福州大学化工原理电子教案 气液传质设备 于平衡态,在塔内几乎不构成有效传质区。为此,须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。但比表 面积a仍不失为重要的参量。 (2)空隙率E 塔内单位体积填料层具有的空隙体积,m3/m3。E为一分数。E值大则气体通过填料层的阻力小,故ε 值以高为宜。 对于乱堆填料,当塔径D与填料尺寸d之比大于8时,因每个填料在塔内的方位是随机的,填料层 的均匀性较好,这时填料层可视为各向同性,填料层的空隙率ε就是填料层内任一横截面的空隙截面分率 当气体以一定流量过填料层时,按塔横截面积计的气速u称为“空塔气速”(简称空速),而气体在 填料层孔隙内流动的真正气速为a1。二者关系为:1=u/E (3)塔内单位体积具有的填料个数n 根据计算出的塔径与填料层高度,再根据所选填料的n值,即可确定塔内需要的填料数量。一般要求 塔径与填料尺寸之比D/d>8(此比值在8~15之间为宜),以便气、液分布均匀。若D/d<8,在近 塔壁处填料层空隙率比填料层中心部位的空隙率明显偏高,会影响气液的均匀分布。若D/d值过大,即 填料尺寸偏小,气流阻力增大。 1022气液两相在填料层内的流动 填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、瑱料层的压降、液泛、填料表面的润湿及返混等。 1.填料层的持液量 填料层的持液量是指在一定操作条件下,在单位体积填料层内所积存的液体体积,以(m液体)(m3填 料)表示。持液量可分为静持液量H、动持液量H和总持液量H。静持液量是指当填料被充分润湿后,停 气液两相进料,并经排液至无滴液流出时存留于填料层中的液体量,其取决于填料和流体的特性,与气 液负荷无关。动持液量是指填料塔停止气液两相进料时流出的液体量,它与填料、液体特性及气液负荷有 关。总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体总量。显然,总持液量为静持液量和动持液量 之和,即 H,=Ho+H 填料层的持液量可由实验测岀,也可由经验公式计算。一般来说,适当的持液量对填料塔操作的稳定 性和传质是有益的,但持液量过大,将减少填料层的空隙和气相流通截面,使压降增大,处理能力下降。 2.填料层的压降 在逆流操作的填料塔中,从塔顶喷淋下来的液体,依靠重力在填料表面成膜状向下流动,上升气体与 下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。填料层压降与液体喷淋量及气速有关,在一定的气速下,液体 喷淋量越大,压降越大:在一定的液体喷淋量下,气速越大,压降也越大。将不冋液体喷淋量下的单位填 料层的压降DPZ与空塔气速u的关系标绘在对数坐标纸上,可得到如图3-13所示的曲线簇。 图1053填料层的△PZ~M关系 在图片10-53中,直线0表示无液体喷淋(L=0)时,干填料的△PZ~u关系,称为干填料压降线 曲线1、2、3表示不同液体喷淋量下,填料层的ΔPZ~u关系,称为填料操作压降线。 从图中可看出,在一定的喷淋量下,压降随空塔气速的变化曲线大致可分为三段:当气速低于A点 时,气体流动对液膜的曳力很小,液体流动不受气流的影响,填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变,因而福州大学化工原理电子教案 气液传质设备 - 2 - 于平衡态，在塔内几乎不构成有效传质区。为此，须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。但比表 面积 a 仍不失为重要的参量。 （2）空隙率  塔内单位体积填料层具有的空隙体积，m2 /m3。 为一分数。  值大则气体通过填料层的阻力小，故  值以高为宜。 对于乱堆填料，当塔径 D 与填料尺寸 d 之比大于 8 时，因每个填料在塔内的方位是随机的，填料层 的均匀性较好，这时填料层可视为各向同性，填料层的空隙率  就是填料层内任一横截面的空隙截面分率。 当气体以一定流量过填料层时，按塔横截面积计的气速 u 称为“空塔气速”（简称空速），而气体在 填料层孔隙内流动的真正气速为 1 u 。二者关系为： / u1 = u 。 （3）塔内单位体积具有的填料个数 n 根据计算出的塔径与填料层高度，再根据所选填料的 n 值，即可确定塔内需要的填料数量。一般要求 塔径与填料尺寸之比 D/ d  8 （此比值在 8～15 之间为宜），以便气、液分布均匀。若 D/ d  8 ，在近 塔壁处填料层空隙率比填料层中心部位的空隙率明显偏高，会影响气液的均匀分布。若 D/ d 值过大，即 填料尺寸偏小，气流阻力增大。 10.2.2 气液两相在填料层内的流动 填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、填料层的压降、液泛、填料表面的润湿及返混等。 1. 填料层的持液量 填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积，以(m3 液体)/(m3 填 料)表示。持液量可分为静持液量 Hs、动持液量 Ho 和总持液量 Ht。静持液量是指当填料被充分润湿后，停 止气液两相进料，并经排液至无滴液流出时存留于填料层中的液体量，其取决于填料和流体的特性，与气 液负荷无关。动持液量是指填料塔停止气液两相进料时流出的液体量，它与填料、液体特性及气液负荷有 关。总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体总量。显然，总持液量为静持液量和动持液量 之和，即 Ht = H0 + Hs 填料层的持液量可由实验测出，也可由经验公式计算。一般来说，适当的持液量对填料塔操作的稳定 性和传质是有益的，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力下降。 2. 填料层的压降 在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与 下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。填料层压降与液体喷淋量及气速有关，在一定的气速下，液体 喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。将不同液体喷淋量下的单位填 料层的压降 DP/Z 与空塔气速 u 的关系标绘在对数坐标纸上，可得到如图 3-13 所示的曲线簇。 在图片 10-53 中，直线 0 表示无液体喷淋（L=0）时，干填料的△P/Z～u 关系，称为干填料压降线。 曲线 1、2、3 表示不同液体喷淋量下，填料层的△P/Z～u 关系，称为填料操作压降线。 从图中可看出，在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大致可分为三段：当气速低于 A 点 时，气体流动对液膜的曳力很小，液体流动不受气流的影响，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而