一种含有雾沫夹带项的塔板效率模型
梯形固阀塔板雾沫夹带性能实验研究

梯形固阀塔板雾沫夹带性能实验研究
李忠涛;赵培;孙浩
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】以空气-水为介质,采用直径1 200 mm、高6 m、内置4块塔板的冷模塔,对梯形固阀塔板雾沫夹带性能进行实验研究。
考察3种液流强度、3种出口堰高、3种开孔率对塔板雾沫夹带性能的影响,并与同等条件下筛孔塔板作对比。
结果显示:梯形固阀塔板雾沫夹带率的大小主要与清液层厚度增加有关,厚度增加引起的液层阻力增大或气液分离空间减小相互制约,共同影响雾沫夹带量;与筛孔塔板的对比实验中,梯形固阀塔板对雾沫夹带现象表现出明显的抑制优势,同时液泛点气速提升约15%,说明梯形固阀塔板具有更高的气相负荷上限;根据实验数据拟合出梯形固阀塔板的雾沫夹带关联式,量化了雾沫夹带性能参数,为大通量高黏性物系分离研究提供参考,有进一步研究的工业价值。
【总页数】6页(P38-43)
【作者】李忠涛;赵培;孙浩
【作者单位】华东理工大学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ9
【相关文献】
1.新型导向桥阀塔板的雾沫夹带和塔板压降
2.轻-重导向浮阀组合塔板的雾沫夹带实验研究
3.H形导向固阀塔板的雾沫夹带实验研究
4.Y型导向固阀塔板的雾沫夹带性能
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化工原理下3-2板式塔

29
~ 流动阻力 ~ 塔压降 ~ 生产能力 ~ 流动阻力 ~ 传质效率
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子,以 表示,其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
30
~ 流动阻力
生产能力 传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
第3章
3.2 3.2.1 板式塔
蒸馏和吸收塔设备
板式塔的结构与塔板类型
3.2.2
3.2.3
板式塔的流体力学性能和操作特性
板式塔工艺设计(选读)
1
二、塔板负荷性能图
1.塔板负荷性能图的构造 对一定分离物系,当设计选定塔板类型后,其 操作状况和分离效果便只与气液负荷有关。要维持 塔板正常操作和塔板效率的基本稳定,必须将塔内 的气液负荷限制在一定的范围内,该范围即为塔板 的负荷性能。
最大液流量 Lmax
5
二、塔板负荷性能图
(5) 液泛线 为防止液泛,降液管内的液层高度应不超过某 一数值。
H d ( H T hW )
降液管内 液层高度
液泛气速 uF
塔板 间距 溢流堰 高度
安全 系数
6
二、塔板负荷性能图
3.板式塔的操作分析 ①适宜操作区; ②操作点;
③操作线; ④操作控制;
格里奇格栅填料
25
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料,它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料,波 纹与塔轴的倾角有30°和45°两种,组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内,相 邻的两盘填料间交错90°排列。 波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹 填料两大类。
组合导向浮阀塔板的雾沫夹带实验及CFD模拟

模型网格数为 751487。几何模型和浮阀处网格划
分见图 3 和图 4。
采用空气-水系统模拟浮阀全开条件下的塔板
上方气液两相流场。离散时,时间项采用隐格式,
对流项采用一阶迎风格式,压力-速度耦合方程采
用相间耦合的 SIMPLE 方法,各项计算残差值精度
simulation
WAN Xianhe,ZHANG Jiexu,JI Lijun,ZHU Jiawen
(School of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)
1 数学模型与几何模型
1.1
数学模型
塔板上气液两相相互贯穿,现有文献大多采用
双欧拉模型[13-17]描述精馏塔板上的气液两相流动状
况。本文的 CFD 模拟基于双欧拉模型,考虑到板
上气液两相流动较为复杂,存在反流、旋涡等流
态,湍流模型选用旋涡模拟能力较强的重整化群
k-ε 模型 (RNG k-ε 模型)。模拟所用方程如下。
进,有助于降低液面梯度从而减小液相滞流和回
流。在此基础上,张杰旭等[6]又进一步开发了组合
导向浮阀塔板,将部分矩形浮阀替换成导向能力更
强的梯形浮阀,进一步优化了塔板的流体力学性
能,提高了塔板效率。图 1 为两种浮阀的结构
示意。
流动特性,对雾沫夹带和液体反向流进行统计分
其他塔板的结构优化提供思路和指导。
( αaverage )
U s2
2
|u
G
(2)
|(
- uL uG - uL
混合池模型计算雾沫夹带对蒸馏效率的影响

混合池模型计算雾沫夹带对蒸馏效率的影响
张红彦;段占庭;周荣琪
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2001(030)008
【摘要】针对包含板间气相全混、液相部分混合的错流塔板的精馏塔,建立了全回流条件下的新型混合池模型,以计算雾沫夹带对蒸馏效率的影响.利用该模型得到了不同操作条件下表观板效率的分析解.所得结果与Bennett关联式的结果进行了比较,在λ0=0.5~3.0,E=0.4~1.0,e0=0.1~0.3的范围内,平均偏差为3.4%,其中90%以上数据的偏差在6%的范围内.
