1、化工总控工基础课件

2016年文山铝业化工总控职业技能培训化工生产准备讲课人：杨帆第一课:化工基础知识第一章绪论基本要求1.了解本课程的性质.内容和目的;2.初步理解四个基本规律在化工中的应用;3.熟悉并掌握国际单位制;4.了解化工过程开发(从实验室研究到工厂生产)的一般步骤。1－1.1化工学科的内容化学工程研究化工生产中的共同性操作的规律及其工程性质的问题化学工艺也称为化工生产技术。指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施§1－1本课程的内容和学习目的一、化学工程

化学工程的发展阶段:

在20世纪前的几百年时间里,出现了不少化学工业,如制糖工业、制碱工业、造纸工业等。介绍每一种工业从原料到成品的生产过程,作为一种特殊的知识讲解,这是最早的化学工程学。单一化学工艺学阶段2.单元操作阶段20世纪初，人们逐渐发现，许多门化学工业中存在共同的操作原理。例如，无论是制糖业还是制碱业，从溶液蒸发得到固体糖和固体碱的原理是相同的，于是，蒸发成为最早提出的单元操作之一。经不断总结，被称为单元操作的有:流体流动与输送、沉降与过滤、固体流态化、传热、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。3.传递过程阶段到20世纪50年代,人们又发现,各单元操作之间还存在着共性。例如,传热和蒸发都是热量传递的形式,蒸馏、吸附、吸收、萃取都是质量传递的形式。于是,把单元操作归纳为动量传递、热量传递和质量传递。20世纪50年代中期,化学工程中出现了“化学反应工程学”这一新的分支。对化学反应器的研究,不仅要运用化学动力学和热力学原理,而且要运用动量、热量和质量传递原理。于是“传递过程”与“反应工程”成为当今化学工程学的两大支柱。简称“三传一反”阶段。4.“三传一反”阶段硫酸生产:矿石粉碎→焙烧制SO2→除尘→精制→转化→吸收→H2SO4。合成氨:以煤（石油或天然气）→造气→精制→合成→分离→氨。★

原料→前处理→化学处理（核心）→后处理→产品（或中间产品）单元操作:指在各种化工产品的生产过程中，具有共同的物理变化，遵循共同的物理学定律和具有共同作用的基本操作。二、化学工艺化学工艺具有个别生产的特殊性,即生产不同的化学产品要采用不同的工艺,即使生产相同产品,但原料路线不同时,也要采用不同的化学工艺。尽管如此,化学工艺所涉及的范畴是相同的,一般包括原料的选择和预处理,生产方法的选择及方法原理；设备的作用、结构和操作；催化剂的选择和使用；其他物料的影响；操作条件的影响；生产控制；产品的分离；能量的利用于回收等。1－1.2学习本课程的目的1.熟悉化工生产中所涉及的基本原理和典型设备，以及它们在化工生产中的应用2.认识化工生产中分析问题解决问题的途径3.有助于指导化学科研工作目的:学习方法:原料、生产方法和产品的多样性与复杂性向大型化、综合化发展,精细化率也在不断提高是多学科合作、生产技术密集型的生产部门重视能量合理利用,积极采用节能工艺和方法易燃、易爆、有毒仍然是现代化工企业首要解决的问题§1－2化工生产的特点§1－3化工中的一些基本规律质量守恒（物料衡算）

能量守恒（能量衡算）平衡关系过程速率1-3.1质量守恒（物料衡算）:质量守恒表现为物料衡算,其依据是质量守恒定律。它反映一个过程中原料、产物、副产物等之间的关系,即进入的物料量必等于排出的物料量和过程中的积累量。进入的物料量＝输出的物料量＋系统内的积累量积累M∑M入∑M出系统图1-1物料衡算示意图物料衡算式:∑M入＝∑M出＋M连续稳定流动:∑M入＝∑M出进行物料衡算时，必须明确下面几点:1.首先要确定衡算的系统,即衡算对象包括的范围。2.其次要确定衡算的基准。3.然后确定衡算的对象。4.最后还要确定衡算对象的物理量及单位。例1-1每小时有10吨5％的乙醇水溶液进入精馏塔，塔顶馏出的产品中含乙醇95％，塔底排出的废水中含乙醇0.1％。求每小时可得产品多少吨？若废水全部排放，每年（按操作7200小时计）损失的乙醇多少吨？精馏塔原料液含乙醇5％10吨/时乙醇产品含乙醇95％含乙醇0.1％

废水例1-1附图解:已知:原料液流量及其中乙醇含量产品和废水中乙醇含量确定:衡算范围:衡算对象:衡算基准:设:产品流量为X吨/时、废水流量为Y吨/时。由物料衡算式:∑M入＝∑M出对物流的量进行衡算:10＝X+Y(1)对乙醇的量进行衡算:10×5％＝X×95％+Y×0.1％(2)X＝0.516吨/时Y＝9.484吨/时每年损失乙醇:9.484×0.1％×7200＝68.28

吨/年1-3.2能量守恒（能量衡算）:

能量衡算的依据是能量守恒定律。

能量衡算的目的是:计算单位产品的能耗了解过程中能量的利用和损失情况确定生产过程中需要输入、输出的热量设计换热设备积累Q∑Q入∑Q出系统图1-2能量衡算示意图热量衡算式:∑Q入＝∑Q出＋Q稳定的连续性操作:∑Q入＝∑Q出1-3.3平衡关系有关平衡的规律可以预测过程能够达到的极限可以确定当时条件下物料或能量能够利用的极限可以考察外界参数对平衡的影响和体系中物料状态对平衡转化率的影响,从而优化条件衡量过程的效率,从而找出改进的方法1-3.4过程速率过程速率决定设备的生产能力,过程速率越高,设备生产能力越大,或设备的尺寸越小。∝

