环境工程原理填料塔设计
环境工程原理填料塔设计
填料塔是环境工程领域中的一个常用设备，其主要功能是用于气
液分离、物质传质、化学反应等，是工业生产和污水处理等领域的重
要基础设施。在填料塔的设计过程中，需要考虑很多因素，包括填料
的种类和选择、液相流动方式、填料塔容积等因素，以保证填料塔达
到最佳的运行效果。
首先，在填料种类选择上，需要考虑填料的物理化学性质、适用
的工艺条件及其对气液分布、传质性能的影响等因素。常用的填料包
括球形填料、鼓形填料、骨架式填料、环形填料等，每种填料都有其
适用的工艺条件和传质性能。
其次，在液相流动方式上，需要根据填料塔的应用场合、设备容
积等因素进行选择。液相流动方式主要包括平板分布、斜板分布、喷
淋分布、自流分布等。其中，斜板分布和喷淋分布适用于液相处理量
较大的场合，而平板分布和自流分布适用于液处理量较小的场合。
最后，在填料塔容积上，需要考虑填料塔的高度、直径、填料层数、液位高度等因素，以确保填料塔具有良好的气液分布和物质传质
能力，并满足设计要求。一般来说，填料塔的高度应该根据其应用场合、需求量等因素进行选择。而直径则需要根据填料塔的处理能力、
填料层数等因素进行选择。
综上所述，对于环境工程原理填料塔的设计，需要综合考虑填料
的种类、液相流动方式、填料塔容积等因素，以达到最佳的应用效果。
通过科学合理的填料塔设计，可以提高污水处理的效率、降低生产成本，将成为各个行业中的不可或缺之物。
环保工程课程设计水吸收氨填料塔设计设计说明书 精品
环境工程原理课程设计清水吸收氨的填料塔装置 设计说明书 一设计任务书 （一）设计题目 水吸收NH3过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的NH3，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。 混合气体的处理量m3/h 10800 混合气体NH3含量（体积分数） 5.5% NH3的回收率不低于96% 吸收剂的用量与最小用量之比 1.6 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度20℃ （三）设计内容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制吸收塔设计条件图； （7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二设计方案简介 2.1方案的确定
用水吸收NH3属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且NH3不作为产品，故采用纯溶剂。 2.2填料的类型与选择 对于水吸收NH3的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 2.3设计步骤 本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计 （一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。 三、工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρL=998.2kg/m3 粘度为μL=0.001Pa·s=3.6kg/(m·h) 表面张力为σL=72.6dyn/cm=940896kg/h2 NH3在水中的扩散系数为D L=2.04×10-9m2/s=7.344×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》）
酸洗废气系统设计
） 酸洗废气净化系统设计 | 作者姓名：向春艳 专业名称：环境工程 指导教师：李源讲师
摘要 酸雾的排放会形成酸雨，因此对于酸雾的减排控制和烟气的脱酸工程受到关注。本论文是以酸洗槽所产生的废气为例，设计处理其废气的净化系统，从而使净化后的气体达到排放标准。在进行设计过程中，其重点为填料塔的设计。填料床反应器一般为逆流操作，具有操作适应性好、结构简单、能耐腐蚀等优点，广泛地用于带有化学反应的气体的净化过程，适合液膜控制的吸收过程，如水吸收氯气、碱吸收硫酸和水吸收氧气等。对设备的选取也进行经济分析，经过选取后，该设计的总成本大约为34000元。 关键词：废气净化酸雾填料塔设计酸洗槽
Abstract Because the discharge of the acid fog can turn into acid rain .we focus on controlling reducing the discharge of the acid fog and flue gas emission reduction projects deacidification . The paper is based on exhaust gas generated by pickling tank for example. Designed to handle its exhaust gas purification system, so that the gas is purified to meet emission standards. During the design process, the point is design of packed tower. Packed bed reactor always uses counter-current operation, with good operating flexibility, simple structure, resistant to corrosion, etc., are widely used in purification system of gas with chemical reaction , which suits for absorbent process of the controlling in liquid film, such an water absorption of chlorine and alkali sulfuric acid and water absorption to absorb oxygen. it introduces device materials and we are economic analysis of device. After selecting, the design of total cost is about 34000 yuan. Key words: waste gas purification, acid mist, packed tower, project, picking bath
环境工程原理
2.6某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为 3.0mg/L 。有一支流流量为10000 m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。假设完全混合。 （1）求下游的污染物浓度 （2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。 解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为 1122 12 3.0360003010000 /8.87/3600010000 V V m V V q q mg L mg L q q ρρρ+?+?= = =++ （2）每天通过下游测量点的污染物的质量为 312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg d kg d ρ-?+=?+?= 2.7某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。污染物降解反应速率常数为0.25d －1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。 解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ 则由质量衡算，得 120m m q q k V ρ--= 即 5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106×0.25×m ρm 3/s ＝0 解之得 m ρ＝5.96mg/L 2.13 有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m 2·h ），有50％的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min 。求流过取暖器的水升高的温度。 解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取为1h 。 输入取暖器的热量为 3000×12×50％ kJ/h ＝18000 kJ/h 设取暖器的水升高的温度为（△T ），水流热量变化率为m p q c T ?
