板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性課件

板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性1板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性一，板式塔的流體力學(xué)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(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(xué)性能與操作特性（1）鼓泡接觸狀態(tài)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(diǎn)：液體為連續(xù)相，氣體為分散相；傳質(zhì)在氣泡表面進(jìn)行；湍動(dòng)程度低，傳質(zhì)阻力大。3板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性（2）泡沫接觸狀態(tài)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，此時(shí)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(dòng)十分劇烈的動(dòng)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(diǎn)：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(jìn)行；湍動(dòng)程度高，接觸面積大，傳質(zhì)阻力小。4板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性（3）噴射接觸狀態(tài)當(dāng)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(diǎn)：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(jìn)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(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。5板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性2、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率6板式塔的流體力學(xué)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(kāi)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(xué)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(dòng)時(shí)要克服流動(dòng)阻力。不良后果：液面落差會(huì)導(dǎo)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(xué)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(shí)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(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：

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9板式塔的流體力學(xué)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(guò)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(guò)量液沫夾帶，造成液相在板間的返混，板效率下降。控制：1Kg上升氣體夾帶到上層的液體量不超過(guò)0.1Kg。10板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性11板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性3）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：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(chēng)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(xué)性能與操作特性13板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性2、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14板式塔的流體力學(xué)性能與操作特性C操作點(diǎn)操作線操作極限V3、負(fù)荷性能圖的分析

操作彈性：兩極限的氣體流量之比稱(chēng)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(guò)原點(diǎn)，斜率為V/L的直線稱(chēng)操作線設(shè)