填料塔是一种应用广泛、结构简单的气液传质设备。主体是筒体，填料底部有一层带孔的支承板用来支承填料，并保证气液流体通过。填料有整砌和乱堆两种方式，填料层之上有液体分布装置，将液体均匀地喷洒在填料上。由于填料层中的液体往往有向塔壁流动的倾向，因此，在填料层过高时，常将其分段，一般每段填料不超过5m，每段均设有液体再分布器，将液体收集后重新均匀分布。
填料塔操作时，气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。
填料塔流体力学特性包括压降和液泛规律，它和填料的形状，大小及气、液两相的流量和物性等因素有关。
各种填料特性可用下面几个量来表示。
（1）填料的比表面积a
填料的比表面积是指1m3填料层内所含填料的几何表面积，其单位为m2/m3，比表面积数值由下式计算获得：
a＝na0 （14-1）
式中 a0——每个填料的表面积，m2，用测量方法获得。
n——每立方米填料层的填料个数。
（2）填料空隙率ε(www.xing528.com)
填料空隙率又称填料的自由体积，是指1m3填料层的空隙体积，其值与填料的自由截面积相一致，单位为m3/m3，干填料的空隙率可用充水法实验测定。如果已知一个填料的实际体积为V0（m3），亦可用下式计算空隙率：
ε＝1－nV0 （14-2）
（3）干填料因子α/ε3和填料因子Φ
干填料因子是由比表面积和空隙率两个填料特性所组成的复合量a/ε3，单位是1/m。
当液体喷洒在填料上时，部分空隙为液体占有，空隙率有所减小，比表面积也会发生变化，因此就产生了相应的湿填料因子Φ，简称填料因子。
当气体自下而上，液体自上而下流经一定高度的填料层时，将气体通过此填料层的压降和空塔气速在双对数坐标纸上作图，并以液体的喷洒量L为参数，可得图14-1所示曲线。图中最下一条直线代表气体流经没有液体喷淋的干填料层的情况，这时气体处于湍流状态，压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。直线的斜率为1.8～2，即压降与空塔气速的1.8～2次方成比例。当填料上有液体喷淋时，填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，并且在同样的空塔气速下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量增加而减少，通过填料层的压降亦随之增加，如图14-1中L1、L2、L3曲线所示。
图14-1 填料层压降和空塔气速的关系示意图
在一定量的喷淋液体之下，例如L＝L1，当气速低于点A1时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变，压降对气速的关联线与气流通过干填料层的线几乎平行。当气速达到点A1时，液体的向下流动受逆向气流的牵制开始明显起来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面即随之减小。所以自点A1开始，压降随空塔气速有较大增加，压降-气速曲线的斜率即增大。点A1及其他喷淋量L2、L3下相应的点A2、A3等称为载点，代表填料塔操作中的一个转折点。当气流速度增加至点B1，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已发生液泛，点B1及其他喷淋量下相应的点B2、B3等称为液泛点。液泛时，上升的气流经填料层的压降已增加到使下流的液体受到堵塞，不能按原有的喷淋量流下而积聚在填料层上。这时往往可看到在填料层的顶部出现一层呈连续相的液体，使气体变成了分散相而在液体里鼓泡。如果填料的支承板设计不正确，其自由截面积比填料层的自由截面积还小，这时鼓泡层就首先发生在塔的支承板上，限制了设备的处理能力。液泛现象一经发生，若气速再增加，鼓泡层就迅速增加，进而发展到全塔。用目测来判断泛点，容易产生误差，有时就用压降-速度曲线上的液泛转折点来定义，称为图示泛点。
正确确定流体通过填料层的压降，对减压精馏及计算流体通过填料层所需动力十分重要，而掌握液泛规律，对填料塔操作和设计更是不可缺少。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
