板式塔的流体力学性能与操作特性

1、1板式塔的流体力学性板式塔的流体力学性能与操作特性能与操作特性2 一，板式塔的流体力学性能一，板式塔的流体力学性能 1. 1. 塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态 塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。流体力学及传质和传热规律的重要因素。 当液体流量一定时，随着当液体流量一定时，随着气速的增加气速的增加，可以出，可以出现以下三种典型的接触状态。现以下三种典型的接触状态。3 （1 1）鼓泡鼓泡接触状态接触状态 当气速较低时，气体以鼓当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的泡形式通过液层。由于气泡的

2、数量不多，形成的气液混合物数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大接触的表面积不大，传质效率，传质效率很低。很低。 特点：特点： 液体为连续相，气体为分散相；液体为连续相，气体为分散相； 传质在传质在气泡表面气泡表面进行；进行； 湍动程度湍动程度低，传质阻力大。低，传质阻力大。4 （2 2）泡沫泡沫接触状态接触状态 当气速继续增加，气泡数量急剧增当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂，此加，气泡不断发生碰撞和破裂，此时板上时板上液体大部分以液膜液体大部分以液膜的形式存的形式存在于气泡之间，形成一些直径较小，在于气泡之间，形

3、成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态泡沫，在板上扰动十分剧烈的动态泡沫，在板上只能看到只能看到较薄的一层液体较薄的一层液体。由于泡。由于泡沫接触状态的表面积大，沫接触状态的表面积大，并不断更并不断更新新，为两相传热与传质提供了良好，为两相传热与传质提供了良好的条件，是一种较好的接触状态。的条件，是一种较好的接触状态。 特点：特点： 液体为连续相，气体为分散相；液体为连续相，气体为分散相； 传质在传质在不断更新的液膜表面不断更新的液膜表面进行；进行； 湍动程度高，湍动程度高，接触面积大接触面积大，传质阻，传质阻力小。力小。5 （3 3）喷射喷射接触状态接触状态 当气速继续增加，由于气体动能很大，当

4、气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等的把板上的液体向上喷成大小不等的液液滴滴，直径较大的液滴受重力作用又落，直径较大的液滴受重力作用又落回到板上，直径较小的液滴被气体带回到板上，直径较小的液滴被气体带走，形成走，形成雾沫夹带雾沫夹带。 特点：特点： 气体为连续相，液体为分散相气体为连续相，液体为分散相； 传质在传质在不断更新的液滴表面不断更新的液滴表面进行；进行； 因液滴不断形成和聚集，因此传质面因液滴不断形成和聚集，因此传质面积大大增加。积大大增加。如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状

5、态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态雾沫夹带较多，若控制不好，态有较大的生产能力，但喷射状态雾沫夹带较多，若控制不好，会破坏传质过程，所以会破坏传质过程，所以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作。多数塔均控制在泡沫接触状态下工作。62、气体通过塔板的压降、气体通过塔板的压降压降增大接触时间板效率板数设备费塔釜温度能耗操作费 保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。塔板压降干板压降液层阻力板上充气液层的静压力液体的表面张力（板上部件造成的局部阻力）气相组成变化表示版效率液相组成变化表示版效

6、率*11nnnnMLxxxxE 1*1 nnnnMVyyyyE7影响塔板压降p的因素： 气相流量气相流量 pp 液相流量液相流量 pp 开孔率开孔率气相流速气相流速 pp 孔径孔径气相流速气相流速 pp 板上清液层高度板上清液层高度 pp 液体表面张力液体表面张力 pp 8 3.塔板上的液面落差塔板上的液面落差 产生原因：液体在塔板上横向流产生原因：液体在塔板上横向流动时要克服流动阻力。动时要克服流动阻力。 不良后果：液面落差会不良后果：液面落差会导致气流导致气流分布不均分布不均，从而造成漏液现象，从而造成漏液现象，使板效率下降。使板效率下降。 影响因素：塔板结构、塔径影响因素：塔板结构、塔径

7、、液、液体流量体流量液面落差液面落差 有溢流塔板91、塔板上的异常操作现象、塔板上的异常操作现象1）漏液）漏液漏液两相在塔板上的接触时间板效率控制：控制：漏液量不大于液体流量的10%，并且为防止因液层在 塔板入口处因厚度过大出现漏液，在塔板入口处设置 不开孔的安定区。漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。原因：原因： 气体通过升气孔的动压不足以阻止板上液体经孔道流下二，板式塔的操作特性二，板式塔的操作特性102）雾沫夹带）雾沫夹带影响因素影响因素空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小原因：原因： 由于气体流速过快或板间距不足，使下层液体被气流夹 带回上层塔

8、板。后果：后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降。控制：控制：1Kg上升气体夹带到上层的液体量不超过0.1Kg。11123）液泛）液泛液泛夹带液泛：气体流量过大，气体穿过板上液层使两 板间压降增大，降液管内液体不能下降。降液管液泛：液体流量过大，降液管截面不足使降下 的液体通过。 原因：原因： 气液两相之一的流量增大，使降液管内液体不能下流而积累，亦称淹塔。影响因素：影响因素： 气液流量、塔板结构等因素。13142、塔板的负荷性能图、塔板的负荷性能图V漏液线液相负荷上限液泛线雾沫夹带线液相负荷下限流体流量超过此限，会使液体在降液管中停留时间过短，导致降液管中气体来不及与液体分离而被带到下层塔板液相负荷低于此线使塔板上液流不能均匀分布，导致板效率下降15C 操作点操作线操作线操作极限V3、负荷性能