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实验八、板式塔流体力学性能测定

一、实验目的
、液两相流动状况。
、雾沫夹带率与空塔气速的关系、泄漏率和空塔气速的关系。
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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。
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(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。

(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。
压降通常包括干板压降和液层压降两部分。干板压降是指塔内不通液体,只有气体穿过塔板时测得的塔板压降,这部分压降主要是通过筛孔时克服阻力而产生的压降,液层压降是指气体通过塔板的清液层和泡沫层克服阻力而产生的压降。
(2)雾沫夹带率
在塔板上设置一层液体收集板,可以把气体从下层塔板带上来的液体收集,然后用一个导管将这些液体引出、收集并测量,可得夹带液体流量,再除以气体流量,可得雾沫夹带率。
(2—55)
(3)泄漏率
再塔板下面设置一个液体出口,可以把从筛孔流下的液体收集并测量,可得泄漏液体流量,泄漏液体流量除以液体流量即可得泄漏率。
(2—56)

(1)压降

式中:Δp——塔板总压降,Pa;
Δpc——干板压降,Pa;
ΔpL——板上液层高度压降,Pa。
上式中,
式中:ρv——气相密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/s2;
u0——筛孔气速,m/s;
C0——筛孔流量系数,可通过图2—69求取。
筛板上因液层高度产生的压降ΔpL即液层有效阻力hL:
(2—57)
式中:ρL——液相密度,kg