【文章內(nèi)容簡介】 筒形，可由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體內(nèi)壁常襯以防腐材料。 填料： 大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳質(zhì)的場所。塔內(nèi)件： 包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體除沫器等。操作原理： 液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流動，并與在壓強差推動下穿過填料空隙的氣體相互接觸，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。 7653421液體氣體8填料（ Towerpacking） 填料塔的核心，是氣液兩相接觸進行質(zhì)、熱傳遞的場所。填料的流體力學和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關，材質(zhì)一定時，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有：比表面積 a： 單位體積填料層所具有的表面積 (m2/m3)。 被液體潤濕的填料表面就是氣液兩相的接觸面。大的 a 和良好的潤濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。對同種填料，填料尺寸越小， a 越大，但氣體流動的阻力也要增加。空隙率 ?： 單位體積填料所具有的空隙體積 (m3/m3)。 代表的是氣液兩相流動的通道， ? 大，氣、液通過的能力大，氣體流動的阻力小。 ? = ~。填料因子 ?： 填料比表面積與空隙率三次方的比值 (1/m)，a/?3，表示填料的流體力學性能，值越小，流動阻力越小。有干填料因子與濕填料因子之分。填料（ Towerpacking） 堆積密度 ?p ： 單位體積填料的質(zhì)量 (kg/m3)。 在機械強度允許的條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。機械強度 大， 化學穩(wěn)定性 好以及 價格低廉 等也是優(yōu)良填料應盡量兼有的性質(zhì)。注意： 一些難以定量表達的因素 (幾何形狀 )對填料的流體力學和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開發(fā)一般是改進填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。 常用的填料（ Typicaltowerpacking） 常用的填料可分為 散裝填料 和 規(guī)整填料 兩大類。散裝填料在塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。優(yōu)點： 易于制造，價格低廉，且對它的研究較為充分，所以在過去較長的時間內(nèi)得到了廣泛的應用。缺點： 高徑比大，堆積時填料間易形成線接觸，故液體常存在嚴重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。拉西環(huán)（ Raschigring） 填料最早使用的一種填料，為高徑比相等的陶瓷和金屬等制成的空心圓環(huán)。在拉西環(huán)基礎上衍生了 θ環(huán) 、 十字環(huán) 及 螺旋環(huán) 等，其基本改進是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結構，以增大填料的比表面積。鮑爾環(huán)（ Pallring） 填料在環(huán)的側壁上開一層或兩層長方形小孔，小孔的母材并不脫離側壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。上下兩層長方形小孔位置交錯。鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應用十分廣泛?？捎商沾伞⒔饘倩蛩芰现瞥?。同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。這樣的結構使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約 10%，壓降則可降低 25%，且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。階梯環(huán)填料（ Stairring）階梯環(huán)填料的結構與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯 45176。的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊 。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應用?；“靶?(Berlsaddle)矩鞍形 (Intaloxsaddle)填料一種表面全部展開的具有馬鞍形狀的瓷質(zhì)型填料 (馬鞍填料 )。 弧鞍填料在塔內(nèi)呈相互搭接狀態(tài)，形成弧形氣體通道，優(yōu)點： 空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。缺點： 相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率。優(yōu)點： 網(wǎng)絲細密，空隙很高，比表面積很大。由于毛細管作用，填料表面潤濕性能很好。故網(wǎng)體填料氣體阻力小，傳質(zhì)速率高。缺點： 造價很高，故多用于實驗室中難分離物系的分離。 金屬英特洛克斯（ Intalox） 填料有環(huán)形與鞍形的結構特點，生產(chǎn)能力大、壓降低、液體分布性能好、傳質(zhì)速率高及操作彈性大，在減壓蒸餾中其優(yōu)勢更為顯著。與實體填料對應的另一類填料為網(wǎng)體填料。有多種形式，如金屬絲網(wǎng)制成的網(wǎng)環(huán)和鞍型網(wǎng)等。網(wǎng)體填料（ Wiregauzepackings）規(guī)整填料規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)絲或多孔板重疊而成。使用時根據(jù)填料塔的結構尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。優(yōu)點： 空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無放大效應，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點： 造價較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。 規(guī)整填料CorrugatedMetalPlatesPackings? 6400金屬板波紋 規(guī)整填料? 300脈沖規(guī)整填料 各種陶瓷規(guī)整填料填料的流體力學性能 壓降填料塔效率主要取決于填充填料流體力學性能和傳質(zhì)性能。壓降 、 液泛氣速 、 持液量 及 氣液分布 對填料塔的設計和操作參數(shù)的確定至關重要。壓降與氣速的關系：氣體通過干填料層時的流動與氣體通過顆粒固定床的流動相似，只是通常填料層的空隙率更大，故氣體在空隙中的流速更高而處于湍流。載液區(qū)高液量 低液量CC’BB’AA’L=0L1L2lgulg?p載點氣速液泛氣速有一定持液量時， ?p~u 將不再為簡單的直線關系 (噴淋密度為 L L2曲線 )，且存在兩個較明顯的轉折點。壓降氣體通過干填料層的壓降 ?p 與空塔氣速 u 的關系在雙對數(shù)坐標上為直線，斜率 ~。原因： 噴淋液體在填料上形成液膜，占據(jù)部分空隙，減小了氣體的流通截面，對相同空塔氣速壓降升高。載液區(qū)高液量 低液量CC’BB’AA’L=0L1L2lgulg?p載點氣速液泛氣速P點后，液沫夾帶量 ?，液相返混可導致填料效率 ?， (HETP ?)。載點 (B)后，持液量 ?，氣液相互作用 ?，相界面積 ?，湍動增強 ?，傳質(zhì)過程 ?，填料效率 ?(HETP ?)；載液和液泛對傳質(zhì)的影響：壓降氣速較低時，氣液相間相互影響小，在一定的液體噴淋密度下，填料持液量與氣速無關，氣體壓降與氣速的關系為直線且基本與 L=0的直線平行。lgu高液量低液量載點線lgLPB泛點 C載液區(qū)空塔氣速 u等板高度HETP填料塔的操作一般控制在偏離泛點一定距離的載液區(qū)內(nèi)，這樣，既可得到較高的傳質(zhì)效率，填料層的壓降也不會過大。 壓降與氣速的關聯(lián)圖壓降對填料塔操作的可靠性和經(jīng)濟性有著決定性的影響。選擇填料和確定塔徑時，不同系統(tǒng)應控制的壓降范圍不同。吸收 （ mmH2O/m） 蒸餾 （ mmH2O/m）系統(tǒng)不起泡 系統(tǒng)起泡 常壓或加壓 真空20~35 8~20 35~65 8~35壓降：表面摩擦阻力 +形體阻力 ，前者是氣體在空隙中流動時在填料表面和氣液界面上產(chǎn)生的粘性應力，后者是由于氣體流道的突然增大或縮小，方向的改變等造成的動能損失。影響因素： 填料特性 (幾何形狀、比表面積、 ? 等 )，流體物性 (?、 ? 等 )以及操作條件 (氣液流量、 T 等 )。難以進行準確的理論計算，迄今仍然只能