气液传质的性能由许多因素决定，本文主要介绍气液接触面积的影响。现实工程中，主要有两种类型的气液传质设备：一种是装有填料、丝网等媒介的填料塔；另一种是筛板、浮阀等板式气液传质塔。前者是借助媒介的表面面积，实现气液传质，依赖于媒介，故在此称为媒介间接法；后者是利用开孔或浮阀将气体分散而与液体直接接触，不再依赖于其他媒介，故在此称为直接法。

本文研究和分析了直接法的气液传质的情况，基于表面张力的原因，气体在液相中呈气泡状，可视为近似于球体。在球体中间的大量气体分子没有与球面上的液体接触，而不能发生作用，因而效率较低。要想提高效率，就需要更多的气体分子分布到球面上，也就是说要提高单位体积的球表面积。在单位体积内，存在着最大内切球，同时也可以将该单位体积分成若干微小的单位体，每个微小单位体亦存在最大内切微小球。比较单位体内切球表面与若干微小内切球表面积之和的大小，不难发现其中的规律：随着微小单位体数量的增多，微小内切球表面积之和越大，可以远超单位体内切球表面积，这就为有效增大传质界面提供了一种途径。

1 常用设计

筛板板式塔，通常设计的开孔直径为4、6、8mm，开孔区在受液槽与降液管之间，其液体从受液槽经溢流堰，横向流过开孔区，气体经板上小孔上升与液体产生接触。此后，液体流到降液管进入下一块板。开孔的面积总和与开孔区面积之比称为开孔率，通常为5%～15%，筛孔按正三角形排列，孔间距与孔径之比通常为2.5～5。筛板塔结构简单、生产效率高于泡罩塔[1]；在相同处理量条件下，筛板塔比浮阀塔的造价低20%左右[2]。由此可见，筛板塔效率高，成本低，结构简单。为方便研究，以筛板塔作为本文研究对象的对比标准。

2 提高效率的设想

在单位正四方体内，可以得到一个最大的内切球，若将该四方体各边等分切分出n份，可以得到许多小四方体，每个小四方体内都有一个最大的内切球，且内切球大小是相等的，通过将大的内切球表面积与全部小内切球表面积之和相比较，就可以得出哪种情况的表面积更大，从而得出更加高效的气液传质途径。

为研究方便，考虑长、宽、高均为A的正四方体，对应可得一个最大的内切球(图1)，其球半径为R。将该正四方体沿X、Y、Z方向上分别进行n等分，可以得到n3个小四方体，其小四方体长、宽、高均为A/n(图2)。每个小四方体内切球半径为r，则沿X、Y、Z轴中任一轴，有2R=2r×n，得到R=r×n。

  

图1 最大内切球示意

2.1 单球的表面积及计算

假设孔板上开孔形成气泡，其直径为2R，可得气泡的表面积为As=4πR2。当单位正方体边长为2R时，即n=1，单位正方体内仅有1个直径为2R的球体(见图1)。

2.2 多球体数量及总界面计算

开孔数量n=F/(πr2)=0.042 39/(π×0.002×0.002)≈3 375

  

图2 正方体n等分示意

2.3 比较结果

可以将R=r×n代入2.2节中总表面积公式，

(2)提高乘客效率。大量的私家车都行动起来了，乘客在除了固有的路边打的方法外，还能通过手机等移动终端上输入始发地和目的地进行操作，这些信息会很快传载给附近的网约车司机，这样就可以在最短的时间上车，提高了叫车的成功率。

An =4πr2n3=4πr2(R/r)3=4πR3/r

=4πR2×R/r=AS×R/r

如图3所示：孔间距为T，孔间尺寸为t，孔径为d，故一个孔单位T=d+ t。根据现有制造水平和能力，人为确定t后，选择不同的孔径d，就可以确定单位微小孔需要的空间尺寸T，从而推出总孔数量。

万姐的家，比我想象的还要简陋，土坯的房子，坍塌了一半。我见到了她的女儿小洁，自从万姐去世后，她就一个人固执地生活在这幢破败的房子里。

在微小孔的选择上，除了考虑孔径的大小，还应考虑孔间距、制造难度和使用寿命的问题。

 

表1 R/r的倍数值

  

2r2R0．80．30．20．10．054513．320408067．520306012081026．64080160

由表1可知，当r越小，单位体积内总的球表面积就越大。通过一个具体例子进行比较，看看其结果。

例子：塔径为D=600mm，开孔率为15%，开孔直径为2R=4mm。假设满塔开孔，其开孔面积为：

F=π(D/2)2×15% =0.3×0.3π×15%≈0.042 39m2

将上述单位正四方体分成n3个小四方体，假设边长为2r，则一共n3个小球体，其总表面积An=4πr2n3(见图2)。

采用微小气泡2r=0.3时，从表1中可知，倍数R/r=13.3，气泡总表面积为：

产生气泡的总面积为：As′=n×As=3375×4×π×0.002×0.002≈0.169 56m2

该组患者采取NMES治疗,应用XY-K-SISS-A型神经损伤治疗仪,具体操作:根据患者症状选择不同治疗位:抬眉困难者针刺患侧额肌;闭眼困难者针刺患侧眼轮匝肌;鼻唇沟变浅者针刺患侧上唇方肌和颧肌;示齿困难者针刺患侧口轮匝肌;口角夹食者针刺患侧颧肌。然后,与治疗仪妥善连接,脉冲频率为1.0Hz,波宽0.5ms,以双向对称波治疗20min,输出强度以患侧肌肉跳动、患者自感舒适为宜,1次/d,7d一疗程,治疗8个疗程。