过程速率（r）在实际工作中,一个过程以多快的速率由不平衡向平衡移动是极为重要的问题。§1－4从实验室研究到工厂生产

将实验室研究扩大为生产规模,使新产品、新工艺或新技术在工业装置中运转或转变为生产的全过程称为化工过程开发。实验室研究（小试）可行性研究中间试验（中试）工业装置的设计和投产国际单位SI（共7种）1960年,电流安培（A）长度单位（m）时间单位（s）质量单位（kg）热力学温度（k）发光强度（cd）1971年,物质的量（mol）第二章流体的流动与输送基本要求１.理解本章的基本概念，流体静止和流动时的基本规律.基本原理，掌握基本方程的计算及应用。２.了解流体输送机械.流体

气体

液体流体的概念:流动的物质，没有固定的形状，气体、液体的统称。流程分析:

流体（水和煤气）在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等，是流体动力学问题。

流体在压差计，水封箱中的水处于静止状态，则是流体静力学问题。

为了确定流体输送管路的直径，计算流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。

据阻力与流量等参数选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。

流体流动将影响过程系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。§2－1一些基本概念2－1.1理想流体和实际流体

理想流体:不具有粘性，在流动过程中不产生摩擦阻力；实际流体:具有粘性，流动时产生摩擦阻力。理想流体是一种假设的概念,是对实际流体在某些条件下的简化处理。理想气体状态方程以当时条件与标准条件对比时:2－1.2流体的密度、相对密度和比容1.流体的密度流体的密度—单位体积流体的质量。用

表示，属于物性。国际单位用kg/m3对于液体,压强的变化对密度的影响很小,可以忽略,称为不可压缩性流体。此时,密度随温度而改变,在使用液体的密度时,要注意温度条件。对于气体,密度随T、P改变很大,称为可压缩性流体,此时,气体的密度必须标明其状态。获得方法:（1）查物性数据手册 （2）公式计算:

由理想气体方程求得操作条件（T,P）下的密度2.相对密度：是指在共同的特定条件下，一个物质的密度与另一个物质的密度之比值，用

d

表示。在一般情况下是以水作参照物,其值相当于比重比容

是指单位质量的物料所具有的体积,是密度的倒数。单位为m3/kg。2－1.3流体的压力及其测量

⑴压强的定义

流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的压强,简称压强。用p表示,工程上习惯称之为压力。数学表达式为:SI制单位:N/m2，即Pa。表压强=绝对压强-大气压强

2）表压强（表压）:1）绝对压强（绝压）:以当时当地的大气压为起点的压力称为表压。即绝对压强与大气压强之差。流体体系的真实压强称为绝对压强。它是以真空为起点的压力①用不同密度的两种液体表示同一压强:AhA=BhB②用同一液体表示不同种压强:PAhA=PAhA⑶压强的基准

3）真空度:真空表的读数,当绝对压强小于大气压强时,真空度=大气压强-绝对压强绝对压强、真空度、表压强的关系为

绝对零压线大气压强线A绝对压强表压强B绝对压强真空度当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如:4×103Pa（真空度）、200KPa（表压）。例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80×103pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？（兰州地区的平均大气压强为85.3×103pa,天津地区的平均大气压强为101.33×103pa,）⑷、流体静力学基本方程方程的推导在1-1’截面受到垂直向下的压力

在2-2’截面受到垂直向上的压力:液柱本身所受的重力:因为小液柱处于静止状态,

——流体的静力学方程

表明在重力作用下,静止液体内部压强的变化规律方程的讨论2）当液面上方的压强P0有改变时,液体内部各点的压强P也发生同样的改变。即:液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的任一点。3）静止流体内部任一点的压强是液面深度的函数，距液面越深，则压强越大。

1）在连续.静止的同一液体内,处于同一水平面上各点的压强相等。

4）可以改写成

压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示,这就是液体压强计的根据,在使用液柱高度来表示压强或压强差时,需指明何种液体。⑸、流体压力的测量

——U形管常用指示液:水（着色水），油，四氯化炭等，它必须满足:①与被测的液体互不相溶且不发生化学反应②它的密度必须大于被测流体的密度。

根据流体静力学方程

若被测流体是气体,通常上式可解化为:得：

例如附图所示,水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差,在管路上方安装一U形压差计,指示液为水银。已知压差计的读数R＝150mm,试计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600kg/m3。解:图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即又⑴、流量单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。若流量用体积来计量，称为体积流量，用qv表示；单位为m3/s。若流量用质量来计量，称为质量流量，用qm表示；单位kg/s。体积流量和质量流量的关系是:⑵、流速单位时间内流体在流动方向上流过的距离,称为流速以u表示，单位为m/s。数学表达式为:2－1.4流量和流速流量与流速的关系为:流体输送管道通常是圆管，若管道直径为d，则:——管道直径的计算式⑶管径的初选在管路设计中,适宜的流速的选择十分重要。若流速选得太大,流体流过管路时的阻力增大,操作费用增加；若流速选得太小,管径增大,管路的基建费增加。应在操作费与基建费之间通过经济权衡来确定适宜的流速一般来说,液体的流速取0.5～3.0m/s,气体则为10～30m/s管材有一定的规格,用公称直径Dg表示,P29表2—32非定态流动

