板式塔水力学能的测定
板式塔的实验报告
实验名称：板式塔流体力学性能测定学生姓名：[你的姓名]学号：[你的学号]指导教师：[指导教师姓名]生助教：[生助教姓名]实验日期：[实验日期]交报告日期：[交报告日期]一、实验目的1. 了解板式塔的结构和工作原理。
2. 掌握板式塔的流体力学性能测定方法。
3. 分析不同操作条件下板式塔的流体力学性能。
4. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理板式塔是一种常用的分离设备，广泛应用于化工、石油、食品等行业。
板式塔的工作原理是利用气液两相在塔板上的接触、传质和分离作用，实现物质的分离。
本实验通过测定板式塔的流体力学性能，包括塔板压降、液相流量、气相流量等参数，分析不同操作条件下板式塔的流体力学性能。
三、实验装置与仪器1. 实验装置：板式塔、进料泵、流量计、压力计、温度计、流量调节阀、冷却水系统等。
2. 实验仪器：秒表、卷尺、计算器、数据采集器等。
四、实验步骤1. 搭建实验装置，检查各连接部分是否严密。
2. 将进料泵、流量计、压力计、温度计等仪器与板式塔连接。
3. 开启冷却水系统，保持实验温度稳定。
4. 调节进料泵，控制进料流量。
5. 测量塔板压降、液相流量、气相流量等参数。
6. 改变操作条件（如进料流量、塔板间距等），重复步骤5，记录实验数据。
7. 对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 塔板压降：塔板压降是衡量板式塔流体力学性能的重要指标。
实验结果表明，塔板压降随液相流量和气相流量的增加而增加，这与流体力学原理相符。
2. 液相流量：液相流量是影响板式塔分离效果的重要因素。
实验结果表明，液相流量与塔板压降呈正相关关系，即液相流量越大，塔板压降越大。
3. 气相流量：气相流量对板式塔的分离效果也有较大影响。
实验结果表明，气相流量与塔板压降呈正相关关系，即气相流量越大，塔板压降越大。
4. 操作条件对流体力学性能的影响：实验结果表明，改变进料流量和塔板间距对板式塔的流体力学性能有显著影响。
增大进料流量和塔板间距，塔板压降增大，分离效果降低。
板式塔流体力学性能测定 实验报告
化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：板式塔流体力学性能测定实验报告学生姓名：学号：院（系）：年级：级班指导教师：研究生助教：实验日期： 2017.05.25 交报告日期： 2017.06.01(3) 当气流速度略微增加时，塔板上积液层将很快上升到溢流堰的高度，塔板压力降也随之急剧增大。
当液体开始由溢流堰溢出时，为另一个转折点，如图中B 点。
这时，仍有部分液体从筛孔中泄漏下去。
自该转折点之后，随着气流速度增大，液体的泄漏量不断减少，而塔板压力降却变化不大。
(4) 当气流速度继续增大到某一数值时，液体基本上停止泄漏，则称该转折点为泄漏点，如图中C 点。
自C点以后，塔板的压力降随气速的增加而增大。
(5)当气速高达某一极限值时，塔板上方的雾沫挟带将会十分严重、或者发生液泛。
自该转折点（如图中D点）之后，塔板压降会随气速迅速增大。
塔板上形成稳定液层后，塔板上气液两相的接触和混和状态，也将随着气速的改变而发生变化。
当气速较较小时，气体以鼓泡方式通过液层。
随着气速增大，鼓泡层逐渐转化为泡沫层，并在液面上形成的雾沫层也将随之增大。
对传质效率有着重要作用的因素是充气液层的高度及其结构。
充气液层的结构通常用其平均密度大小来表示。
如果充气液层的气体质量相对于液体质量可略而不计，则h fρf= h1ρl(4)式中，h f 、h1分别为充气液层和静液层的高度，m；ρf、ρl分别为充气液层的平均密度和静液层的密度，kg· m– 3；若将充气液层的平均密度之比定义为充气液层的相对密度，即∅=ρfρl=ℎlℎf则单位体积充气液层中滞留的气体量，即持气量可按下式计算：V g=(ℎf−ℎl)/ℎf=1−∅ m3∙m−3（5）单位体积充气液层中滞留的液体量，即持液量可按下式计算：V l=ℎl/ℎf=∅ m3∙m−3（6）气体在塔板上的液层的平均停留时间为：t g=[ℎf S(1−∅ )]V s =ℎfu0(1−∅) s （7）液体在塔板上的平均停留时间为图1 筛孔塔板干板压头降Δh d 与筛孔速度u a 之间的关系图2 板式塔的Δh 与空塔速度的关系曲线t l =ℎf ∙S∙∅L s=ℎf ∅Ws （8）式中，S 为空塔横截面积，m 2；V s 为气体体积流率，m 3∙s −1；L s 为液体体积流率，m 3∙s −1；W 为液体喷淋密度，m 3∙m −2∙s −1；u 0 为气体的空塔速度，m ∙s −1。
板式塔水力学能的测定
第三蒸馏和吸收塔设备（下册）塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
评价塔设备的基本性能指标主要包括以下几项：生产能力，分离效率，适应能力及操作弹性，流体阻力。
第一节板式塔一塔板结构类型及特点1泡罩塔其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，其尺寸一般为①80，100，150 （mm三种直径，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。