【总页数】5页(P623-627)
【作者】张红彦;段占庭;周荣琪
【作者单位】清华大学化工系;清华大学化工系;清华大学化工系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.13
【相关文献】
1.雾沫夹带对蒸馏塔板效率的影响 [J], 刘秃囡;路秀林
2.雾沫夹带对蒸馏塔板效率的影响:汽体完全混合.. [J], 赵培;李玉安
3.雾沫夹带对蒸馏塔板效率的影响:汽体不混合及液体部分混合 [J], 路秀林;李玉安
4.雾沫夹带对蒸馏塔板效率的影响——汽体完全混合及液体部分混合 [J], 赵培;李玉安;路秀林
5.雾沫夹带对蒸馏塔板效率的影响——汽体不混合及液体部分混合 [J], 路秀林;李玉安
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新型多降液管塔板的流体力学性能及其流场CFD模拟

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第2期新型多降液管塔板的流体力学性能及其流场CFD 模拟尹洪贺,沈绍传,齐亮,姚克俭(浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州310032)摘要:开发了一种流场均匀且液相处理能力大的新型多降液管塔板。
本文以水和空气为介质,在内径1219mm 的有机玻璃塔内,研究了新型多降液管塔板的流体力学性能。
结果表明,在相同气液负荷下,相较于弓形降液管塔板,新型多降液管塔板具有湿板压降低、雾沫夹带量小和漏液少等优点。
同时新型多降液管塔板继承了多降液管(MD )塔板液相负荷高的特点,在空塔动能因子2.4(m/s)·(kg/m 3)0.5的条件下,全塔喷淋密度仍可高达80m 3/(m 2·h)。
对塔板上液相流场的流体流动特性进行了计算流体力学(CFD )分析,并将模拟结果与MD 塔板进行对比。
结果表明,新型多降液管塔板降液管的结构和排布方式使得塔板上液体流动更加均匀,预期可以获得更高的塔板效率。
关键词:多降液管塔板;流场均匀性;流体力学性能;CFD 模拟中图分类号:TQ053.5文献标志码:A文章编号:1000-6613(2022)02-0601-08Hydrodynamic performances of a novel multiple downcomer tray andrelated CFD analysisYIN Honghe ,SHEN Shaochuan ,QI Liang ,YAO Kejian(College of Chemical Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,Zhejiang,China)Abstract:A novel multiple downcomer tray with uniform flow field and large liquid phase processing capacity was developed.The hydrodynamic performances of the novel tray were experimentally investigated with an air-water system in a plexiglass column with an inner diameter of 1219mm.The results showed that under the same gas-liquid load,compared with the segmental downcomer tray,the novel tray had the advantages of lower wet plate pressure,smaller entrainment and less weeping.At the same time,the novel tray had the merits of large liquid phase capacity of multi-downcomer (MD)tray,the highest spray density reached 80m 3/(m 2·h)under the condition of an empty tower