第三章塔设备第一次课精选PPT.ppt
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1、第三章塔设备第一次课第1页,本讲稿共30页3.1 3.1 板式塔板式塔塔板类型塔板类型溢流式塔板溢流式塔板板上有降液管;板上有降液管;液体横向流过塔板,经降液管液体横向流过塔板,经降液管流向下一层塔板;流向下一层塔板;气体垂直穿过塔板及液层(错气体垂直穿过塔板及液层(错流塔板);流塔板);特点:特点:分离效率高;分离效率高;板上有板上有液位差液位差,引起,引起气体分布气体分布不均匀不均匀;目前常用目前常用第2页,本讲稿共30页穿流式塔板穿流式塔板板上无降液管;板上无降液管;气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过(逆流塔板)。气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过(逆流塔板)。特点:特点:结构简单;结构
2、简单;操作范围小;操作范围小;分离效率低。分离效率低。应用较少应用较少第3页,本讲稿共30页3.1.1 3.1.1 气液相流程气液相流程气液相流程气液相流程v 从全塔来看,气相在塔内逐级上升,液相由塔顶逐级下降。从全塔来看,气相在塔内逐级上升,液相由塔顶逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。在下降中与上升气相进行接触传质。液体液体横向横向流过塔板,经流过塔板,经溢流堰溢流堰溢流进入溢流进入降液管降液管,液体在降,液体在降液管内释放夹带的气体,从降液管底隙流至下一层塔板。液管内释放夹带的气体,从降液管底隙流至下一层塔板。塔板下方的气体塔板下方的气体穿过塔板上气相通道穿过塔板上气相通道,如筛孔
3、、浮阀等,如筛孔、浮阀等,进入塔板上的液层鼓泡,气、液接触进行传质。气相离开进入塔板上的液层鼓泡,气、液接触进行传质。气相离开液层而奔向上一层塔板,进行多级的接触传质。液层而奔向上一层塔板,进行多级的接触传质。第4页,本讲稿共30页气液相接触状态气液相接触状态气液相接触状态气液相接触状态1 1)鼓泡接触状态)鼓泡接触状态 当气速较低时,气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不当气速较低时,气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多,气液两相接触的表面积不大,传质效率很低。多,气液两相接触的表面积不大,传质效率很低。2 2)蜂窝状接触状态)蜂窝状接触状态 随着气速的增加,气泡的数量不断增加,在液
4、层中累积。气泡随着气速的增加,气泡的数量不断增加,在液层中累积。气泡之间相互碰撞,形成各种多面体的大气泡。此时气泡之间相互碰撞,形成各种多面体的大气泡。此时气泡不易破裂不易破裂,表面得不到更新,不利于传热和传质。表面得不到更新,不利于传热和传质。第5页,本讲稿共30页3 3)泡沫接触状态)泡沫接触状态 当气速继续增加,气泡数量急剧增加,气泡不断发生碰撞和破当气速继续增加,气泡数量急剧增加,气泡不断发生碰撞和破裂,此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间。泡沫接裂,此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间。泡沫接触状态的触状态的表面积大表面积大,并,并不断更新不断更新,为两相传热与传质提
5、供了良好,为两相传热与传质提供了良好的条件。的条件。4 4)喷射接触状态)喷射接触状态 当气速继续增加,由于气体动能很大,把板上的液体向上喷成当气速继续增加,由于气体动能很大,把板上的液体向上喷成大小不等的液滴。此时塔板上的气体为连续相,液体为分散相。大小不等的液滴。此时塔板上的气体为连续相,液体为分散相。液滴的液滴的不断分散不断分散和和反复形成反复形成,使,使传质面积大大增加传质面积大大增加,表面不断更,表面不断更新,有利于传质与传热进行。新,有利于传质与传热进行。泡沫状态泡沫状态和和喷射状态喷射状态均是优良的塔板接触状态。均是优良的塔板接触状态。第6页,本讲稿共30页1 1 1 1、概述、