升气管直接与塔板连接固定。
塔板下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。
不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强；结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，生产能力不大。
液面落差大，气体分布不均，使得板效率不高。
抱罩塔2浮阀塔板浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。
较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式，如图所示。
浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降及液面落差，同时具有较高塔板效率，生产能力大。
在生产中得到广泛的应用。
V-4 型一筛板塔盘去掉泡罩和浮阀，直接在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式开圆形筛孔，作为气相通道。
气相穿过筛孔进入塔板上液相，进行接触传质。
结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔的高。
操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。
篩扳塔板4其他型式的塔板: 喷射塔板与浮舌塔板：将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20°左右，如图6.9.8所示。
气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。
液相在流动方向上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。
实验十二板式塔流体力学状态观测
实验十二 板式塔流体力学状态观测一、实验目的1、了解不同类型塔板的结构及流体力学性能，包括：气体通过塔板的阻力、板上鼓泡情况、漏夜情况、雾沫夹带及液泛等。
2、了解风量和水量改变时，各塔板操作性能的变化规律。
3、在相同的操作条件（风量、水量）下比较各塔板的操作性能。
二、实验装置来自风机的空气经转子流量计，由塔底入塔。
经过各塔板，最后经塔顶金属网除雾器后放空。
泵将水打入转子流量计后送入塔顶，与空气逆向接触后，流入塔底的循环水槽（同时起水封作用）循环使用。
有机玻璃制冷模塔内径为φ140，内装有四块不同类型的筛板、泡罩、浮阀和舌形板塔板，塔板间距为150毫米，各塔板均设有弓形降液管：筛孔板：板上有67个φ4直孔，呈等腰三角形排列，开孔率5.5%。
水封循环水槽泡罩板浮阀板舌型板筛板丝网除沫气放空浮阀筛板泡罩全塔舌型泡罩塔板：板上安装φ50×3泡罩两个，泡罩开有15×3气缝30条，，板上开有泪孔，以便在停车时能将塔板上积存的液体排净。
浮阀塔板：装有2个标准F型不锈钢浮阀。
升气孔为φ39阀重33g，浮阀的最小开度为2.5mm，最大开度为8.5mm。
舌形板：板上有五个舌形开孔，喷出角为20°，气液流向一致可减少液面落差和避免板上液体“返混”，舌形板不设溢流堰。
各板均有引压管，用以测定各单板和全塔压降。
三、实验方法及注意事项1.检查泵出口回流阀是否全开。
开启循环泵，逐渐关小回流阀调节水流量到一定值。
2.检查空气流量计前放空阀是否全开。
开启风机，逐渐关小放空阀将风量调到合适。
3.观察正常操作时的情况。
4、关闭水量或气量到偏小，观察各板情况。
5、开大水量或气量到偏大，观察各板情况。
6、实验完毕，开大回流水阀，关泵；开大放空阀，停风机。
四、现象观察1、结构了解观察每块板的结构；舌形板与其它板比较在气液接触方向和接触方式的差别；了解塔底排水水封；了解如何测定每块板的压降；了解如何测定板上清液层的高度；2、正常操作下的现象观察与比较：观察：舌形板的操作特点，观察喷射三角区；降液管内气泡夹带情况；各板的气液接触区和分离空间，在分离区的液滴夹带情况；观察分析：筛板、泡罩板、浮阀板的气液接触情况，判断板效率情况；结合各板的结构特点，结合板效率，评价各板。
北京化工大学实验报告——板式塔的流体力学性能的测定
实验五板式塔的流体力学性能的测定一、实验名称：板式塔的流体力学性能的测定二、实验目的：1、对板式塔的结构、普通筛板、导向筛板有一个初步认识；2、对塔板上流体流动状态有初步认识；3、测定塔板的流体力学性能，包括塔的干板压降、湿板压降、漏液点、雾沫夹带点等。
4、观察流体在塔板上的流动状态。
三、实验原理与流程：实验流程见图1，来自储槽的水经过转子流量计自塔顶送入塔顶，由鼓风机送来的气体，经孔板流量计送入塔的底部。
塔内共装有三层塔板，从下至上分别是气体分布板、实验塔板、雾沫补集板。
实验塔板采用U型压差计测定其压降，漏液和夹带量采用质量测量法。
通过风机闸阀和玻璃转子流量计调节气体流量和液体流量，测定不同状态下塔板的流体力学参数，观察塔板上液体流动状况。
图1 实验装置流程图四、实验步骤：1、测定干板压降将液封管内冲满水，启动风机，根据孔板流量计连接的压差计调节气体流量大小，测定塔的干板压降，气体流量由小至大调节。
孔板流量计计算公式：0v q C A =由《化工原理》查询孔流系数，并计算气体流量。