An=13.3×As′=13.3×0.169 56≈2.255 15m2

2.4 适合的微小孔径确定

基于爱课程平台的北京大学图书馆公开课《数字图书馆资源检索与利用》也可以给我们提供很好的经验。该课是录制的教师上课视频，课程设置分为6个专题，包括：数字信息资源检索基本方法、理工类常用数字资源、社科类常用数字资源、新媒体学术资源、GOOGLE及学术搜索引擎及检索综合实例。该课程更侧重于介绍图书馆相关资源的检索及使用，对学生的自身学习和科研能够起到很好的引导作用。

GPS定位优点：快速，低成本，精度较高。缺点：在高层建筑密集的位置信号衰弱严重，都会导致GPS系统信号不稳定甚至无法正常工作，定位时间较慢，首次捕获需要时间2min～3min。

上式表明，两者间存在倍数关系，R/r的倍数值计算见表1。

  

图3

另一种方式是采用无序排列微小孔板，最常见的是瓷性材料的微小孔板或微小管材，如煤气化中除灰用管芯。

2.5 塔板的设计与制造

确定适合的孔径以后，可以按照密集有序的排列方式对塔板进行微小孔布置设计。通常可以按正方形或三角形排列布孔，在薄板材料上加工小孔的工艺已非常成熟，制造商采用常规的滚压加工手段，可以做到单孔直径500μm左右或更小。同类型的工业产品，已经在市面上有供应。如果采用数字激光打孔机可以做到单孔几十微米的孔径，甚至更小，而且程序控制进行加工的精度相当高。

在实际应用中，应综合考虑在选取微小孔径的范围和对应分隔区间t的尺寸范围，以满足强度要求，通常采用耐腐蚀金属材料，如各类不锈钢或陶瓷材料，实现长周期运行。

塔板采用微小孔材料或加工成微小孔塔板，在很小的压差下，一定流量的气体经有序或是无序排布的微小孔分布器，被分散进入板上的液层，而产生微小球。选择合适的微小孔排布及制造方式，可以相应地增大气液接触面积，提高气液传质效率。

3 应用意义

目前，该技术处于实验研究阶段，试验效果比较乐观，工程化的应用将为期不远。

APP（application的缩写），指运行于智能终端设备的第三方应用程序。传统的APP开发较为复杂，针对不同的手机操作系统而不同。以Android为例，需要有应用开发包（Software Development Kit，SDK）、开发环境如MOTODEV Studio for Android，J2ME开发插件等，采用合适的开发语言如Java，进行编程开发。此外，考虑到APP需要适应不同的操作系统，开发者还需要在后期做兼容性测试。

基于微小球的表面积总和与常规的单球表面的倍数关系，将其用来解决提升气液传质的效率问题，产生气泡微小化是发展趋势，可设计出新型的气液传质设备，解决溶液吸收的问题，替代现有填料塔和板式塔。也可以用于气液或液液间发生反应的场合，随着微小化所带来的接触面积的大幅增加而有力提升反应的效率，可设计出尺寸更小和能力更大的新型反应器，故而提高反应效率，如代替易分层液搅拌反应设备。

该技术具有广阔的应用前景，新理念服务于化工领域，会带来化工传质和反应设备的升级换代。

4 结语

本文以筛板塔为标比对象，将常规开孔与微小开孔情况下产生的总气液传质面积进行对比，论证在同等开孔率的前提下，微小孔的总传质表面积远高于常规开孔的总传质表面的结果，为此类设备增大气液直接传质界面提供了一个新的途径，对气液传质或液液接触面反应的关键化工装备的升级换代，具有指导意义。

她走进来的时候没有开灯，隐隐约约中，我仿佛看到摇曳的枯树枝影照在她清纯透明的脸庞上，我仍然记得，第一次与她相遇时深呼吸之后漫入鼻腔的芬芳，她有教人沉迷的味道，血红的浓郁和银白的清香，那副隐藏在她身体里迷人婀娜的骨架是我的全部生命。

参考文献：

[1]李群生.高效导向筛板塔的研究及其在化工生产中的应用[J].维纶通讯，2005，25(1)：35-37.

[2]刘平望.筛板塔的性能与设计[J].炼油设计，1999，29(2)：14-16.