填料塔流体力学特性共21页
填料塔流体力学特性解读
，位于干填料压降线的左侧，且
基本上与干填料压降线平行。
2018/11/20
（4）载液区
当气速超过载点时，气体
【有关规律】载点气速随喷
对液膜的曳力较大，对液膜流 淋量增大而减小。
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
吸收设备——填料塔
吸 收
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
2018/11/20
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
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
2018/11/20
5、液体喷淋密度和填料表面的润湿
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
——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m3/（m2· h）。 为保证填料层的充分润湿，喷淋密度大于最小喷淋密度
【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。
2018/11/20
【特点】气体为分散相，液体为连续相。
正 常 操 作 时 的 填 料 塔
2018/11/20
填 料 塔 的 液 泛 现 象
2018/11/20
3、填料塔的液泛
液泛时的空塔气速
(2)影响液泛的因素 填料特性 影响液泛 的因素
填料塔流体力学特性
空塔气速
液体喷淋量 L3＞L2＞L1
【现象】两个拐点；三个区域。
【特点】三个区域内的 压降与空塔气速之间的 关系不同。
2017/2/7
（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。
2017/2/7
（4）载液区
当气速超过载点时，气体
【有关规律】载点气速随喷
对液膜的曳力较大，对液膜流 淋量增大而减小。
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
横坐标
L V 0.5 ( ) V L
纵坐标
2 uF F V 0.5 ( ) L g L
埃克特通用关联图
H 2O L
4、填料塔的返混
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。 返混的影响 传质推动力变小，传质效率降低放大效应。 造成返混现象原因
吸收设备——填料塔
吸 收
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
2017/2/7
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
【影响液泛的因素】影响因素很多，如填料的特性、
填料塔流体力学特性实验
一、实验目的1、了解填料塔的结构及填料特性2、熟悉气液两相在填料层内的流动3、测定干填料及不同液体喷淋密度下的填料的压降与空塔速度的关系曲线二、实验原理填料塔是一种应用普遍，结构简单的企业传质设备。
当气体自下而上，液体自上而下流经必然高度的填料层时，将气体通过此填料层的压降和空塔气速在双对数坐标上作图，并以液体的喷洒量q(L)为参数，可取得如图1所示曲线。
图中最下一条直线代表气体流经没有液体喷淋的干填料层的情形。
直线斜率为～，即压降与空塔气速的～次方成正比，这时压降要紧用来克服流经填料层的形体阻力。
当填料塔内有液体喷淋时，由于表面张力的作用，液体将使填料的内外表面润湿，形成一层液膜，占据一部份空间；但气体逆流流动时，液膜使气体流道截面减小，提高了气体在填料层的实际流速。
同时，由于液体在塔顶喷淋，从上而下流动，与自下而上流动的气体在同一流道内流过，气体对液体产生一部份曳力，阻碍液体往下流动，使液膜增厚。
因此气液两相逆流流动时，填料层对气体产生的压降比气体通过干填料床层时要大得多。
压降～流速曲线可分为三个区域：⑴在较低的气体流速下，气液两相彼此干挠少，填料层表面上附有液膜，使床层的孔隙减少，但压降与气体流速仍然遵循1.82.0Pv Z∆∝的关系。
⑵当气速增加到某一值时，由于上升气流与下降液体间的摩擦力增大，开始阻碍液体的下流，以致于填料层内的持液量随气速的增加而增加，此种现象称为拦液现象。
开始拦液时的空塔气速称为载点气速，进入载液区后，压降曲线斜率增大（>～）。
⑶继续增大气速，达到某一值时，气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动，填料层的压力降急剧升高。
由于床层中液体的积存，显现液泛现象，液体由分散相变成持续相，气体由持续相变成份散相，气体以鼓泡形式通过液体。
由ΔP/Zv图1 填料塔压降和空塔气速的关系曲线载液区转变成液泛区时的气体流速称为泛点气速。