填料吸收塔设计报告
填料吸收塔工艺设计报告书 班级 :环境工程071班 姓名 : 钟旭东 学号 : 200718050719 指导老师: 宋成芳
填料吸收塔工艺设计报告书 一、 设计任务及操作条件： 试设计常压填料塔，以水作为吸收剂，丙酮作为吸收质。任务及操作条件为： ①、混合气（空气、丙酮）处理量为1400m3/h ； ②、进塔混合气含丙酮体积分数3％，相对湿度70％，温度30℃； ③、进塔吸收剂（清水）的温度20℃； ④、丙酮回收率90％； ⑤、操作压力为常压； 二、设计方案选择： 吸收剂：清水 温度：进水温度20℃、混合气进塔温度30℃ 操作压力：常压101.325KPa 填料：选用填料为：50N D 聚丙烯塑料阶梯环填料。 为提高传质效率，吸收工艺流程采用常规逆流操作流程，工艺流程图见附图图一 三、工艺计算： 1、基础性物性数据： （一）、液相物性数据： 本吸收过程为低浓度吸收过程，吸收过程中溶液的物性数据近似取纯水的物性数据，以塔底温度为准。有手册查得，具体如下： 温度T 压力P 密度黏度表面张力24.50℃101.325kpa 996.6kg/m3 3.254㎏/（m.h）933120kg/h 2 （二）气相物性数据 温度压力 密度 黏度 30℃ 101.325kpa 1.166kg/m 3 0.06696㎏ /（m.h） 1.06E-5㎡/s 1.19E-9㎡/s v D L D 其中：v D 、L D 为溶质在气液相中的扩散系数，㎡/s （三）、基本物料数据计算： （1）、进塔混合气体各组分的量计算：取吸收塔的平均操作气压101.325KPa ， 混合气体的进塔量=14002731 2733022.4??? ?+?? =56.31Kmol/h 混合气中丙酮含量=56.31×0.03=1.6893Kmol/h=1.6893×58=97.9794Kg/h 查附录，30℃饱和水蒸汽压力为4.2474KPa ，则相对是度为70%的混合气中
填料塔设计与计算(正式版),环境工程原理设计
环境工程原理大作业 填料吸收塔课程设计 说明书 学院名称：环境科学与工程学院 专业：环境工程 班级：环工0801 姓名：黄浩段永鹏魏梦和祥任稳刚 指导老师：*** 2011.1.2
环境工程原理课程设计—填料吸收塔课程设计说明书 目录 (一)设计任务 (1) (二) 设计简要 (2) 2.1 填料塔设计的一般原则 (2) 2.2 设计题目 (2) 2.3 工作原理 (2) (三) 设计方案 (2) 3.1 填料塔简介 (2) 3.2填料吸收塔的设计方案 (3) .设计方案的思考 (3) .设计方案的确定 (3) .设计方案的特点 (3) .工艺流程 (3) （四）填料的类型 (4) 4.1概述 (4) 4.2填料的性能参数 (4) 4.3填料的使用范围 (4) 4.4填料的应用 (5) 4.5填料的选择 (5) （五）填料吸收塔工艺尺寸的计算 (6) 5.1液相物性数据 (6) 5.2气相物性数据 (7) 5.3气、液相平衡数据 (8) 5.4塔径计算 (8) 5.5填料层高度计算 (8) （六）填料层压降的计算 (10) （七）填料吸收塔内件的类型与设计 (10) 7.1 填料吸收塔内件的类型 (10) 7.2 液体分布 (12) （八）设计一览表 (13) （九）对设计过程的评述 (13)
（十）主要符号说明 (14) 参考文献 (15) 附录 (24)
（一）设计任务 设计一填料吸收塔，吸收矿石焙烧炉气中的SO2。 （二）设计简要 （1）填料塔设计的一般原则 填料塔设计一般遵循以下原则: ②:塔径与填料直径之比一般应大于15：1，至少大于8：1； ②：填料层的分段高度为：金属:6.0-7.5m，塑料：3.0-4.5； ③：5-10倍塔径的填料高度需要设置液体在分布装置，但不能高于6m； ④：填料塔操作气速在70%的液泛速度附近； ⑤：由于风载荷和设备基础的原因，填料塔的极限高度约为50米。 （2）设计题目 矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔，用20℃清水洗涤除去其中的SO2,试设计一填料塔进行上述操作并画出设计方案工艺流程图。 设计要求： 设计方案确定（流体流向、塔高、塔径）； 填料选择； 流体基础物性的计算（液体物性、气体物性、气液平衡、物料衡算）； 填料塔的工艺尺寸计算。 基础数据： 入塔炉气流量：2400m3h⁄; SO2的摩尔分率：0.05； SO2的回收率：95%。 注意：①低浓度气体的吸收溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据； ②气象为混合气体。 （3）工作原理 气体混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理性质和化学性质的差异而进行的。吸收作为其中一种，它根据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的不同而达到分离的目的。在物理吸附中，溶质和溶剂的结合力较弱，解析比较方便。 填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，操作时液体与气体经过填料时被填料打散，增大气液接触面积，从而有利于气体与液体之间的传热与传质，使得吸收效率增加。 （三）设计方案 （1）填料塔简介 填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。填料塔外壳一般是圆筒形，也可采用方形。材质有木材、轻金属或强化塑料等。填料塔的基本组成单元有： ①：壳体（外壳可以是由金属（钢、合金或有色金属）、塑料、木材，或是以橡胶、塑料、砖为内层或衬里的复合材料制成。虽然通入内层的管口、支承和砖的机械安装尺寸并不是决定设备尺寸的主要因素，但仍需要足够重视;） ②：填料（一节或多节，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。为了正确选择合适的填料，要了解填料的操作性能，同时还要研究各种形式填料的形状差