6、概述、概述、概述 塔体为一圆式筒体,塔体内装塔体为一圆式筒体,塔体内装塔体为一圆式筒体,塔体内装塔体为一圆式筒体,塔体内装有多层塔板。有多层塔板。有多层塔板。有多层塔板。hW3.1.2 3.1.2 塔板的结构塔板的结构气相通道气相通道气相通道气相通道:形式多,如筛孔、泡罩等形式多,如筛孔、泡罩等形式多,如筛孔、泡罩等形式多,如筛孔、泡罩等对塔板的性能影响较大。对塔板的性能影响较大。对塔板的性能影响较大。对塔板的性能影响较大。液相通道液相通道液相通道液相通道:降液管、底隙、溢流堰。降液管、底隙、溢流堰。降液管、底隙、溢流堰。降液管、底隙、溢流堰。第7页,本讲稿共30页降液管、溢流堰、底隙等降液管
7、降液管是塔板间的液体通道及液相夹带气泡的分离场所vv有弓形、圆形或矩形几种型式。2、溢流装置、溢流装置第8页,本讲稿共30页3、溢流堰、溢流堰n n降液管顶部设有溢流堰降液管顶部设有溢流堰降液管顶部设有溢流堰降液管顶部设有溢流堰h h h hw w w w,以维持塔板上一定液层高度。,以维持塔板上一定液层高度。,以维持塔板上一定液层高度。,以维持塔板上一定液层高度。降液管底部留有底隙降液管底部留有底隙降液管底部留有底隙降液管底部留有底隙h h h hb b b b,为液体进入下层塔板的通道,为液体进入下层塔板的通道,为液体进入下层塔板的通道,为液体进入下层塔板的通道n n溢流堰型式溢流堰型式溢
8、流堰型式溢流堰型式平直堰型式平直堰型式第9页,本讲稿共30页齿形堰齿形堰第10页,本讲稿共30页3.1.3 3.1.3 板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能1 1、塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动 液泛液泛液泛液泛 vv正常操作时,降液管中有一足够的液体高度,正常操作时,降液管中有一足够的液体高度,正常操作时,降液管中有一足够的液体高度,正常操作时,降液管中有一足够的液体高度,以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能
9、以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能够自上而下流动够自上而下流动够自上而下流动够自上而下流动vv若气相的流量若气相的流量若气相的流量若气相的流量塔板压降塔板压降塔板压降塔板压降降液管内液体降液管内液体降液管内液体降液管内液体流动不畅流动不畅流动不畅流动不畅管内液体积累;管内液体积累;管内液体积累;管内液体积累;vv若液相的流量若液相的流量若液相的流量若液相的流量降液管内截面不能满降液管内截面不能满降液管内截面不能满降液管内截面不能满足该液体顺利流过足该液体顺利流过足该液体顺利流过足该液体顺利流过管内液体积累;管内液体积累;管内液体积累;管内液体积累;第11页,本讲稿共30页vv从而必然使降
10、液管内液体不从而必然使降液管内液体不从而必然使降液管内液体不从而必然使降液管内液体不断增高断增高断增高断增高最终使整个板间充最终使整个板间充最终使整个板间充最终使整个板间充满液体满液体满液体满液体塔操作被严重破坏。塔操作被严重破坏。塔操作被严重破坏。塔操作被严重破坏。这种现象即为这种现象即为这种现象即为这种现象即为液泛(淹塔)。液泛(淹塔)。液泛(淹塔)。液泛(淹塔)。vv气速气速气速气速有利于形成湍动的有利于形成湍动的有利于形成湍动的有利于形成湍动的泡沫层泡沫层泡沫层泡沫层传质速率传质速率传质速率传质速率。但不。但不。但不。但不能超过液泛时的气速能超过液泛时的气速能超过液泛时的气速能超过液泛
11、时的气速vv液泛时的气速应为塔操作的液泛时的气速应为塔操作的液泛时的气速应为塔操作的液泛时的气速应为塔操作的极限速度。极限速度。极限速度。极限速度。vv板间距板间距板间距板间距可提高液泛时气可提高液泛时气可提高液泛时气可提高液泛时气速速速速第12页,本讲稿共30页 雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带 当气速当气速当气速当气速,使塔板处于泡沫状态或喷射,使塔板处于泡沫状态或喷射,使塔板处于泡沫状态或喷射,使塔板处于泡沫状态或喷射状态时状态时状态时状态时液体被吹散成液滴而被抛到一液体被吹散成液滴而被抛到一液体被吹散成液滴而被抛到一液体被吹散成液滴而被抛到一定的高度定的高度定的高度定的高度其中某些液滴
