化工传质与分离过程 主讲教师：陈 英.

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1 化工传质与分离过程 主讲教师：陈 英

2 第三章 塔设备>>3.1 板式塔（1） 板式塔功能： 板式塔的设计意图（理想流动状态） ： 板式塔上两相接触状态：
第三章 塔设备>>3.1 板式塔（1） 板式塔功能： 气液接触（传质系数大、接触面积大） 尽量逆流流动（最大的传质推动力）： 气体在压差下由下而上，液体在重力下由上而下； 错流塔板：总体上逆流流动，板上错流流动 板式塔的设计意图（理想流动状态） ： 气液充分接触，总体上逆流流动，板上错流流动 板式塔上两相接触状态： 鼓泡接触状态：u 低，清液层，气泡为传质表面，液相为连续相； 泡沫接触状态：u 增加，清液层降低，不断更新的液膜为传质表面，液相为连续相； 喷射接触状态：u较大，不断更新的液滴为传质表面曲线，气相为连续相。

3 第三章 塔设备>>3.1 板式塔（2） 板式塔上非理想流动——降低传质推动力 反混 不均匀流动 液膜夹带 气泡夹带
第三章 塔设备>>3.1 板式塔（2） 板式塔上非理想流动——降低传质推动力 反混 不均匀流动 液膜夹带 气泡夹带 气体不均匀流动（液面落差和水力学梯度） 液体不均匀流动 三种不正常现象 随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。由此原因诱发的液泛为液沫夹带液泛。开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 夹带液泛 溢流液泛 严重漏液 当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，。当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛

4 第三章 塔设备>>3.1 板式塔（3） 板式塔的塔板基本结构 1、降液管的受液区 2、进口安定区 3、鼓泡区
第三章 塔设备>>3.1 板式塔（3） 板式塔的塔板基本结构 1、降液管的受液区 4 5 3 1 2 2、进口安定区 3、鼓泡区 4、出口安定区（破沫区） 6 5、降液管的溢流区 6、无效区 液体流动方向

5 第三章 塔设备>>3.1 板式塔（4） 接触状态的选择 物性性质 膜、滴稳定性 接触状态选择 泡沫 喷射 σ轻 > σ重
第三章 塔设备>>3.1 板式塔（4） 接触状态的选择 泡沫接触状态：液膜足够稳定，不易形成大气泡，有利传质 喷射接触状态：液滴不断更新，小液滴（要求液滴不稳定） 物性性质 膜、滴稳定性 接触状态选择 泡沫 喷射 σ轻 > σ重 稳定 √ × σ轻 < σ重 不稳定

6 第三章 塔设备>>3.1 板式塔（5） 塔板负荷性能图 1、雾沫夹带线 2、液相负荷下限线（液体分布均匀限制）
第三章 塔设备>>3.1 板式塔（5） 塔板负荷性能图 1、雾沫夹带线 2、液相负荷下限线（液体分布均匀限制） 3、漏液线（气相负荷下限线） 4、液相负荷上限线（停留时间，气泡夹带） 5 、液泛线 操作弹性定义

7 第三章 塔设备>>塔板溢流类型
（a）单流型 （b）双流型 （c）四程流型 (d）阶梯流型 （e）U型流型 液体在板上流经长，气液接触时间长，有利于提高传质效率； 但液面落差大，气流分布不均 U型流：小塔，或液体流量小 单溢流：广泛应用于D<2.2m 阶梯式溢流：减小液面落差，不减小流经，但结构复杂。 阶梯式溢流、双（多）溢流：应用于D>2.2m

8 第三章 塔设备>>负荷性能图的应用
① 设计点P1       靠近液沫夹带线，说明A、 HT   太小，可通过减小降液管面积Ad或lW ,提高 HT 。 ② 设计点P2        靠近降液管液泛线，说明降液管液体通能力小，塔板阻力大。为此可扩大降液管，提高开孔率，即提高HT 或 lW  ，增加筛孔数。 ③ 设计点P3        靠近塔板漏液线，说明塔板开孔率太高，可适当减少孔数n ④ 设计点P4        靠近液相下限线及气相下限，说明溢流堰lW 过长或降液管面积 Ad  过大，开孔面积A0过大，故可减小堰长 lW   。此类情况应减小塔径D。 ⑤ 设计点 P5        靠近降液管上限线，说明降液管空间裕量较小，可提高HT或lW均。若经过调整仍不适宜，显然就需要重新设计D。

9 第三章 塔设备>>HT对负荷性能图的影响
a. 塔板间距HT           提高塔板间距 HT    ，既增加了塔板间距空间高度，又增加了降液管体积。则有利于减少液沫夹带，增强降液管液体的通过能力（推动力增大），使液体停留时间增加。所以，1、4、5条线向外移

10 第三章 塔设备>>降液管面积对负荷性能图的影响
降液管面积 Ad 或堰长lW       若增大堰长 则引起 Ad  增大，塔截面的气相通道面积A及开孔区Aa 减小。因 lW 增大，则溢流强度降低，故使其液相下限提高，A减小使u增大，使液沫夹带量增大，而降液管Ad 增大，使液体停留时间增长。 Aa 减小，若其开孔率不变，孔数n减少，使孔流速u0  提高，使塔板漏液点u0’  下降，所以气相流量下限线或漏液限降低，使得5条线均发生变化

11 第三章 塔设备>>开孔率面积对负荷性能图的影响
增大塔板的开孔率       若其他尺寸不变仅曾筛孔数n即提高开孔率    ，使得孔流气速u0 下降。使得塔板阻力下降，易发生漏液，缓解降液管的液泛，故漏液线3及降液管液泛线5均上移

12 第三章 塔设备>>塔板类型>>泡罩塔板
结构特点 优点：不易发生漏液 缺点：结构复杂，效率不高，操作弹性较小 应用情况：目前较少应用

13 第三章 塔设备>>塔板类型>>筛板
结构特点 特点：易发生漏液 结构简单，效率不高，生产能力大，操作弹性较小 应用情况：日趋应用广泛

14 第三章 塔设备>>塔板类型>>浮阀塔
结构特点 优点： F-1型 V-4型 生产能力大 操作弹性大 效率较高 结构较简单 A型 压力降和液面落差较小 方形浮阀 应用情况：应用广泛 十字架型

15 第三章 塔设备>>塔板类型>>其它塔板（1）
喷射塔板 斜孔塔板

16 第三章 塔设备>>塔板类型>>其它塔板（2）
林德筛板 网孔塔板

17 第三章 塔设备>>塔板类型>>其它塔板（3）
垂直筛板 无溢流栅板和筛板 多降液管塔板

18 漏液 液泛 板式塔结构及塔内的流动

19 （a）泡沫状（b）喷射状