西北大学化工原理课件 第二节 填料塔 一、填料塔的结构 填料塔由塔体、填料和填料塔附件三部分组成 1.塔体 般为立式圆形筒体，内装一定高度 的填料，塔体顶部和底部开有气、液体的 进出通道。 动画演示 2.填料 是填料塔工作的核心 3.附件 ①填料支承装置 由具有气体上升通路的填料支承板 构成，有栅板和升气管两种：
西北大学化工原理课件 第二节 填料塔 一、填料塔的结构 一般为立式圆形筒体，内装一定高度 的填料，塔体顶部和底部开有气、液体的 进出通道。 1. 塔体 是填料塔工作的核心 填料塔由塔体、填料和填料塔附件三部分组成 制作：wang 单位：西北大学 盗版投诉邮箱： iquygnaw@sohu.com ① 填料支承装置 由具有气体上升通路的填料支承板 构成，有栅板和升气管两种： 制作：wang 单位：西北大学 盗版投诉邮箱： iquygnaw@sohu.com 动画演示 2. 填料 3. 附件
西北大学化工原理课件 气体出口 除沫器 液体进口 液体分布餐 料乐敏 塔型 一丑，鞋填料 动画演示 动画演示 线体再分布要 ② 液体分布器 液体从填料塔顶部进入，经其使之分布均匀， 增大填料的润湿表面和g、1接触面积，增强传质和 填料支承板 分离效果。常用的有： →一气体进口 I莲蓬式：结构简单、孔小、易堵塞； 爱 Ⅱ多孔管式或喷淋式：气体阻力小，适于小液 雅体出口 量大气量的场合： 动画演示1&2 填料塔
西北大学化工原理课件 除沫器 ② 液体分布器 液体从填料塔顶部进入，经其使之分布均匀， 增大填料的润湿表面和g、l接触面积，增强传质和 分离效果。常用的有： 动画演示 动画演示 Ⅱ 多孔管式或喷淋式：气体阻力小，适于小液 量大气量的场合； Ⅰ 莲蓬式：结构简单、孔小、易堵塞； 动画演示1 &2
西北大学化工原理课件 Ⅲ齿槽式：自由截面积大、不易堵塞，适于大直径填料塔； Ⅳ筛孔管式：液体分布均匀、气阻大， 用于气体负荷小场合。 ③液体再分布器 多为锥形再分布装置，防止液体的偏流或 壁流现象。 ④除沫器 用于除去出口气体中的液滴，常用除沫器的类型：折流板式、 丝网式和旋流板式等。 动画演示 ⑤填料压板： 设置在填料层顶部，有时也用挡网，以防止操作中因气速波动 而使填料引起的冲动或损坏
西北大学化工原理课件 多为锥形再分布装置，防止液体的偏流或 壁流现象。 ③ 液体再分布器 设置在填料层顶部，有时也用挡网，以防止操作中因气速波动 而使填料引起的冲动或损坏。 ⑤ 填料压板： Ⅲ 齿槽式：自由截面积大、不易堵塞，适于大直径填料塔； Ⅳ 筛孔管式：液体分布均匀、气阻大， 用于气体负荷小场合。 用于除去出口气体中的液滴，常用除沫器的类型：折流板式、 丝网式和旋流板式等。 ④ 除沫器 动画演示
西北大学化工原理课件 二、填料特性与类型 1.填料特性 ①比表面积a 定义为单位体积填料层的填料面积，以a表示，单位：mm3 同一类型填料，尺寸↓→a↑一传质面积↑ a-n'ao ②空隙率ε 指干塔状态单位体积填料所具有的空隙率，mm3 8=1-nVo 8↑→△p↓ ③填料因子Φ I干填料因子：a/3,单位：1/m; Ⅱ湿填料因子：填料淋湿后a↓→8↓，填料选择的重要依据， 般Φ>a/c3
