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能与操作特性,2,一，板式塔的流体力学性能 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。 当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出现以下三种典型的接触状态。,3,（1）鼓泡接触状态 当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。 特点： 液体为连续相，气体为分散相； 传质在气泡表面进行； 湍动程度低，传质阻力大。,4,（2）泡沫接触状态 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，此时板上液体大部分以液膜的形式

2、存在于气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态泡沫，在板上只能看到较薄的一层液体。由于泡沫接触状态的表面积大，并不断更新，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。 特点： 液体为连续相，气体为分散相； 传质在不断更新的液膜表面进行； 湍动程度高，接触面积大，传质阻力小。,5,（3）喷射接触状态 当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等的液滴，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走，形成雾沫夹带。 特点： 气体为连续相，液体为分散相； 传质在不断更新的液滴表面进行； 因液滴不断形成和聚集，因此传质面积大大增加。,如上所述，泡沫接

3、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，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。,6,2、气体通过塔板的压降,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。,7,影响塔板压降p的因素：,气相流量 p 液相流量 p 开孔率气相流速 p 孔径气相流速 p 板上清液层高度 p 液体表面张力 p ,8,3.塔板上的液面落差,产生原因：液体在塔板上横向流动时要克服流动阻力。 不良后果：液面落差会导致气流分布不均，从而造成漏液现象，使板效率下降。 影响因素：塔板结构、

4、塔径、液体流量液面落差,9,1、塔板上的异常操作现象,1）漏液,漏液,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。,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,10,2）雾沫夹带,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： 由于气体流速过快或板间距不足，使下层液体被气流夹 带回上层塔板。,控制：,1Kg上升气体夹带到上层的液体量不超过0.1Kg。,11,12,3）液泛,13,14,2、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,15,V,3、负