板式塔的流體力學性能與操作特性課件

板式塔的流體力學性能與操作特性1板式塔的流體力學性能與操作特性一，板式塔的流體力學性能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)是決定板上兩相流流體力學及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。當液體流量一定時，隨著氣速的增加，可以出現(xiàn)以下三種典型的接觸狀態(tài)。2板式塔的流體力學性能與操作特性（1）鼓泡接觸狀態(tài)當氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。特點：液體為連續(xù)相，氣體為分散相；傳質(zhì)在氣泡表面進行；湍動程度低，傳質(zhì)阻力大。3板式塔的流體力學性能與操作特性（2）泡沫接觸狀態(tài)當氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此時板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小，擾動十分劇烈的動態(tài)泡沫，在板上只能看到較薄的一層液體。由于泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，并不斷更新，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)。特點：液體為連續(xù)相，氣體為分散相；傳質(zhì)在不斷更新的液膜表面進行；湍動程度高，接觸面積大，傳質(zhì)阻力小。4板式塔的流體力學性能與操作特性（3）噴射接觸狀態(tài)當氣速繼續(xù)增加，由于氣體動能很大，把板上的液體向上噴成大小不等的液滴，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走，形成霧沫夾帶。特點：氣體為連續(xù)相，液體為分散相；傳質(zhì)在不斷更新的液滴表面進行；因液滴不斷形成和聚集，因此傳質(zhì)面積大大增加。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，會破壞傳質(zhì)過程，所以多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。5板式塔的流體力學性能與操作特性2、氣體通過塔板的壓降壓降增大接觸時間↑板效率↑板數(shù)↓設(shè)備費↓塔釜溫度↑能耗↑操作費↑

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率6板式塔的流體力學性能與操作特性影響塔板壓降Δp的因素：氣相流量↑→Δp↑液相流量↑→Δp↑開孔率↑→氣相流速↓→Δp↓孔徑↓→氣相流速↑→Δp↑板上清液層高度↑→Δp↑液體表面張力↑→Δp↑7板式塔的流體力學性能與操作特性3.塔板上的液面落差產(chǎn)生原因：液體在塔板上橫向流動時要克服流動阻力。不良后果：液面落差會導致氣流分布不均，從而造成漏液現(xiàn)象，使板效率下降。影響因素：塔板結(jié)構(gòu)、塔徑↑、液體流量↑→液面落差↑8板式塔的流體力學性能與操作特性1、塔板上的異常操作現(xiàn)象1）漏液漏液兩相在塔板上的接觸時間↓板效率↓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大出現(xiàn)漏液，在塔板入口處設(shè)置不開孔的安定區(qū)。漏液氣速：漏液量達到10%的氣體速度。原因：

氣體通過升氣孔的動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9板式塔的流體力學性能與操作特性2）霧沫夾帶影響因素空塔氣速：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：由于氣體流速過快或板間距不足，使下層液體被氣流夾帶回上層塔板。后果：過量液沫夾帶，造成液相在板間的返混，板效率下降?？刂疲?Kg上升氣體夾帶到上層的液體量不超過0.1Kg。10板式塔的流體力學性能與操作特性11板式塔的流體力學性能與操作特性3）液泛液泛夾帶液泛：氣體流量過大，氣體穿過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：液體流量過大，降液管截面不足使降下的液體通過。

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：氣液流量、塔板結(jié)構(gòu)等因素。12板式塔的流體力學性能與操作特性13板式塔的流體力學性能與操作特性2、塔板的負荷性能圖V漏液線液相負荷上限液泛線霧沫夾帶線液相負荷下限流體流量超過此限，會使液體在降液管中停留時間過短，導致降液管中氣體來不及與液體分離而被帶到下層塔板液相負荷低于此線使塔板上液流不能均勻分布，導致板效率下降14板式塔的流體力學性能與操作特性C操作點操作線操作極限V3、負荷性能圖的分析

操作彈性：兩極限的氣體流量之比稱為塔板的操作彈性，操作彈性越大的塔越好，一般要求大于2～3。過原點，斜率為V/L的直線稱操作線設(shè)