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第二节 填料塔 * * 一、填料塔的结构和填料特性 1. 填料层结构 气体出口 除雾层 吸收剂 支承板 填料层 液体再分布器 气体入口 液封 2．填料层作用 填料层是实现塔内气液接触的有效部位 （1）提供气液接触界面面积； （2）填料间空隙形成曲折流道，造成两相 呈湍流。 3．填料层内液体均布能力和向壁偏流现象 （1）液体均布能力 （2）向壁偏流现象 克服： 1.当填料层过高，必须分层安装，中间设液体再分布器； 2. 液体喷淋半径不大于塔径的一半。 4．填料种类及特性 1）种类：整砌填料（压降小，适于D50mm） 散装（乱堆）填料（压降大，一般 D50mm） 2）材质：陶瓷，金属，塑料等 散装填料(乱堆填料) 拉西环 鲍尔环 阶梯环 规整填料 3）特性： 1.填料个数n：个/m3，统计数字，实测 2.比表面积 a——单位体积填料中填料的总表面积，m2/m3 3.空隙率ε——干塔状态下，单位体积填料所具有的空隙体积，m3/m3 空隙率是提供气体的通道，空隙率越大，气体流动阻力越小，流通能力（允许气速）越大。 在吸收操作时，填料层上附有一层液体，故实际空隙率应小于ε。 4.填料因子?=a/?3 （有干、湿填料因子） 4) 选择填料的一般原则 （1）??? 比表面积a大——提供气液接触面积 （2）??? 空隙率ε大——提供气体通道，阻力小 （3）??? 填料形状有利于气液分布及减少阻力 （4） 填料有足够的机械强度，不易破碎，重量轻， 耐 磨损，耐腐蚀，价廉，湿润性能好。 二、填料塔内气液两相流动特性——流体力学状况 气体通过填料层的压降——确定动力消耗； 液泛速度——确定空塔速度，确定塔径； 持液量——影响压降和液泛速度； 气液分布——反映了气液的接触传质状况。 1．气液两相的流动特性 （1）液体在填料表面上的膜状流动 膜内液体下流速度决定于流动阻力，而流动阻力来自于: ①.?液膜与填料表面的摩擦阻力 ②.?液膜与上升气流间的摩擦阻力 填料表面持液量与气速及液流量有关： 液量越大，液膜越厚，持液量越多； 在低气速下，气速造成的阻力较小，液膜厚度与 气速关系不大； 在高气速下，气速对液膜厚度有不容忽视的影响 （2）气体在填料层内的流动 气体在填料层间穿行通过，通道突然扩大缩小， 转向频繁，在较低的流速下也可达到湍流。 在干填料层中，Δp ? u1.8~2.0 在气液两相逆流流动中，液膜有一定厚度，使 填料空 隙率ε减小。 所以在相同的气体流量下（即在相同的空速下）， 液膜的存在使气体实际流速 （3）气液两相的交互影响 L3 L2 L1 L=0 A B L3L2L1 压降Δp 空塔速度u 压降与空塔气速示意图 L=0 干填料层，压降主要是克服气固摩擦阻力 Δp ? u1.8~2.0 L0 ，在一定喷淋量下， A—载点 B—液泛点 A点以下—恒持液区 气速较低，对液膜厚度影响不大，填料持液量不变，各线与干填料线平行，Δp ? u1.8~2.0 A、B之间—载液区 拦液现象—气液间的摩擦阻力开始阻止液流顺利下流，持液量增加，液膜厚度增加使Δp线变陡，斜率2 B点以上—液泛区 气速增大，持液量急剧增大，使填料层内液体不能及时流下而出现局部积液，此时Δp 线近乎垂直（斜率10）。 若气速继续增大，液体被气体大量带出塔顶，塔操作被破坏，称为液泛现象。 特 征： 气体在液体中鼓泡，操作不稳定。 泛点气速：液泛速度为操作上限，允许的最大气速，此值大为好。 影响泛点气速的因素： 填料特性、流体物性、液气比 泛点气速确定：用埃克特通用图 (1)利用泛点线求泛点速度uf 空塔速度u =( 0.5?0.8) uf (2) 利用压降线求压降Δp Eckert泛点关联图 2．泛点和压强的经验关联 影响因素有：填料特性 ?，a，? 气液质量流量 WL，WV；kg/s 流体物性 3．塔径计算 Vs——混合气体积流量，m3/s u——空塔速度，m/s 算出的D应按压力容器公称直径标准进行圆整。 三、填料塔的附件