在流动过程中,流体在任一截面上的物理量既随位置变化又随时间而变化的流动。§2－2流体定态流动时的衡算2－2.1流体定态流动时的物料衡算流体流动过程中涉及三大守恒定律:质量守恒动量守恒能量守恒

质量衡算连续性方程是质量守恒定律的一种表现形式,本节通过物料衡算进行推导。2－2.1流体定态流动时的物料衡算

1.物料衡算的结果--连续性方程在稳定流动系统中,对直径不同的管段做物料衡算衡算范围:取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。衡算基准:1s对于连续稳定系统:m1=m2qm1=qm2

如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有:

若流体为不可压缩流体

——稳定流动的连续性方程

对于圆形管道

表明不可压缩流体在圆形管道中,任意截面的流速与管内径的平方成反比。

1

流体流动时具有的机械能形式①内能:物质内部能量的总和称为内能。单位质量流体的内能以U表示，单位J/kg。②位能:流体因距某基准高度而具有的能量。质量为m流体的位能=mgH

单位质量流体的位能=gH2－2.2流体定态流动时的能量衡算—柏努力方程③动能:流体以一定的流速流动而具有的能量。质量为m,流速为u的流体所具有的动能单位质量流体所具有的动能

④静压能:是流体处于当时压力p下所具有的能量，即指流体因被压缩而能向外膨胀作功的能力，其值等于pV()通常,将位能.动能.静压能称为机械能。对于理想流体,它的密度不随压强而改变,粘度为0,温度及内能均不变,所以只有机械能的变化。2.流体流动的能量衡算－－伯努利方程式（1）理想流体伯努利方程式:设在1.2截面间没有外界能量输入，液体也没有向外界作功，则m[kg]理想液体所具有的机械能为定值。衡算范围:截面1-1’和截面2-2’间的管道和设备。衡算基准:mkg流体。设1-1’截面的流体流速为u1，压强为P1，截面积为A1;截面2-2’的流体流速为u2，压强为P2，截面积为A2。取o-o’为基准水平面，截面1-1’和截面2-2’中心与基准水平面的距离为H1，H2根据稳定流动系统的能量衡算式有:∑输入能量=∑输出能量Σ输入能量=mgH1+mu21/2+p1v

Σ输出能量=mgH2+mu22/2+p2v

位能:=mgH2—mgH1动能:静压能:——柏努利方程

物理意义:对于理想流体，在没有外加能量的情况下流动时，在管道任意截面处的三种形式的机械能总和保持不变。式中每一项表示一牛顿的流体所具有的能量，称为压头H项，位压头，u2/2g，动压头，P/g，静压头、Hf，损失压头，He:输送设备对流体所提供的外加压头。在实际流体的流动中,有阻力产生,为了达到生产要求,有额外的附加功。因为是mkg的液体,同时除以mg,得到:（2）实际流体伯努利方程式:(1N)（3）功率的计算功率是指单位时间耗用的能量，可按下式求算:Pa,Pe-----分别为实际功率和理论功率（有效功率）,单位为kW;η------输送的效率。运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力,称为流体的内摩擦力,是流体粘性的表现,又称为粘滞力或粘性摩擦力。流体流动时的内摩擦是流体阻力产生的依据。§2－3实际流体的流动2-3.1粘度实验证明,对于一定的液体,内摩擦力F与两流体层的速度差du成正比,与两层之间的垂直距离dy成反比,两层间的接触面积A成比。单位面积上的内摩擦力称为内摩擦应力或剪应力,以τ表示。F=

AF∝A——牛顿粘性定律式中:速度梯度,即在流体流动方向相垂直的y方向上流体速度的变化率粘度系数,简称为粘度它的值随流体的不同而不同,流体的粘性愈大,其值愈大,①单位由牛顿粘性定律得②粘度与温度、压强的关系液体的粘度随温度升高而减小,压强变化时,液体的粘度基本不变。气体的粘度随温度升高而增大,随压强增加而增加的很少,在一般的工程计算中可以予以忽略,只有在极低的压强下,才需考虑压强对气体粘度的影响。1）、雷诺实验

滞流或层流湍流或紊流2-3.2流体流动的形态2）、雷诺数ReRe是一个没有单位,没有因次的纯数。在计算Re时,一定要注意各个物理量的单位必须统一。雷诺准数可以判断流型,它的物理意义是表征惯性力与粘性力之比

层流区2000<Re<4000由层流转变为湍流的过渡区Re≥4000湍流区对于非圆形管道，计算Re时，应以当量直径de代替特征数中的直径d。当量直径的定义为:3）、滞流与湍流的比较流体在管内做层流流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合;流体在管内做湍流流动时,其质点作不规则的杂乱运动,并互相碰撞,产生大大小小的旋涡.（4）

、边界层的概念

流速低于未受影响流速的99%以内的区域

。

边界层:边界层的形成

边界层区主流区主流区:在边界层以外，速度梯度接近为零的区域§2－5流体输送机械在化工生产过程中,流体输送是主要的单元操作之一它遵循流体流动的基本原理。流体输送机械是一种向流体作功以提高流体机械能的装置。通常,将输送液体的机械称为泵,将压送气体的机械按不同的工况分别称为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。2－5.1离心泵1.离心泵的主要部件：1.叶轮2.泵壳3.轴封装置

由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。

叶轮紧固于泵轴上泵轴与电机相连,可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，其上装有调节阀。2.离心泵的操作原理开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开动后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25m/s）流入泵壳。在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为静压能。最后以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，由于泵的吸入管路一端浸没于输送液体内，另一端与叶轮中心处相通

