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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、立体传质塔板有一个初步认识;
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板式塔,由鼓风机送来的气体,经过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态。

四、实验步骤:
1、测定干板压降
将液封管内充满水,启动风机,根据孔板流量计连接的压差计调节气流流量大小,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。

测定的压降值与干板压降计算公式进行验证,并计算误差。

干板压降经验式:ℎd=0.051(w0
C0)

v
γL
(1−φ2)
φ-----开孔率(开孔面积/开孔区域,此处取0.2);γv-----气相密度;γL-----液相密度;
ℎd-----干板压降,米液柱;C0-----孔流系数;w0-----空气速;(单位如不说明均为国际单位制)(假设矩形孔和导向孔气速一致)
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,直到1600Pa。

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,确定正常的操作范围。

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,改为泡沫状态,最终达到喷射状态。

塔板之上的清液层逐渐减小,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:q v=C0A0√2∆P
ρ
,气体管径
d1=200mm;孔板孔径d2=125mm;孔板流量系数C0查询《化工原理》;孔流系数C0=0.76;
立体喷射式塔板:气体为连续相,液体为分散相;矩形帽罩结构,喷射区有圆形喷射孔,上部装有填料板波纹250Y。

开孔区域面积A=0.14㎡;矩形开孔180*60mm(3个);导向孔24*3mm(78个);底隙25mm;堰高50mm;堰长350mm;塔径476mm。

数据表格:
干板压降表格
液体流量L=4m³/h
流体力学记录表格
漏液点:
漏液量
液体流量
=10%夹带点:漏液体量/Kg
气体量/Kg
=10%
数据处理和讨论:
1、计算漏液点和夹带点对应的空气速。

2、讨论压降、漏液、夹带随气速的变化趋势。

3、其他结果、结论。

五、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?
2、影响塔板雾沫夹带的因素有哪些?如何避免?
3、如何确定塔板的操作范围?如何提高板式塔的操作弹性?。

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