填料塔流体力学特性解读
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5、液体喷淋密度和填料表面的润湿
填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度 及填料材质的表面润湿性能。 •最小润湿速率LW
——指在塔截面上,单位长度填料周边的最小液体体积 流量。 ——其值可由经验公式计算,也可采用经验值。
2018/11/20
2、填料层的压降 【产生原因】在操作过程中,从塔顶喷淋下来的液
体,依靠重力在填料表面成膜状向下流动,上升气
体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。 【影响因素】压降与液体喷淋量及气速有关:
(1)一定的气速下,液体喷淋量越大,压降越大;
(2)在一定的液体喷淋量下,气速越大,压降也越
,位于干填料压降线的左侧,且
基本上与干填料压降线平行。
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(4)载液区
当气速超过载点时,气体
【有关规律】载点气速随喷
对液膜的曳力较大,对液膜流 淋量增大而减小。
动产生阻滞作用,使液膜增厚
,填料层的持液量随气速的增 加而增大,此现象称为拦液。 开始发生拦液现象时的空塔气 速称为载点气速,曲线上的转
空塔气速
液体喷淋量 L3>L2>L1
【现象】两个拐点;三个区域。
【特点】三个区域内的 压降与空塔气速之间的 关系不同。
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(3)恒持液量区
【原因】当气速低于载点时,气
体流动对液膜的曳力很小,液体
流动不受气流的影响,填料表面 上覆盖的液膜厚度基本不变,因 而填料层的持液量不变。 【特点】此时△P/Z~u为一直线
吸收设备——填料塔
吸 收
一、填料塔的结构与填料性能 二、填料塔的流体力学性能 三、填料塔的附件
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二、填料层内气液两相的流体力学特性
填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量 、填料层的压降、液泛等。 1、填料层的持液量 在一定操作条件下,由于液膜与填料表面的摩擦
以及液膜与上升气体的摩擦,有部分液体停留在填
△P/Z~u关系,称
为干填料压降线。 【特点】 △P/Z~u 为线性关系。
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空塔气速
(2)填料操作压降线
【构成】在不同液体喷淋
量下,填料层的△P/Z~u 关系,称为填料操作压降 线。 【特点】在一定的喷淋量
下, △P/Z随空塔气速的变
化曲线大致可分为三段( 三个区域)。
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大。
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【填料层压降Δ P/Z与空塔气速u的关系曲线图】
【构成】将不同液体
喷淋量下的单位高度
填料层的压降Δ P/Z与 空塔气速u的关系标 绘在对数坐标纸上, 所得到的曲线簇。
空塔气速
【空塔气速】气体的体积流量除以塔截面积所得的
流速。
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(1)干填料压降线 在图中,直线0表 示无液体喷淋(L=0 )时,干填料的
称为泛点气速,以uF表示,曲 线上的拐点称为泛点。
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泛点气速
3、填料塔的液泛 【现象】在泛点气速下,持液量的增多使液相由分散 相变为连续相,而气相则由连续相变为分散相,此种 情况称为淹塔或液泛。 【危害】液泛时,气体呈气泡形式通过液层,传质速 率下降;液体被大量带出塔顶,塔的操作极不稳定, 甚至会被破坏。
折点称为载点。
载点气速
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(5)液泛区
【填料塔的正常操作范围】
若气速继续增大,到达泛点 从载点到泛点的载液区,是
时,由于液体不能顺利向下流 填料塔的正常操作范围。
动,使填料层的持液量不断增 大,填料层内几乎充满液体。 此时,气速增加很小便会引起 压降的剧增,此现象称为液泛
,开始发生液泛现象时的气速
【影响液泛的因素】影响因素很多,如填料的特性、
流体的物性及操作的液气比等。
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【特点】气体为分散相,液体为连续相。
正 常 操 作 时 的 填 料 塔
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填 料 塔 的 液 泛 现 象
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3、填料塔的液泛
液泛时的空塔气速
(2)影响液泛的因素 填料特性 影响液泛 的因素
横坐标
L V 0.5 ( ) V L
纵坐标
2 uF F V 0.5 ( ) L g L
埃克特通用关联图
H 2O L
4、填料塔的返混
在填料塔内,气液两相的逆流并不呈理想的 活塞流状态,而是存在着不同程度的返混。 返混的影响 传质推动力变小,传质效率降低放大效应。 造成返混现象原因
填料层内的气液分布不均 气体和液体在填料层内的沟流 气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致
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5、液体喷淋密度和填料表面的润湿
填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度 及填料材质的表面润湿性能。 •喷淋密度U
——指单位塔截面积上,单位时间内喷淋的液体体积,以 U表示,单位为m3/(m2· h)。 为保证填料层的充分润湿,喷淋密度大于最小喷淋密度
泛点气速 uF
~
ρL
μL ρV
L V
uF
流体物性
液气比
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~ uF ~ uF ~ uF ~ uF
3、填料塔的液泛 (3)泛点率 为保证填料塔正常操作,其操作气速应低于泛 点气速,操作气速与泛点气速的比值称为泛点率。
u 100% uF
散装填料 规整填料
安全系数
50% ~ 85% 60% ~ 95%
uF
Leabharlann Baidu
u
3、填料塔的液泛 (4)泛点气速的计算 ① 贝恩-霍根关联式
2 at V 0.2 uF L 1/4 V 1/8 lg[ ( 3 )( ) L ] A K ( ) ( ) g L V L
A、K 关联式常数,由表查出。 ② 埃克特(Eckert)通用关联图
散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。
料表面及其缝隙中。
【定义】单位体积填料层内所积存的液体体积,以
(m3液体)/(m3填料)表示。
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【持液量的影响】
一般来说,适当的持液量对填料塔操作的稳定性
和传质是有益的,可以提供更大的气液相接触面积;
但持液量过大,将减少填料层的空隙和气相流通
截面,使压降增大,处理能力下降。 【结论】持液量不宜太小,也不宜太大。