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1、五、实验数据记录与处理1. 实验数据记录处理表实验日期： 实验人员： 学号： 同组人员：装置号：塔高：塔径：室温：水温：。C 空气温度： C表1泡罩塔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070表2浮阀塔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070表3有降液管的筛孔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）1260202260303
2、26040426050526060626070表4无降液管的筛孔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070塔内现象：指漏液、鼓泡、泡沫、雾沫夹带、淹塔;六、实验结果 根据实验结果，观察实验临界气速：1.确定操作下限的“漏液点”（漏液）和操作上限的“液泛点”（淹塔）;表5塔板临界气速实验数据结果表塔板临界气速（m3/h）泡罩塔板浮阀塔板有降液管的 筛孔板无降液管的筛 孔板液泛点气体量漏液点气体量操作弹性2. 计算塔板弹性：操作弹性 ，操作上限v操作下限3. 分别比较：泡罩塔板、浮阀塔
3、板、有降液管的筛孔板和无降液管的筛孔板的区别;七、思考题：1、2、3板式塔流体力学实验实验指导书板式塔流体力学实验一.实验目的1. 观察板式塔各类型塔板的结构，比较各塔板上的气液接触状况。2. 实验研究板式塔的极限操作状态，确定各塔板的漏液点和液泛点。二.实验原理板式塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备，可用于吸收（解 吸）、精馏和萃取等化工单元操作。与填料塔不同，板式塔属于分段接触式气液传质设备， 塔板上气液接触的良好与否和塔板结构及气液两相相对流动情况有关，后者即是本实验研 究的流体力学性能。1 .塔板的组成各种塔板板面大致可分为三个区域，即溢流区、鼓泡区和无效区。降液管
4、所占的部分称为溢流区。降液管的作用除使液体下流外，还须使泡沫中的气体图1塔板板面称为进口安定区，而在出口在降液管中得到分离，不至于使气泡带入下一塔板而影响传 质效率。因此液体在降液管中应有足够的停留时间使气体 得以解脱，一般要求停留时间大于35s。一般溢流区所占总面积不超过塔板总面积的25%，对液量很大的情况，可超过此值。塔板开孔部分称为鼓泡区，即气液两相传质的场所，也是区别各种不同塔板的依据。而如图1阴影部分所示则为无效区，因为在液体进 口处液体容易自板上孔中漏下，故设一传质无效的不开孔区， 处，由于进降液管的的泡沫较多，也应设定不开孔区来破除一部分泡沫，又称破沫区。2 .常用塔板类型泡罩塔
5、 这是最早应用于生产上的塔板之一，因其操作性能稳定，故一直到20世纪 40年代还在板式塔中占绝对优势。后来逐渐被其他塔板代替，但至今仍占有一定地位， 泡罩塔特别适用于容易堵塞的物系。泡罩塔板见图2（A）.塔板上装有许多升气管，每根升气管上覆盖着一只泡罩（多为圆 形，也可以是条形或是其他形状）。泡罩下边缘或开齿缝或不开齿缝，操作时气体从升气 管上升再经泡罩塔与升气管的环隙，然后从泡罩下边缘或经齿缝排出进入液层。泡罩塔板操作稳定，传质效率（对塔板而言称为塔板效率）也较高。但有不少缺点： 结构复杂、造价高、塔板阻力大。液体通过塔板的液面落差较大，因而易使气流分布不均 造成气液接触不良。筛板塔 筛板塔
6、也是最早出现的塔板之一。从图2（B）可知，筛板就是在板上打很多 筛孔，操作时气体直接穿过筛孔进入液层。这种塔板早期一直被认为很难操作，只要气流 发生波动，液体就不从降液管下来，而是从筛孔中大量漏下，于是操作也就被破坏。直到 1949年以后才又对筛板进行试验，掌握了规律，发现能稳定操作。目前它在国内外已大 量应用，特别在美国其比例大于下面介绍的浮阀塔板。筛板塔的优点是构造简单、造价低，此外也能稳定操作，板效率也较高。缺点是小孔 易堵（近年来发展了大孔径筛板，以适应大塔径、易堵塞物料的需要），操作弹性和板效 率比下面介绍的浮阀塔板略差。浮阀塔 这种塔板见图2（C），是在20世纪4050年代才发展起
7、来的，现在使用很 广。在国内浮阀塔的应用占有重要地位，普遍获得好评。其特点是当气流在较大范围内波 动时均能稳定地操作，弹性大，效率好，适应性强。浮阀塔结构特点是将浮阀装在塔板上的孔中，能自由地上下浮动，随气速的不同，浮阀打开的程度也不同。图2常用塔板示意图3 .板式塔的操作塔板的操作上限与操作下限之比称为操作弹性（即最大气量与最小气量 之比或最大液量与最小液量之比）。操作弹性是塔板的一个重要特性。操作弹性大，则该塔稳定操作范围大，这是我们所希望的。为了使塔板在稳定范围内操作，必须了解板式塔的几个极限操作状态。在本演示实验 中，主要观察研究各塔板的漏液点和液泛点，也即塔板的操作上、下限漏液点 可