测定的压降值与筛板塔干板压降计算公式进行验证，并计算误差。
干板压降经验式：()220'00.051()1vd Lw h C ρϕρ=- ϕ-----开孔率；v ρ-----气相密度；L ρ-----液相密度；d h -----干板压降，米液柱；'0C -----筛孔孔流系数；0w -----筛孔气速；（单位如不说明均为国际单位制）2、测定湿板压降和夹带、漏液调节气体流量为一定值，打开转子流量计。
固定液体流量，将气体流量由小至大调节，每次增加200Pa ，至到2000Pa 。
每个测量点稳定30秒，读取压降，由质量法测量一定时间的漏液量和夹带量。
计算每个点的漏液率和夹带率，寻找漏液点和夹带点，并计算出对应的孔气速，确定正常操作范围。
3.观察塔板上气液接触状态随着气速的增大，塔板之上的气液接触状态由鼓泡状态，变为泡沫状态，最终达到喷射状态。
板式塔流体力学实验报告
板式塔流体力学实验报告引言本实验旨在研究板式塔的流体力学特性。
板式塔是一种常用于化工领域的设备，用于分离液体混合物中的组分。
通过实验观察和数据分析，我们可以了解板式塔的流体流动行为，从而优化塔的设计和操作参数，提高分离效率。
实验装置和方法实验中使用的板式塔装置由一根垂直立管和多层水平放置的板组成。
我们通过向塔底注入液体混合物，控制流量和温度，观察在不同操作条件下的塔内流体流动情况。
实验结果与分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 流体流动模式在不同操作条件下，板式塔内流体的流动模式会发生变化。
当流速较低时，流体呈现层流状态，流线整齐有序；而当流速增加时，流体会变为湍流状态，流线杂乱无序。
这对于塔内物质传递和分离过程有着重要影响。
2. 流体分布在塔内的不同位置，流体的浓度和温度分布不均匀。
通常情况下，塔底的浓度较高，而塔顶的浓度较低。
这是由于塔内的物质传递和分离过程导致的。
3. 塔板效率塔板效率是评价板式塔分离效果的重要指标。
通过实验观察和数据分析，我们可以计算出塔板效率，并比较不同操作条件下的效率差异。
从实验结果可以看出，塔板效率随着流速的增加而提高，但也存在一个最佳操作点，超过此点后效率会下降。
结论本实验通过观察和数据分析，深入了解了板式塔的流体力学特性。
我们发现流体流动模式、流体分布和塔板效率对于塔的设计和操作至关重要。
在实际应用中，我们可以根据不同的分离要求和操作条件，优化塔的结构和操作参数，以提高分离效率。
通过本实验，我对板式塔的流体力学特性有了更深入的了解。
我将继续深入研究和探索，在化工领域的实际应用中发挥作用，为工业生产提供技术支持和解决方案。
板式塔流体力学性能测定-实验报告
化学实验教学中心
实验报告
化学测量与计算实验Ⅱ实验名称：板式塔流体力学性能测定实验报告
学生姓名：学号：
院（系）：年级：级班
指导教师：研究生助教：
实验日期： 2017.05.25 交报告日期： 2017.06.01
图1 筛孔塔板干板压头降Δh d 与筛孔速度u a 之间的关系图2 板式塔的Δh 与空塔速度的关系曲线
四、实验方法
实验前，先检查空气调节阀和进水阀是否关严，放空阀是否全部开启。
然后将高位水槽充满水，并保持适当的溢流量。
实验时，可按如下步骤进行操作：(1)启动空气源。
空气流量由空气调节阀和旁路放空阀联合调节。
通过不断改变气体流量，测定干板压降与气速的变化关系。
对于筛板塔，一般测取(2)当进行塔板流动特性试验时，应先缓慢打开水调节阀，调定水的喷淋密度（一般喷淋密度在 范围内为宜，相对于水流量为图3 筛板塔
1.塔体；
2.筛孔塔板；
3.漏液排放口；
4.温度计；
5.溢流装置
图4 板式塔流动特性实验装置流程
空气源；2.放空阀；3.消声器；4.孔板流量计；5.U 型水柱压差计；6. U 型汞柱压差计；
7.板式塔；转子流量计；9. U 型水柱塔压差计；10.高位槽；11.排水管。
化工基础实验报告
化工基础实验报告实验名称 板式塔流体力学特性的测定 班级 姓名 学号 成绩 实验时间 同组成员一、实验目的1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系；测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系；2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图；比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能； 二、实验原理板式塔流体力学特性测定 塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。
当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可以观察到几种正常的操作状态：鼓泡态、泡沫态和喷射态。
当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象；在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带；在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。
塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。
负荷性能图以气体体积流量（m 3/s ）为纵坐标，液体体积流量（m 3/s ）为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。
当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。
传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。
为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。
本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。
筛板的流体力学模型如下： 1) 压降l c p p p ∆+∆=∆式中，Δp —塔板总压降，Δp c —干板压降，Δp l —板上液层高度压降， 其中20)(051.0c u g p v c ρ=∆式中 ρv —气相密度，kg/m 3；g —重力加速度，m/s 2，u 0—筛孔气速，m/s ，c 0—筛孔流量系数，筛板上因液层高度产生的压降Δp l 即液层有效阻力h l ：l l l gh p ρ=∆式中ρl —液相密度，kg/m 3，g —重力加速度,m/s 2，h l —液层有效阻力，m 液柱。
实验八、板式塔流体力学性能测定
实验八、板式塔流体力学性能测定一、实验目的1．观察塔板上气、液两相流动状况。
2．测定气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系、雾沫夹带率与空塔气速的关系、泄漏率和空塔气速的关系。
3．研究板式塔负荷性能图的影响因素并做出筛板塔的负荷性能图。
二、实验原理板式塔为逐级接触的气～液传质设备，当液体从上层塔板经溢流管流经塔板与气体形成错流通过塔板，由于塔板上装有一定高度的堰，使塔板上保持一定的液层，然后越过堰从降液管流到下层塔板。
气体从下层塔板经筛孔或浮阀、泡罩齿缝等，上升穿过液层进行气液两相接触，然后与液体分开继续上升到上一层塔板。
塔板传质的好坏很大程度取决于塔板上的流体力学状况。
1．塔板上的气液两相接触状况及不正常的流动现象。
（1）气液两相在塔板上接触的三种状态：1）当气体的速度较低时，气液两相呈鼓泡接触状态。
塔板上存在明显的清液层，气体以气泡形态分散在清液层中间，气液两相在气泡表面进行传质。
2）当气体速度较高时，气液两相呈泡沫接触状态，此时塔板上清液层明显变薄，只有在塔板表面处才能看到清液，清液层随气速增加而减少，塔板上存在大量泡沫，液体主要以不断更新的液膜形态存在于十分密集的泡沫之间，气液两相以液膜表面进行传质。
3）当气体速度很高时，气液两相呈喷射接触状态，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中间，气液两相以液滴表面进行传质。
（2）塔板上不正常的流动现象1）漏液当上升的气体速度很低时，气体通过塔板升气孔的动压不足阻止塔板上液层的重力，液体将从塔板的开孔处往下漏而出现漏液现象。
2）雾沫夹带当上升的气体穿过塔板液层时，将板上的液滴挟裹到上一层塔板引起浓度返混的现象称为雾沫夹带。
3）液泛当塔板上液体量很大，上升气体速度很高，塔板压降很大时，液体不能顺利地从降液管流下，于是液体在塔板上不断积累，液层不断上升，使塔内整个塔板间都充满积液的现象称为液泛。
2．流体力学性能测定（1）压降在塔板的上面和下面气液分离空间中各设置一个测压口，分别连在U型压差计的两端，可以测定气体通过塔板的压降。
实验七板式塔流体力学性能实验
一、实验目的和任务
研究不同结构类型的塔板及其流 体力学性能，包括气体通过塔板 的阻力，板上鼓泡情况、漏液情 况、雾沫夹带的液泛等；
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化工原理实验教学研究室
研究气液负荷改变，即冷模实验 时，风量和水量改变时塔板操作 性能的变化规律；
研究塔板负荷性能图的影响因素 及测定方法。
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可根据现有实验装置的条件 及学生的要求，拟定实验任务进 行实验研究，测定塔板负荷性能 图中的某一气液关系图。
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二、实验原理
板式塔是使用量大，应用范围广的重要 气、液传质设备。塔板是板式塔的核心部 件，它决定了塔的基本性能。为了有效地 实现气、液两相之间的物质传递和热量传 递简单、 传质效果好、气液通过能力大、压 降低、操作弹性大。目前工业上应 用较多的塔板有筛板塔板和浮筏塔 板等。
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化工原理实验教学研究室
三、实验要求
学生根据所学板式塔流体力学性能的基本 原理及本装置条件确定实验内容。其中负 荷性能图中的曲线选定一条测定即可；
化工原理实验教学研究室
二、实验原理
负荷性能图是以气体体积流量（m/s或 m/h）为纵坐标，液体体积流量（m/s或m/h） 为横坐标标绘而成，由严重漏液线、过量 液沫夹带线、液相流量下限线、液体流量 上限线和降液管液泛线组成。负荷性能图 可由公式计算，也可用实验方法确定。