。在液体压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力。因此称为离心泵。问：若没有灌满输送液体，会发生什么现象？

气缚现象气缚现象:当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，则由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的惯性离心力很小，因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需的真空度，这种可以启动离心泵，使叶轮空转，但不能输送液体的现象称为“气缚现象”。离心泵是一种没有自吸能力的液体输送机械。若泵的吸入口位于贮槽液面的上方，在吸入管路应安装单向底阀和滤网。单向底阀可防止启动前灌入的液体从泵内漏出，滤网可阻挡液体中的固体杂质被吸入而堵塞泵壳和管路。若泵的位置低于槽内液面，则启动时就无需灌泵。本章主要内容:1.主要讨论流体传导传热、对流传热的机理和传热方程式及其应用；2.冷热流体通过固体间壁进行换热的过程和计算；3.强化或削弱传热的途径；4.换热器的基本类型及列管式换热器的基本结构和性能；5.列管式换热器的设计与选型；第四章传热过程§4－1概述4－1.1化工生产中的传热过程一.传热过程在化工生产中的应用传热:就是由于温度的不同,热量从温度高的一处传到温度低的一处,这个过程就是热量的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行加热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需要吸收的热量。化工生产中传热主要运用于:①应用于生产中原料的加热、成品的冷却或冷凝。②应用于控制化学反应所需要的一定温度范围而采取的加热、冷却或保温。③应用于某些稀溶液的加热、蒸发结晶、干燥等操作或某些浓溶液的冷却。④应用于生产中热量的合理利用和废热回收，以节省热能。二、传热的基本方式根据机理的不同，传热有三种基本方式:传导、对流和辐射。传热过程可依靠其中的一种或几种方式同时进行。传导传热热传导又称导热，是借助物质的分子或原子振动以及自由电子的热运动来传递热量的过程。在同一物体内或紧密相连的不同物体之间，只要存在温度差，热量就会从温度高的部分传至温度低的部位。可见热传导不仅发生在固体中，同时也是流体内的一种传热方式。在静止流体内部以及在作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热，是凭借流体分子的振动碰撞来实现的，换言之，这两类传热过程也应属于传导的范畴。所以说:固体和静止流体中的传热以及作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热均属于传导传热。很显然，传导过程的特点是:在传热过程中传热方向上无质点的宏观迁移。对流传热流体中质点发生相对位移而引起的热量传递,称为对流传热对流只能发生在流体中。强制对流

自然对流

用机械能（泵、风机等）使流体发生对流而传热。由于流体各部分温度的不均匀分布,形成密度的差异,在浮升力的作用下,流体发生对流而传热热辐射热辐射是一种通过电磁波来传递热量的方式。具体地说，物体先将热能转变成辐射能，以电磁波的形式在空中进行传送，当遇到另一个能吸收辐射能的物体时，即被其部分或全部吸收并转变为热能，从而实现传热。根据赫尔－波尔兹曼定律:凡温度高于绝对零度的物体均具有将其本身的能量以电磁波的方式辐射出去，同时有接受电磁波的能力，且物体的辐射能力大致与物体的绝对温度的4次方成正比。换热方式

三、两流体换热的基本方式

1直接接触式传热在这类传热中，冷、热流体在传热设备中通过直接混合的方式进行热量交换，又称为混合式传热。优点:方便和有效，而且设备结构较简单，常用于热气体的水冷或热水的空气冷却。缺点:在工艺上必须允许两种流体能够相互混合。这种传热方式是冷、热两种流体交替通过同一蓄热室时，即可通过填料将从热流体来的热量，传递给冷流体，达到换热的目的。优点:结构较简单，可耐高温，常用于气体的余热或冷量的利用。缺点:由于填料需要蓄热，所以设备的体积较大，且两种流体交替时难免会有一定程度的混合。2蓄热式传热在多数情况下,化工工艺上不允许冷热流体直接接触,故直接接触式传热和蓄热式传热在工业上并不很多,工业上应用最多的是间壁式传热过程。这类换热器的特点是在冷、热两种流体之间用一金属壁(或石墨等导热性能好的非金属壁)隔开,以便使两种流体在不相混合的情况下进行热量传递。这类换热器中以套管式换热器和列管式换热器为典型设备。3间壁式传热4－1.2传热中的一些基本物理量和单位热量Q:是能量的一种形式，J传热速率

是指单位时间传递的热量，W传热速率也称为热流量，或热负荷热流密度q:单位面积上的传热速率，W·m-2潜热:单位质量的物质在发生相变化时伴随的热量变化J/kg比定压热容cp:压力恒定时，单位质量的物质温度升高1K时所需的热量，J·K-1·kg-1显热：4－1.3定态传热和非定态传热定态传热:在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的变化而变，不随时间而变．特点:通过传热表面的传热速率为常量，热通量不一定为常数。非定态传热:若传热体系中各点的温度，既随位置的变化，又随时间变化。特点:传热速率、热通量均为变量。

通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论定态传热。1）傅立叶定律t1>t2取热流方向微分厚度d＆进行考察,则在dt的瞬间内传递的热量为dQ＆§4－2传导传热4－2.1热传导基本方程－－傅立叶定律λ——比例系数,称为导热系数。w/m·k——付立叶定律

