【正文】 降計算 (1) 由填料的壓降關聯式計算 規(guī)整填料的壓降通常關聯成以下形式 (418) 式中 △ P/Z— — 每米填料層高度的壓力降， Pa/m； u—— 空塔氣速， m/s； ρ v—— 氣體密度， kg/m3； α 、 β —— 關聯式常數，可從有關填料手冊中查得。表 410 列出了部分散裝填料的壓降填料因子平均值，可供設計中參考。 應予指出，用埃克特通用關聯圖計算壓降時，所需的填料因子為操作狀態(tài)下的濕填料因子，稱為壓降填料因子，以φ p 表示。計算時，先根據氣液負荷及有關物性數據，求出橫坐標值，再根據操作空塔氣速 u 及有關物性數據，求出縱坐標值。設計時，根據有關參數，由通用關聯圖 (或壓降曲線 )先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。 K) ； T—— 系統溫度， K； at—— 填料的總比表面積， m2/m3； aw—— 填料的潤濕比表面積， m2/m3； g—— 重力加速度， 108m/h； σ L—— 液體的表面張力 σ c—— 填料材質的臨界表面張力， kg/h2 (1dyn/cm=12960kg/h2) ； ψ —— 填料形狀系數。 h)]； ρ V、 ρ L—— 氣體、液體的密度， kg/m3； DV、 DL—— 溶質在氣體、液體中的擴散系數， m2/s； R—— 通用氣體常數， (m3 h) [1Pa 修正的恩田公式為 (48) (49) (410) (4 11) 其中 (412) 式中 UV、 UL—— 氣體、液體的質量通量， kg/(m2 傳質過程的影響因素十分復雜，對于不同的物系、不同的填料以及不同的流動狀況與操作條件，傳質單元高度各不相同，迄今為止，尚無通用的計算方法和計算公式。在工程設計中，對于吸收、解吸及萃取等過程中的填料塔的設計，多采用傳質單元數法；而對于精餾過程中的填料塔的設計，則習慣用等板高度法。若液體噴淋密度小于最小噴淋密度，則需進行調整，重新計算塔徑。 對于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關填料手冊中查得，設計中，通常取 Umin=。 h)；對于直徑大于 75 mm 的散裝填料，取 (LW) min= m3/(m其值可由經驗公式計算 (見有關填料手冊 )，也可采用一些經驗值。 h)； at—— 填料的總比表面積， m2/m3。 對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算 ，即 Umin=(LW) minat (46) 式中 Umin—— 最小噴淋密度， m3/(m2 h)； Lh—— 液體噴淋量， m3/h； D—— 填料塔直徑， m。圓整后，再核算操作空塔氣速 u 與泛點率。應予指出，由式 41計算出塔徑 D后，還應按塔徑系列標準進行圓整。若以 250Y 型板波紋填料為基準，對于其他類型的板波紋填料，需要乘以修正系數 C，其值參見表 45。 常用規(guī)整填料的 ，亦可從圖 46所示的 。 ③氣相負荷因子 (Cs 因子 )法 氣相負荷因于簡稱 Cs 因子，其定義為 (44) 氣相負荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。常見規(guī)整填料的適宜操作氣相動能因子可從有關圖表中查得。 表 44 散裝填料泛點填料因子平均值 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氣相動能因子 (F 因子 )法 氣相動能因子簡稱 F 因子，其定義為 (43) 氣相動能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。 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)整填料的泛點曲線。表 44 列出了部分散裝填料的泛點填料因子平均值，可供設計中參考。 應予指出，用?？颂赝ㄓ藐P聯圖計算泛點氣速時， 所需的填料因子為液泛時的濕填料因子，稱為泛點填料因子，以 Φ F 表示。計算時，先由氣液相負荷及有關物性數據求出橫坐標 的值，然后作垂線與相應的泛點線相交，再通過交點作水平線與縱座標相交，求出縱座標 值。由式 42 計算泛點氣速，誤差在 15%以內。 s； wL、 wV—— 液相、氣相質量流量， kg/h； A、 K—— 關聯常數。 泛點氣速可用經驗方程式計算，亦可用關聯圖求取。 對于散裝填料，其泛點率的經驗值為 u/uF=~ 對于規(guī)整填料，其泛點率的經驗值為 u/uF=~ 泛點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。由上式可見，計算塔徑的核心問題是確定空塔氣速 u。 填料塔工藝尺寸的計算 填料塔工藝尺寸的計算包括塔徑的計算、填料層高度的計算等。 波紋填料的優(yōu)點是結構緊湊，阻力小，傳質效率高，處理能力大，比表面積大。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。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。盡管其造價高，但因性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應用。其特點是壓降低。以代號 CY(或 Y)表示。兩種，傾角為 30176。加工中，波紋與塔軸的傾角有 30176。規(guī)整填料種類很多，根據其幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，工業(yè)上應用的規(guī)整 填料絕大部分為波紋填料。 工業(yè)上常用散裝填料的特性參數列于附錄五中，可供設計時參考。 ⑥環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料 (國外稱為 Intalox)是兼顧環(huán)形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。矩鞍填料一般采用瓷質材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。 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。其缺點是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質效率降低。 ④弧鞍填料 弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質材料制成。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質效率的提高。與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。鮑爾環(huán)是目前應用較廣的填料之一。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內空間及環(huán)內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。 ②鮑爾環(huán)填料 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎上改進而得。 ①拉西環(huán)填料 拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結構為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。環(huán)鞍形填料及球形填料等。 (1) 散裝填料 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內，又稱為亂堆填料或顆粒填料。 填料的類型 塔填料 (簡稱為填料 )是填料塔中氣液接觸的基本構件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設計的重要環(huán)節(jié)。 ②操作壓力的確定 由吸收過程的氣液平衡關系可知，壓力升高可增加溶質組分的溶解度，即加壓有利于吸收。 (3)操作溫度與壓力 的確定 ①操作溫度的確定 由吸收過程的氣液平衡關系可知，溫度降低可增加溶質組分的溶解度，即低溫有利于吸收，但操作溫度的低限應由吸收系統的具體情況決定。 ⑤其他 所選用的吸收劑應盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得以及化學性質穩(wěn)定等要求。 ③揮發(fā)度要低 操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)損失。 ①溶解度 吸收劑對溶質組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。 總之，在實際應用中，應根據生產任務、工藝特點，結合各種流程的優(yōu)缺點選擇適宜的流程布置。 ⑤串聯 并聯混合操作 若吸收過程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內的噴淋密度過大，操作氣速勢必很小 (否則易引起塔的液泛 )，塔的生產能力很低。 ④多塔串聯操作 若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯的塔內，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即 為多塔串聯操作。該流程特別適宜于相平衡常數 m 值很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用