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化工原理实验教学研究室
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化工原理实验教学研究室
二、实验原理
塔板的气、液正常操作去通常用塔 板的负荷性能图来表示。当塔板结构 和物系确定后，塔板的负荷性能图就 能确定了。因此，操作可变因素仅为 气体流量和液体流量。只有当气、液 流量处于适当的比例范围内，塔板上 气、液流动状况才是良好的，才能得 到好的分离效果。
实验五板式塔的流体力学性能的测定(新)
板式塔的流体力学性能的测定一、实验名称：板式塔的流体力学性能的测定二、实验目的：1、对板式塔的结构、立体传质塔板有一个初步认识；2、对塔板上流体流动状态有初步认识；3、测定塔板的流体力学性能，包括塔的干板压降、湿板压降、漏液点、雾沫夹带点等。
4、观察流体在塔板上的流动状态。
三、实验原理与流程：实验流程见图1，来自储槽的水经过转子流量计自塔顶送入板式塔，由鼓风机送来的气体，经孔板流量计送入塔的底部。
塔内共装有三层塔板，从下至上分别是气体分布板、实验塔板、雾沫补集板。
实验塔板采用U型压差计测定其压降，漏液和夹带量采用质量测量法。
通过风机闸阀和玻璃转子流量计调节气体流量和液体流量，测定不同状态下塔板的流体力学参数，观察塔板上液体流动状况。
图1 实验装置流程图四、实验步骤：1、测定干板压降将液封管内冲满水，启动风机，根据孔板流量计连接的压差计调节气体流量大小，测定塔的干板压降，气体流量由小至大调节。
由《化工原理》查询孔流系数，并计算气体流量。
测定的压降值与筛板塔干板压降计算公式进行验证，并计算误差。
干板压降经验式：()22000.051()1vd Lw h C γϕγ=- ϕ-----开孔率（开孔面积/开孔区域面积）；v γ-----气相密度；L γ-----液相密度；d h -----干板压降，米液柱；0C -----孔流系数；0w -----孔气速；（单位如不说明均为国际单位制）（假设矩形孔和导向孔气速一致，开孔面积=矩形开孔面积+导向孔面积） 2、测定湿板压降、夹带和漏液调节气体流量为一定值，打开转子流量计。
固定液体流量，将气体流量由小至大调节，每次增加200Pa ，至到2000Pa 。
每个测量点稳定30秒，读取压降，由质量法测量一定时间的漏液量和夹带量。
计算每个点的漏液率和夹带率，寻找漏液点和夹带点，并计算出对应的孔气速，确定正常操作范围。
3.观察塔板上气液接触状态随着气速的增大，塔板之上的气液接触状态由鼓泡状态，变为泡沫状态，最终达到喷射状态。
板式塔的流体力学性能与操作特性
流体流量超过此限， 会使液体在降液管 液泛线 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 荷下限
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
漏液线
液相负 荷上限
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3、负荷性能图的分析 V •操作弹性：两极 限的气体流量之 比称为塔板的操 操作极限 作弹性，操作弹 性越大的塔越好， 一般要求大于2～ 3。 •过原点，斜率 为V/L的直线称 操作线
y y x n 1 x n n n1 和改善塔的操作。 E MV * E ML * yn yn 1 x n 1 x n
气相组成变化表示版效率 液相组成变化表示版效率 保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗
6Leabharlann 影响塔板压降Δp的因素：• • • • • • 气相流量↑→ Δp ↑ 液相流量↑→ Δp ↑ 开孔率↑→气相流速↓ → Δp ↓ 孔径↓→气相流速↑ → Δp ↑ 板上清液层高度↑→ Δp ↑ 液体表面张力↑→ Δp ↑
3）液泛
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。
夹带液泛：气体流量过大，气体穿过板上液层使两
液泛
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。
影响因素： 气液流量、塔板结构等因素。
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2、塔板的负荷性能图
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• （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。
【精品】PPT课件 实验七 板式塔流体力学 性能实验共23页文档
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道
实验八、板式塔流体力学性能测定
实验八、板式塔流体力学性能测定一、实验目的1．观察塔板上气、液两相流动状况。
2．测定气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系、雾沫夹带率与空塔气速的关系、泄漏率和空塔气速的关系。