在稳定导热时,导热量不随时间而改变,即单位时间内的导热量为定值。引入一个比例系数,将上式变为一个等式温度梯度,单位为℃.m-1,表示热流方向温度变化的强度,温度梯度越大,说明在热流方向单位长度上的温度差就越大。负号表示传热的方向与温度升高的方向相反2）导热系数

一般,金属的导热系数最大,非金属的固体次之,液体的较小,气体的最小。（金属）﹥（非金属）（固体）﹥（液体）﹥（气体）

（紧密）﹥（疏松）

物性之一:是物质导热能力的标志,与物质种类、热力学状态（T、P）有关。物理含义:代表单位温度梯度下的热通量大小，即:当物体两个面（等温面）间温差为1K，厚度为1m时，每经过1m2传热面积所能传导的热量。故物质的越大，导热性能越好。在数值上等于单位温度梯度下的传热强度，是物质的物理性质之一。固体的导热系数纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低,金属的导热系数大都随纯度的增加而增大。非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数随密度增加而增大,也随温度升高而增大。液体的导热系数液体中,水的导热系数最大。除水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小,气体的导热系数气体的导热系数很小，不利于导热，但有利于保温。气体的导热系数随温度升高而加大。在相当大的压强范围内，气体的导热系数随压强变化极小注意:在传热过程中，物质内不同位置的温度可能不相同，因而导热系数也不同，在工程计算中常取导热系数的算术平均值。1）、单层平壁的稳定热传导

边界条件为:n=0时，t=t1n=＆时，t=t24－2.2平面壁的定态热传导R——导热热阻,传导距离＆越大,传热面积和导热系数越小,传导热阻越大。:壁面两侧的温度差。2）、多层平壁的稳定热传导

推广到n层平壁有:多层平壁导热是一种串联的导热过程,串联导热过程的推动力为各分过程温度差之和,即总温度差,总热阻为各分过程热阻之和,也就是串联电阻叠加原则。例:有一锅炉墙,有下列三种材料组成,耐火砖λ1=1.4w.m-1.c-1,＆1=225mm,保温砖λ2=0.15w.m-1.c-1,＆2=115mm,建筑砖λ3=0.8w.m-1.c-1＆3=225mm,今测得其内壁温度为930℃,外壁温度为55℃,求每秒钟每平方米壁面损失的热量,并求出各层接触面上的温度。§4－3对流传热传热方式热辐射热对流热传导

4－3.1对流传热机理一、对流传热机理

对流传热是集对流和热传导于一体的综合现象。

对流传热的热阻主要集中在滞流内层。减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。

流体沿固体壁面的流动

流体分层运动,相邻层间没有流体的宏观运动。在垂直于流动方向上不存在热对流,该方向上的热传递仅为流体的热传导。该层中温度差较大,即温度梯度较大。滞流内层缓冲层热对流和热传导作用大致相同,在该层内温度发生较缓慢的变化。湍流主体温度梯度很小,各处的温度基本相同。2.牛顿传热方程据传递过程速率的普遍关系，壁面和流体间的对流传热速率:——牛顿冷却定律

工程上推动力:壁面和流体间的温度差阻力:影响因素很多，但与壁面的表面积成反比。对流传热速率方程可以表示为:Q=⊿t/RR=1/aA对流传热系数a定义式:a,对流传热的传热膜系数,也称为给热系数,其物理意义是指当流体主体与壁面间温度差为1k时,每秒通过1m2壁面所传给流体的热量为1J。单位W/m2.k。反映了对流传热的快慢,对流传热系数大,则传热快。①、流体的流动形态和对流情况②、流体的物理性质:密度р、比热cp、导热系数λ、粘度μ等；③、传热温度④、流体传热时的相变化⑤、传热表面的形状、位置及大小:如管、板、管束、排列方式、垂直或水平放置等。1.影响因素

4－3.2对流传热膜系数2.传热过程的特征数对流给热系数的因素非常多,工程上采用因次分析和实验的方法确定不同影响因素之间的具体关系,所有这些关系式统称为对流给热系数的经验关联式。准数名称符

号意

义努塞尔特准数（Nusselt）Nu=αd/λ

表示对流传热系数的准数雷诺准数（Reynolds）Re=duρ/μ

确定流动状态的准数普兰特准数（Prandtl）Pr=cpμ/λ

表示物性影响的准数格拉斯霍夫准数（Grashof）Gr=βgΔtdi3ρ2/μ2

表示自然对流影响的准数§4－4热交换的计算在实际生产中,需要冷热两种流体进行热交换,但不允许它们混合,为此需要采用间壁式的换热器。此时,冷、热两流体分别处在间壁两侧,两流体间的热交换包括了固体壁面的传导传热和流体与固体壁面间的对流传热。关于传导传热和对流传热在前面已介绍过,本节主要在此基础上进一步讨论间壁式换热器的传热计算。4－4.1总传热速率方程化工生产中的冷热流体的热交换,其热量通过壁面传给冷流体,实际上包括对流---传导----对流的传热过程,

间壁两侧流体的热交换过程包括三个串联的传热过程。流体在换热器中的温度分布如图所示.热流体的对流传热:管壁热传导:冷流体的对流传热对于稳定传热:1．当传热面为平面时，A=A1=A2=Am，则:K——换热器的传热系数，物理意义:在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。K值越大，则单位传热面积所传递的热量就越多。若间壁为平面壁或近似平面壁则:A1=A2=A3其中式中K——总传热系数,w·m-2·K-1。总传热方程式我们还可以改写为:=R，R就相当于系统的总热阻。Q

