板式塔流体力学特性的测定
板式塔流体力学性质
化工基础实验报告实验名称板式塔流体力学实验班级化21 姓名张腾学号2012011864 成绩实验时间2014.5 同组成员张煜林一、实验目的1、观察塔板上气、液两相流动时的特性。
2、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。
3、研究板式塔负荷性能图的影响因素，做出筛孔塔板的负荷性能图。
二、实验原理当液体流量一定，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；在气速和液相符合均过大时，还会产生液泛这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。
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测定。
三、实验装置与流程1、塔主体是用有机玻璃制成的，分段用法兰连接。
2、风源：罗茨鼓风机，D22 / 5型；风压：3500mm H2O；风量5m3/min。
3、气液流量测量用转子流量计：LZB-50，气体流量16～160m3/h。
LZB-25，液体体积流量100～1000 L/h4、U型管压差计：指示液为水，测量范围0～700 mm H2O实验装置图如下：1－水箱；2－泵；3－液体流量计；4－气体流量计；5－压差计；6－板式塔四、实验步骤及注意事项1、熟悉实验装置流程，了解各部分作用。
2、在启动气路前，要检查罗茨鼓风机旁路阀是否开启，转子流量计阀门是否关闭，以免损坏设备。
3、测量干板阻力降与气速关系。
4、启动水泵。
启动前要检查水泵内是否充满水，转动泵的联轴节是否灵活，关闭泵的出口阀门。
5、在一定的喷淋密度下，测定塔板的压降、漏液量和雾沫夹带与空塔速度的关系。
6、改变喷淋密度，重复5的内容。
7、实验结束，先关水，后关气。
五、实验原始数据表格1、设备参数塔内径D＝2000mm；堰长l w=130mm；堰高ℎw=30mm；堰宽w d=27mm；孔径d0=8mm；孔数n=36；t=20mm；开孔率φ=12.6%2、原始数据记录表1、干板压降2、不同喷淋密度下的操作状态六、数据处理1、对原始数据表格中的数据进行换算塔半径r=0.1m，则塔截面积A = 0.0314m2；空塔气速=流量÷截面积÷3600；压降(pa)＝ρgh＝压降(mmH2O)×9.8×1000÷1000=压降(mmH2O)×9.8；漏液量（ml/s）=夹带量/时间；夹带量（ml/s）=夹带量/时间；换算后的数据列表如下：干板气速-压降关系2、干板及各种喷淋密度下压力降与空塔速度的关系曲线（1）空塔压降与气速的关系：对压降与气速取对数做双对数图如下：拟合出的直线斜率为1.43，与理论值2相差较大，原因暂时还不是很清楚，可能是由于塔设备相对于直管路的不理想程度比较大，也有可能是某些参数的错误，但这样大的差距必然有其内在的原因，目前还不能从根本上得出具体的结论。
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。
板式塔流体力学实验
6.再进一步关小气阀 再进一步关小气阀 当气速大大小于设计气速时，泡沫层明显减少， 当气速大大小于设计气速时，泡沫层明显减少， 因为鼓泡少， 液两相接触面积大大减少， 因为鼓泡少，气、液两相接触面积大大减少， 显然，这是各类型塔不正常运行状态。 显然，这是各类型塔不正常运行状态。 7.再慢慢关小气阀 再慢慢关小气阀 可以看见塔板上既不鼓泡、 可以看见塔板上既不鼓泡、液体也不下漏的现 若再关小气阀， 象。若再关小气阀，则可看见液体从塔板上漏 这就是塔板的漏液点。 出，这就是塔板的漏液点。
够大时，塔板上的液体会有一部分从筛孔漏下， 够大时，塔板上的液体会有一部分从筛孔漏下， 这样就会降低塔板的传质效率。 这样就会降低塔板的传质效率。因此一般要求 塔板应在不漏液的情况下操作。所谓“漏液点” 塔板应在不漏液的情况下操作。所谓“漏液点” 是指刚使液体不从塔板上泄漏时的气速。 是指刚使液体不从塔板上泄漏时的气速。 液泛点 当气速大到一定程度， 当气速大到一定程度，液体就不再从 降液管下流，而是从下塔板上升， 降液管下流，而是从下塔板上升，这就是板式 塔的液泛。液泛速度也就是达到液泛时的气速。 塔的液泛。液泛速度也就是达到液泛时的气速。
实验九
板式塔流体力学实验
教师： 教师：张晓艳
一、实验目的
1.观察板式塔各类型塔板的结构， 1.观察板式塔各类型塔板的结构，比较各塔板 观察板式塔各类型塔板的结构 上的气液接触状况。 上的气液接触状况。 2.实验研究板式塔的极限操作状态， 2.实验研究板式塔的极限操作状态，确定各塔 实验研究板式塔的极限操作状态 板的漏液点和液泛点。 板的漏液点和液泛点。
三、实验装置
4
5 6 7 8 3 2 1
图 9-4 塔板流体力学演示实验 1－增压水泵，2－调节阀，3－转子流量计，4－有降液管筛孔板，5－ 浮阀塔板，6－泡罩塔板，7－无降液管筛孔板，8－风机。
实验5板式塔的流体力学性能的测定
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，漏液和夹带量采用体积测量法。