3．研究板式塔负荷性能图的影响因素并做出筛板塔的负荷性能图。
二、实验原理板式塔为逐级接触的气～液传质设备，当液体从上层塔板经溢流管流经塔板与气体形成错流通过塔板，由于塔板上装有一定高度的堰，使塔板上保持一定的液层，然后越过堰从降液管流到下层塔板。
气体从下层塔板经筛孔或浮阀、泡罩齿缝等，上升穿过液层进行气液两相接触，然后与液体分开继续上升到上一层塔板。
塔板传质的好坏很大程度取决于塔板上的流体力学状况。
1．塔板上的气液两相接触状况及不正常的流动现象。
（1）气液两相在塔板上接触的三种状态：1）当气体的速度较低时，气液两相呈鼓泡接触状态。
塔板上存在明显的清液层，气体以气泡形态分散在清液层中间，气液两相在气泡表面进行传质。
2）当气体速度较高时，气液两相呈泡沫接触状态，此时塔板上清液层明显变薄，只有在塔板表面处才能看到清液，清液层随气速增加而减少，塔板上存在大量泡沫，液体主要以不断更新的液膜形态存在于十分密集的泡沫之间，气液两相以液膜表面进行传质。
3）当气体速度很高时，气液两相呈喷射接触状态，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中间，气液两相以液滴表面进行传质。
（2）塔板上不正常的流动现象1）漏液当上升的气体速度很低时，气体通过塔板升气孔的动压不足阻止塔板上液层的重力，液体将从塔板的开孔处往下漏而出现漏液现象。
2）雾沫夹带当上升的气体穿过塔板液层时，将板上的液滴挟裹到上一层塔板引起浓度返混的现象称为雾沫夹带。
3）液泛当塔板上液体量很大，上升气体速度很高，塔板压降很大时，液体不能顺利地从降液管流下，于是液体在塔板上不断积累，液层不断上升，使塔内整个塔板间都充满积液的现象称为液泛。
2．流体力学性能测定（1）压降在塔板的上面和下面气液分离空间中各设置一个测压口，分别连在U型压差计的两端，可以测定气体通过塔板的压降。
板式塔的流体力学性能介绍
板式塔的流体力学性能介绍★评价塔设备性能的主要指标生产能力塔板效率操作弹性塔板压强降★板式塔的流体力学性能塔板压强液泛雾沫夹带漏液液面落差一、塔板压降也就是气体通过塔板时的阻力损失。
包括：干板阻力：由板上各部件所造成的局部阻力板上充气液层的静压强板上液体的表面张力（摩擦阻力）∙塔板压降对板式塔操作特性的影响∙影响塔底操作压强：塔板压降↑若为吸收操作，则要求送气压强↑ ；若为精馏操作，则要求釜底压强↑ ；若为真空精馏操作，则同样要求釜底压强↑ →导致实际操作不能在真空下进行。
∙影响板效率：∙干板压降↑ → 气体流动不畅↑ 气液接触时间↑ → 板效率↑∙板上充气液层静压↑（即板上液层厚度↑）→ 气液传质时间↑→板效率↑总而言之，要综合考虑，原则：在保证较高板效率的前提下，力求减小塔板压强，以降低能耗，改善塔的操作性能。
二、液泛正常操作时，降液管中有一足够的液体高度，以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能够自上而下流动。
∙但若气相的流量↑→塔板压降↑→降液管内液体流动不畅→管内液体积累；∙若液相的流量↑→降液管内截面不能满足该液体顺利流过→管内液体积累；从而必然使降液管内液体不断增高→最终使整个板间充满液体→塔操作被严重破坏。
这种现象即为液泛（淹塔）。
一般，气速↑→有利于形成湍动的泡沫层→传质速率↑。
但显然不能超过液泛时的气速。
因此，液泛时的气速应为塔操作的极限速度。
此外，板间距↑→可提高液泛速度。
三、雾沫夹带∙当气速↑，使塔板处于泡沫状态或喷射状态时→液体被吹塔板，该现象称为雾沫夹带。
∙雾沫夹带造成的影响：液相在塔板间返混→塔板效率↓∙因此，应限制雾沫夹带。
eV<0.1kg(液)/kg(气)∙影响雾沫夹带量的因素：空塔气速↑塔板间距↓雾沫夹带量↑四、漏液∙在正常操作的塔板上，液体横向流过塔板，然后通过降液管流下。
∙但若气体通过塔板的速度↓ → 上升气体通过孔道的动压不足以克服板上液体的重力→液体从塔板上的开孔处往下漏，称漏液。
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第三蒸馏和吸收塔设备（下册）塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
评价塔设备的基本性能指标主要包括以下几项：生产能力，分离效率，适应能力及操作弹性，流体阻力。
第一节板式塔一塔板结构类型及特点1泡罩塔其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，其尺寸一般为①80，100，150 （mm三种直径，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。
升气管直接与塔板连接固定。
塔板下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。
不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强；结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，生产能力不大。
液面落差大，气体分布不均，使得板效率不高。