西北大学化工原理课件 ② 空隙率ε ③ 填料因子Φ 二、填料特性与类型 指干塔状态单位体积填料所具有的空隙率， m3/m3 1. 填料特性 定义为单位体积填料层的填料面积，以at表示，单位：m2/m3 ① 比表面积at 同一类型填料，尺寸↓→at↑→传质面积↑ at=n·a0 ε =1-n·V0 Ⅰ干填料因子：at/ ε3，单位：1/m； Ⅱ湿填料因子：填料淋湿后at↓→ε↓，填料选择的重要依据， 一般Φ> at/ ε3 ε↑→Δp↓
西北大学化工原理课件 2.填料类型 ①填料分类 I按材料种类：分瓷质填料、金属填料、 塑料填料等； IⅡ按装填方式：分为整砌和乱堆两种。前者a、n、a/3均大于 后者，但ε小于前者； Ⅱ按形状分类：可分为环形、鞍形、波纹形及网体填料。 ②常用填料的类型 I环形填料：包括拉西环、鲍尔环和阶梯环； 拉西环动画 鲍尔环动画 阶梯环
西北大学化工原理课件 ② 常用填料的类型 Ⅰ 环形填料：包括拉西环、鲍尔环和阶梯环； Ⅰ 按材料种类：分瓷质填料、金属填料、塑料填料等； ① 填料分类 Ⅱ 按装填方式：分为整砌和乱堆两种。前者at、n、at/ε3均大于 后者，但 ε 小于前者； Ⅲ 按形状分类：可分为环形、鞍形、波纹形及网体填料。 拉西环动画 鲍尔环动画 阶梯环 2. 填料类型
西北大学化工原理课件 Ⅱ鞍形填料： 包括矩鞍形填料动画 和弧鞍形填料。动画 矩鞍形填料 弧鞍形填料 Ⅲ波纹形填料：包括实体和网体两种，实体为波纹板填料， 网体波纹填料包括丝网Sulzer填料，0网环和鞍形网等。 压延孔波纹烦料 板波纹 丝网波纹动画 0环
西北大学化工原理课件 Ⅱ 鞍形填料： 包括矩鞍形填料 和弧鞍形填料。 弧鞍形填料 Ⅲ 波纹形填料：包括实体和网体两种，实体为波纹板填料， 网体波纹填料包括丝网Sulzer填料，θ网环和鞍形网等。 板波纹 丝网波纹 θ环 矩鞍形填料 动画 动画 动画
西北大学化工原理课件 三、填料塔内气液两相流动 1.填料塔的流体力学性能 ①喷淋密度L: 指塔内单位面积、单位时间液体的喷淋量。以L表示，m3m2s ②塔压降△p: 指气体通过每米填料层高度时的压力降，Pa/m(填料)： ③空塔气速u: 指仅气体通过整个塔截面时的速度，m/s; ④ 润湿速率Lw: 指在塔截面上填料周边单位长度上液体的体积流量，mms ⑤持液量： 指单位体积填料层中滞留的液体体积
西北大学化工原理课件 三、填料塔内气液两相流动 1. 填料塔的流体力学性能 指仅气体通过整个塔截面时的速度，m/s； 指塔内单位面积、单位时间液体的喷淋量。以L表示，m3/m2·s 指在塔截面上填料周边单位长度上液体的体积流量， m3/m·s ① 喷淋密度L： ② 塔压降Δp： ③ 空塔气速u： ④ 润湿速率Lw： 指气体通过每米填料层高度时的压力降，Pa/m(填料)； ⑤ 持液量： 指单位体积填料层中滞留的液体体积
西北大学化工原理课件 2.气体通过填料层的压降 填料层压力降的变化（对数坐标） ①△p~u曲线 对逆流填料吸收塔，在不同的L下， △p~u曲线可在双对数坐标作图： IL=0,干填料层的△pcl8-2,表明 L2>L1 气体通过填料层时为湍流流动； IⅡ恒持液量区(E点以下)：小，气液 出 E E 流动与气速无关，与干填料层线平行： Ⅲ载液区(E~F点)：L↑使空隙率ε↓ 泳活蜜度高 淋酒密度低 干填料层 引起气体流通通道减小，同一u下L大则 压降△p大；此时持液量增加，开始出现 气体空塔速度U 气液交互作用现象，将E点称为载点。超 过载点气速后，△P∝2.0； E—载点F—泛点