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；v γ-----气相密度；L γ-----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，由体积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。
塔板之上的清液层逐渐消失，泡沫层逐渐升高，甚至达到液泛状态。
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。
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。
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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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；
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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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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。
筛板式板式塔的基本原理及流体力学性能分析_胡维华
筛板式板式塔的基本原理及流体力学性能分析胡维华(江西昌九农科化工有限公司南昌330012)摘 要:本文介绍了板式塔(筛板式)的基本结构,并分析了其流体力学性能及产生原因,为解决板式塔在丙烯酰胺生产中遇到的问题,提高塔的使用效率提供了思路。
关健词:丙烯酰胺 板式塔 流体力学性能1 前言我公司丙烯酰胺生产装置年生产能力二万吨(计划再扩建二万吨),2000年一次开车成功并投入使用,它采用了国内最先进的微生物法生产技术和先进的DCS集散控制系统。
微生物法将丙烯腈、水、和固定化生物催化剂调配成水合溶液,在催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺产品。
其下游产品广泛应用于石油工业、水处理、纸浆、及造纸工业等,市场容量在逐年增加,丙烯酰胺产品市场前景看好。
在我公司丙烯酰胺生产中一个重要工序就是浓缩工序,其主体设备是板式塔(筛板式),此工序承担的任务是把丙烯酰胺的水溶液的浓度由28%提高到65%,对板式塔操作的好坏及其使用效率的高低,可以说决定了丙烯酰胺装置的生产效益。
2 板式塔的基本结构。
板式塔结构如图所示。
塔板上开有许多均布的筛孔,孔径为15mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。
塔板上设置溢流堰,使板上能维持一定厚度的液层。
操作时,上升的气流通过筛孔分散成细小的流股,在板上液层中鼓泡而出,气液间密切接触而进行传质。
在正常的操作气速下,通过筛孔上升的气流,应能阻止液体经筛孔向下泄漏。
筛板塔的优点是:结构简单,造价低廉,气体压降小,板上液面落差也比较小,生产能力及板效率均比较高。
主要缺点是:操作弹性小,筛孔小时容易堵塞。
而我公司采用大孔径15mm筛板可避免堵塞,而且由于气速的提高,生产能力增大。
图 板式塔结构简图3 板式塔的流体力学性能塔板为气、液两相进行传质的场所。
在正常的流动情况下,液体从上层塔板经降液管流到下层塔板时,若液体在降液管中有足够的停留时间,则可分离出所夹带的少量气泡,气体返回至板面上,不至于将上层塔板的气体带到下层塔板。
板式塔流体力学特性的测定
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。
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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。
2) 漏液为保证筛孔不漏液的下限气速为u 0m ，筛板的u 0m 可按下面的经验式进行计算：vll om h h c u ρρσ)13.00056.0(4.40-+=式中，u 0m —漏液点的筛孔气速，m/s ；h L —板上清液层高；ow w L h h h ＋=，m ；h σ—与液体表面张力相当的液柱高度，m 液柱。
.98104d h l ρσσ=其中：σ—液体表面张力，N/m ；ρl —液体密度，kg/m 3；d 0—筛孔孔径，mm 3) 过量液沫夹带2.36)(107.5fT Gv h H u e -⨯=-σ式中：e v —液沫夹带量，kg 液/kg 气；σ—液相表面张力，N/m ；u G —按有效截面积计算的气速； fT sG A A V u -=，m/s ；V s —气相负荷，m 3/s ；A T—塔截面积，m 2；A f —降液管截面积，m 2；H T —板间距，m ；h f —鼓泡层高度，Φ=Lf h h ，h L —板上清液层高度，m ；Φ—鼓泡层平均相对密度，一般情况下，取Φ=0.4，即h f =2.5h L 。
斜孔塔板的流体力学模型斜孔塔板一排排的斜孔与液流方向垂直，气体从斜孔水平喷出，相邻两排孔口方向相反，交错排列，起到相互牵制的作用。
既有气流水平喷出的优点，又消除了气流对撞转为向上冲的现象，板上保证均匀的低液面，使得气体和液体不断分散和聚集，通量比普通筛板可增大30％～40％。