填料塔结构
摘抄至互联网： 关键字：填料塔结构原理 1几种新型填料介绍 80年代后期和90年代初期，国外还是推出了一些高效新型填料，数量上虽不是很多，但也还有特色。(1)散堆填料Envicon公司的新型Mc-Pac环金属填料，有30mm×15mm和65mm×30mm这2种尺寸。据制造商介绍，与50mm鲍尔环相比，其较大型号的效率提高40%，压降减小60%［9］。Raschig公司的Raschig-Super-Ring塑料环，按照该公司的介绍，与50mm塑料鲍尔环相比，它的压力损失减少了70%，负荷能力提高了50%［9］。Lantc公司的Q-pacMetalHybridPacking(混合填料)，具有规整填料的效率和能力，又有散堆填料的经济性和通用性，能降低HETP(理论塔板等效高度)30%以上，压力损失减少40%［10］。Lantc公司的IMPAC工艺塔填料，其传质效率比Intalox高出30%以上，其优良的综合性能在现代散堆填料领域内一枝独秀，对于精密分离、热敏物系和节能改造十分有利［11］。Lantc公司的IMPAC冷却塔填料，具有良好的水滴分散性能和自分布性能，每m3有多达5万个的水滴。与现有填料相比，效率可提高40%以上，具有长达10年的使用寿命，有
TM高效填料，自称是效地降低了操作成本［11］。Lantc公司的LANPAC环保塔填料，与其他尺寸相同的填料相比，它可更有效地降低压降，提高传质效率，且现场作业证明不堵塞［12］。Koch公司的K 4G 从拉西环算起，鲍尔环是第二代，从前的其他各种散堆高效填料是第三代，它是第四代第一个散堆填料，具有更低的压降和非常高的分离能力，经美国得克萨斯州大学能量研究中心试验证明，其能力可比鲍尔环提高15%，该公司称其是目前最先进的散堆填料之一。此外，还有日本的M-pak环和Koch公司的K-pak环。(2)规整填料Sulzer公司的Katapak化学反应器用填料，是以双层丝网制成的波纹填料，在丝网的夹层内装有催化剂［5］。Sulzer公司的Optiflow规整填料，具有独特的结构，由薄板片冲压折叠和组装而成，它改变了液相在Mellapak板渡填料表面上稳定流过较长距离的传统模式，通过曲折而不断改变方向的板片，促进液相的分散-聚合-再分散循环，保证与气相的良好接触，并使传质表面不断更新。它综合了规整填料和散堆填料的优点，既具有很高的效率，又具有极大的通量。据称，与常规塔板和填料相比，在相同的分离效率条件下，处理能力可提高20%～25%，而在相同的处理能力情况下，传质效率可提高50%［13］。Raschig公司的Supekpak300型板式规整填料的比表面积为300m2/m3。根据制造商提供的数据，与迄今在比表面上可相比拟的填料相比，它的负荷能力提高26%，压力损耗降低33%。日本三菱商事(株)的Mc-pak规整填料，分为丝网和板材2类，丝网500目，比表面积为1000m2／m3。板材类有250S、350S、500S和500SL共4种，比表面积分别为250m2／m3、350m2／m3、500m2／m3，其中500SL为高液负荷和低压降型。总的特点是压力损耗小，操作范围宽，HETP小，操作弹性大［14］。Schott公司的Durapack玻璃纤维规整填料，是该公司的专利产品，为高抗腐产品，具有高通量、低压降及良好的分离性能。比表面积为280m2／m3和400m2／m3。空隙率分别为80%和72%，网纹表面分为粗糙表面和光滑表面，装入DN100～DN1000mm的塔内［15］。此外，瑞土Kühni公司还将Rombopak系列扩展到12M型。它的比表面积为450m2/m3。制造商在一个内径为DN50mm的实验塔内用氯苯/乙苯试验体系在6600Pa压力下测得：当F因子为0.5Pa时，为10块理论塔板；当F因子为2Pa时，为7块理论塔板。Montz公司提供了他们的钽质Montz-PakA300型填料，它的板厚为0.05mm［9］。Nutter公司生产的BSH规整镇料是介于网、板填料之间的新型高效填料，它独特的可膨胀金属织物结构弥补了金属丝网和片状金属规整填料间的差距。BSH织物结构的毛细管作用，使填料在任何操作工况下都具有最高的传质效率。填料的开口处可保证填料有效表面不断更新和填料两边液体的交换，达到最佳的气液接触和分离效果，其比表面积高达500m2/m3，可满足任何分离工艺需要。它典型应用在炼油厂的粗馏塔、反应蒸馏、空气分离和制药化学塔［16］。BSH填料配用Nutter公司专利液体分布器等全部塔内件，理论塔板数高、HETP低、压降小。 2填料塔应用新领域 随着新型塔填料的相继开发和应用，填料塔的优点更显突出，应用范围日益扩大［6］。