填料塔流体力学特性-课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,*,吸收设备,填料塔,一、,填料塔的结构与填料性能,二、,填料塔的流体力学性能,三、,填料塔的附件,吸 收,1,-,2024/11/14,吸收设备填料塔吸 收1-2023/10/6,二、填料层内气液两相的流体力学特性,填料塔的流体力学性能,主要包括,填料层的持液量、填料层的压降、液泛等。,1,、填料层的持液量,在一定操作条件下，由于液膜与填料表面的摩擦以及液膜与上升气体的摩擦，有部分液体停留在填料表面及其缝隙中。,【,定义,】,单位体积填料层内所积存的液体体积,，以（,m,3,液体）,/,（,m,3,填料）表示。,2,-,2024/11/14,二、填料层内气液两相的流体力学特性 填料塔的流体力学,一般来说，,适当的持液量,对填料塔操作的稳定性和传质是,有益,的，可以提供更大的气液相接触面积；,但,持液量过大,，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力下降。,【,结论,】,持液量不宜太小，也不宜太大,。,【,持液量的影响,】,3,-,2024/11/14,一般来说，适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有,2,、填料层的压降,【,产生原因,】,在操作过程中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，,上升气体与下降液膜的,摩擦阻力,形成了填料层的压降,。,【,影响因素,】,压降,与液体喷淋量及气速有关,：,（,1,）,一定的气速,下，液体喷淋量越大，压降越大；,（,2,）在,一定的液体喷淋量,下，气速越大，压降也越大。,4,-,2024/11/14,2、填料层的压降【产生原因】在操作过程中，从塔顶喷淋下来的液,【,构成,】,将不同液体喷淋量下的单位高度填料层的压降,P/Z,与,空塔气速,u,的关系标绘在,对数坐标,纸上，所得到的曲线簇。,【,填料层压降,P/Z,与空塔气速,u,的关系曲线图,】,【,空塔气速,】,气体的体积流量除以塔截面积所得的流速。,空塔气速,5,-,2024/11/14,【构成】将不同液体喷淋量下的单位高度填料层的压降P/Z与空,（,1,）干填料压降线,在图中，直线,0,表示无液体喷淋（,L,=0,）时，干填料的,P/Z,u,关系，称为干填料压降线。,【,特点,】,P/Z,u,为线性关系。,空塔气速,6,-,2024/11/14,（1）干填料压降线 在图中，直线0表示无液体喷淋（L,（,2,）填料操作压降线,【,构成,】,在不同液体喷淋量下，填料层的,P/Z,u,关系，称为填料操作压降线。,【,特点,】,在一定的喷淋量下，,P/Z,随空塔气速的变化,曲线大致可分为三段（三个区域）,。,空塔气速,液体喷淋量,L,3,L,2,L,1,7,-,2024/11/14,（2）填料操作压降线【构成】在不同液体喷淋量下，填料层的,【,特点,】,三个区域内的,压降,与,空塔气速,之间的关系不同。,【,现象,】,两个拐点；三个区域。,8,-,2024/11/14,【特点】三个区域内的压降与空塔气速之间的关系不同。【现象】两,（,3,）恒持液量区,【,原因,】,当气速低于,载点,时，气体流动对液膜的曳力很小，液体流动不受气流的影响，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料层的,持液量不变,。,【,特点,】,此时,P/Z,u,为一直线,，位于干填料压降线的左侧，且基本上,与干填料压降线平行,。,9,-,2024/11/14,（3）恒持液量区【原因】当气速低于载点时，气体流动对液膜的,（,4,）载液区,当,气速超过载点时,，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液膜增厚，填料层的,持液量随气速的增加而增大,，此现象称为,拦液,。,开始发生拦液现象,时的空塔气速称为,载点气速,，曲线上的转折点称为,载点,。,载点气速,【,有关规律,】,载点气速随喷淋量增大而减小。,10,-,2024/11/14,（4）载液区 当气速超过载点时，气体对液膜的曳力较大,（,5,）液泛区,若气速继续增大，到达,泛点,时，由于液体不能顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。此时，气速增加很小便会引起压降的剧增，,此现象称为液泛,，开始发生液泛现象时的气速称为,泛点气速,，以,u,F,表示，曲线上的拐点称为,泛点,。,【,填料塔的正常操作范围,】,从载点到泛点的,载液区,，是填料塔的正常操作范围。,泛点气速,11,-,2024/11/14,（5）液泛区 若气速继续增大，到达泛点时，由于液体,3,、填料塔的液泛,【,现象,】,在泛点气速下，持液量的增多,使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相,，此种情况称为,淹塔或液泛,。,【,危害,】,液泛时，气体呈气泡形式通过液层，传质速率下降；液体被大量带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至会被破坏。,【,影响液泛的因素,】,影响因素很多，如填料的特性、流体的物性及操作的液气比等。,12,-,2024/11/14,3、填料塔的液泛【现象】在泛点气速下，持液量的增多使液相由分,正常操作时的填料塔,【,特点,】,气体为分散相，液体为连续相。,13,-,2024/11/14,正常操作时的填料塔【特点】气体为分散相，液体为连续相。13-,填料塔的液 泛现象,14,-,2024/11/14,填料塔的液 泛现象14-2023/10/6,3,、填料塔的液泛,液泛时的空塔气速,泛点气速,u,F,u,F,影响液泛,的因素,填料特性,流体物性,L,L,V,液气比,u,F,u,F,u,F,u,F,(2),影响液泛的因素,15,-,2024/11/14,3、填料塔的液泛液泛时的空塔气速泛点气速 uFuF影响液,3,、填料塔的液泛,(3),泛点率,散装填料,规整填料,85%,95%,为保证填料塔正常操作，其操作气速应低于泛点气速，操作气速与泛点气速的比值称为泛点率。,安全系数,u,F,u,16,-,3、填料塔的液泛(3)泛点率散装填料规整填料85%95%,3,、填料塔的液泛,(4),泛点气速的计算,贝恩霍根关联式,A、K,关联式常数，由表查出。,埃克特,(,Eckert,),通用关联图,散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。,17,-,3、填料塔的液泛(4)泛点气速的计算 贝恩霍根关联式 A,埃克特通用关联图,横坐标,纵坐标,18,-,埃克特通用关联图横坐标纵坐标18-,在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。,造成返混现象原因,返混的影响,传质推动力变小，传质效率降低,放大效应,。,填料层内的气液分布不均,气体和液体在填料层内的沟流,气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致,4,、填料塔的返混,19,-,2024/11/14,在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而,填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度及填料材质的表面润湿性能。,喷淋密度,U,5,、液体喷淋密度和填料表面的润湿,指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以,U,表示，单位为,m,3,/,（,m,2,h,）。,为保证填料层的充分润湿，喷淋密度大于最小喷淋密度,20,-,填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度及填料材质的,填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度及填料材质的表面润湿性能。,最小润湿速率,L,W,5,、液体喷淋密度和填料表面的润湿,指在塔截面上，单位长度填料周边的最小液体体积,流量。,其值可由经验公式计算，也可采用经验值。,21,-,填料表面的润湿状况取决于塔内液体喷淋密度及填料材质的,