板式塔的流体力学性能与操作特性
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。
化工原理下3-2板式塔
29
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
30
～ 流动阻力
生产能力 传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
第3章
3.2 3.2.1 板式塔
蒸馏和吸收塔设备
板式塔的结构与塔板类型
3.2.2
3.2.3
板式塔的流体力学性能和操作特性
板式塔工艺设计（选读）
1
二、塔板负荷性能图
1.塔板负荷性能图的构造 对一定分离物系，当设计选定塔板类型后，其 操作状况和分离效果便只与气液负荷有关。要维持 塔板正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔内 的气液负荷限制在一定的范围内，该范围即为塔板 的负荷性能。
最大液流量 Lmax
5
二、塔板负荷性能图
(5) 液泛线 为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某 一数值。
H d ( H T hW )
降液管内 液层高度
液泛气速 uF
塔板 间距 溢流堰 高度
安全 系数
6
二、塔板负荷性能图
3.板式塔的操作分析 ①适宜操作区； ②操作点；
③操作线； ④操作控制；
格里奇格栅填料
25
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波 纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相 邻的两盘填料间交错90°排列。 波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹 填料两大类。
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。
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。
板式塔主要类型得结构与特点
板式塔主要类型得结构与特点工业上常用得板式塔有：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流栅孔板塔浮阀塔具有得优点：生产能力大，塔板效率高，操作弹性大，结构简单，安装方便。
二、板式塔得流体力学特性1、塔内气、液两相得流动A 使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果B 使气液两相在塔内保持逆流，并在塔板上使气液量相保持均匀得错流接触，以获得较大得传质推动力。
2、气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面得气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。
3、液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。
4、液面落差液体从降液管流出得横跨塔板流动时，必须克服阻力，故进口一侧得液面将比出口这一侧得高。
此高度差称为液面落差。
液面落差过大，可使气体向上流动不均，板效率下降。
5、气体通过塔板得压力降压力降得影响：A 气体通过塔板得压力降直接影响到塔低得操作压力，故此压力降数据就是决定蒸馏塔塔底温度得主要依据。
B 压力降过大，会使塔得操作压力改变很大。
C 压力降过大，对塔内气液两相得正常流动有影响。
压力降：ΔPP =ΔPC+ΔPL+ΔPδ塔板本身得干板阻力ΔPC板上充气液层得静压力ΔPL液体得表面张力ΔPδ折合成塔内液体得液柱高度M，则ΔPP /ρLg=ΔPC/ρLg +ΔPL/ρLg +ΔPδ/ρLg即hp =hc+hL+hδ浮阀塔得压力降一般比泡罩塔板得小，比筛板塔得大。
在正常操作情况，塔板得压力降以290—490 N/m2、在减压塔中为了减少塔得真空度损失，一般约为98—245Pa 通常应在保证较高塔板效率得前提下，力求减少塔板压力降，以降低能耗及改善塔得操作性能。
6、液泛（淹塔）汽液量相中之一得流量增大到某一数值，上、下两层板间得压力降便会增大到使降液管内得液体不能畅顺地下流。
当降液管内得液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫但上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。
实验八、板式塔流体力学性能测定【最新】
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。
板式塔的流体力学性能与操作特性
泡形式通过液层。由于气泡的
数量不多，形成的气液混合物
基本上以液体为主，气液两相
接触的表面积不大，传质效率
很低。
• 特点：
• 液体为连续相，气体为分散相；
• 传质在气泡表面进行；
• 湍动程度低，传质阻力大。
3
• （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。
4
• （3）喷射接触状态 • 当气速继续增加，由于气体动能很大，
把板上的液体向上喷成大小不等的液 滴，直径较大的液滴受重力作用又落 回到板上，直径较小的液滴被气体带 走，形成雾沫夹带。 • 特点： • 气体为连续相，液体为分散相； • 传质在不断更新的液滴表面进行； • 因液滴不断形成和聚集，因此传质面 积大大增加。
V
雾沫夹带线
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