kinetic energy factor of 2.4(m/s)·(kg/m 3)0.5.The characterizations of the on-tray liquid phase flow field were analyzed via computational fluid dynamic (CFD)simulation,and the results were compared with those of the conventional MD tray.It was inferred that the downcomer structure and arrangement of the novel tray led to the uniform liquid flow field and a higher tray efficiency was expected.Keywords:multiple downcomer tray;flow field uniformity;hydrodynamic performances;CFD simulation 20世纪60年代,美国联合碳化公司开发了带有悬挂式矩形降液管的多降液管(MD )塔板。
两种泡罩塔板的流体力学性能研究

ma yh da l rpre r mesrd sc srypesr do ,nrimetaewepn t. h sl o n y rui poet s c i wee aue,u ha a rs e rp et n n rt, eigr e T e eut s w t u a a r sh
Ke r s Bu b e c p ta ; T yp e s r r p W e p n t ; n r i me t ae y wo d : b l —a y T r r su e d o ; e i gr e E tan n t r d a r
泡 罩塔 是 最早 获 得 广 泛 应 用 的一 种 典 型 板 式
板 效率 较低 。 Βιβλιοθήκη l 实验原理 、设备及方法
所用 的两 种泡罩 结构 见 图 1 , l ) 标 卣 ( 为l a
径 10mm泡罩 ( 型) 网 1 ) 企业 现用 泡罩( 5 I , ( 为某 h n
两 种泡 罩 塔 板 的流体 力 学性 能 研 究
于 洪 江 ,董 宇 ,杨 斌 ,赵 桂周
1 西 安石 油大学 化 学化 1学 院 , 陕西 西 安 706 ; 2 阿安同大 实业 有 限公刮 , 陕 西 西安 70 7 . 10 5 105
摘
要: 应用空气一 系统 , 1 0 l 0 m的有饥玻璃 塔中 , 水 在 0miX4 0m 0 l 测定不同结构的两种泡罩塔板 的压降 、
,
2 Xi n T n d d sra Co , t S a n i ’n 71 0 5 C i a . ’ o g aI u ti l . L d, h a x a 0 7 , h n ) a n Xi
Ab t a t T ec mp r d e p r e t o p so u b e c p ta swe ep ro me n e p r n a e t n u a s r c : h o a e x e i n s f wo t e f b l— a y r e f r d i a x e i m t y b r n me t1 c a g l r r c l mn o 0 0 mm x 0 x b mp o i g a tp c l d l x e i n a y tm fwa e - i F o te e p r n o u fl 0 4 0 mi y e ly n i a y mo e e p r me tls se o t rar r m h x e i . me t
板式塔设计原理

对于每个塔板结构参数已设计好的塔,处理固定的物系时,要维持其正常操作,必须把气、液负荷限制在一定范围内。
通常在直角坐标系中,标绘各种极限条件下的V-L关系曲线,从而得到塔板适宜的气、液流量范围图形,该图形称为塔板的负荷性能图,如图1-23所示,一般由下列五条曲线组成。
⑴ 漏液线线1为漏液线,又称为气相负荷下限线。
气相负荷低于此线将发生严重的漏液现象,气、液不能充分接触,使塔板效率下降。
筛板塔的漏液线由式(1-47)或式(1-48)作出,浮阀塔的漏液线由式(1-49)作出。
