板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性

1、1板式塔的流體力學(xué)性板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性能與操作特性2 一，板式塔的流體力學(xué)性能一，板式塔的流體力學(xué)性能 1. 1. 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài) 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。 當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著氣速的增加氣速的增加，可以出，可以出現(xiàn)以下三種典型的接觸狀態(tài)。現(xiàn)以下三種典型的接觸狀態(tài)。3 （1 1）鼓泡鼓泡接觸狀態(tài)接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速較低時(shí)，氣體以鼓當(dāng)氣速較低時(shí)，氣體以鼓泡形式通過(guò)液層。由于氣泡的泡形式通過(guò)液層。由于氣泡的

2、數(shù)量不多，形成的氣液混合物數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，氣液兩相基本上以液體為主，氣液兩相接觸的表面積不大接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率，傳質(zhì)效率很低。很低。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 液體為連續(xù)相，氣體為分散相；液體為連續(xù)相，氣體為分散相； 傳質(zhì)在傳質(zhì)在氣泡表面氣泡表面進(jìn)行；進(jìn)行； 湍動(dòng)程度湍動(dòng)程度低，傳質(zhì)阻力大。低，傳質(zhì)阻力大。4 （2 2）泡沫泡沫接觸狀態(tài)接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此時(shí)板上時(shí)板上液體大部分以液膜液體大部分以液膜的形式存的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小，在于氣泡之間，形

3、成一些直徑較小，擾動(dòng)十分劇烈的動(dòng)態(tài)泡沫，在板上擾動(dòng)十分劇烈的動(dòng)態(tài)泡沫，在板上只能看到只能看到較薄的一層液體較薄的一層液體。由于泡。由于泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，沫接觸狀態(tài)的表面積大，并不斷更并不斷更新新，為兩相傳熱與傳質(zhì)提供了良好，為兩相傳熱與傳質(zhì)提供了良好的條件，是一種較好的接觸狀態(tài)。的條件，是一種較好的接觸狀態(tài)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 液體為連續(xù)相，氣體為分散相；液體為連續(xù)相，氣體為分散相； 傳質(zhì)在傳質(zhì)在不斷更新的液膜表面不斷更新的液膜表面進(jìn)行；進(jìn)行； 湍動(dòng)程度高，湍動(dòng)程度高，接觸面積大接觸面積大，傳質(zhì)阻，傳質(zhì)阻力小。力小。5 （3 3）噴射噴射接觸狀態(tài)接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，由于氣體動(dòng)能很大，當(dāng)

4、氣速繼續(xù)增加，由于氣體動(dòng)能很大，把板上的液體向上噴成大小不等的把板上的液體向上噴成大小不等的液液滴滴，直徑較大的液滴受重力作用又落，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成走，形成霧沫夾帶霧沫夾帶。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 氣體為連續(xù)相，液體為分散相氣體為連續(xù)相，液體為分散相； 傳質(zhì)在傳質(zhì)在不斷更新的液滴表面不斷更新的液滴表面進(jìn)行；進(jìn)行； 因液滴不斷形成和聚集，因此傳質(zhì)面因液滴不斷形成和聚集，因此傳質(zhì)面積大大增加。積大大增加。如上所述，泡沫接觸狀態(tài)和噴射狀態(tài)均是優(yōu)良的塔板接觸狀如上所述，泡沫接觸狀態(tài)和噴射狀態(tài)均是優(yōu)良的塔板接觸狀態(tài)。因噴射接觸狀

