新结构95型塔板的流体力学性能

引　言传统的板式塔塔板开孔率有限 ,当处理量较大时 ,压降较高 ,板效率降低 .因此开发新型大通量高效率塔板具有重要的现实意义 .本研究通过改进降液管结构和板面设计 ,提高塔板的有效传质区面积 ,开发了一种新型大通量塔板——— 95型塔板 ,因该板的有效传质区面积约占全部塔板面积的95%而得名 .本文以水和空气体系对 95型塔板进行了流体力学和流动性能试验 ,同时与传统筛板进行了比较 ,对试验测定的数据进行了关联 .1　试验装置及筛板结构参数试验塔为一直径Φ1 0 0 0ｍｍ的不锈钢塔 .塔内设置两块塔板 ,上板为测试板 ,下板为气体分布板 …     

三种固阀塔板的性能比较

为了研究固阀的尺寸大小对塔板性能的影响,采用空气-水系统,在直径1200mm不锈钢塔内,对3种结构相似、尺寸不同的固阀塔板,在不同堰高、不同溢流强度的条件下进行了流体力学与传质性能测试,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带与传质效率。实验结果表明:随着固阀尺寸的减小,雾沫夹带降低,传质效率增高;随着阀缝面积与阀孔面积比例的减小,干板压降与湿板压降增加,漏液减少;尺寸越小的固阀,综合性能越加优异。     

基于传质强化的微气泡塔盘流动特性实验的研究

筛板塔塔内件的作用主要是增大气液比表面积,改变气液接触形式,以提高塔内传质、传热。研究者提出了新型微气泡塔盘,通过在筛板上方的泡沫层内增加破泡组件,利用破泡组件使大气泡破裂为小气泡,增加气液接触面积,提高气液传质、传热效果。利用自行设计的筛板塔和微气泡塔盘实验平台及PIV测速系统,测定了塔板上气泡的直径分布和上升速度。实验结果显示:与普通筛板相比较,微气泡塔盘上气泡的上升速度较小,气泡停留时间更长,且径向分布更平坦;气泡直径也仅为筛板的1/16,气液接触的比表面积增大,更利于传质过程的进行。     

垂直筛板塔流体力学与传质研究状况

对我国在新型垂直筛板塔的流体力学性能 ,诸如塔板干板压降与湿板压降、板孔漏液、塔板过量雾沫夹带、板上帽罩单元的液体提升能力与液体循环程度的研究及其传质性能 ,诸如塔板传质效率模型、塔板空间气相中液体大小与分布、板间空间立体传质作用的研究等进行了综合 ,并予以分析论述 ,从中看出我国对新型垂直筛板塔已进行了较全面深入的研究工作 ,并取得了新进展。     

复合型塔板对易起泡物系的机械消泡研究

在 2 0 0mm× 70mm的有机玻璃塔中进行试验 ,以质量分数为 5 %为碳酸钾水溶液作为易起泡物系 ,测量了普通筛板和 4种复合型塔板的泡沫层高度 ,并用毛细管光电测量仪测量了气泡索太尔直径和气泡直径分布。试验结果表明 :复合型塔板能够机械消泡 ,其中填料放置于塔板一定高度处的复合型塔板消泡效果较好 ;并且 ,复合型塔板能够细化气泡 ,从而提高板效率     

双溢流立体传质塔板上液相流场CFD研究

采用计算流体力学方法对直径为2 600 mm的工业规模双溢流立体传质塔板板上气液二相流动进行了模拟研究。计算了不同工况下收缩流和扩张流2种流型的液相流场分布,得到了双溢流塔板收缩流和扩张流2种流型的板上气液二相流场分布规律。通过将清液层高度的CFD结果和经验公式的计算结果进行对比,验证了所建模型的正确性。模拟计算结果表明:边降液管收缩流板面液相流动较均匀,近似于均匀的收缩流,不存在回流区;中降液管扩张流板面液相流动不均匀,靠近塔板中心流速较快,塔板弓形区存在着回流现象;板孔处的帽罩区液层较其他地方小,液相体积分数较其他地方低,扩张流受气相的影响较收缩流大。     

鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘流动特性与CFD模拟

就痕量精馏中塔板传质效率低、需强化气液传质的问题,研究者提出了新型鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘,通过在筛板上泡沫层高度范围内设置一层破泡装置,打破大气泡,减小气泡体积,强制界面进行更新,从而提高传质效率。采用双欧拉模型分别对鼓泡破泡一体化塔盘和筛板进行了气液流场的数值模拟,并对模型进行了验证。对比两种塔板的计算结果可以看出：在相同操作条件下,破泡装置将大气泡破裂成无数小气泡,使高气含率区域面积较普通筛板进一步增大,且气含率梯度变化更均匀;增加破泡装置后,在相同气速条件下气泡上升速度下降,气体在液层中的滞留时间延长,使鼓泡层高度增加,可显著提高传质效率,且降低了气体雾沫夹带量;破泡装置还明显改善了气相的纵向分布,气含率由塔板底部向上逐渐增大且存在明显分界;破泡装置附近湍动较剧烈,气泡破碎喷出的气体会进一步撕裂液膜,气体破碎作用会抑制气泡聚并,促进界面的快速更新更有利于传质过程的进行。研究结果可对工业塔板设计和优化提供指导。     

鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘流动特性与CFD模拟

就痕量精馏中塔板传质效率低、需强化气液传质的问题,研究者提出了新型鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘,通过在筛板上泡沫层高度范围内设置一层破泡装置,打破大气泡,减小气泡体积,强制界面进行更新,从而提高传质效率。采用双欧拉模型分别对鼓泡破泡一体化塔盘和筛板进行了气液流场的数值模拟,并对模型进行了验证。对比两种塔板的计算结果可以看出:在相同操作条件下,破泡装置将大气泡破裂成无数小气泡,使高气含率区域面积较普通筛板进一步增大,且气含率梯度变化更均匀;增加破泡装置后,在相同气速条件下气泡上升速度下降,气体在液层中的滞留时间延长,使鼓泡层高度增加,可显著提高传质效率,且降低了气体雾沫夹带量;破泡装置还明显改善了气相的纵向分布,气含率由塔板底部向上逐渐增大且存在明显分界;破泡装置附近湍动较剧烈,气泡破碎喷出的气体会进一步撕裂液膜,气体破碎作用会抑制气泡聚并,促进界面的快速更新更有利于传质过程的进行。研究结果可对工业塔板设计和优化提供指导。     

固旋阀塔板的性能研究

在内径为600 mm的不锈钢塔内,以空气-水-氧气为物系,对固旋阀塔板的流体力学和传质性能进行研究。测定了塔板传质效率和雾沫夹带量,并与F1浮阀塔板进行对比;通过计算流体力学软件Fluent对固旋阀塔板上气相三维流场进行了数值模拟。实验结果表明:当液相喷淋密度L=5 m~3/(m~2·h)时,随着气体负荷的逐渐增大,固旋阀塔板的传质效率从小于F1浮阀到逐渐接近F1浮阀,且在实验最大气体负荷条件下超过了F1浮阀;当液相喷淋密度较大时,固旋阀塔板的传质效率高于F1浮阀塔板,且随着气体负荷的增大,差异越来越明显;固旋阀塔板的雾沫夹带比F1浮阀塔板低50%—60%,因此具有更高的气相负荷操作上限。Fluent软件模拟结果表明,固旋阀塔板中旋转流场的存在促使液层分布更均匀,气液传质得到进一步强化。     

新型立体传质塔板罩内压力分布和气液提升机理的研究

研究了新型立体传质塔板(CTST)的罩内压力分布情况,并研究了基于干板和湿板操作时帽罩内部不同高度处截面的平均压力变化规律,以及同一测压面上不同测压点的压力分布变化。研究了板上清液层高度、板孔动能因子对湿板操作时罩内压力分布的影响规律,建立了相应的关联式。从罩内压力分布角度研究了气相对塔板上液体的提升机理,分析了罩内压力分布对塔板压降等流体力学性能的影响。