12、被带到上一层其中某些液滴被带到上一层其中某些液滴被带到上一层其中某些液滴被带到上一层塔板,该现象称为塔板,该现象称为塔板,该现象称为塔板,该现象称为雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带。塔板效塔板效塔板效塔板效率率率率 应限制雾沫夹带。应限制雾沫夹带。应限制雾沫夹带。应限制雾沫夹带。eV0.1kg(eV0.1kg(液液液液)/kg()/kg(气气气气)影响雾沫夹带量的因素:影响雾沫夹带量的因素:影响雾沫夹带量的因素:影响雾沫夹带量的因素:空塔气速空塔气速空塔气速空塔气速塔板间距塔板间距塔板间距塔板间距雾沫夹带量雾沫夹带量雾沫夹带量雾沫夹带量第13页,本讲稿共30页严重漏液严重漏液严重漏液严重漏液
13、气体通过塔板的速度气体通过塔板的速度气体通过塔板的速度气体通过塔板的速度 上升气体通过孔道上升气体通过孔道上升气体通过孔道上升气体通过孔道的动压不足以克服板上液体的重力的动压不足以克服板上液体的重力的动压不足以克服板上液体的重力的动压不足以克服板上液体的重力液体从塔液体从塔液体从塔液体从塔板上的开孔处往下漏,称板上的开孔处往下漏,称板上的开孔处往下漏,称板上的开孔处往下漏,称漏液漏液漏液漏液。漏液造成的影响:漏液造成的影响:漏液造成的影响:漏液造成的影响:n n漏液严重时漏液严重时漏液严重时漏液严重时塔板上建立不起液层塔板上建立不起液层塔板上建立不起液层塔板上建立不起液层气液不能气液不能气液不
14、能气液不能充分接触充分接触充分接触充分接触塔板效率塔板效率塔板效率塔板效率 n n应限制漏液量。要求不大于液体流量的应限制漏液量。要求不大于液体流量的应限制漏液量。要求不大于液体流量的应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%10%。漏液速度,它是塔操作的气相下限速度。漏液速度,它是塔操作的气相下限速度。漏液速度,它是塔操作的气相下限速度。漏液速度,它是塔操作的气相下限速度。第14页,本讲稿共30页2、塔板负荷性能图、塔板负荷性能图vv适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。v
15、v过量液沫夹带线,或气相上限线过量液沫夹带线,或气相上限线过量液沫夹带线,或气相上限线过量液沫夹带线,或气相上限线Vmax Vmax 过量液沫夹带量过量液沫夹带量过量液沫夹带量过量液沫夹带量e ev v10%10%vv 液相下限线液相下限线液相下限线液相下限线 Lmin Lmin 堰最小溢流强度,即液相流量的下限堰最小溢流强度,即液相流量的下限堰最小溢流强度,即液相流量的下限堰最小溢流强度,即液相流量的下限。vv 气相下限线气相下限线气相下限线气相下限线 VminVmin当气相流量降到一定程度时,塔将产生严重漏液当气相流量降到一定程度时,塔将产生严重漏液当气相流量降到一定程度时,塔将产生严重漏
16、液当气相流量降到一定程度时,塔将产生严重漏液vv液相的上限线液相的上限线液相的上限线液相的上限线 LmaxLmax当液体在降液管中停留时间过小,所含气体释放不净,导致返混,当液体在降液管中停留时间过小,所含气体释放不净,导致返混,当液体在降液管中停留时间过小,所含气体释放不净,导致返混,当液体在降液管中停留时间过小,所含气体释放不净,导致返混,影响塔板效率。影响塔板效率。影响塔板效率。影响塔板效率。vv液泛线液泛线液泛线液泛线当降液管内泡沫层高度达到上层塔板,使液流不畅时即开始发当降液管内泡沫层高度达到上层塔板,使液流不畅时即开始发当降液管内泡沫层高度达到上层塔板,使液流不畅时即开始发当降液管
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