2．当传热面为圆筒壁时，两侧的传热面积不等，则:rm——对数平均半径,Am——对数平均面积例:有一列管式换热器，被加热的原油流经列管内，给热系数a1=100W/m2.k，列管外用饱和水蒸气加热，蒸汽的给热系数a2=10000W/m2.k，列管有Ø53mm×1.5mm的钢管组成，钢的导热系数为50W/m2.k，管壁有一垢层，其热阻为R=0.0005m2.k.w-1,试计算该换热器的总传热数值,若其它条件不变,管内外给热系数分别提高一倍,试分别计算其总传热系数。4－4.2传热系数的大致范围4－4.3传热温差1.定态恒温传热的传热温差:两种流体进行热交换时,在沿传热壁面的不同位置上,在任何时间两种流体的温度皆不变化,这种传热称为稳定的恒温传热。如蒸发器中,间壁的一侧是饱和水蒸汽在一定温度下冷凝,另一侧是液体在一定温度下沸腾,两侧流体温度沿传热面无变化,两流体的温度差亦处处相等,可表示为Δtm=T-t式中T—热流体的温度℃；t---冷流体的温度℃。2）变温传热温度差:传热温度差随位置而改变的传热。在传热过程中,间壁一侧或两侧的流体沿着传热壁面,在不同位置时温度不同,但各点的温度皆不随时间而变化,即为稳定的变温传热过程。流动形式

并流:逆流:错流:折流:两流体平行而同向的流动

两流体平行而反向的流动

两流体垂直交叉的流动

一流体只沿一个方向流动,而另一流体反复折流变温时逆流和并流时的传热温差

假定:换热器（1）在稳定情况下操作,内管走冷流体,温度由t1升到t2,套管环隙走热流体,温度由T1降到T2,两流体以相反方向流动。以以两个套管式换热器为例,来看一下Δt的变化,（1）换热器（2）内管走的冷流体温度由t1升到t2,环隙热流体温度由T1降到T2,只是两流体的流向相同。------并流（2）我们分别求它们的平均温度差:⑴算术平均值:△t=(△t1+△t2)/2逆流时:△t1=T1—t2;△t2=T2—t1;并流时:△t1=T1—t1;△t2=T2—t2;算术平均值只有当△t1/△t2≦2时才能适用,这时误差小于4%(2)对数平均温度差;当△t1/△t2>2时,要才用对数平均温度差,才能比较确切地反映温度变化的实际情况。其计算式为:我们这样来推导:假设热交换器没有热损失，在稳定传热时，传热速率不随温度而变化，也就是:Q=常数——进口处的温差。——出口处的温差。Ｑ＝mc△t＝常数,由于在流动中，流体的质量m，和热容c均不发生改变，所以对热流体:＝－m’c’（Ｔ２－Ｔ１）对于冷流体:＝m”c”（t２－t１）上式说明传热速率与热流体及冷流体温度之间的关系是直线关系,以△t＝Ｔ－t代表一截面上冷热流体的温度差,则与△t之间也成线性关系由于

代入上式:整理得到:将上式积分得到:——对数平均温度差

逆流T1t1T2t2Δt1Δt2并流T1t2T2t1Δt1Δt2注意:在应用对数平均温度差计算式时，通常将换热器两端温度差△t中数值小的写成△t2，大的写成△t1，可以计算较为方便。当时，可用算术平均温度差代替对数平均温度差。

例:已知某台锅炉的省煤器进口烟气温度是T1=462℃，出口烟气温度是T2=262，给水进口温度t1=104℃，出口水温t2=183℃。求顺流操作和逆流操作时的平均温度。例:在一单壳单管程无折流挡板的列管式换热器中，用冷却水将热流体由100℃冷却至40℃，冷却水进口温度15℃，出口温度30℃，试求在这种温度条件下，逆流和并流的平均温度差。解:热流体:冷流体:逆流时:7025并流时:热流体:冷流体:8510结论:在相同条件下，在并流和逆流时,虽然两流体的进、出口温度不变,但逆流时的Δtm比并流的大。因此在换热器的传热量Q及总传热系数K值相同的条件下,采用逆流操作,可以节省传热面积。

逆流的另一优点是节省加热介质或冷却介质的用量。例如,将一定流量的冷流体从20℃加热到60℃,而热流体的进口温度为90℃,出口温度不作规定。此时,采用逆流时,热流体的出口温度可以降至接近20℃,而采用并流时,则只能降至接近于60℃。这样,逆流时加热介质用量就较并流时的为少。

由以上分析可知,逆流优于并流,因而工业生产中换热器多采用逆流操作。但是在某些生产工艺的要求下,若对流体的温度有所限制,例如规定冷流体被加热时不得超过某一温度,或热流体被冷却时不得低于某一温度,则宜采用并流操作。强化传热的目的是以最小的传热设备获得最大的生产能力。1）增大传热面积A实践中换热管可加装翅片或改用螺旋翅片管2）增大传热推动力Δtm当工艺条件确定后,Δtm只能通过采用逆流操作方式来加以提高。3）提高总传热系数K——减少传热阻力减少壁厚或使用导热系数较大的材料；防止污垢形成或经常清除污垢；加大流速,提高湍动程度,减少层流底层的厚度均有利于提高对流传热系数。强化传热途径有:4－4.3强化传热的途径不难看出,提高方程式右边任何一项,均可达到提高换热器传热能力的目的,但究竟哪一个环节是传热的控制步骤,则需要具体问题作具体分析,只有针对传热过程的薄弱环节采取强化措施,才能收到预期的效果。§4－5热交换器热交换器也称换热器,是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。化工生产中,换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器等,应用甚为广泛。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三类,即间壁式、混合式、蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热器应用最多,以下主要讨论此类换热器。4－5.1列管式换热器（管壳式换热器）

