【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(chǎng)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(dòng)，并與在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)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(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材質(zhì)一定時(shí)，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(rùn)濕的填料表面就是氣液兩相的接觸面。大的 a 和良好的潤(rùn)濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。對(duì)同種填料，填料尺寸越小， a 越大，但氣體流動(dòng)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(dòng)的通道， ? 大，氣、液通過(guò)的能力大，氣體流動(dòng)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(xué)性能，值越小，流動(dòng)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(jī)械強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度 大， 化學(xué)穩(wěn)定性 好以及 價(jià)格低廉 等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。注意： 一些難以定量表達(dá)的因素 (幾何形狀 )對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開(kāi)發(fā)一般是改進(jìn)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(diǎn)： 易于制造，價(jià)格低廉，且對(duì)它的研究較為充分，所以在過(guò)去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)： 高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤(rùn)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(chǔ)上衍生了 θ環(huán) 、 十字環(huán) 及 螺旋環(huán) 等，其基本改進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。鮑爾環(huán)（ Pallring） 填料在環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)一層或兩層長(zhǎng)方形小孔，小孔的母材并不脫離側(cè)壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。上下兩層長(zhǎng)方形小孔位置交錯(cuò)。鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)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(cè)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(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)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(diǎn)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(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開(kāi)有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò) 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(cè)壁上開(kāi)孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。弧鞍形 (Berlsaddle)矩鞍形 (Intaloxsaddle)填料一種表面全部展開(kāi)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(diǎn)： 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(diǎn)，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(diǎn)： 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(diǎn)： 網(wǎng)絲細(xì)密，空隙很高，比表面積很大。由于毛細(xì)管作用，填料表面潤(rùn)濕性能很好。故網(wǎng)體填料氣體阻力小，傳質(zhì)速率高。缺點(diǎn)： 造價(jià)很高，故多用于實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(shì)更為顯著。與實(shí)體填料對(duì)應(yīng)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(shí)根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)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(diǎn)： 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(wú)放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)： 造價(jià)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(xué)性能 壓降填料塔效率主要取決于填充填料流體力學(xué)性能和傳質(zhì)性能。壓降 、 液泛氣速 、 持液量 及 氣液分布 對(duì)填料塔的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)的確定至關(guān)重要。壓降與氣速的關(guān)系：氣體通過(guò)干填料層時(shí)的流動(dòng)與氣體通過(guò)顆粒固定床的流動(dòng)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(diǎn)氣速液泛氣速有一定持液量時(shí)， ?p~u 將不再為簡(jiǎn)單的直線關(guān)系 (噴淋密度為 L L2曲線 )，且存在兩個(gè)較明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。壓降氣體通過(guò)干填料層的壓降 ?p 與空塔氣速 u 的關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)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(duì)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(diǎn)氣速液泛氣速P點(diǎn)后，液沫夾帶量 ?，液相返混可導(dǎo)致填料效率 ?， (HETP ?)。載點(diǎn) (B)后，持液量 ?，氣液相互作用 ?，相界面積 ?，湍動(dòng)增強(qiáng) ?，傳質(zhì)過(guò)程 ?，填料效率 ?(HETP ?)；載液和液泛對(duì)傳質(zhì)的影響：壓降氣速較低時(shí)，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(wú)關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為直線且基本與 L=0的直線平行。lgu高液量低液量載點(diǎn)線lgLPB泛點(diǎn) 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(diǎn)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(huì)過(guò)大。 壓降與氣速的關(guān)聯(lián)圖壓降對(duì)填料塔操作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有著決定性的影響。選擇填料和確定塔徑時(shí)，不同系統(tǒng)應(yīng)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(dòng)時(shí)在填料表面和氣液界面上產(chǎn)生的粘性應(yīng)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(dòng)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(jìn)行準(zhǔn)確的理論計(jì)算，迄今仍然只能