抱罩塔2浮阀塔板浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。
较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式，如图所示。
浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降及液面落差，同时具有较高塔板效率，生产能力大。
在生产中得到广泛的应用。
V-4 型一筛板塔盘去掉泡罩和浮阀，直接在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式开圆形筛孔，作为气相通道。
气相穿过筛孔进入塔板上液相，进行接触传质。
结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔的高。
操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。
篩扳塔板4其他型式的塔板: 喷射塔板与浮舌塔板：将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20°左右，如图6.9.8所示。
气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。
液相在流动方向上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。
若将舌形板做成可浮动舌片与塔板铰链，称其为浮舌塔板，可进一步提高其操作弹性。
二板式塔的水力学性能1塔内气、液两相的流动（1）塔板上气、液流动状态从严重漏液到液泛整个范围内存在有五种接触状态，即：鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态及乳化状态。
工业生产中一般希望呈现泡沫态和喷射态两种状态。
a泡沫状态随气速的增大，接触状态由鼓泡、蜂窝状两状态逐渐转变为泡沫状，如图（a）所示。
由于孔口处鼓泡剧烈，各种尺寸的气泡连串迅速上升，将液相拉成液膜展开在气相内，因泡沫剧烈运动，使泡沫不断破裂和生成，以及产生液滴群，泡沫为传质创造了良好条件。
是工业上重要的接触状态之一。
b.喷射状态当液相流量较小而进一步提高气速时，则泡沫状将逐渐转变为喷射状。
从筛孔或阀孔中吹岀的高速气流将液 相分散高度湍动的液滴群，液相由连续相转变为分散相，两相间传质面为液滴群表面。
由于液体横向流经塔 板时将多次分散和凝聚，表面不断更新，为传质创造了良好的条件，是工业塔板上另一重要的气、液接触状 ^态。
(2)液泛气、液两相在塔内总体上呈逆行流动，并在塔板上维持适宜的液层高度，进行接触传质。
如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间， 破坏塔的正常操作，称此现象为液泛，液泛原因分为两种。
a.过量雾沫夹带液泛雾沫夹带造成返混，降低塔板效率。
少量夹带不可避免，只有过量的夹带才能引起严重 后果。
液沫夹带有两种原因引起，其一是气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一 层塔板。
可见，增加板间距可减少夹带量。
另一种原因是气相运动是喷射状，将液体分散并 可携带一部分液沫流动，此时增加板间距不会奏效。
随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。
由此原因诱发 的液泛为液沫夹带液泛。
开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。
b •降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起 降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液 层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。
并称之为降液管内液泛。
塔板?R 疙（3）严重漏液板式塔少量漏液不可避免，当气速进一步降低时，漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。
此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速匕。
正常操作时，泄漏量应不大于液体流量的10%。
（4）雾沫夹带雾沫夹带是指板上液体被上升气体带入上一层塔板的现象。
过多的雾沫夹带将导致塔板效率严重下降。
为了保证板式塔能维持正常的操作，控制雾沫夹带量e v V 0.1kg （液）/kg（气）。
影响雾沫夹带量的因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。
通常间接地用操作时泛点率作为估算雾沫夹带量大小的指标。
实际设计气速u与液泛气速之比"称之为泛点率。
在下列泛点率数值范围内，kg（液）/kg（气）:一般可保证雾沫夹带量达到规定的指标，即e v＜1大塔直径0.9m以下的塔减压塔泛点率V 80%泛点率＜70%泛点率＜75%（5）塔板压力降塔内气体在穿过塔板时要克服塔的阻力，例如：第n块塔板，其阻力二〕为毎广珀厂Pj 其值含三部分，即：* 气体穿过塔板的干板阻力妬，*气体克服塔板上液层静压及穿过液层的阻力 T 克服筛孔处液体表面的张力的阻力丫如图U形压差计指示如所示。