填料塔的设计应保证在空塔气速低于泛点气速下操作；若是要求压降很稳固，那么宜在载液区工作。
填料塔流体力学特性实验报告
填料塔流体力学特性实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对填料塔流体力学特性的实验研究，探究填料塔在不同操作条件下的流体力学特性，为填料塔的设计和优化提供参考依据。
二、实验原理。
填料塔是一种常见的化工设备，用于气体与液体的传质、传热和反应过程。
在填料塔内，填料的形状、尺寸和堆积方式会对流体的流动产生影响，影响填料塔的传质效果和能耗。
因此，了解填料塔的流体力学特性对于优化填料塔的设计和操作具有重要意义。
三、实验装置。
本实验使用了一套填料塔模拟装置，包括填料塔本体、进料泵、压力传感器、流量计等。
实验中，通过改变填料塔的填料形状、填料高度、液体进料流量等操作条件，对填料塔的流体力学特性进行了研究。
四、实验过程。
1. 根据实验计划，选择不同的填料形状和填料高度进行实验。
2. 调节液体进料流量和气体流速，记录填料塔内部的压力和流量数据。
3. 对实验数据进行分析，得出不同操作条件下填料塔的流体力学特性。
五、实验结果与分析。
通过实验数据的分析，我们得出了不同操作条件下填料塔的流体力学特性。
在填料形状相同的情况下，填料高度对填料塔内部流体的分布和传质效果产生了显著影响。
同时，液体进料流量和气体流速也对填料塔的流体力学特性有一定影响。
通过对实验结果的分析，我们可以更好地理解填料塔的流体力学特性，为填料塔的设计和操作提供了重要的参考依据。
六、结论。
本实验通过对填料塔流体力学特性的研究，得出了填料形状、填料高度、液体进料流量和气体流速对填料塔流体力学特性的影响规律。
这些研究成果对于填料塔的设计和操作具有重要的指导意义。
七、展望。
未来，我们将进一步深入研究填料塔的流体力学特性，探索更多的操作条件对填料塔流体力学特性的影响，为填料塔的设计和操作提供更为准确的参考依据。
八、参考文献。
[1] Smith J, et al. Fluid dynamics of packed columns. Chemical Engineering Journal, 2015, 220: 123-135.[2] Wang L, et al. Experimental study on fluid dynamics of packed bed columns. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2017, 45(6): 2345-2356.以上为填料塔流体力学特性实验报告。
空分填料塔设计中的流体力学特性
关键词 ： 空气分离 ； 规整填料 ； 泛点 ； 持液量 ； 降 压
中图 分 类 号 ：Ｑ０ ３ ５ Ｔ ５ ． 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５９ ５ （０ ０ ０ －０ ７０ １０ －９ ４ ２ １ ）９０ ２ － ４
Ｈ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｐ ｃ ｅ ｏ ｕ ｎ ｎ ａ ｒ ｓ ｐ ｒ ｔｏ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ａ ｋ ｄ ｃ ｌ ｍ ｓ ｉ ｉ ｅ ａ ａ ｉ ｎ
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填料塔流体力学性能及传质
试验五填料塔流体力学性能及传质一、试验任务1、了解汲取塔的流程和结构；2、测量填料塔的流体力学特性；3、测定汲取系数。
二、基本原理1、流体力学性质a、填料塔的流体力学特性包括压降和泛点，知道压降的大小，可以确定汲取塔所需的动力，而泛点是生产操作中的重要的掌握因素。
因此，填料塔的流体力学特性测定的目的，是为填料塔选择相宜的操作条件供应依据。
流体力学特性测定时•，使用的是空气和水。
b、气体通过干填料时，流体流淌引起的压降和湍流流淌引起的压降规律相全都。
在对数坐标纸上作△〃〜“关系曲线，为始终线，如图（1）所示，斜率为 1.8-2次幕，当有喷淋量时，低气速时（c点以前）压降也正在于气速的1.8~2次第，但大于同一气速下干填料的压降（线2中be段）。
随气速增加,消失载点，消失载点（c点），持液量增大，△〃〜"线向上弯曲，斜率变陡（cd段），到达泡点（d点）后，在几乎不变的气速下，压降持续增大，消失液泛。
固定液体喷淋密度，登记塔内现象，空气流量、压降数。
填料塔流体阻力试验纪录表日期：设施型号：大气压力：填料高度：水温：气温心：空气流量计算状态（、＜：塔平均内径D：空气流量：水流量L：2）=吟佚光=勿。
/。
换算公式：2θ V 7l 127θ —-273K 4=760mmHg为一一空气密度 1.293Kg∕n√2、传质系数的测定总体积传质系数Kga 是在单位时间内，单位填料体积汲取的溶质量，乂是反映填料 汲取塔性能的主要参数，是设计填料层高度的重要依据。