西北大学化工原理课件 Ⅰ L=0，干填料层的Δp∝u1.8~2，表明 气体通过填料层时为湍流流动； Ⅲ 载液区(E~F点)：L↑使空隙率ε↓ 引起气体流通通道减小，同一 u 下L大则 压降 Δp 大；此时持液量增加，开始出现 气液交互作用现象，将E点称为载点。超 过载点气速后，ΔP∝u>2.0； E——载点 F——泛点 2. 气体通过填料层的压降 ① Δp~u曲线 对逆流填料吸收塔，在不同的 L下， Δp~u曲线可在双对数坐标作图： Ⅱ恒持液量区(E点以下)：u小，气液 流动与气速u无关，与干填料层线平行； E E L2 L1 L2 >L1
西北大学化工原理课件 V液泛区（超过F点）： ↑↑，液体在塔内大量积累，开始出现传质恶化、气流脉动 等液泛现象；将F点称为泛点，此气速称泛点气速，用u或umax表 示。此时△Pc10,斜率急剧增加，使填料塔不能正常操作。 空塔气速不变→实际气速个→液膜厚度个→ε↓ 动画演示 3.泛点气速的计算 液泛、淹塔 ①泛点气速的影响因素 I填料特性：与a、ε和Φ有关； Ⅱ流体物性：与气、液相密度pG、P及液体粘度有关； IⅢ操作条件：主要受液气比影响：个一umax(或ur)↓
西北大学化工原理课件 u↑↑，液体在塔内大量积累，开始出现传质恶化、气流脉动 ， 等液泛现象；将 F点称为泛点，此气速称泛点气速，用 uf或 umax表 示。此时ΔP∝u>10，斜率急剧增加，使填料塔不能正常操作。 Ⅳ 液泛区(超过F点)： 空塔气速不变 → 实际气速 u ↑→ 液膜厚度 ε ↓↑→ 3. 泛点气速的计算 液泛、淹塔 ① 泛点气速的影响因素 Ⅰ 填料特性：与at、ε和Φ有关； Ⅱ 流体物性：与气、液相密度ρG、ρL及液体粘度μL有关； Ⅲ 操作条件：主要受液气比影响： ↑⇒ ↓ ′ ′ )u(u VL 或 fmax 动画演示
西北大学化工原理课件 ②泛点气速的计算 此关联图显示出压降 0.4 压力降 填料塔液泛压力 与泛点、填料因子、液汽 0.2 mmH20m料 150 降通用关联图 80 比等参数的关系。 0.06 004 20 液说盆（乱雄速料） 应用： 0.02 lo ◆求泛点气速u bo 0.01 ◆根据允许压降值计算空 3.008 5 0.006 0.004 塔气速或根据空塔气速来 0.002 计算压降。 0.00 常压塔： 0.010.02 0040.060.10.20.40.6.1.02 4 6810 0.08 08 △P=15~50mmH0/m填料； 真空塔： Eckert关联图（参见P199图10-54) △P<8mmH,O/m填料
西北大学化工原理课件 ② 泛点气速的计算 Eckert关联图（参见P199图10-54） 此关联图显示出压降 与泛点、填料因子、液汽 比等参数的关系。 应用： ♦求泛点气速uf； ♦根据允许压降值计算空 塔气速或根据空塔气速来 计算压降。 常压塔： ΔP=15~50mmH2O/m填料； 真空塔： ΔP < 8 mmH2O/ m填料