斜孔塔板属筛板型塔板，其设计及计算方法与筛板塔类似。
由于其结构上的特点，在阻力降、漏液和夹带的计算公式上与筛板又有不同。
1) 压降 干板压降可按下式计算：2.2u p v c ρζ=∆式中：Δp c —干板压降，ζ—干板阻力系数，实验测定ζ=2.1； 液层压降可按下式计算：)(.ow w l L l l h h g gh h +==ερρε式中：h l —液层压降，Pa ；ε—发泡系数，对于水—空气系统，ε=0.5h w —堰高；h ow —堰上液头高； 2) 漏液为防止严重漏液，保证正常操作，斜孔塔板的孔动能因数F 0必须满足下式：100080lF ρ≥式中：v u F ρ00=，ρl 、ρv —液相、气相密度，kg/m 3；u 0—孔速，m/s ；3) 雾沫夹带 斜喷型塔板的雾沫夹带量均大大小于普通筛板的雾沫夹带值，但雾沫夹带的规律相似，斜孔塔板雾沫夹带计算公式如下：2.07.09.1)()(157.0σρρvl vfT g v e H H u e --=式中：e v —雾沫夹带量，kg(液)/kg(气)；u g —液层上部的气体流速，m/s ；fT sG A A V u -=，m/s ；s V —气相负荷，m 3/s ；T A —塔截面积，m 2；f A —降液管截面积，m 2；ρl 、ρv —液相、气相密度，kg/m 3；σ—液体表面张力，N/m ；H T —板间距，m ； H f —鼓泡层高度，L f h F H 3.50=，m ；F 0—孔动能因子，无因次；h L —板上清液层高度，m ；三、实验装置与流程 装置中的有关尺寸： 筛板塔塔径D ＝190mm 板间距H T ＝294mm 堰高h W ＝30mm 降液管底距塔板h O ＝16mm 堰长L W ＝130mm 孔径d O ＝8mm 开孔数n ＝36个 孔心距t ＝21.5mm 开孔率：按传质区计算Ф＝12.6%，按塔截面积计算Ф＝6.38%图1 板式塔流体力学实验流程1、水箱2、离心泵3、液体流量计4、压差计5、测量雾沫夹带6、测量漏液7、测量板上清液层高度8、板式塔 9、气体流量计 10、漩涡气泵四、操作注意事项塔设备实验：1． 不得急速开关阀门，以防损坏设备。
2． 不要让衣物、长发、饰品等接近风机吸入口；3． 打开风机、水泵时务必保证出口阀门关闭，以防打坏转子流量计；4． 进行实验操作时不要超过设备正常操作范围，以防设备损坏、大量水飞溅。
5． 先测定干塔、干填料压降与空塔速度的关系，不要开水泵以免淋湿塔板、填料。
6． 注意开关水泵、风机的顺序，防止水倒灌入气路。
五、实验原始数据表格：1）设备参数 塔内径D ＝190mm ；堰长84mm w l =；堰高15mm w h =；堰宽27mm d w =； 孔径08mm d =；孔数n=36；t=20mm ；开孔率12.6%ϕ=。
2）原始数据记录表六、数据处理1．对原始数据表格中的数据进行换算塔内径D＝190mm,则塔截面积A= 0.028m2；气速（m/s）=气体流量(m3/h)÷截面积（m2）÷3600=气体流量(m3/h)÷100.8压降(pa)=压差计右（Pa）-压差计左（Pa）漏液量（ml/S）=漏液量（ml）÷时间（S）压降100 220 445 650 840（1）喷淋密度830L/h下压降与气速的关系（2）喷淋密度1230L/h下压降与气速的关系) （3）不同喷淋密度下漏液量与气速的关系（3）不同喷淋密度下夹带量与气速的关系4.气速从小到大塔板上的几种流动状态实验时观察到了以下几种状态：漏液、鼓泡、泡沫。
理论上，随着气速的继续增加，还会出现喷射态，但实验时未观察到。
漏液：气速很低时，液体从直接从筛孔中流下；鼓泡：气速较低时气体以鼓泡形式通过液层；泡沫：气速增加，形成了在液体中大小不同尺寸的气泡的不规则运动及强烈的液体环流；喷射：气速继续增加，而液体成为分散相，气体成为连续相。
七．思考题1）从结构上分析斜孔塔板有何特点？它对塔的气体通量、板效率、阻力降有何影响？答：斜孔的方向与液流方向垂直，气体从孔中水平喷出，相邻两孔的孔口方向相反，交错排列，造成气、液高度湍流。
防止了垂直上喷，减少雾沫夹带，有利于提高气体通量。
同时该设计保证了板上均匀的低液面，使得气体和液体不断分散和聚集，板上的传质效率提高。
同时，低液面也使得板上的压降大大降低。
2）定性分析液泛与哪些因素有关答：当塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的量猛增，使塔板间充满了气、液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种现象称为夹带液泛。
还有一种情况就是因降液管设计太小，流动阻力过大，液体不能正常地通过降液管向下流，使得液体在塔板上积累而充满整个板间，这种液泛成为溢流液泛。
所以，液泛主要与气液两相的流量、以及降液管的设计等因素有关。
3）板间距加大，塔板的负荷性能图将发生什么变化？答：板间距加大，使得液体更难被气体夹带到上一层塔板去，因此夹带线与液泛线上移。
而由于液体在降液管中的停留时间不变，液相流量上限也会增加，所以液相流量上限线右移。
4）塔板上的流动状态主要取决于哪几个方面？答：塔板上的流动状态主要受到塔板设备参数与操作条件两大方面的影响。
设备参数如开孔的形式、孔径大小、降液管大小、塔板间距等；而操作条件如气、液流量等都将影响塔板上的流动状态。