所以切=需也+九(6)负荷性能图a泄漏线：③泄漏线又称为气相负荷下限线。
此线表明不发生严重泄漏现象的最低气体负荷，是一条平行于横轴的直线。
b液相负荷下限线：②对于平堰，一般取堰上液层高度h。
冲0.006m作为液相负荷下限条件，低于此限时，便不能保证板上液流的均匀分布，降低气液接触效果'c液相负荷上限线：④液相负荷上限线又称为降液管超负荷线。
此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要求。
对于尺寸已经确定的降液管，若液体流量超过某一限度，使液体在降液管内停留时间过短，则其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返混，降低塔板效率d液泛线：⑤液泛线表示降液管内泡沫层高度达到最大允许值时的Vs-Ls关系，塔板的适宜操作区也应在此线以下，否则将可能发生液泛现象，破坏塔的正常操作。
f液沫夹带上限线：①通常把气相负荷上、下限之比称为塔板的操作弹性。
浮阀塔的操作弹性一般为3〜4。
二设计步骤与计算方法1塔板流型选择液相在塔板上横向流过时分程的型式称之为流型。
将液相从受液盘直接流向降液的型式为单流型，如图（a）所示。
当液体流量增大至一定程度时，液体流动阻力增大。
当流道较长时，则在液体流动方向形成较大液面落差，使得塔板上阻力分布不均，从而影响气相通过塔板的分布不均。
亦将引起液相倾向性漏液，不利于传质。
当液体流量大，塔径也随之增大时，则可采用双流型，如图（b）所示。
设两个降液管，使液相从两侧流向中心降液管，或从中心流向两侧的降液管，这样减少了单程液相流量，缩短了流道长度，增大流通截面，从而使阻力减少，塔板液面落差减小，使塔板压降分布比较均匀。
当流体流量继续增大，塔径扩大时，可选择四程流型，阶梯流型如图（c）（d）所示反之，当流量小，塔径小时，为保证液相在塔板的停留时间，可选择U型流程。
2塔径和塔高(1)塔径D：当流型初步确定之后，即可确定气体通道截面的型式。
气体流量已由设计条件给定Vs^ls。
若能确定内引起塔板液泛的最小气速与，即液泛气速。
由勺确定设计点的操作空塔气速■- ' ： _- o进而求得气相通道截面积A和塔截面积V及塔径D。
a. 液泛气速.■及u液泛气速与系统气、液两相物性、流动参数及塔板结构有关。
由气相中的悬浮液滴的力分析可得：U/=c''' m/s , C —气体负荷因子Fair关联了气、液两相流动参数(V L/V G)( p G p L)1/2，塔板间距与气体负荷因子C20的关系，获得液体表面张力旳o =2° mN/m时气体负荷因子Go如图所示。
I.080G「耳04.03020101 02 .03 .05.07 J ,2 3 5 7 1馬板堪隈臣关联图当液相的表面张力＞■'偏离20mN/m寸，则下式进行校正可得将实际设计气速U与液泛气速之比从而求得设计塔气速u:b塔径D的确定称之为泛点率，设计一般泛点率为0.6〜0.8 ,(0一6~0明。
以单流型为例,。
气体流通截面A等于全塔截面「卜减去降液管所占的面积，即：于是可导得:初始塔径:根据工程经验，虫』/虫『取0.06〜0.12为宜。
由于堰长比函数关系，故相应可取」为0.6〜0.75，如图所示。
塔径标准值：0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2 …以0.2m 递增。
(2)塔高：a塔板间距力T:其与塔径有关，也与物料的性质有关，通常参考塔径D选择板间距，最终由塔板水力学性能校核确认。
板间距力丁选择参考范围如下表所示.塔板间距和塔径的经验关联降液盘顶部设有溢流堰 hw,以维持塔板上一定液层高度。
降液管底部留有底隙 hb ，为液 体进入下层塔板的通道。
塔径确定之后，重新计算塔的泛点率。
b 塔高计算:示。
精馏塔总高是塔装有塔板的有效高度和其因工艺要求和安装需要辅助高度之和。
实际塔板数 2塔板设计 (1)溢流装置溢流装置含降液管、溢流堰、底隙等几部分。
降液管是塔板间的液体通道及液相夹带气泡的分离场所，如右图所示。
降液管有弓形、圆形或矩形几种型式。
液相流量较大时一般采用弓形降液管， 小流量采用圆形或矩形降液管，故工业上一般采用弓形降液管，如图中(a)(b)(c)所示。
其他型式(d)(e)(f) 用于实验装置。
为提高塔板上开孔区面积，降液管底部适当收缩，以减少受液盘面积，如图中 (b)(c)所 由标准塔径D 计算实际气速:mIk'应保证25 2 16Of单位堰上液体流量丄即溢液强度增大而提高。
由以下公式求得由下图查得。
唏板开孔率根据工程经验,堰高…•直接影响液层高度和气液接触时间和状态或相际接触面。
= 40- 80伽常压与加压塔 ■■取25mm 左右。
降液管的，减压塔或要求阻力很小的塔板其E -液流收缩系数；E 液流收缩系数反映塔壁对液流收缩的影响, 。
通常取为30〜40mm(2)筛孔及筛孔排列方式筛孔直径"血可取3〜8mm 可更小，也可更大。
大筛孔 血为12〜25mm 对较脏或易堵塞的物料则采用大筛孔；一般则采用小筛孔。
1 2 3 5 7 10 20 30 50100 200 500 1000弓形堰的校正系数底隙'应略小于 定的液封，避免气体窜入降液管，所以f对物料较脏，有结焦或聚合物的物料，应适当加大，以防堵塞。