化工分离工程课件武悦汉工程大学第五章分离设备处理能力和效率.ppt

二、效率的影响因素 从机理上分析 1.传质速率 假设： a. 板上空间气体完全混合，进入液相气体组成与板上位置无关。 b. 液相组成在垂直方向上与液层高度(Z)无关。 有：气体通过板上dz的微元高度时i组分的传递量 ;气相总传质单元数;由双膜理论：;2. 流型和混合效应 二种极端情况：;）;两条曲线之间。;美国化工学会（AIChE）模型： 条件：仅停留时间均一下纵向混合（无横向混合）;对（5—16）作图：;综上所述： 完全混合板效率等于点效率； 液相纵向不完全混合，使 对板效率 起明显有利的影响； 不均匀流动、环流会产生不利影响 液相横向混合，能削这种的影响， 使 ； 随塔经增大，纵向不完全混合性的 有利影响下降，不均匀流动趋于严重。;3.雾沫夹带 使重组分含量高的液体进入上层塔板 ——上层塔板轻组分浓度下降 雾沫夹带对板效率的影响：;4.物性的影响 ◆液体粘度 粘度高，两相接触差，扩散系数低，传质速率低，效率低。 精馏：一般在较高温度下操作，效率要高； 吸收：一般在较低温度下操作，效率要低。 ◆密度梯度 由于易挥发组分气化，靠近界面处形成一个密度较大区域，位于低密度液体之上，产生上下环流，从而提高传质系数。;液体流动;◆喷雾状态 表面张力梯度对液滴生成的效应：;5.1.3 气液传质设备效率的估计法;由图5-8：;由（5-20）：;;表5-1 萃取设备的分类;第二节 萃取设备的处理能力和效率;一、设备的特性速度 1.关系式 喷洒塔 设：密度小的相为连续相，连续向上运动; 密度大的相为分散相，液滴在连续相中自由沉降。 ——分散相空塔速度 m/s ——连续相空塔速度 m/s ——分散相在塔内液相中所占体积分率（滞液分率）;s;之间的关系;对于其他类型萃取设备： 由于接触方式不同，对（5—25）改进.;用于填料塔;用于脉冲筛板塔 分散相液滴不断发生该过程： 分散——凝聚——再分散 ;二、临界持液分率与液泛速度;;三、塔径的计算;例5-2 求转盘塔的直径;采用试差法：设D=2.1m，验??后圆整。;;5.2.2 影响萃取塔效率的因数 一、分散相液滴尺寸;三、液滴的凝聚和再分散 喷洒塔、筛板塔：由喷嘴、孔板分散； 填料塔：由填料分散； 转盘塔、脉动塔、离心萃取器：由外加能量分散。 分散的好坏与物系性质有关，液滴内侧传质分系数很低，若造成液滴的凝聚和再分散，可提高滴内传质分系数。 四、界面现象 表面张力、表面浓度 液体从低表面张力区间向高表面张力区间流动(表面推动力)。界面上不稳定浓度变化引起不稳定表面张力变化。;1.规则型 讨论：静止两层液体沿平界面相互接触情况;2.不规则型 ;2. 界面张力梯度 对液滴大小的影响;4. 密度梯度的影响 密度自上而下递增，在重力场作用下，流体稳定。 例：;5. 表面活性剂的影响 a. 降低液体表面张力，制止界面湍动； b. 在界面形成吸附层，产生吸附传质阻力； c. 抑制滴内流体循环，降低液体沉降速度。; c. 分散相液滴大小不均匀，上升、下降速度不同，速度较大的那部分液滴造成分散相前混； d. 分散相液滴流速较大时，也会引起液滴周围连续相反混。 轴向混合：改变了两相浓度沿轴向分布，大大降低了传质推动力（图5-20）;5.2.3 萃取塔效率;二、HTU （1）活塞流模型 假设：两相作活塞流动，轻向为萃取相，重相为萃余相，相间的传递仅在水平方向。;;;;（2）扩散模型 假设：除了相际传质外，每一相还存在由于轴向混合所引起的塔高方向的溶质传递。;略;第三节 传质设备的选择;5.3.1气液传质设备的选择;（2）塔的操作条件 板式 填料 塔直径： 0.6m 不受限制 设备费用 小塔：大 小 大塔：小 大 操作弹性： 大 小 （3）塔的操作方式 间歇精馏：填料塔