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(

)1v

d L

w 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。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。如不及时打开回流泵，由于塔釜容量有限，将出现降液管液泛，并波及塔内正常操作。观察漏液过程中周期性漏液。观察泡沫层上升和夹带量的关系。

四、数据处理

计算所需参数：孔板流量计计算公式：

0v q C A =

气体管径 1200d mm =；孔板孔径 0137.6d mm =；孔板孔流系数0C 查询《化工原理》，按

阻力平方区取值 ；筛孔孔流系数'

00.76C =；开孔区域面积20.14A m =；

孔径 7mm ；孔间距 15mm ； 底隙 25mm ； 堰高 50mm ；堰长 350mm ；塔径 476mm ；孔数 625 个；干板压降矫正系数0.95，矫正筛板和导向筛板干板压降的差别，乘到压降公式中即可。

数据表格：

干板压降

以第二组数据为例计算：

V

气速=50

0.0752∗3.14∗3600

=0.7863

ℎd=(90+80)*(30+273)/293=175.8020

湿板压降

以第二组数据为例计算：

V

气速=40

0.0752∗3.14∗3600

=0.6291

ℎ

d湿

=(140+150)*(54+273)/293=323.6519

漏液率：

61.9

30∗55.55

=3.71%

V 气速=

40

0.0752∗3.14∗3600

=0.6291

ℎd 湿=(210+180)*(44+273)/293=421.9454 漏液率：

667.530∗55.55

=17.80%

实验作图： 1.

2．

3.

五、实验结果分析

（1）当气速比较小时，塔板上未能形成液层，液体部分由筛孔漏下。这个阶段，塔板的压力降随气速增大而增大。

(2)当气速增大到某一数值时，气体开始拦截液体，是塔板上开始积存液体而形

成液层。

（3）当气速略微增加时，塔板上积液层很快上升，塔板压力也随之急剧增加。

当液体由溢流堰溢出时，出现转折点，之后随着气速增大，漏液量不断减少，而塔板的压力降变化不大。

（4）当气速高与某一数值时，塔板上方的雾沫夹带加剧，甚至发生液泛。

六、思考题

1、影响塔板漏液的因素有哪些？如何避免板式塔操作中的严重漏液？

答：影响因素：板上液面落差，液层厚度，气体流量大小，气速和干板压降等

避免严重漏液的措施：在塔板上设置入口安全区，减少倾向性漏液量；在液体流量很大或塔径很大时，宜采用双溢流、阶梯式溢流的塔板，以减小液面落差、均匀气流分布，减小倾向性漏液量。

2、影响塔板雾沫夹带的因素有哪些？如何避免？

答：液体横向流过塔板时，会携带原本处于板上液层中的少量气泡翻过溢流堰，进入降液管；液体落入降液管是也会卷入一些新的气泡；液体在降液管内的停留时间也会影响雾沫夹带。

避免措施：在塔板上靠近溢流堰处设置一定宽度的出口安全区；控制液体在降液管内的停留时间。

3、如何确定塔板的操作范围？如何提高板式塔的操作弹性？

答：通过塔板的负荷性能图，由负荷性能图5条线围成的区域为塔板的正常操作范围

板式塔的操作弹性提高：当液气比比不是很高时，可通过降低溢流堰长度来提高板式塔的操作弹性，当液气比很高时，该措施的结果正好相反。