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新型气液传质三维塔板设计及流体力学性能研究

新型气液传质三维塔板设计及流体力学性能研究

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作者：朱爱梅湖南大学

学位级别：硕士

气液传质设备在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门均属量大面广的重要单元设备，在精馏、吸收、增湿、减湿等操作中都要用到。其投资一般占总投资的20％左右，有的甚至高达50％。蒸馏(精馏)是其用途最广的分离操作，在... 详细信息

气液传质设备在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门均属量大面广的重要单元设备，在精馏、吸收、增湿、减湿等操作中都要用到。其投资一般占总投资的20％左右，有的甚至高达50％。蒸馏(精馏)是其用途最广的分离操作，在化工生产中，具有举足轻重的作用，所以一直是国外学者关注的重要课题。70年代以前，在大型塔器中，板式塔占有绝对优势。但能源危机的出现，突出强调节能问题，填料塔的技术有了长足的进步，冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面。进入90年代后，填料的发展较慢，进入了一个相对稳定期。与此相反的是，板式塔技术又有了明显的进步。我国在塔板的研究方面虽不如国外活跃，但三维塔板号称以板式塔的形式和造价提供填料塔的分离效果，以其优良性能吸引各研究者做了不少这方面的研究工作。本文在阅读有关文献的基础上，创造性的设计了三种形式的三维塔板，即板1、板2和板3;并对其流体力学性能进行了研究。其具体内容主要包括：对原有设备进行改造;设计新型的三维塔板;塔板的干板压降、操作压降、雾沫夹带量、漏点、底隙液体吹开点的测量及其影响因素的考察。实验结果及分析表明，开孔率相同时，所设计的三维塔板的干板压降和操作压降比筛板要高，与浮阀塔板相当或略小。这与国内研究者的观点一致，与日本专利的报道有出入。但要增加筛板的开孔率受限很多，在本实验条件的开孔率的基础上要再增加其开孔率几乎是不可能的;对于三维塔板，由于其独特的开孔设计，其开孔率还可以有较大的提高。三维塔板的干板压降基本上与板孔气速的2次方成正比。板孔形式由平板孔改为喷嘴孔，对其板压降的降低是有效的措施，可以降低25％左右。从干板压降的决定因素的考察可知，其主要是由板孔压降决定的。在整个操作过程中，三维塔板的雾沫夹带量都很小，如板2和板3均未达到雾沫夹带严重的程度。在相同条件下，三维塔板的雾沫夹带比筛板要小得多，如板2的雾沫夹带最大的才占筛板的40％不到。相同条件下，三维塔板的漏点气速与筛板基本相当。三维塔板的操作上限不是雾沫夹带决定的，而是底隙液体吹开点决定的;操作下限与筛板相同，是漏点决定的。三维塔板在L=1500l／h操作点的操作弹性比筛板高45.2％。在整个操作过程中，液流量对三维塔板的流体力学性能影响较小，且较高的板上液层对三维塔板有利。因此它适合液相负荷较大的操作。综合可知，三维塔板的处理能力与筛板相比可以提高较大。所设计的三种形式的三维塔板中，以板2和板3的综合性能较好。

关键词：三维塔板流体力学性能干板压降操作压降雾沫夹带漏点底隙液体吹开点操作弹性

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