流体流量超过此限，
会中使停液液留泛体时在间线降过液短管，
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 荷上限
14
3、负荷性能图的分析
V
•操作弹性：两极 限的气体流量之 比作称弹为性塔，操板 操作的作极操弹限 性越大的塔越好， 一般要求大于2～ 3。
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 (Plate Column)
1.1 塔板类型
四、喷射型塔板（Spraying Plate）
舌型
1.1 塔板类型
浮舌型
1.1 塔板类型
《化工原理》
1.2 板式塔的流体力学性能
一、气体通过塔板的压降
在保证较高效率的前提下，力求减小压降以降低能 耗和改善塔的操作。
总压降 =干板压降+液层阻力+表面张力引起的阻力 p p pc pl p
液面落差的大小也与塔径或流 量有关。对于直径较大的塔，设 计中常采用双溢流或阶梯流
1.2 板式塔的流体力学性能
三、塔板上的异常操作现象
1. 漏液（Disengage/Leakage）
1.2 板式塔的流体力学性能
造成漏液的主要原因是气速太小和板面上液面落差 所引起的气流分布不均匀。 漏液量达到10%的气体速度为操作气速的下限。 在塔板入口处留出一条不开孔的区域，称为安定区。
1.2 板式塔的流体力学性能
1-雾沫夹带线 ev=0.1kg液沫/kg干气
2-液泛线 Hd = φ(HT + hw)
3-液相负荷上限线 液体在降液管内停留5s
4-漏液线(汽相负荷下限线)
5-液相负荷下限线 how = 6mm
化工原理
1.2 板式塔的流体力学性能
2. 雾（液）沫夹带 (Priming/Puking)
当上升气流穿过塔板上液层时，将该板上的液体 带入上层塔板的现象
一般允许液沫夹带量为eV<0.1kg（液）/ kg（气） 影响液沫夹带最主要的是空塔气速和塔板间距
1.2 板式塔的流体力学性能
1.2 板式塔的流体力学性能
3.液泛(Flood)
由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使 塔的正常操作受到破坏的现象。
化工原理6.7 板式塔
夹带较小，故塔板效率较高。
③ 操作弹性大。
④ 结构简单、造价低，安装检修方便。
⑤ 浮阀对材料的抗腐蚀性能要求较高。
脚钩
F-1型
6.7
板式塔
6.7.6.4 导向筛板（林德筛板）
（1）适用范围
适用于真空精馏操作的高效低压降塔板。
（2）评价指标
每块塔板的压降与板效率的比值。
6.7
6.7.1
板式塔
板式塔的结构特点和流体力学特性
6.7.1.1 板式塔的结构及功能
（1）主要构件：
塔体、塔板及气、液体进出口管等。塔体为圆柱形壳体。
（2）塔内流体流动：
塔内液体在重力作用下自上而下流经各层塔板，最后由塔
底排出。
塔内气体在压力差作用下经塔板上的小孔由下而上穿过塔
板上的液层，最后由塔顶排出。
操作范围宽
缺点
适用范围
结构复杂
阻力大
生产能力低
某些要求弹性好的特殊
塔
浮阀板
效率高
操作范围宽
采用不锈钢
浮阀易脱落
分离要求高
负荷变化大
原油常压分馏塔
筛板
效率较高
成本低
安装要求水平易堵
操作范围窄
分离要求高
塔板较多
化工中丙烯塔
舌型塔板
结构简单
生产能力大
操作范围窄
效率较低
分离要求较低的
闪蒸塔
斜孔板
生产能力大
效率高
注意：气体和液体沿塔板的不均匀流动，传质量减少，
效率下降。
6.7
板式塔
6.7.2.3 板式塔的不正常操作
（1）液泛
化工原理板 式 塔 的流体力学性能
1 2
5 3
4
0
Ls (m3/h)
负荷性能图对检验塔的设 计是否合理、了解塔的操作 状况以及改进塔板操作性能 都具有一定的指导意义。
4.1
五条线
1漏液线
3 液相负荷 下限线
5 液泛线
2雾沫夹带线
负荷能图
4 液相负荷 上限线
Vs (m3/h)
2 5
3 正常操作范围
4
1
0
Ls (m3/h)
Vs (m3/h)
塔板上气液两相的接触状态
板
式
塔板压降
漏液
塔
的
流
塔板上的不正常操作现象
体
雾沫夹带
力
学 性
液泛
能
五条线
负荷性能图
操作弹性
思考与预习
如何定量绘制负荷性能图中的五条线？
CD泡BA喷蜂沫鼓射窝状泡状状态状态态态
2
塔板压降
塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。
定
气体进、出一块塔板
泡沫
义
（包括液层）的压强降。
hf
塔
塔板的干板阻力
板
的
板上充气液层的静压力
总
压 降
液体的表面张力
h0 HT
how hl
有效长度
气液两相的接触 时间随之延长
板效率升高
设备费降低
塔板压降增大
塔釜温度升高 能耗增加 操作费增大
雾
沫
过量雾沫夹带
的
造成液相返混
生
成
3.3 液 泛（Dumping of liquid）
定义
若气、液两相中之一流量增大，使流 体在降液管中积累，最终导致两板间 液体相连，产生积液并依次上升，称 为液泛，亦称淹塔。
第九节：板式塔
优点：操作稳定 ，弹性大
缺点：结构复 杂，塔板压降大， 生产强度低。
2019/9/21
2019/9/21
（2）筛孔塔板 筛孔塔板出现较早（ 1830年），是结构最简 单的一种板型。 1950 年 后逐渐成为应用最广的 塔板类型之一。
优点：结构简单，造价低；气体压降小，液面落差小；生 产能力及板效率比泡罩塔高。
一般液体， 0.6-0.8； 易起泡液体，0.5-0.6
A
D
Af
设计气速 u = 泛点率 ×uf
③ ：计算塔径D
计算气体流通截面积A，（液层上部的空间）
A VV u
A AT Af
D 4AT
2019/9/21
常用的标准塔径为 600、700、800、1000、1200、1400、 1600、1800、2000、2200、…、4200.
