08填料塔流体力学特性曲线测定

实验八填料塔流体力学特性曲线测定

一、实验目的

1.了解填料吸收塔的结构和吸收操作流程；

2. 测定不同喷林密度下气体流速和压强降的关系曲线；

3. 测定不同不同喷林密度下的载点和泛点气速；

4. 观察持液和液泛现象。

二、实验装置

图1所示装置用于测定填料塔流体力学特性时，关停CO2管路即可。填料塔是一内径为90mm的塔体，塔内装填填料采用φ8×6mm瓷拉西环，水由水泵输送，流经转子流量计至塔顶，从塔顶喷林而下，最后从塔底流回水槽。空气由风机吸入，风机为旋涡风机，输入功率为250W，转速为2800/min,风压为10.5KPa,风量为26m3/h。通过转子流量计后到进口管，最后在塔顶排空。

空气和水的流量均由转子流量计测量，通过床层的压强降由差压计测定。

图1填料塔流体力学特性曲线测定工艺流程图

填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律，所以测量流体力学性能是吸收实验的一项内容。

实验可用空气与水进行。在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。测量结果经整理后标绘在双对数坐标纸上。

气体通过填料层时压降ΔP与气速u及填料特性（形状，尺寸）有关：ΔP∝u1.5～2.0（u空塔气速）。

气液两相逆流通过填料层时，气体的压降ΔP除与气速u和填料特性有关外，还取决于喷淋密度等因素。

在一定喷淋密度下，当气速较小时ΔP∝u1.5～2.0但比无喷淋时的ΔP值高。当气速增加到一定值时。气液间的摩擦力开始牵制液体向下流动。液膜增厚，气流通道变小。阻力增加较快，此时㏒ΔP～㏒u关系曲线上出现一个拐点，称为泛点。当喷淋密度增加时，压力降增加，载点与泛点的气速下降。一般填料塔的设计均应在泛点以下操作。（对于一般乱堆填料当每米高的填料层压降值为200～250mmH2o左右时即产生液泛）。如果要求压降很稳定。则宜在载点以下，但因为很多场合下没有明显载点，难以准确确定之。而泛点以后则已有较准确的关联式。因此塔的设计中一般均先计算泛点速度WF然后乘以负荷因子（一般为0.6～0.8）作为实际气速。泛点气速关联式：

㏒

式中：W F—泛点空速气速，m/s；

g —重力加速度，9.81m/s2；

a/ε3—干填料因子，m-1；

r G,r L —气相，液相密度，kg/m3；

u L—液相粘度，CP。

1．测空气通过干填料层时的压降

关闭塔底排水阀，开启旁路气阀和进口气阀，启动风机（勿启动水泵），在空气流量计读数范围内，调节空气流量，选10个以上流量分别测空气通过床层的压差，在对数坐标上绘制空气流速与压降关系曲线。

2．测空气通过湿填料层时的压降

空气系统如上，打开塔底排水阀，启动水泵，先使填料全面润湿一次，然后调节水量，任选两组流量在保持流量稳定的情况下，每组流量测10个点以上的压差（接近液泛时，应多测几点）。

⒊熟悉操作，观察气液在填料层内流动状况及液泛现象。

五、实验注意事项

1．不要使气速过分超过泛点，避免冲跑和冲破填料。

2．测空气通过湿填料层时的压降时，塔底底部要维持一定液面水封以防止漏气。

3．每调节一次气速后，必须待塔内气液流动状况稳定后，再测取数据。

六、实验记录及数据处理

1. 将实验现象、实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。

2．在合适的坐标系上标绘压降—空塔气速（Δp/z－u）关系曲线（对数），并求出载点气速，指出泛点气速。

七、思考题

1．气体通过干填料层时的压降与气体通过湿填料层时的压降有什么异同？

2．填料塔的液泛与哪些因素有关？

3．当不发生液泛时，突然发现压差计读数急剧上升和下降，试分析原因？

4．什么是持液量?静、动持液量的区别?