在炼油、石油化工、精细化工、化肥、制药和原子能工业部门，以及环保领域的应用已趋于成熟［5］。填料塔尤其适用于真空蒸馏、常压及中压下的蒸馏，当然还有大气量的两相接触过程(如气体的吸收、冷却等)［4］，但在高压精馏塔中应用时要特别谨慎［5］。人们正在对高压精馏填料塔进行研究，企图从填料塔的结构和操作方法上予以解决，例如有人提出填料层分段乳化操作或采用超重力场分离等［3］。近年来在突破高压精馏塔应用填料的局限性方面已取得了一些进展，其关键是彻底弄清高压(高液相负荷)对塔的处理能力和效率的影响，可利用浅床层和高性能塔构件(如气体分布器、液体分布器及再分布器)［13］。也有人建议开发适用于高压蒸馏的组合式填料［17］。 填料塔应用的另一个新领域是空气分离装置。30年代以前的空分设备，主要是满足焊接、切割用氧及化工用氮。由于现代钢铁、氮肥、化工及火箭等技术的发展，氧、氮及稀有气体的用量迅速增加。国外一些大公司，如德国的Linde公司，美国的APCI公司(空气制品与化学品公司)、英国的BOC公司(氧气公司)和法国的空气液化公司等，均已开始把填料塔应用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作为填料生产厂商与上述公司积极合作，已取得可喜成绩［5］。 空分装置中规整填料的另一个用途是在粗氩塔中使用［1］。过去的粗氩塔为筛板塔，无法得到氧含量小于2×10-6的纯氩。改用填料塔，便可取消过去生产纯氩产品时使用的下游工艺［5］。 3 填料塔设计新发展 (1)复合填料塔人们发现，为了满足塔器技术改造和高压蒸馏的需要，应根据塔内各段的不同分离要求和两相负荷沿塔高的分布，选用不同类型的最合适的填料，并优选其结构参数，组成复合填料塔，再匹配以高效塔内件(气／液分布器、填料支承和液体再分布器等)，以强化气液两相间的传质过程，提高塔的处理能力和分离效率。同时，人们也着眼开发适用于高压蒸馏用的组合式填料，即分布填料、传质填料和隔离填料的组合，从而用尽可能少的塔内件，在提高效率与通量的基础上，降低塔的造价［17］。 (2)流化床填料塔在一些环境工程工艺中，悬浮于气相和液相中的固体颗粒有时会堵塞填料床，解决的办法是采用流态化填料床。 尽管流态化能实现更高的气流速率和传质速率，但因为缺少设计关联式，且底部的格栅有时会伴随产生高压力降，故要使填料床均匀流化有不少困难，因而过去人们在将其应用于工业规模的填料塔方面，一直徘徊不前。 近年来，国外推出一种EUROMATIC填料，为塑料椭球形空心薄壁填料，尺寸为30mm、50mm、110mm，它的开发促使人们对流态化填料床的研究更加深入。由于这种填料的性能特点，预计其在工业中的应用前景光明。 流态化床层的设计，是将空心椭球填料搁置在支撑格栅上，上方安置压环、液体分布器和除沫器。液相由除沫器下方送入，由塔底排出，而气相由支撑搁栅下方进入，由塔顶排出。流化状态在压环与支撑搁栅之间进行。作用于气体、液体和填料间的剪切力使流经空隙的气流产生压降，当压降与单位横截面积上的填料和液体的质量平衡时，填料床就开始膨胀，这就是初始流态化。当气流速率高于平衡态速率时，填料床松散且填料元件自由流动，可使传质的界面面积随之更新。 实践证明，由于填料床随着气体流速的增加继续膨胀，因此避免了高的局部流速，并且压降几乎保持恒定。而当气相负荷高于初始流态化的气相负荷时，床层由于在较高气相负荷时填料元件的运动，在气流速率增加的条件下，传质效率几乎保持恒定［18］。
环境工程原理(精华)
1.对流传质系数为κc,整个有效膜层的传质推动力为C A，i-C A,0,对流传质速率方程为： NA = κc (C A，i-C A,0) 。 2.按溶质与吸收剂之间发生的作用吸收过程可分为：物理吸收和化学吸收. 3.双组分体系y A(（溶质的摩尔分数）与Y A(摩尔比)之间的关系式为：Y=y∕ (1-y)。 4.双组分体系x A(（溶质的摩尔分数）与X A(摩尔比)之间的关系式为：X=x∕ (1-x)。 5.双膜理论假设在两界面处气、液两相在瞬间：达到平衡。 6.在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，废气初始浓度Y1为0.05,吸收率为98%,Y2= 0.001 。 7.在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，全塔物料衡算方程为： qnG(Y1-Y2)=qnL(X1-X2) 。 8.最小吸收剂条件下，塔底截面气、液两相平衡 9.Freundlich方程为：q=kp（1∕n）。 10.单分子吸附的Langmuir等温方程为：q=k1pq m∕(1+k1p)。 11.亨利定律的表达式为P*=E x或P*=C/H或y*=mx;它适用于稀溶液。 12.气体的溶解度一般随温度的升高而降低（或减小）。 13.吸收操作中，压力升高和温度下降都可提高气体在液体中的溶解度，而有利于吸收操作。 14.对于脱吸过程而言，压力降低和温度升高都有利于过程的进行。 15.以分压差为推动力的总传质速率方程可表示为N A=K G(P–P*)，N A的单位为kmol/(m2·s)，由此式可推知气相体积总传质系数K G a的单位是kmol/(m3·s·ΔP) ，其中α代表单位体积填料层中传质面积。 16.