列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用。主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动,其行程称为管程；另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。优点:单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。（1）固定管板式壳体与传热管壁温度之差大于50C，加补偿圈，也称膨胀节，当壳体和管束之间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。特点:结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。根据所采取的温差补偿措施,列管式换热器可分为以下几个型式（2）浮头式两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。特点:结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。（3）U型管式把每根管子都弯成U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点:结构较简单，管程不易清洗，常为洁净流体，适用于高压气体的换热换热器的分类根据传热原理和实现热交换的方法间壁式混合式蓄热式换热面的型式

管式板式翅片式1、夹套式换热器2、蛇管式换热器3、螺旋板式换热器4、板式换热器5.热管4－5.2其它热交换器

第五章

吸收

§5－1概述一、什么是吸收？利用混合气体中各组分在液体中溶解度的差异而分离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收操作时某些易溶组分进入液相形成溶液,不溶或难溶组分仍留在气相,从而实现混合气体的分离。气体吸收是混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。吸收质或溶质:混合气体中的溶解组分，以A表示。惰性气体或载体:不溶或难溶组分，以B表示。吸收剂:吸收操作中所用的溶剂，以S表示。吸收液:吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂S和溶质A。吸收尾气:吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体B和少量的溶质A。吸收过程在吸收塔中进行，逆流操作吸收塔示意图如右所示。吸收塔混合尾气(A+B)吸收液(A+S)吸收剂(S)吸收尾气(A+B)二、吸收目的（气体吸收在工业及环保中的应用）1.制取产品例如，用98%的硫酸吸收SO3气体制取发烟硫酸，用水吸收氯化氢制取31%的工业盐酸，用氨水吸收CO2生产碳酸氢铵等。2.从气体中回收有用的组分例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺；用洗油从煤气中回收粗苯等。3.除去有害组分以净化气体主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱SO2等。4、作为生产的辅助环节。5.作为环境保护和职业保健的重要手段。三、吸收分类1.物理吸收定义：溶质气体溶于液相中不发生显著化学反应的吸收过程，称之为物理吸收。例如：CO2＋H2O＝H2CO3物理吸收时,由于吸收质只是单纯的溶解于吸收剂中,因而很不稳定,条件稍有有改变,被吸收的吸收质很容易从液相重新转入到气相中。2.化学吸收定义：在吸收过程中，吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应，比如用碱吸收二氧化碳生成碳酸盐。吸收是气体溶质在吸收剂中溶解的过程。因此,吸收性能的优劣往往是决定吸收效果的关键。选择吸收应注四、吸收剂的选择(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大,则传质推动力越大,吸收速率越快,且吸收剂的耗用量越少。(2)选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。意以下几点:(3)挥发度在吸收过程中,吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。(4)粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低,其在塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,这有助于传质速率的提高。(5)其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定。在恒定的温度与压强下,使一定量的吸收剂与混合气体接触,溶质便向液相转移,同时正在被吸收的吸收质也可由液相扩散到气相中,发生解吸过程。当吸收和解吸两个过程的速率相等时,气液两相中吸收支质的浓度不再发生变化。这种状态称为相际动平衡,简称相平衡或平衡。平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压,液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度,所谓气体在液体中的溶解度,就是指吸收质在吸收剂中的最大溶解量,习惯上常以单位质量（或体积）的液体中所含溶质的质量来表示。§5－2吸收的相平衡在温度和压力一定的条件下,平衡时的气、液相组成具有一一对应关系。平衡状态下气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压,与之对应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中的溶解度。这时溶液已经饱和,即达到了它在一定条件下的溶解度,也就是指气体在液相中的饱和浓度,习惯上以单位质量（或体积）的液体中所含溶质的质量来表示,也表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。在一定温度下达到平衡时,溶液的浓度随气体压力的增加而增加。如果要使一种气体在溶液中达到某一特定的浓度,必须在溶液上方维持较高的平衡压力。气体的溶解度与温度有关,一般来说,温度下降则气体的溶解度增高。吸收剂、温度T、P一定时,不同物质的溶解度不同。温度、溶液的浓度一定时,溶液上方分压越大的物质越难溶。对于同一种气体,分压一定时,温度T越高,溶解度越小。对于同一种气体,温度T一定时,分压P越大,溶解度越大。加压和降温对吸收操作有利。5－2.1亨利定律当总压不太高时,一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似为直线,即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。(1)用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示式中:p*——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的摩尔分数；E——亨利常数，单位与压强单位一致kPa。亨利系数的值随物系的特性及温度而异；物系一定，E值一般随温度的上升而增大；E值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；在同一溶剂中，难溶气体E值很大，易溶气体E值很小；E的单位与气相分压的压强单位一致。此式称为亨利（Henry）定律基本式。此式表明稀溶液上方的溶质分区与该溶质在液相中的摩尔分率成正比,其比例常数即为亨利系数。摩尔分数,又称为摩尔分率。指某相中一种组分在全部组分中所占的比例，通常以y代表气相摩尔分率、x代表液相摩尔分率。如：气相中有A.B两种组分，A为吸收质，B为惰性组分，则它们的摩尔分率为：ya=na/n，yb=nb/n比摩尔分率：气液两相中惰性组分的量不变,指每摩尔惰性组分中所带有吸收质的摩尔数.通常以Y代表气相比摩尔分率,以X代表液相比摩尔分率。例：已知氨水中含氨15%（质量分率），求氨水中氨的比摩尔分率？(2)用溶液中吸收质的物质的量浓度c气相中的分压表示c——溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3；H——溶解度系数，单位:kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。H是温度的函数，H值随温度升高而减小。易溶气体H值大，难溶气体H值小。H与E的关系溶液中吸收质浓度设溶液的密度为