⑵ 雾沫夹带线线2为雾沫夹带线。
当气相负荷超过此线时,雾沫夹带量过大,使塔板效率大为降低。
对于精馏,一般控制eV≤0.1kg液/kg气。
筛板的雾沫夹带线按式(1-50)作出。
浮阀塔的雾沫夹带线按式(1-51)或式(1-52)作出。
⑶ 液相负荷下限线线3为液相负荷下限线。
液相负荷低于此线,就不能保证塔板上液流的均匀分布,将导致塔板效率下降。
一般取how=6mm作为下限,按式(1-33)~式(1-37)中一式作出液相负荷下限线。
⑷ 液相负荷上限线线4为液相负荷上限线,该线又称降液管超负荷线。
液体流量超过此线,表明液体流量过大,液体在降液管内停留时间过短,进入降液管的气泡来不及与液相分离而被带入下层塔板,造成气相返混,降低塔板效率。
通常根据液相在降液管内的停留时间应大于3s,按式(1-24)作出此线。
⑸ 液泛线线5为液泛线。
操作线若在此线上方,将会引起液泛。
根据降液管内的液层高度,按式(1-46)作出此线。
由上述各条曲线所包围的区域,就是塔的稳定操作区。
操作点必须落在稳定操作区内,否则塔就无法正常操作。
必须指出,物系一定,塔板负荷性能图的形状因塔板结构尺寸的不同而异。
在设计塔板时,可根据操作点在负荷性能图中的位置,适当调整塔板结构参数来满足所需的弹性范围。
操作时的气相流量与液相流量在负荷性能图上的坐标点称为操作点。
在连续精馏塔中,回流比一定,板上的气液比V/L也为定值。
化工原理课程设计—浮筏式精馏塔设计2

p p pc pl p
p h ,m L g
即要验算: pp (1)干板阻力hc:(F1型重阀) 阀全开前
hp hc hl h
h p Lg 设计值(0.7kpa)
u0 u0c u0 u0c
hc 19.9
u0
0.175
L
(m液柱)
u0
F0
v
式中: F0——气体通过阀孔的动能因子; uo——孔速,m/s; ρV——气相密度,kg/m3; d0——阀孔直径,由浮阀的型号决定。对F1型重阀取0.039m。 Vs——气相流量,m3 /s; n——阀孔数;
2、阀孔排列
浮阀在塔板上常按三角形排列,可顺排或叉排,采用叉排更好。
整块板:正三角形叉排,t =75、100、125、150mm等; 分块板:等腰三角形叉排,t =75mm; t'=65mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm几种。
一般了解
若低于此值或Lh/lw<3m3/(m.h),改用齿形堰。how也不宜超过 0.06~0.07m,否则改用双溢流型塔板。
hOW
齿形堰:
hOW由齿根算起
LS hn 1.17 lW
2 5
液层不超过齿顶
lw LS 0.735 hn
5 5 2 2 [hOW (hOW hn ) ] 超过齿顶
(2)板上充气液层阻力hl:
பைடு நூலகம்
hl 0 hL (h W +h OW) 0
ε0 ——反映板上液层充气的程度称充气因数。水:0.5;油: 0.2~0.35;烃:0.4~0.5。
(3)液体表面张力阻力hσ
2 h h L g
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由点效 率 的 定 义式 :
=
E= 去‘
一 Z ) Ex , on w G(
( 8 )
了丽
㈥
( ) 中 的 是离 开 第 n 的流 体上 无 因次 8式 板 浓 度 的平 均 值 , : 即
: ZWe ezw) z w)咖 = e 』』 (, x ( , d L + 』o z 1w) 。 V (, x
张春梅 等 : 种含有雾沫 夹带项 的塔板 效率模 型 一
27 4
部分 , 么 , 那 有雾 沫 夹 带 的板 效 率 我们 把 它 表示 成
以下 的形 式 :
E =( 一 1, :一x ) )( 一L1 () 1
再令() 中的_一 1式 c
: 嚆
那 么 , 1 式 可 以化 成 : ()
张春梅 , 吴剑华
( 沈阳化工学 院 , 宁 沈 阳 102 ) 辽 10 1
・
摘 关 键
要 : 引用 了 Mupe rr e板效率模 型的形式 , 考虑 了雾 沫夹带对塔 板效率 的影 响 , 推导 出含有雾 沫 词 : 雾 沫夹带 ; 板效率 ; 塔板
文献标 识码 : A 文 章 编 号 : 10 一 95 2O )6一 26— 2 0 4 O 3 (02 0 O4 0