吸收操作中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数减小，传质推动力增大。 17.假设气液界面没有传质阻力，故Pi与Ci的关系为平衡。如果液膜传质阻力远小于气膜的，则K G与k G的关系为相等。在填料塔中，气速越大，K G越大;扩散系数D越大，K G越大。 18.(l)d 在实验室用水吸收空气中的CO2基本属于液膜控制，其气膜中的浓度梯度大于(大于，等于，小于)液膜中的浓度梯度。气膜阻力小于(大于，等于，小于)液膜阻力。 (2)吸收塔操作时，若脱吸困数1/S增加，而气液进料组成不变，则溶质回收率将减少(增加，减少，不变，不定)。 19.在一逆流吸收塔中，若吸收剂入塔浓度下降，其他操作条件不变，此时该塔的吸收率升高，塔顶气体出口浓度降低。 20.漂流因数表示式为p/p Bm，它反映总体运动对吸收的影响。当混合气体中组分A的浓度很低时，漂流因数近似为1 ，当A浓度高时，漂流因数大于1 。21.压力降低温度升高将有利于解吸的进行。吸收因数S表 示为q nL/mq nG，当S ≥1时，增加塔高，吸收率增加。 22.解吸时，溶质由液相向气相传递，在逆流操作的填料塔 中，吸收因数S= q nL/mq nG，当S < 1时，若填料层高度h=∞，则 气液两相将在塔底达到平衡。 23.在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，减少吸收 剂用量，则传质推动力将减小，操作线将向平衡线靠近， 设备费用将增加。 24.(1)在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其他操作条件不 变，而液量与气量同时成比例增加，则:气体出口组成增加;液体出口 组成减少 回收率将减少。(2)传质速率等于分子扩散速率的条件是双向扩 散，静止或层流流动。 25.用水吸收空气中少量氨，总气量V、气温t及气体进出口浓度均 一定，而进塔水温提高后，总传质单元数增加，理论塔板数增 加，总传质单元高度不变，最小液气比提高，相平衡常 数提高。 26.无论是层流或湍流，在管道任一截面流体质点的速度沿管径而 变，管壁外的速度为最小，管中心的速度为最大。层流时， 圆管截面的平均速度u为最大速度u max的1/2倍。 27.在流动系统中，若截面上流体的流速、压力、密度等仅随空间 位置而改变，不随时间而变，称为稳态流动。 28.流体在管内作湍流流动时，从管中心到管壁可以分为层流底 层、缓冲层和湍流层 29.由实验确定直管摩擦系数λ 和Re的关系。层流区摩擦系数λ 与管壁相对粗糙度无关，λ 和Re的关系为反比关系。湍流 区，摩擦系数λ 与Re及相对粗糙度都有关，而完全湍流区摩擦 系数λ 与Re 无关，公仅与相对粗糙度有关。 30.有相变时的对流传热系数比无相变时高，黏度μ 值大，对流 传热系数小，热壁面在冷空气之下比热壁面在热空气之下的对 流传热系数大。 31.气体的黏度是随着温度的升高而增加，水的黏度是随着升高 而减小。 32.有相变时的对流传热系数比无相变时高，黏度μ 值大，对 流传热系数小，热壁面在冷空气之下比热壁面在热空气之下的 对流传热系数大。 33.当参加换热的两种流体，一侧的对流传热系数远大于另一侧。 则在换热器的计算中总传热系数可近似取另一侧对流传热系 数。 34.,蒸汽冷凝分为珠状冷凝和膜状冷凝两种。 35.灰体的辐射能力与吸收率成正比，还与温度成正比。 36.若K G、k G、k L分别为气相总传质系数、气膜吸收系数和液膜吸收系数，H为亨 利系数，则它们之间的关系式为 37.吸收总系数与分系数间的关系可表示为: ，若K L近似等于 k L，则该吸收过程为液膜控制。 名词解释 1.传质过程:在一个含有两种或两种以上组分的体系中,若某组分的浓度分布不均匀, 就会发生该组分油浓度高的区域向浓度低的区域转移,即发生物质传递现象.称.. 2.分子扩散:分子的微观运动引起的物质扩散. 3.涡流扩散:由流体质点强烈掺混所导致的物质扩散. 4.费克定律:N AZ= -D AB（D AC/D Z）表明扩散通量与浓度梯度成正比,负号表示组分A 向浓度减小的方向传递. 5.对流传质:指运动着的流体与相界面之间发生的传质过程,也称对流传质. 6.亨利定律:在特定的条件下,溶质在气、液两相中相平衡关系函数可以表达成比较 简单的形式,比如,在稀溶液条件下,温度一定,总压不变时,气体溶质的平衡分压和溶 解度成正比,其相平衡曲线是一条通过原点的直线,这关系称… 7.吸收:依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中的物理溶液的不同,而将气体混合 物分离的操作过程. 8.吸附:吸附质吸附到吸附剂表面的过程. 9.吸附平衡:在一定条件下吸附剂与吸附质接触时,吸附质会在吸附剂上发生凝聚,于 此同时,凝聚在吸附剂表面的吸附质也会向气相中逸出.当两者的变化塑速率相等, 吸附质在气固两相中的浓度不再随时间发生变化时,称为…. 10.穿透点:当吸附区的下端达到床层底部时,出口流体的浓度急剧升高,这时对应的 点称为穿透点 11.穿透曲线:以流出流体量或流出时间为横坐标,出口流体浓度为纵坐标,得到的浓 度变化曲线撑.. 12.吸附等温线:在恒定温度下,吸附剂的平衡吸附量q与吸附质在气相中的组分分压 力的关系曲线称为…
填料吸收塔-环境工程的课程设计