8、以设想，在一定液量下，当气速不够大时，塔板上的液体会有一部分从筛 孔漏下，这样就会降低塔板的传质效率。因此一般要求塔板应在不漏液的情况下操作。所 谓“漏液点”是指刚使液体不从塔板上泄漏时的气速，此气体也称为最小气 速。液泛点 当气速大到一定程度，液体就不再从降液管下流，而是从下塔板 上升，这就是板式塔的液泛。液泛速度也就是达到液泛时的气速，此气体也 称为最大气速。现以筛板塔为例来说明板式塔的操作原理。如图3,上一层塔板上的液体由降液管流 全塔板上，并经过板上由另一降液管流至下一层塔板上。而下一层板上升的气体（或蒸汽） 经塔板上的筛孔，以鼓泡的形式穿过塔板上的液体层，并在此进行气液接触传质。离开
9、液 层的气体继续升至上一层塔板，再次进行气液接触传质。由此经过若干层塔板，由塔板结 构和气液两相流量而定。在塔板结构和液量已定的情况下，鼓泡层高度随气速而变。通常 在塔板以上形成三种不同状态的区间，靠近塔板的液层底部属鼓泡区，如图中1；在液层 表面属泡沫区，如图中2；在液层上方空间属雾沫区，如图中3。图3筛板塔操作简图这三种状态都能起气液接触传质作用，其中泡沫状态的传质效果尤为良好。当气速不 很大时，塔板上以鼓泡区为主，传质效果不够理想。随着气速增大到一定值，泡沫区增加， 传质效果显著改善，相应的雾沫夹带虽有增加，但还不至于影响传质效果。如果气速超过 一定范围，则雾沫区显著增大，雾沫夹带过量，
10、严重影响传质效果。为此，在板式塔中必 须在适宜的液体流量和气速下操作，才能达到良好的传质效果。三、实验装置与流程本装置主体由直径200mm,板间距为300mm的四个有机玻璃塔节与两个封头组成的 塔体，配以风机、水泵和气、液转子流量计及相应的管线、阀门等部件构成。塔体内由上 而下安装四块塔板，分别为泡罩塔板、浮阀塔板、有降液管的筛孔板和无降液管的筛孔板， 降液管均为内径25mm的有机圆柱管。流程示意如图4。图4塔板流体力学演示实验1增压水泵，2 调节阀，3 转子流量计，4 泡罩塔板，5 浮阀塔板，6 一有降液管筛孔板，7 一无降液管筛孔板，8 一风机。四、实验步骤与注意事项演示时，采用固定的水流
11、量（不同塔板结构流量有所不同），改变不同的气速， 演示各种气速时的运行情况。实验开始前，先检查水泵和风机电源，并保持所有阀门 全关状态。以下以有降液管的筛孔板（即自下而上第二块塔板）为例，介绍该塔板流 体力学性质演示操作。水泵进口连接水槽，塔底排液阀循环接入水槽，打开水泵出口 调节阀，开启水泵电源。观察液流从塔顶流出的速度，通过水转子流量计调节液流量 在转子流量计显示适中的位置，并保持稳定流动。打开风机出口阀，打开有降液管的筛孔板下对应的气流进口阀，开启风机电源。通过 空气转子流量计自小而大调节气流量，观察塔板上气液接触的几个不同阶段，即由漏液至 鼓泡、泡沫和雾沫夹带到最后淹塔。1）全开气阀这
12、种情况气速达到最大值，此时可看到泡沫层很高，并有大量液滴从泡沫层上方往上 冲，这就是雾沫夹带现象。这种现象表示实际气速大大超过设计气速。2）逐渐关小气阀这时飞溅的液滴明显减少，泡沫层高度适中，气泡很均匀，表示实际气速符合设计值， 这是各类型塔正常运行状态。3）再进一步关小气阀当气速大大小于设计气速时，泡沫层明显减少，因为鼓泡少，气、液两相接触面积大 大减少，显然，这是各类型塔不正常运行状态。4）再慢慢关小气阀可以看见塔板上既不鼓泡、液体也不下漏的现象。若再关小气阀，则可看见液体从塔 板上漏出，这就是塔板的漏液点。观察实验的两个临界气速，即作为操作下限的“漏液点”一一刚使液体不从塔板上泄 漏时的
13、气速，和作为操作上限的“液泛点” 一一使液体不再从降液管（对于无降液管的筛 孔板，是指不降液）下流，而是从下塔板上升直至淹塔时的气速。对于其余另两种类型的塔板也是作如上的操作，最后记录各塔板的气液两相流动参 数，计算塔板弹性，并作出比较。也可作全塔液泛实验，从有降液管的第二块筛塔板作起，可观察全塔液泛的状况。实 验过程中，注意塔身与下水箱的接口处应液封，以免漏出风量。五、实验数据记录与处理1. 实验数据记录处理表实验日期： 实验人员： 学号： 同组人员：装置号： 塔高： 塔径：室温：水温： C 空气温度： C表1泡罩塔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m
14、3/h）126020226030326040426050526060626070表2浮阀塔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070表3有降验数据记录表液管的筛孔板实表4无降液管的筛孔板实验数据记录表序号水喷淋量气体量塔内现象流量计读数（L/h）流量计读数（m3/h）126020226030326040426050526060626070六、实验结果根据实验结果，观察实验临界气速：4.确定
