实验9填料塔流体力学特性测定实验

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1、实验9填料塔流体力学特性测定实验一、计划学时4学时二、实验目的1.了解填料塔的结构及填料特性；2.观察填料塔的操作状态；3.测定填料塔的流体力学特性，从而确定吸收适宜操作条件。三、基本原理填料塔是一种应用广泛、结构简单的气液传质设备，其结构如后图所示。填料塔操作时，气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相继接触界面并进行传质。填料塔流体力学特性包括压降和液泛规律，它和填料的形式、大小及气液两相的流量和性质等有关。各种填料特性可用下几个量来表示：(1)填料的比表面积aa=naO式中m为每m3填料层的填料个数；aO是每个填料的

2、比表面积，用测量方法获得(2)填料孔隙率ee=l-nV0V0是一个填料的实际体积(m3)(3)干填料因子a/和填料因子小各种填料的形状和特性及详细概念请参考《化工原理》教材。当气体自下而上，液体自上而下流经一定厚度的填料层时，由于局部阻力和摩擦力的影响，使气体产生压强降。塔内无液体喷淋及喷淋量不同时压降不同。1.当气体通过干填料时：气体的压降仅与气体的流速有关，Ap在双对数坐标纸上进行标绘可得到压降（△p）与流速（u）的关系为一直线（如右图所示直线L）。2.当塔内有液体喷淋时：气体通过填料塔的压降，不但与气体的流速有关，而且与液体的喷淋密度有关。

3、在一定的喷淋密度下其气速与压降的关系为一折线（如图所示折线Ll、L2、L3）它表明随气速的增大Ap〜u关系也逐渐变化，在不同的流速范围内有不同的变化规律：a.当气速较小时△p〜u关系在双对数坐标纸上几乎与干塔线平行，但在干塔线的上面。b.当气速增加到某一值时，压降突然增加，线形出现一折点Ai（i=l、2、3），此点称为截点，此时塔内部分液体开始截留。c.气体再继续增加，液体在塔内的拦截量不断增加，达到此线上出现另一折点Bi（i=l、2、3），此点为液泛点，此时可观察到塔内溶液全部充满填料孔隙。此点的空塔气速称为液泛气速。再增加气速，Ap〜u关系在

4、双对数坐标纸上接近垂线。d.液泛以后再增加气速，此时Ap〜u的关系有平缓下来。3.Ap〜u关系的转折点：载点、泛点，在生产操作中是一个很重要的控制因素，操作屮空塔气速一般控制在载点和泛点之间，否则操作不稳定。所以必须对填料塔的流体力学特性进行测定，以便为选择适宜操作条件提供依据。四、实验设备流程和测空吸水流量计流量计收塔试方法：塔内径：Di=100mmA阀一空气旁路调节阀B阀一空气流量调节阀C阀一水流量调节阀D阀一排水阀空气由风泵提供，水接高位水箱A水气U型压差计UUBCD（接高位水箱）实验装置五、实验步骤:1.清楚了解实验流程和实验力*法。2.

5、关闭B阀全开A阀，启动涡旋风泵使空气经阀A在放空管内放空片刻后缓缓开启阀B,使空气流经转子流量计后进入填料塔底部，记录U型管压差计读数。调节阀A和阀B使空气流量由小到大（由空气转子流量计读数可知），改变共做五组数据，测取干塔压降。3.缓缓地打开阀C,向填料塔内喷淋液体，维持喷淋量一定，测定喷淋量时气体气体通过填料层的压降，直至液泛明显发生为止，共做十组数据。调节阀C改变液体喷淋量，重复上述步骤测定另一流量下的△p〜u关系。1.测完所有数据后，关闭进水阀C，打开阀水阀D排除管路中的积水。2.整理数据，请指导老师检査合格后，关闭涡旋风泵，整理实验现场

6、。六、数据处理：1.填料性能参数记录2.Zp〜u关系数据记录3.实验报告计算要求（1）.根据参数计算空塔气速，并给出计算示意例；（2）.在双对数坐标纸上拟合u-?p曲线，并分析；七、思考题1.本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？2.填料塔液泛与哪些因素有关？3.什么是载点和泛点速度？增大塔顶喷淋密度后，载点和泛点速度如何变化?