《环境工程原理》课程 设计任务书 课程设计题目：填料吸收塔 山东农业大学资源与环境学院 一、课程设计的意义与目的
课程设计是《环境工程原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分 析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1.查阅资料，选用公式和搜集数据（包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集）的能力； 2.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； 3.迅速准确的进行工程计算的能力； 4.用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 二、设计资料 （一）题目：清水吸收混合气中的二氧化硫填料吸收塔设计 （二）设计条件： 1、混合气（空气+二氧化硫） 2、处理量：3000 m3/h 3、进塔混合气中含二氧化硫：13% 4、进塔吸收剂（清水），温度293K 5、二氧化硫的吸收率：99% 6、操作压力：101.3KPa； 7、所选填料：乱堆塑料阶梯环，规格自定。 （三）、设计内容： 1、确定吸收流程； 2、物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成； 3、选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确定。 4、流体力学特性的校核：液气速度的求取，喷淋密度的校核，填料层压降△P的计算。
环境工程原理填料塔
环境工程原理填料塔 填料塔是用于处理气体和液体的设备，通常用于空气污染控制，污水 处理，蒸汽回收等环境保护领域。填料塔的特点是可以增加接触时间和接 触面积，从而增强气体与液体之间的传质和反应，达到净化和处理的效果。本文将介绍填料塔的原理及其分类。 一、填料塔的原理 填料塔的工作原理是将污染物质与清洁剂接触，通过物质的传质和反 应来达到净化和处理的效果。填料塔的结构通常由塔身、填料、进气口、 底部出口、泵等组成。在塔身中，填料起到关键作用。填料塔中填充各种 形状的填料，用以增加接触面积，促进反应和传质。当气体或液体经过填 料时，将会与填料接触，相互之间发生传质和反应。底部的出口将净化后 的气体或液体排出，进入后续处理工艺。 二、填料塔的分类 填料塔按功能不同可以分为吸收塔、吸附塔和蓄热塔。 1、吸收塔 吸收塔是一种常用的空气污染控制设备，它用于移除气体中的有害物质。在吸收塔中，填充有清洁剂，当污染气体通过塔时，会与清洁剂接触，进而发生化学反应。最常用的吸收剂是碱性水溶液，如氨水、钠水玻璃等，通过与污染物质进行反应，吸收其存在的有害物质，从而减少空气污染。 2、吸附塔 吸附塔也是一种常用的污染控制设备，它与吸收塔不同的是，吸附剂 往往是固体物质，如活性炭、分子筛等。当污染气体经过这些固体吸附剂
时，会发生表面吸附和孔隙吸附，从而使有害物质附着在吸附剂的表面。 吸附剂仅需更换即可使设备持续净化。 3、蓄热塔 蓄热塔主要用于能量回收和蓄热，通过吸收流体，将其输送到塔体中，与已经储存好热量的填料接触，使之升温，从而达到蓄热的效果。蓄热塔 通常可以搭配其他设备如换热器、空气预处理器等使用，用于实现能量回 收和最大限度地减少排放。 三、填料塔的优缺点 1、优点： ①填料塔具有处理空间小、效率高、噪音低、普遍适用性强的优点； ②填料塔的管理维护相较于过滤器更加方便低廉； ③填料塔通过化学反应或物理吸附等方式，可实现各种有害物质的净化。 2、缺点： ①填料塔中填充的填料需要经常更换，会带来一定的经济和劳动力成本； ②适合处理污染物浓度较高的场合，处理污染物浓度低的情况下效率 较低； ③液体在填料塔内的分布与液位的影响较大，如果不均匀可能会影响 效果。 四、结语
环境工程原理
1.简述土壤污染治理的技术体系。 2.简述废物资源化的技术体系 3.简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。 原理：将含有颗粒物的流体（水或气体)置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实现颗粒物与流体的分离。 4。比较重力沉降和离心沉降的主要区别。 与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：①沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心②由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降速率则是不变的。③离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。④离心沉降使用的是离心力而重力沉降利用的是重力 5.表面过滤与深层过滤的主要区别是什么?各自的定义？ 表面过滤: ①过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小②过滤时固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼③此时沉积的滤饼亦起过滤作用,又称滤饼过滤④通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况。 