探析复合塔板流体力学和传质性能的研究

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1、浙江大学博士学位论文复合塔板流体力学和传质性能的研究姓名：计建炳申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：谭天恩2001.12.1摘要摘要本义研究的复合塔板是在穿流筛板之下紧贴一层50～150ram的规整填料所构成．它宵：个传质区，即塔板上的泡沫区、填料层内的液膜区以及填料层下的淋降区，因此，具有很高的传质效率。复合塔板不设降l液管，气液同时逆流穿过筛孔对本文根据复合塔板的气液流动特点，分／析了气液穿孔流动的机理。根据前人的研究结果，提出复合塔板在操作时，山于泡沫层的波动，其筛孔存在通气、通液和阻塞三种状态。波峰对应的筛孔通液，波谷对应的筛孔通气，波腰对应的筛

2、孔处于阻塞状态。随着波的运动，处丁通液、通气和阻塞状态的筛孔不断变化。同一时刻三种状态的筛孔数1j总筛孔数之比，分别称为通液率、通气率硐例』塞率。采川多路电甘测试仪．侄直径500mm的冷模塔内，以空’e水为介质，片次较系统地测龄了Jl’孔率为20％?}ll25％的复合塔板的通’e、通液和阻塞筛4Lt',J数量比例，获得了通气率、通液率和阻塞率随气液变化的／基本规律。址E外，实验发现，4i同喷淋密度下，复合塔板液泛11__J的筛孔真实‘e选均为lIm／s九右，掂此，I，r推算{}l复合塔扳的操作Ⅲ

3、51。复合上}}扳的Jii降可认为dJ

4、：板』E降、清液层阻力、

5、填料层瓜降和克服液体表面张力I]"JJk：降四部分组成，所建立的压降i：t‘算模型，能较好地预测复合塔板的压降，计算值与实验值误差在±20％以内，可』1J』：工程设＼计。此外，根捌复合塔的流体力学性能，确定了其操作范IH的汁算方法。义在直径300mm的精馏塔内，以乙醇一水为介质，进行了复合塔板、，穿流筛板、筛板和浮阀塔板的传质效率的研究。f测定了复合塔板的全塔、效率、塔板效率、泡沫区和液膜区效率以及其余三种塔板的效率。实验表明．复合塔的全塔效率和单板效率在F因子1～2．5m／s(kg／m3)。佗范l划内，浙汀人。#l薜{?学f口论文可超过100％，最商效率达1

6、22％，远高r穿流筛板、筛板}IJ浮阀塔板的效率。填料』j锄0效率依掘所复合的填料层高度的不同，分》jIJ町占剑效率’的20％～53％。斗在200ram×300mm的有机玻璃方塔内，以空气一水为介质，采H3CCD拍摄技术和塔内气液阿相流汁算辨识技术，测定了开孔率为200／ofJ',J复合塔板一J二泡沫层的气液接触比表面积，并建立了关联式。为建立泡洙层的传质模型，提供气液接触比表面积的实验数据。以溶质渗透理沦为基础，建立了泡沫层的传质模型，根据泡沫层的J__——一+传质模型和规整填料的FBR传质模型，获得了预测复合塔板传质效率的模型。模型的颅测值与实验值的j卜偏

7、差在20％以内，负偏差在15％以内。关键词复合塔j气液两相流i板压降j精段效率义ABSIIU、CTAbstractTheCompoundtrayresearchedinthispaperconsistsofdual-flowtrayand50-150mmhighstructuralpackingwhichisdirectlyputunderthedual-flowtray．IthasthreemasstransfersectionsthatistilefoamsectionontheIra),，tileflhnsectionintilepackinglay’e

8、randtileshowersectionundertilepacking，soithasveD’highinasstransferefficienc37Thecompoundtrayhasnodowncomer，gasandliquidcounterflowthrouIghtheholesofonthetrayThispaperanalyzedtilemechanismthatgasandliquidflowthroughtheholesaccordingtothefluidcharacteristicsofthecompoundIra)，，andputfo

9、rts’ardthattherearethreestatesofliquidflowing，gasflowingandblockedfoltheholesbecauseofthefoamfluctuatingontiletraywhilethecompoundtlax‘operatesLiquidflowsthroughtheholesunderwavecrest，gasflowsthroughtheholesundertroughandneitherliquidnorgasno、vsthroughtheholesunderthewavemiddlethatm

10、eanstileholesareblo