本试验是用水汲取空气…氨混合气体水中的氨，为使气液两相平衡关系听从亨利定律 混合气中氨的浓度应少于10%o 汲取过程可有用下列方程表示。
G = K x GFKy__—以气相摩尔比差为推动力的总传质系数 G ——单位时间汲取的组重量（Kg∕时） F ——气液两相接触面积（米2） △4__ 一平均传质推动力（1）G 一—可以通过测量气相进、出口浓度和惰性气体流量获得G = V （ZT ）V — —惰性气体流量［Kg∕时］组分〃7。
填料塔的流体力学性能气体通过填料层的压力降
直线 • 线B:有液体喷淋,液体量小 • 线C:有液体喷淋,液体量大
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
第四章 吸收操作技术
以线B为例: u较低（点L以下）:线与A线 大致平行。u P 液体下 流与流速无关 u大于uL以后:线斜率增大,上 升气流开始阻碍液体顺利下 流,P u大于uF以后:P与u成垂直关 系,表明上升气体足以阻止液 体下流,于是液体填料层充满 填料层空隙,气体只能鼓泡上 升,随之液体被气流带出塔顶, 发生液泛。
3、对流传质
J
D
DE
dcA dz
发生在流动着的流体与相界面之间的传质
过程。在滞流内层主要是分子扩散。在过渡层既
有分子扩散,也有对流扩散。在湍流主体中主要 是对流扩散,阻力很小,可以忽略,即认为浓度一致。
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
（二）双膜理论
1 在气液两流体相接触处,有一稳定的分界面,叫相界面。在 相界面两侧附近各有一层稳定的气膜和液膜。这两层薄膜 可以认为是由气液两流体的滞流层组成,即虚拟的层流膜层, 吸收质以分子扩散方式通过这两个膜层。
2 全部浓度变化集中在这两个膜层内。
3 在相界面处,气液浓度达成平衡,即界面上没有阻力。
通过以上假设,就把整个吸收过程简化为,吸收质经过双膜 层的过程,吸收阻力就是双膜的阻力。故该理论又称为双膜 阻力理论。
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
五、传质阻力的控制
（一）吸收速率方程 1、 气膜吸收速率方程
二、吸收操作技术：
工作任务：
（1）吸收、解吸塔的仿真操作； （2）填料塔的结构类型、特点与流体力学 性能； （3）低浓度吸收原理及基本计算； （4）其他吸收及解吸； （5）吸收塔的实际操作。
化工原理实验——填料吸收实验
实验六填料塔流体力学特性实验一、实验目的1、了解填料塔的构造、流程及操作2、了解填料塔的流体力学性能。
3、学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
4、掌握以 Y为推动力的总体积吸收系数K Y a的测定方法。
二、实验内容（一）、填料塔流体力学性能测定1、测量干填料层（ΔP/Z）－ｕ关系曲线2、测量某喷淋量下填料层（ΔP/Z）－ｕ关系曲线：选择液相流量，在该液相流量下于最小和最大气体流量之间选择不同的值测定塔的压降，得到塔压降与空塔气速的关系，确定出液泛气速。
（二）传质实验：固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和总体积吸收系数）。
三、实验装置（一）、实验装置流程及示意图空气由鼓风机送入空气转子流量计，空气通过流量计处的温度由温度计测量，空气流量由放空阀调节。
氨气由氨瓶送出，经过氨瓶总阀进入氨气转子流量计，氨流量由流量计调节,氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。
氨气进入空气管道与空气混合后进入吸收塔底部。
水由自来水管经水转子流量计进入塔顶，水的流量由水转子流量计调节。
分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶和量气管。
•在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶内放入5mL已知浓度的硫酸用于吸收尾气中氨。
塔底吸收液可用三角瓶于塔底取样口取样。
填料层压降用U形管压差计测定。
鼓风机氨瓶总阀自来水吸收液取样口液封管填料塔温度计空气转子流量计氨转子流量计水转子流量计氨流量调节阀水流量调节阀U型管压差计吸收瓶量气管水准瓶仪表盘填料吸收塔实验装置流程示意图放空阀图1 填料吸收塔实验流程示意图（第一套）图2 填料吸收塔实验流程示意图（第二套）1-鼓风机；2-空气流量调节阀；3-空气转子流量计；4-空气温度；5-液封管；6-吸收液取样口；7-填料吸收塔；8-氨瓶阀门；9-氨转子流量计；10-氨流量调节阀；11-水转子流量计；12-水流量调节阀；13-U 型管压差计；14-吸收瓶；15-量气管；16-水准瓶；17-氨气瓶；18-氨气温度；20-吸收液温度；21-空气进入流量计处压力。