湄洲湾职业技术学院 化工原理课程教案
第一节 气液传质设备类型与基本要求
第二节 板式塔（一）
教学时间：第13周 5月22日 下午 第5，6节
教学目的与要求：1、学习气液传质设备类型和基本要求
2、了解气液传质设备的性能要求的表示要素
3、 学习板式塔主要类型的结构和特点
教学重点：板式塔主要类型的结构和特点、塔板上气液流动和接触状况
教学难点：六合芳草地对于返混现象和液泛的理解
教学方式与手段： 讲授
参考资料：
教学过程：
第八章 汽液传质设备
本 章 学 习 要 求
1．熟练掌握的内容
板式塔内气液流动方式；板式塔塔板上气液两相非理想流动；板式塔的不正常操作，全塔效率和单板效率；板式塔塔高和塔径的计算；填料塔内流体力学特性；气体通过填料层的压降；泛点气速的计算；填料塔塔径的计算。 2．理解的内容
板式塔的主要类型与结构特点，板式塔塔板上气液两相接触状况；筛板塔溢流装置的设计
及踏板板面布置；筛板塔塔板校核；筛板塔负荷性能图的绘制及其作用；填料塔的结构；填料及其特性。
3．了解的内容
气液传质设备类型与基本要求；填料塔的附件；板式塔与填料塔的比较。
第一节 气液传质设备类型与基本要求
塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。
根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。兰陵笑笑生
目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。
气液传质设备的性能通常由以下几个要素表示：
1．塔设备的生产能力或通过能力：指单位时间单位塔截面积上的处理量或气液流量。
2．传质效率：对板式塔而言，传质效率通常用塔板效率来衡量，即实际塔板与理论塔板分离能力之比；对填料塔而言，传质效率通常用传质单元高度，即完成一个传质单元所需要的填料层高度来表示。
3．流体阻力：指气体通过每层塔板或每米填料层高度的压降。
4．塔设备的操作弹性：指最大气速负荷与最小气速负荷之比，其值的大小表明塔对负荷变化的适应能力。
5．塔的设备投资与操作成本、安装及维修方便等因素。
本章重点介绍板式塔的塔板类型，分析操作特点并讨论浮阀塔的设计，同时还介绍各种类型填料塔的流体流体力学特性和计算。
第二节 板 式 塔（一）
一 、板式塔主要类型的结构和特点
工业上常用的板式塔有：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流栅孔板塔
浮阀塔具有的优点：
生产能力大，塔板效率高，操作弹性大，结构简单，安装方便。
二、塔板上气液流动和接触状况
（一）塔板上的气液流动方式
A 使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果
B 使气液两相在塔内保持逆流，并在塔板上使气液量相保持均匀的错流接触，以获得较大的传质推动力。
（二）塔板上的气液两相接触状况
1、鼓泡接触状况
2、泡沫接触状况
3、喷射接触状况
（三）塔板上的气液两相的非理想流动
1、返混现象
（1）液沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，
这种现象称为液（雾）沫夹带。
（2）气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。
国内域名2、气体和液体的不均匀分布
（1）气体沿塔板的不均匀分布
（2）液体沿塔板的不均匀分布
（四）板式塔的不正常操作
1、液泛：汽相或液相流量增大到某一数值，上、下两层板间的压力降便会增大到使降液管内的液体不能畅顺地下流。当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫到上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）
如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。
如当液体流量过大时，降液管的截面便不足以使液体及时通过，于是管内液面即行升高。
上述两种情况导致液泛的情况中，比较常遇到的气体流量过大，故设计时均先以不发生过量液沫夹带为原则，定出气速的上限，在此限度内再选定一个合理的操作气速。
（1）降液管液泛
（2）夹带液泛
2、严重漏液：气相负荷减少，致使上升气体通过阀孔的动压不足以阻止流体经阀孔流下时，便会出现漏液现象。漏液发生，塔板效率严重下降，正常操作时，漏液应不大于液体流量的10%。
（1）随机性漏夜
（2）倾向性漏夜
课堂小结：
板式塔主要类型的结构和特点、塔板上气液流动和接触状况，尤其是要理解返混现象和液泛现象。
湄洲湾职业技术学院 化工原理课程教案
教学课题： 第八章 气液传质设备
第二节 板式塔（二）
教学时间：第14周 5月26日 下午 第5，6节
教学目的与要求：1、 无限空间掌握全塔效率的计算公式和实际计算过程
2、 掌握单板效率的计算公式和实际计算过程餐饮业和集体用餐配送单位卫生规范
教学重点：全塔效率的计算
教学难点：单板效率的计算
教学方式与手段： 讲授
参考资料：
教学过程：
复习旧课
讲授新课：
第二节 板式塔（二）
三、全塔效率与单板效率
（一）全塔效率
全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值。板式塔内各层塔板的接触效率并不相同，总板效率简单地反映了整个塔内所有塔板的平均效率。设计中为便于求算实际板层数，都采用总板效率。
在塔设备的实际操作中，由于受到传质时间和传质接触面积的限制，一般不可能达到气液平衡状态，因此，实际塔板的分离作用低于理论塔板，从这个概念出发。从这个概念出发，可以定义全塔效率为理论板数与实际板数之比：
（二）单板效率
单板效率又称为(Murphree) 板效率，是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论塔板前后的组成变化的比值。
全塔效率为塔中的总效率，用全塔效率计算实际塔板数作为简便。但全塔效率是一种平均的概念，实际上塔内各板的传质情况不尽相同，即各板的传质效率往往不相同，所以研究每一块板的船只效率更有实质意义。表示单板效率的方法很多，其中默弗里板效率，是以气相（或液相）经过实际板的组成变化与经过理论板的组成变化之比表示。
（三）塔板效率的影响因素
塔板效率反映实际板上传质过程进行的程度。根据由双膜理论导出的传质速率方程式可知， 传质系数、传质推动力、传质面积和两相接触时间应是决定塔板上各点处气、液接触效率的几个重要因素。板效率是板上各点处接触效果的综合体现，因而，决定板效率高低的另一重要因素是板上液体的返混程度，此外雾沫夹带及漏液现象，造成液相在塔板之间的返混，也使达到一定分离指标所需的板的层数增多，总板效率下降。进一步分析上述各因素，可归纳出以下几个方面：
1．物系性质
物系性质主要指粘度、密度、表面张力、扩散系数、相对挥发度等。液体的粘度、密度直接影响板上液流的湍动程度，进而影响传质系数和气液接触面积。表面张力影响泡沫生成的数量、大小及其稳定性，因而也影响接触面积的大小。物系的分子扩散系数对传质系数有直接影响，而相对挥发度等相平衡常数的影响则体现在传质推动力和过程速率的控制因素之中。
2．塔板型式与结构
塔板结构因素主要包括板间距、堰高、塔径以及液体在板上的流径长度等。各种结构因素对操作状况及塔板效率的影响前已有所讨论。
3．操作条件
操作条件是指温度、压强、气体上升速度、溢流强度、气液流量比等因素，其中气速的影响尤为重要。在避免大量雾沫夹带和避免发生淹塔现象的前提下，增大气速对于提高塔板效率一般是有利的
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