尺寸为：φ＝20°，R=25mm，A＝25mm。 舌形塔板结构简单、不易堵塞。液体流动阻力小。对负荷波动的适应能力较差，气相夹带较严重。 舌形塔板 d．筛孔塔板 结构简单、造价低廉、气体压降小、生产能力较大；缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板易堵塞。 e．导向筛板 如图 a.气液接触状态 孔速较低时,气体以鼓泡形式通过液层，板上气液两相呈鼓泡接触，图(a). 随孔速的增大气泡的数量而增加,气泡表面连成一片发生合并与破裂,板上液体以泡沫形式存在于气泡之中,但液体为连续相,气体为分散相,图 (b).孔速继续增大,气体从孔口喷出,液体由连续相变为分散相,气体则由分散相变为连续相,图?. ②板式塔上流体力学状况 塔板形式多样，下面介绍塔板上气液接触状态、漏液、雾沫夹带、液泛等流体力学规律。 *