5、態(tài)的氣速高于泡沫接觸狀態(tài)，故噴射接觸狀態(tài)。因噴射接觸狀態(tài)的氣速高于泡沫接觸狀態(tài)，故噴射接觸狀態(tài)有較大的生產(chǎn)能力，但噴射狀態(tài)霧沫夾帶較多，若控制不好，態(tài)有較大的生產(chǎn)能力，但噴射狀態(tài)霧沫夾帶較多，若控制不好，會(huì)破壞傳質(zhì)過(guò)程，所以會(huì)破壞傳質(zhì)過(guò)程，所以多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。62、氣體通過(guò)塔板的壓降、氣體通過(guò)塔板的壓降壓降增大接觸時(shí)間板效率板數(shù)設(shè)備費(fèi)塔釜溫度能耗操作費(fèi) 保證較高效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗和改善塔的操作。塔板壓降干板壓降液層阻力板上充氣液層的靜壓力液體的表面張力（板上部件造成的局部阻力）氣相組成變化表示版效率液相組成變化表示版效

6、率*11nnnnMLxxxxE 1*1 nnnnMVyyyyE7影響塔板壓降p的因素： 氣相流量氣相流量 pp 液相流量液相流量 pp 開(kāi)孔率開(kāi)孔率氣相流速氣相流速 pp 孔徑孔徑氣相流速氣相流速 pp 板上清液層高度板上清液層高度 pp 液體表面張力液體表面張力 pp 8 3.塔板上的液面落差塔板上的液面落差 產(chǎn)生原因：液體在塔板上橫向流產(chǎn)生原因：液體在塔板上橫向流動(dòng)時(shí)要克服流動(dòng)阻力。動(dòng)時(shí)要克服流動(dòng)阻力。 不良后果：液面落差會(huì)不良后果：液面落差會(huì)導(dǎo)致氣流導(dǎo)致氣流分布不均分布不均，從而造成漏液現(xiàn)象，從而造成漏液現(xiàn)象，使板效率下降。使板效率下降。 影響因素：塔板結(jié)構(gòu)、塔徑影響因素：塔板結(jié)構(gòu)、塔徑

7、、液、液體流量體流量液面落差液面落差 有溢流塔板91、塔板上的異常操作現(xiàn)象、塔板上的異常操作現(xiàn)象1）漏液）漏液漏液兩相在塔板上的接觸時(shí)間板效率控制：控制：漏液量不大于液體流量的10%，并且為防止因液層在 塔板入口處因厚度過(guò)大出現(xiàn)漏液，在塔板入口處設(shè)置 不開(kāi)孔的安定區(qū)。漏液氣速： 漏液量達(dá)到10%的氣體速度。原因：原因： 氣體通過(guò)升氣孔的動(dòng)壓不足以阻止板上液體經(jīng)孔道流下二，板式塔的操作特性二，板式塔的操作特性102）霧沫夾帶）霧沫夾帶影響因素影響因素空塔氣速：空塔氣速減小，液沫夾帶量減小塔板間距：板間距增大，液沫夾帶量減小原因：原因： 由于氣體流速過(guò)快或板間距不足，使下層液體被氣流夾 帶回上層塔

8、板。后果：后果：過(guò)量液沫夾帶，造成液相在板間的返混，板效率下降。控制：控制：1Kg上升氣體夾帶到上層的液體量不超過(guò)0.1Kg。11123）液泛）液泛液泛夾帶液泛：氣體流量過(guò)大，氣體穿過(guò)板上液層使兩 板間壓降增大，降液管內(nèi)液體不能下降。降液管液泛：液體流量過(guò)大，降液管截面不足使降下 的液體通過(guò)。 原因：原因： 氣液兩相之一的流量增大，使降液管內(nèi)液體不能下流而積累，亦稱淹塔。影響因素：影響因素： 氣液流量、塔板結(jié)構(gòu)等因素。13142、塔板的負(fù)荷性能圖、塔板的負(fù)荷性能圖V漏液線液相負(fù)荷上限液泛線霧沫夾帶線液相負(fù)荷下限流體流量超過(guò)此限，會(huì)使液體在降液管中停留時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致降液管中氣體來(lái)不及與液體分離而被帶到下層塔板液相負(fù)荷低于此線使塔板上液流不能均勻分布，導(dǎo)致板效率下降15C 操作點(diǎn)操作線操作線操作極限V3、負(fù)荷性能