深层过滤：①利用过滤介质间空隙进行过滤②通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中③滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径④悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开 区别： 表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况,过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小。 深层过滤利用过滤介质间空隙进行过滤,通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中,滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径。 参考答案：从两者的过滤介质、过滤过程、过滤机理和应用范围加以比较。。 6.恒压过滤和恒速过滤的主要区别是什么？各自的定义？ 恒压过滤：在过滤过程中,过滤压差自始自终保持恒定。对于指定的悬浮液，K为常数。 恒速过滤:恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变,即滤液量与过滤时间呈正比. 区别： 7.表面过滤的过滤阻力有哪些部分组成？ 由过滤介质的过滤阻力R m和滤饼层的过滤阻力R c组成 ①过滤介质过滤阻力R m=过滤介质的过滤比阻r m＊过滤介质厚度L m ②滤饼层过滤阻力R c=滤饼层过滤比阻r c＊滤饼层厚度L
环境工程原理 吸收实验.
环境工程原理吸收实验 一、实验目的 1、了解填料吸收塔德基本构造,吸收过程的基本流程及操作。 2、掌握吸收总传质系数 Kya 的测定方法。 二、实验原理 对于低浓度气体吸收且平衡为直线的情况,吸收传质速率由吸收方程 NA=KyaV 填Δym , 则只要测出 NA , 测出气相的出, 入塔浓度, 就可以计算 Kya 而 NA=V(y1-y2 。式中 V 为混合气体的流量,单位为 mol/s(由转子流量计测定 y1,y2分别为进塔和出塔气相的组成(摩尔分率 ,用气相色谱分析得到。液相出塔浓度由全塔物料衡算得到。计算Δym 时需要平衡数据可用丙酮的平衡溶解度算出相平衡常数 m 。 本实验的平衡数据如下所示。 丙酮、空气混合气体中丙酮的极限浓度 *y 与空气温度 t 的关系(压强为 5 10 2. 1 Pa 丙酮的平衡溶解度
三、实验流程及设备 实验装置包括空气输送,空气和丙酮鼓泡接触以及吸收剂供给和气液两相在填料塔中逆流接触的部分, 其流程示意图如下所示。空气的压力定为 0.02MPa 。 1 空压机 2 压力表 3 温度计 4 高位槽 5 转子流量计 6 填料塔 7 鼓泡器 8 压力定值器
三、实验步骤 1、熟悉实验流程,学习填料塔的操作。在空气流量恒定的条件下,改变清水的流量,测定气体进出口浓度 y1和 y2 ,计算组分回收率η,传质推动力Δym 和传质系数Kya 。 2、在清水流量恒定的条件下,改变空气的流量,测定气体进出口浓度 y1和 y2 ,计算组分回收率η,传质推动力Δym 和传质系数 Kya 。 3、改变吸收液液体的温度,重复实验。 4、在控制定值器的压强时应注意将空压机的出口阀门微开。 5、加热水时,需缓慢调节变压器的旋钮。 6、调节参数后要有一段稳定时间, 直至出口水温基本恒定, 取样时先取 y2, 再取 y1。 7、转子流量计的读数要注意换算。 8、气体流量不能超过 600L/h,液体流量不能超过 7L/h,防液泛。 五、实验数据记录及处理 1,设备参数和有关常数 实验装置的基本尺寸:塔内径 34mm ,填料层高度 220mm , 填料尺寸拉西环 6*6*1(mm , 大气压 101325Pa , 室温 15 ℃。
酸洗废气课程设计
Changzhou University 本科课程设计任务书 课程名称：大气污染控制工程 专业：环境工程 班级： 姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 环境与安全工程学院 编制人: 李英柳王晋 2012年6月
大气污染控制工程课程设计任务书 一、课程设计的题目 酸洗废气净化系统设计 二、课程设计的目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。了解工程设计的内容、方法及步骤，确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、培养学生利用已学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力，培养学生绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 三、设计任务 某厂生产用金刚砂，经湿式研磨后，需加浓硫酸酸洗处理。加酸时，有大量蒸汽、酸雾及有害气体生成，对车间环境及工人身体健康造成严重危害。为此，需要对酸洗产生的废气进行治理，以改善车间的环境及工人的操作条件。要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省，并且达到排放标准。 三、设计原始资料 酸洗时，工人将预先装入金刚砂的φ700mm的圆筒形料槽，沿酸洗槽前方的轨道，推入酸洗槽位置后，向料槽中加入浓硫酸，并不断搅拌。酸洗完后，将料槽推出卸料；重新装入一筒新料进行酸洗。故酸洗为间断操作，加酸后槽内温度可达100℃以上。 废气特点 废气成分：近似空气，标准状态下酸雾含量为3210mg/m3； 废气温度：60℃。 气象资料 气温：冬季：－6℃；夏季：31℃ 大气压力：冬季：97.86kPa；夏季：95.72kPa 图1 集气罩示意图 四、设计内容和要求 1．设计计算书