以1m3溶液为基准,则溶液中含吸收质Cmol,M,MS分别为吸收质和溶剂的摩尔质量，kg.mol-1，含吸收剂？Mol，溶液中含吸收质Cmol,若为稀溶液，则有:

（3）气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律m与E的关系:由道尔顿分压定律:p=P总×ym——相平衡常数,是通过实验求得。由m值的大小可以判别气体吸收质的溶解度的大小,温度升高、总压下降则m值变大,m值越大,表明气体的溶解度越小。因此,加压、降温对吸收有利。由亨利定律：

即：例:在总压为101.3kp，温度为30℃时，CO2的亨利系数E=1.86×103atm，设CO2稀水溶液的密度为1000kg/m3，试求:1）m、H值，2）若空气中CO2的分压为80mmHg，求与其平衡的水溶液浓度，分别用x和C来表示。5－2.2用摩尔比表示的相平衡关系由

当溶液浓度很低时，X≈0，上式简化为:亨利定律的几种表达形式也可改写为§5－3吸收速率平衡关系只能回答混合气体中溶质气体能否进入液相这个问题,至于进入液相速率大小,却无法解决,后者属于传质的机理问题。本节的内容是结合吸收操作来说明传质的基本原理,作为分析吸收操作与计算吸收设备的依据。气体吸收是溶质先从气相主体扩散到气液界面,再从气液界面扩散到液相主体的传质过程。5－3.1双膜理论

吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤:溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。

在上世纪二十年代提出，出现了最早的传质理论双膜理论，它的基本论点是：(1)相互接触的两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为1和2）的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。(2)相界面没有传质阻力,即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。气相主体液相主体相界面pi=ci/Hp

1

2pi

ci

c气膜液膜(3)在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈,传质速率高,传质阻力可以忽略不计,相际的传质阻力集中在两个膜层内。（4）若气相主体中吸收质的分压为P,界面气膜的吸收质分压为Pi,P—Pi即为吸收过程的推动力,同理,若液相主体中吸收质的浓度为c,两相界面的液膜中的浓度为ci,ci—c也是吸收过程的推动力。一相内部有浓度差异的条件下,由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。ABN:传质速率，也称为扩散速率。即单位时间扩散传递物质量与传质面积和传质方向的浓度梯度成正比。单位:kmol/s5－3.2分子扩散定律-----菲克定律

2.菲克定律1.分子扩散：物质A的浓度梯度,即物质A的浓度在Z方向上的变化率.D:物质扩散系数,mol.s-1。它是物质的特性常数之一,代表物质在介质中的扩散能力,一般由实验测定,常用的扩散系数可以在手册中查到。负号:是指该扩散沿着A浓度降低的方向进行

尽管分子热运动的速度很大，但由于分子间的频繁碰撞使分子不断改变其热运动方向，所以物质沿某一特定的方向的扩散速度却很小。3涡流扩散是凭借质点的湍动和旋涡来传递物质的现象5－3.3吸收速率方程式1吸收传质理论

吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程，可分为三个步骤:溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)；(2)溶质在界面上溶解(通过界面的传质)；(3)溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。溶解气相主体液相主体气相扩散液相扩散相界面吸收速率:单位面积,单位时间内吸收的溶质A的摩尔数,用NA表示,单位通常用kmol/m2.s。吸收传质速率方程:吸收速率与吸收推动力之间的数学关系式

吸收速率=吸收系数×推动力×传热面积

1）、气膜吸收速率方程式

2膜层分吸收速率方程式

双膜理论将两流体相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程。对吸收过程则为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。2）、液膜吸收速率方程式

——液膜分吸收速率方程Kl为推动力的液膜吸收系数,m/s；3）、总吸收速率方程——气相总吸收速率方程式——气膜分吸收速率方程式kg——气膜分吸收系数,kmol/(m2.s.kPa)。根据双膜理论，两膜内的传质为稳态过程，则有:IpcAcipi1)传质过程的推动力未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸)，离平衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。方法:用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际传质过程的推动力。对吸收过程:(y-y*):以气相摩尔分数差表示的传质推动力；(x*-x):以液相摩尔分数差表示的传质推动力。传质推动力的表示方法可以不同,但效果一样。yxoy*=f(x)Pyxy*x*（y-y*）（x*-x）2)气相总吸收速率方程式——气相(气膜)传质速率方程——液相(液膜)传质速率方程对于稳定吸收过程,可根据双膜理论建立相际传质速率方程(总传质速率方程)。类似于间壁式对流传热速率方程。由于混合物的组成可用多种方式表示,对应于每一种表达法都有与之相应的传质速率方程。由亨利定律知液膜分吸收速率方程为:气膜分吸收速率方程为:合并两式气相总吸收速率方程所以3)液相总吸收速率方程式由亨利定律知液膜分吸收速率方程为:气膜分吸收速率方程为:合并两式液相总吸收速率方程所以 1.吸收塔的类型工业生产中，吸收操作多采用塔式设备，设备主要有两类:（1）板式塔:在板式塔内气、液接触逐级进行。（2）填料塔:在填料塔内气、