【正文】 高，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。 ⑤矩鞍填料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場合，均 已被瓷矩鞍填料所取代。 ⑥環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料 (國外稱為 Intalox)是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種金屬散裝填料。 工業(yè)上常用散裝填料的特性參數(shù)列于附錄五中，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 (2) 規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整 填料絕大部分為波紋填料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。加工中，波紋與塔軸的傾角有 30176。和 45176。兩種，傾角為 30176。以代號(hào) BX(或 X)表示，傾角為 45176。以代號(hào) CY(或 Y)表示。 金屬絲網(wǎng)波紋填料是阿波紋填料的主要形式，是由金屬絲網(wǎng)制成的。其特點(diǎn)是壓降低。分離效率高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。 金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多 φ 4 mm~φ 6 mm 的小孔，可起到粗分配板片上的液體。加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場合。 波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。 填料塔工藝尺寸的計(jì)算 填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料層高度的計(jì)算等。 塔徑的計(jì)算 填料塔直徑仍采用 式 41 計(jì)算，即 (41) 式中氣體體積流量 Vs 由設(shè)計(jì)任務(wù)給定。由上式可見，計(jì)算塔徑的核心問題是確定空塔氣速 u。 (1) 空塔氣速的確定 ①泛點(diǎn)氣速法 泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。 對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=~ 對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=~ 泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度兩方面的因素。設(shè)計(jì)中，對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減 壓操作的塔，應(yīng)取較低的泛點(diǎn)率；對(duì)易起泡沫的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)取低限值；而無泡沫的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。 泛點(diǎn)氣速可用經(jīng)驗(yàn)方程式計(jì)算，亦可用關(guān)聯(lián)圖求取。 a .貝恩 (Bain)— 霍根 (Hougen)關(guān)聯(lián)式 填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩 — 霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算，即 (42) 式中 uF—— 泛點(diǎn)氣速， m/s g—— 重力加速度， m/s2 ； at—— 填料總比表面積， m2/m3； ε —— 填料層空隙率， m3/m3； ρ V、 ρ L—— 氣相、液相密度， kg/m3； μ L—— 液體粘度， mPa s； wL、 wV—— 液相、氣相質(zhì)量流量， kg/h； A、 K—— 關(guān)聯(lián)常數(shù)。 常數(shù) A 和 K 與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，不同類型填料的 A、 K 值列于表 43 中。由式 42 計(jì)算泛點(diǎn)氣速，誤差在 15%以內(nèi)。 表 43 式 334 中的 A、 K 值 散裝填料類型 A K 規(guī)整填料類型 A K 塑料鮑爾環(huán) 金屬絲網(wǎng)波紋填料 金屬鮑爾環(huán) 塑料絲網(wǎng)波紋填料 塑料階梯環(huán) 金屬網(wǎng)孔波紋填料 金屬階 梯環(huán) 金屬孔板波紋填料 瓷矩鞍 塑料孔板波紋填料 金屬環(huán)矩鞍 (Eckert)通用關(guān)聯(lián)圖 散裝填料的泛點(diǎn)氣速可用埃克特關(guān)聯(lián)圖計(jì)算，如圖 45所示。計(jì)算時(shí)，先由氣液相負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)求出橫坐標(biāo) 的值，然后作垂線與相應(yīng)的泛點(diǎn)線相交，再通過交點(diǎn)作水平線與縱座標(biāo)相交，求出縱座標(biāo) 值。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的 u 即為泛點(diǎn)氣速 uF。 應(yīng)予指出，用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速時(shí)， 所需的填料因子為液泛時(shí)的濕填料因子，稱為泛點(diǎn)填料因子，以 Φ F 表示。泛點(diǎn)填料因子 Φ F 與液體噴淋密度有關(guān)，為了工程計(jì)算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的泛點(diǎn)填料因于平均值。表 44 列出了部分散裝填料的泛點(diǎn)填料因子平均值，可供設(shè)計(jì)中參考。 圖 45 填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖 圖中 u0—— 空塔氣速， m /s； φ —— 濕填料因子，簡稱填料因子， 1 /m； ψ —— 水的密度和液體的密度之比； g—— 重力加速度， m /s2； ρ V、 ρ L—— 分別為氣體和液體的密度， kg /m3； wV、 wL—— 分別 為氣體和液體的質(zhì)量流量， kg /s。 此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線。對(duì)于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。 表 44 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值 填料類型 填料因子， 1/m DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 金屬鮑爾環(huán) 410 — 117 160 — 金屬環(huán)矩鞍 — 170 150 135 120 金屬階梯環(huán) — — 160 140 — 塑料鮑爾環(huán) 550 280 184 140 92 塑料階梯環(huán) — 260 170 127 — 瓷矩鞍 1100 550 200 226 — 瓷拉西環(huán) 1300 832 600 410 — ②氣相動(dòng)能因子 (F 因子 )法 氣相動(dòng)能因子簡稱 F 因子，其定義為 (43) 氣相動(dòng)能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計(jì)算時(shí)，先從手冊(cè)或圖表中查出填料在操作條件下的 F因子，然后依據(jù)式 43 即可計(jì)算出操作空塔氣速 u。常見規(guī)整填料的適宜操作氣相動(dòng)能因子可從有關(guān)圖表中查得。 應(yīng)予指出，采用氣相動(dòng)能因子法計(jì)算適宜的空塔氣速，一般用于 低壓操作 (壓力低于 MPa)的場合。 ③氣相負(fù)荷因子 (Cs 因子 )法 氣相負(fù)荷因于簡稱 Cs 因子，其定義為 (44) 氣相負(fù)荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計(jì)算時(shí)，先求出最大氣相負(fù)荷因子 Cs,max，然后依據(jù)以下關(guān)系 Cs= (45) 計(jì)算出 Cs，再依據(jù)式 44 求出操作空塔氣速 u。 常用規(guī)整填料的 ，亦可從圖 46所示的 。圖中的橫坐標(biāo)ψ稱為流動(dòng)參數(shù)，其定義為 (46) 圖 44 曲線適用于板波紋填料。若以 250Y 型板波紋填料為基準(zhǔn)，對(duì)于其他類型的板波紋填料，需要乘以修正系數(shù) C，其值參見表 45。 表 45 其他類型的波紋填料的最大負(fù)荷修正系數(shù) 填 料 類 型 型 號(hào) 修 正 系 數(shù) 板波紋填料 250Y 絲網(wǎng)波紋填料 BX 絲網(wǎng)波紋填料 CY 陶瓷波紋填料 BX (2) 塔徑的計(jì)算與圓整 根據(jù)上述方法得出空塔氣速 u 后，即可由式 41 計(jì)算出塔徑 D。應(yīng)予指出，由式 41計(jì)算出塔徑 D后，還應(yīng)按塔徑系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為： 400、 500、 600、 700、 800、 1000、 1 200、 1400、 1600、202 2200mm 等。圓整后，再核算操作空塔氣速 u 與泛點(diǎn)率。 (3) 液體噴淋密度的驗(yàn)算 填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為 (45) 式中 U—— 液體噴淋密度， m3/(m2 h)； Lh—— 液體噴淋量， m3/h； D—— 填料塔直徑， m。 為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以 Umin表示。 對(duì)于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計(jì)算 ，即 Umin=(LW) minat (46) 式中 Umin—— 最小噴淋密度， m3/(m2 h)； (LW) min—— 最小潤濕速率， m3/(m1