维普资讯
第 3 卷 第 6期 2 O1 6月 O2年
辽
宁
化
工
L a n n h mia n u t i ig C e c l d sr o I y
V0 . 1 N 6 1 3 . o. J n .0 2 ue2 0
一
种 含 有 雾 沫 夹 带 项 的 塔 板 效 率 模 型
E =E v ( +eEf) M ,1 0 ^ [】 y
上而下 , 相邻两块塔板上液体呈错流流动 ; ()夹 带 液 滴 竖 直 运 动 , 最 下 面 的 塔 板 因 7 除
受来 自再 沸器 的气 体 可 以认 为 无 雾 沫夹 带 外 , 其 余 的塔 板 均认 为 既 有 下 板 上 升 的 液 滴 , 又有 自该 板 被 带入 上层 塔 板 的 液滴 。
模 型推 导 基 于 以下 几 点假 设 :
()降液管 内的液体是完全混合 的; 1
()塔 板 上 任意 一 点 的 液相 浓 度 在 塔 板 垂 直 2 方 向上 为 常数 ; ()离 开塔 板 的 气 体 是 完 全 混 合 后 , 入 上 3 进
层塔 板 的 ;
图 1 任 意 点 气 、 相 浓 度 示 意 图 液
( )以入 口堰 为 w 轴 , 入 口堰 的 中 点垂 直 6 过 入 口堰 的 直 线 为 z轴 ; 堰 间 的距 离 为 Z ; 板 两 。塔 的排 序 自下 而 上增 大 ; 内气 体 自下 而上 , 塔 液体 自
维普资讯
第 3 卷 第 6期 1
=
上 式 中
一x 一 项 为 与 完 全 混合 后 的第
去』 E (w w 』 o z )d G ,d如
x =嚆, , z, : X ( w)= ( W)r z, /  ̄
( 7 )
n 和第 n+1板 上 升 气 体 相 平 衡 的 液 相 平 均 浓 板
将 ( ) 无 因次 化 : 7式 其 中 : : X一
在推 导新 的板 效 率 的过 程 中 , 们 引 用 Mu— 我 r pe 板效 率 的定义 式 的形 式 , : re 即
Ee (2一 L1 ( 一 - ) w = 一 一 ) _ . x x , x 1
()雾 沫 夹 带 液 滴 在 上 升 过 程 中 , 与 气 相 4 不
发生质量传递 , 或发生传递也计入点效率中 ; () 5 对于任一块塔板 , 气液平衡关系为直径 :
y =mx 2 n+b
其中 x 不再是原来意义上 的 x , n n因为 , 在有 雾 沫夹带的情况下 , 开第 n 的液相包括两部 离 板 分, 即由溢流堰流下的部分和被上升气泡带走 的
收稿 日期 : 2 0-13 020 —0 作 者 简 介 : 张 春 梅 (95一) 女 , 士 。 17 , 硕
度的差 , 它应等于各 点上升气相相平衡 的液相浓
度 差 的平 均 值 , : 即
一 。=
去』A (w一 l —,]a 』[ z ) ( z ) z , Z wa e w
() 2
是第 n 板 与 第 n板 间 降 液 管 内流 体 上 一1 浓 度 , 么 ,7式 可 以表示 成 以下 的形 式 : 那 ()
在第 n 板上任取一点 , 其坐标为 ( , , Z w)那么
该 点 的 气 、 相 浓 度 以及 对 应 的第 n一1 和第 n 液 板
+1 的浓 度 , 图 1 示 。 板 如 所
又 比较 简 单 , 用 雾 沫 夹 带 量 e 仅 o对 Mupe rr e 板 效 率进 行 修 正 。适 用 范 围 也 很 有 限 , 适 用 于 仅 汽 提 因子 为 1的小 直径 塔 板 的计 算 。 随着 化 工 、 油 工业 的发 展 , 石 大直 径 塔板 被 广 泛 应用 ,Ih AC E法 的使 用 产 生 了局 限。 因 此 , 文 本 力 求 推 导 出一 种更 适 合 大 直径 塔 板 的含 有雾 沫 夹 带 对 板效 率影 响的 塔板 效 率模 型 。
豇
夹带 项的板效 率计算 模型。
中图分类 号 : T 01 Q 5
科
- 1
・ 二
二
口
层
雾 沫夹 带 是 精 馏 过 程 中 , 体 轴 向返 液 昆的一
种现象。它对塔板 传质效率有很大 的影响 , 是塔 板 效 率 估算 中不 可 忽 视 的 问题 。 长期 以来 , 用 的 Mupe 效 率 定 义 式 中 常 rr e板 没有 雾 沫 夹带 项 , 工 程 上 常 用 的 AC E法 的板 而 Ih 效率计算式 :