设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设汁说明书有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。 （1）净化方案的确定 （2）净化设备的选择及计算 （3）确定集气罩的形式，并计算集气罩的排气量及压力损失； （4）设备与管道布置 （5）系统阻力及管网阻力平衡计算 （6）风机及配用电机的选择与确定 （7）需要说明的其它问题 2．绘制设计图纸 （1）净化系统平面布置图（2号） （2）净化系统立面图（2号） （3）净化系统的系统图（2号） 图纸的幅面/图线应符合国家标准，图面布置均匀，符合制图规范要求。系统图应按比例绘制、标出设备、并附明细表。图中设备管件应标注编号，编号应与系统图对应。布置图应按比例绘制。在平面布置图中应有风向标志(或指北针)。 五、设计程序 1. 研究并分析设计资料，针对设计任务与目的确定净化方案，此次采用碱液吸收法处理含硫酸烟雾。 2. 确定排气罩的结构形式，尺寸大小，排风量及压力损失。排气罩的选择原则：既要控制住污染源，又要较小的排风量，且不妨碍工人的操作。 3 填料塔的设计计算，选择所用的填料，计算塔径及填料层高度，选择喷淋装置和除雾装置，确定进出气管的形式，填料塔的总高度，计算填料塔的阻力。 4. 进行净化系统设备及管道布置，并绘制布置图。管道布置应力求简单紧凑，缩短管线，减小占地面积和空间，节省投资，方便安装，调节和维修。 5 计算系统的总阻力，选择系统所用的风机和电动机。 6 绘制设计图纸，并编制主要设备材料表。 7 编写设计说明书。 六、课程设计的配套教材及参考资料 [1]郝吉明，马广大等编著.《大气污染控制工程》，北京：高等教育出版社.2002 [2]Noel de Nevers主编.《大气污染控制工程》(影印版) (第2版). 北京：清华大学出版 社.2000 [3]刘景良主编.《大气污染控制工程》，北京：中国轻工业出版社.2002 [4]粱丽明，彭林著.《城市大气有机物污染》，北京：煤炭工业出版社.2000 [5]赵毅，李守信主编.《有害气体控制工程》，北京：化学工业出版社.2001 [6]林肇信主编. 《大气污染控制工程》北京：高等教育出版社.1991
填料塔吸收实验(环境工程原理)
实验九 填料塔吸收实验 一．实验目的 1．了解填料吸收装置的设备结构及操作。 2．测定填料吸收塔的流体力学特性。 3．测定填料吸收塔的体积吸收总系数K Y α。 4．了解气体空塔流速与压力降的关系。 二．实验原理 1．填料塔流体力学特性 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。 填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。 气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如左图中AB 线，其斜率为1.8～2。当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB 线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD 段。随气速的进一步增加出现载点（图中D 点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE 段。当气速增大到E 点，填料层 持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E 称为泛点。 2．传质实验 填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料的高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法等。气相体积吸收总系数K Y α是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量，它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。 本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为： m p Y A Y V K G ∆∙∙=α （1） 所以 )/(m p A Y Y V G K ∆∙=α （2） 其中 2 2112211ln ) ()(e e e e m Y Y Y Y Y Y Y Y Y -----= ∆ （3）