iv 喷射接触状态 当气速增大到一定程度时，由于气相动能很大，气流以 喷射状态穿过板上液层，将液体分散成许多大小不等的液滴 ，并随气流抛向塔板上方，然后，由于重力作用，液滴落下 ，又形成很薄的液膜，再与喷射气流接触，破碎成液滴抛出 。在此状态下，液滴数量多且不断更新。气相为连续相，液 相为分散相。传质面积大，效率高。
缺点：浮阀易脱落或损坏，且不宜处理易结焦或黏度大
的物系。
（4）喷射型塔板
= 200
50
按一定排列的
气相
舌形孔，舌片张 R25
角约20°左右为宜
。
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优点：气液并流避免了返混和液面落差，塔板上液层较 低，塔板压降较小；液沫夹带量较小，故可达较高的生产 能力。
缺点：操作弹性小；液体在板上的停留时间太短、液层 太薄，板效率降低。
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5
2、气体通过塔板的压降
干板压降 （板上部件造成的局部阻力）
塔板压降 液层阻力 液体的表面张力 接触时间↑ 压降增大 塔釜温度↑ 能耗↑ 操作费↑ 板效率↑ 板数↓ 设备费↓ 板上充气液层的静压力
V 雾沫夹带线
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
14
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
9
2）雾沫夹带 原因： 由于气体流速过快或板间距不足，使下层液体被气流夹 带回上层塔板。
后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降。
控制： 1Kg上升气体夹带到上层的液体量不超过0.1Kg。 影响因素 •空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
10
11
•设计时，应使操作点尽量位 于操作区的中央，若操作点 紧靠某一条边界线，则负荷 稍有变动，塔的正常操作即 被破坏。
C 操作点
15
16
3
• （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。
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。
12
13
2、塔板的负荷性能图
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
6
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 ↑
4
• （3）喷射接触状态 • 当气速继续增加，由于气体动能很大， 把板上的液体向上喷成大小不等的液 滴，直径较大的液滴受重力作用又落 回到板上，直径较小的液滴被气体带 走，形成雾沫夹带。 • 特点： • 气体为连续相，液体为分散相； • 传质在不断更新的液滴表面进行； • 因液滴不断形成和聚集，因此传质面 积大大增加。
板式塔的流体力学性 能与操作特性
Байду номын сангаас
1
• 一，板式塔的流体力学性能
• 1. 塔板上气液两相的接触状态 • 塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流 流体力学及传质和传热规律的重要因素。 • 当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出 现以下三种典型的接触状态。
2
• （1）鼓泡接触状态 • 当气速较低时，气体以鼓 泡形式通过液层。由于气泡的 数量不多，形成的气液混合物 基本上以液体为主，气液两相 接触的表面积不大，传质效率 很低。 • 特点： • 液体为连续相，气体为分散相； • 传质在气泡表面进行； • 湍动程度低，传质阻力大。
7
• 3.塔板上的液面落差 • 产生原因：液体在塔板上横向流 动时要克服流动阻力。 • 不良后果：液面落差会导致气流 分布不均，从而造成漏液现象， 使板效率下降。 • 影响因素：塔板结构、塔径↑、液 体流量↑→液面落差↑
有溢流塔板
8
二，板式塔的操作特性
1、塔板上的异常操作现象
1）漏液 原因： 气体通过升气孔的动压不足以阻止板上液体经孔道流下 控制：漏液量不大于液体流量的10%，并且为防止因液层在 塔板入口处因厚度过大出现漏液，在塔板入口处设置 不开孔的安定区。 漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。 漏液 两相在塔板上的接触时间↓ 板效率↓