08填料塔流体力学特性曲线测定
填料塔流体力学性能的测定
五、实验数据记录及处理
塔径Ф = 100 mm 填料层总高度2000 mm 填料名称：金属丝网波纹θ环乱堆填料室温：20℃
4.液体流量在600L/h下的实验数据记录
作图得：
液体流量200L/h时，未观察到液泛现象，400L/h时，当空气流量大于25.0 m3·h-1时，有明显的液泛现象，此时压降约为1570Kpa。
600L/h时，空气流量在20.0m3·h-1以上，有液泛出现，此时压降为4190Kpa；而在800L/h时，空气流量大于19.0 m3·h-1就出现液泛，此时压降约为3900Kpa。
六、思考题
1.实验过程中，为什么要在填料塔塔底设有液封？液封高度如何确定？
液封的目的是保证塔内的操作压强。
液封设置时： U形管作液封时，为防止管顶部积存气体，影响液体排放，应在最高点处设置放空阀或设置与系统相连接的平衡管道。
液封高度大于吸收塔内相对压力*1.1（视正负压确定方向）。
填料塔流体力学性能测定
五、实验数据记录与处理1、实验数据的记录塔内径1000mm 填料高度0.8m 填料名称：拉西环室温：20℃1.1、干填料塔下的实验数据记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 7 27.7 0.36 0.28 20.2 0.122 9 27.5 0.52 0.43 20.2 0.153 11 27.4 0.68 0.58 20.1 0.194 13 27.7 0.86 0.75 20.0 0.225 15 27.8 1.07 0.94 20.1 0.276 17 27.9 1.28 1.15 20.1 0.317 19 28.1 1.53 1.38 20.1 0.368 21 28.4 1.8 1.64 20.0 0.419 23 28.6 2.07 1.9 20.0 0.4610 25 28.8 2.38 2.19 20.0 0.5211 27 29.3 2.72 2.51 20.0 0.5912 29 29.5 3.08 2.85 20.0 0.6613 31 29.8 3.48 3.22 20.0 0.73 1.2、在水流量为50L/h下的填料塔的实验数据记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 7 27.3 0.39 0.27 12.9 0.172 9 27.4 0.58 0.41 12.9 0.243 11 27.4 0.8 0.58 13 0.314 13 27.6 1.02 0.74 13 0.385 15 27.8 1.27 0.94 13 0.476 17 28 1.53 1.14 13 0.567 19 28.2 1.82 1.36 13 0.678 21 28.4 2.15 1.63 13 0.779 23 28.6 2.53 1.9 13 0.9210 25 28.9 2.91 2.18 13 1.0611 27 29.2 3.37 2.51 13 1.2412 29 29.4 3.85 2.85 13 1.4413 31 29.7 4.38 3.22 13 1.64 1.3、在水流量为70L/h下的填料塔的实验数据记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 4 28.2 0.2 0.12 13 0.12 5 27.8 0.26 0.17 13 0.123 6 27.7 0.32 0.21 13 0.144 7 27.6 0.39 0.26 13 0.175 8 27.6 0.49 0.34 12.9 0.26 9 27.6 0.58 0.41 13 0.247 10 27.7 0.71 0.5 13 0.288 11 27.8 0.8 0.57 12.9 0.329 12 27.9 0.92 0.66 13 0.3610 13 28 1.03 0.75 13 0.411 14 28.1 1.14 0.83 12.9 0.4412 15 28.2 1.26 0.92 12.9 0.4813 16 28.3 1.41 1.03 12.9 0.5314 17 28.4 1.56 1.14 13 0.5915 18 28.5 1.68 1.25 12.9 0.6216 19 28.6 1.85 1.38 13 0.6917 20 28.7 2.02 1.49 13 0.7618 21 28.8 2.21 1.63 12.9 0.8319 22 29.1 2.38 1.75 12.9 0.8820 23 29.2 2.58 1.9 12.9 0.9721 24 29.3 2.77 2.04 13 1.0522 25 29.4 3 2.2 13 1.1523 26 29.5 3.24 2.35 12.9 1.2624 27 29.9 3.46 2.5 13 1.3525 28 30 3.73 2.66 13 1.4826 29 30.1 4.04 2.85 13 1.6327 30 30.6 4.33 3 13 1.7828 31 30.8 4.66 3.21 13 1.9529 32 31.1 5 3.4 13 2.1230 33 31.2 5.27 3.64 13 2.152、实验数据的处理2.1干填料塔与水流量为50L/h的实验数据处理2.2 水流量为70L/h时填料塔的实验数据处理实验次数Δp/z v/A lg(Δp/z)lg(v/A) 实验次数Δp/z v/A lg(Δp/z)lg(v/A)1 0.125 0.142 -0.903 -0.849 16 0.863 0.672 -0.064 -0.1722 0.150 0.177 -0.824 -0.752 17 0.950 0.708 -0.022 -0.1503 0.175 0.212 -0.757 -0.673 18 1.038 0.743 0.016 -0.1294 0.213 0.248 -0.673 -0.606 19 1.100 0.779 0.041 -0.1095 0.250 0.283 -0.602 -0.548 20 1.213 0.814 0.084 -0.0896 0.300 0.319 -0.523 -0.497 21 1.313 0.849 0.118 -0.0717 0.350 0.354 -0.456 -0.451 22 1.438 0.885 0.158 -0.0538 0.400 0.389 -0.398 -0.410 23 1.575 0.920 0.197 -0.0369 0.450 0.425 -0.347 -0.372 24 1.688 0.955 0.227 -0.02010 0.500 0.460 -0.301 -0.337 25 1.850 0.991 0.267 -0.00411 0.550 0.495 -0.260 -0.305 26 2.038 1.026 0.309 0.01112 0.600 0.531 -0.222 -0.275 27 2.225 1.062 0.347 0.02613 0.663 0.566 -0.179 -0.247 28 2.438 1.097 0.387 0.04014 0.738 0.602 -0.132 -0.221 29 2.650 1.132 0.423 0.05415 0.775 0.637 -0.111 -0.196 30 2.688 1.168 0.429 0.0673、实验结果在双对数坐标系中以lg(Δp/z)为纵坐标，以lg(v/A)为横坐标绘制在以上三种不同情况下的图形如下：图2、填料塔-氧解吸实验流程1、氧气钢瓶2、减压阀3、氧气缓冲罐4、氧气流量计5、水缓冲罐6、水流量调节阀7、水流量计8、涡轮流量计9、氧气吸收柱 10、风机 11、空气缓冲罐 12、空气流量调节阀 13、空气流量计 14、计前压差计 15、全塔压差计 16、孔板流量计 17、富氧水取样口 18、氧气解吸塔 19、贫氧水取样口。
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。
化原实验报告-填料塔流体力学性能
扬州大学
化工原理实验报告
班级姓名学号实验日期
同组人姓名指导教师
实验名称填料塔流体力学特性及吸收传质系数的测定
一、实验预习
1. 实验目的
2. 实验原理
3. 写出下图所示的实验流程示意图中各编号所代表的设备、仪器或仪表的名称。
填料塔吸收实验流程示意图
4. 简述实验所需测定的参数及其测定方法
5. 实验操作要点
二、实验数据表
（一）原始数据表
1. 填料塔液体力学实验测定记录
指导教师（签字）
2. 体积吸收系数测定记录
指导教师（签字）
（二）数据处理结果
1. 填料塔液体力学实验
（1）水流量：
（2）水流量：
（3）水流量：
2. 体积吸收系数
三、计算举例（并绘制填料塔压降与空塔气速关系图）
四、问题讨论
1. 测定a K y ⋅ 和p ∆有何实际意义？为测定a K y ⋅
需测得哪些参数？
2. 实验中气速对a K y ⋅
及p ∆有何影响？
3. 若气体温度与吸收液温度不同，应按哪种温度计算享利系数？。
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。
填料塔吸收实验(环境工程原理)
实验九 填料塔吸收实验一．实验目的1．了解填料吸收装置的设备结构及操作。
2．测定填料吸收塔的流体力学特性。
3．测定填料吸收塔的体积吸收总系数K Y α。
4．了解气体空塔流速与压力降的关系。
二．实验原理1．填料塔流体力学特性吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。
填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。
测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。
气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如左图中AB 线，其斜率为1.8～2。
当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB 线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD 段。
随气速的进一步增加出现载点（图中D 点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE 段。
当气速增大到E 点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E 称为泛点。
2．传质实验填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。
在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。
但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料的高度。
填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法等。
气相体积吸收总系数K Y α是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量，它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。
混合气体中氨的浓度很低。
吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。
化工原理实验思考题
化工原理实验思考题 Revised by BETTY on December 25,2020实验1 流体阻力实验本实验用水为工作介质做出的λ－Re 曲线，对其它流体能否使用为什么答：适用。
因为光滑管的阻力系数λ只与雷诺数Re有关,故对其他的流体一样适用。
本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置 U 型管读数 R 到ΔPf 的计算过程和公式是否与水平管完全相同为什么答：过程一样，公式（通式）相同，R 值的计算结果不同。
通式：p1 p2 = ( ρ A ρ B ) gR + ρ B gz 水平放置：垂直放置： z=0p1 p2 = ( ρ A ρ B ) gRz=L（管长）p1 p2 = ( ρ A ρ B ) gR + ρgL在不同设备上（包括相对粗糙度相同管径不同）、不同温度下测定的数据是否能关联在一条曲线上为啥么答：不能，因为粗糙度和或管径任何一个发生变化都会影响λ的值，而Re与流体的密度和粘度有关，密度与粘度与温度有关，所以会影响Re的值。
因此在不同设备上（包括相对粗糙度相同管径不同）、不同温度下测定的数据不能关联在同一曲线上。
实验2 伯努利实验管内空气泡会干扰实验现象，请问怎样排除？答：若空气泡在流体流动的导管中出现，则将出口阀慢慢关小使流速减小，在迅速将出口阀调大，赶走气泡。
减小流量，使测压管内的水溢出以排除气泡。
调节实验导管出口阀，使导管内水的流速足够大。
试解释所观察到的现象。
答：a导管内水的流速增加，各液柱高度减小，这是因为流速增加，水的动能增加，增加的动能由静压能转化而来，所以液柱的高度会减小。
b在保持溢流状态时，流速一定，则液柱高度稳定，而水槽未保留溢流状态时，则液柱高度会逐渐下降，这是由于水槽液位下降，使导管内液体流速发生改变，所以液柱高度会变化。
实验结果是否与理论结果符合？解释其原因。
答：不符合，理论结果是在流体为理想流体的基础上得到的，而实际流体在流动过程中有阻力损失。
填料塔压降曲线和吸收系数的测定
终点时应立即关闭三通旋塞，读出量气管内气体体积，若一个量气管内
已充满空气，吸收尚未达到终点，应关闭对应的三通旋塞，然后启用另
一个量气管，直至达到终点，随后读取两量内的空气总体积；Ⅴ. 尾气浓
度 y出 的计算，因氨与硫酸中和反应式为：
2NH 3
+
H 2 SO4
=
(
NH和终点)时，被滴物的摩尔数 nNH3 和滴定剂的摩尔数
3
10
17
24
1
11
15
14 12
13
5 21
自
来
20 6 水
图 3-4 填料吸收塔实验装置流程图
1-鼓风机、 2-空气流量调节阀、 3-空气转子流量计、 4-空气温度传感器、 5-液封管、 6-吸收液取样口、 7-填料吸收塔、 8-氨气瓶阀门、 9-氨气转子流量计、 10-氨气流量调节阀、 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、 20-吸收液温度传感器、 21-空气进入流量计处压力
填料塔压降曲线和吸收系数
1. 实验目的 ①了解填料吸收塔的结构、性能、基本流程与操作。 ②熟悉填料式传质设备的流体力学性能。
③掌握总传质单元高度和总体积传质系数的测定方法。
2. 实验原理 填料塔通常采用圆柱形塔体，在塔内，填料装填在带孔的支撑板上形成填料 层，装填方式多种多样，一般可采用“乱堆”方式。气体一般由塔的下放进入， 通过支撑板向上通过填料层；液体入塔后通过塔上方的分布器均匀喷洒在填料 层上，在填料表面形成液膜，与通过床层缝隙向上流动的气体进行接触，完成 传质。
三角瓶中的塔底溶液至终点。
⑤水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量（建议空气流量10 m3 h ）并相应
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实验八填料塔流体力学特性曲线测定
一、实验目的
1.了解填料吸收塔的结构和吸收操作流程；
2. 测定不同喷林密度下气体流速和压强降的关系曲线；
3. 测定不同不同喷林密度下的载点和泛点气速；
4. 观察持液和液泛现象。
二、实验装置
图1所示装置用于测定填料塔流体力学特性时，关停CO2管路即可。
填料塔是一内径为90mm的塔体，塔内装填填料采用φ8×6mm瓷拉西环，水由水泵输送，流经转子流量计至塔顶，从塔顶喷林而下，最后从塔底流回水槽。
空气由风机吸入，风机为旋涡风机，输入功率为250W，转速为2800/min,风压为10.5KPa,风量为26m3/h。
通过转子流量计后到进口管，最后在塔顶排空。
空气和水的流量均由转子流量计测量，通过床层的压强降由差压计测定。
图1填料塔流体力学特性曲线测定工艺流程图
填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。
计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。
而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律，所以测量流体力学性能是吸收实验的一项内容。
实验可用空气与水进行。
在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。
测量结果经整理后标绘在双对数坐标纸上。
气体通过填料层时压降ΔP与气速u及填料特性（形状，尺寸）有关：ΔP∝u1.5～2.0（u空塔气速）。
气液两相逆流通过填料层时，气体的压降ΔP除与气速u和填料特性有关外，还取决于喷淋密度等因素。
在一定喷淋密度下，当气速较小时ΔP∝u1.5～2.0但比无喷淋时的ΔP值高。
当气速增加到一定值时。
气液间的摩擦力开始牵制液体向下流动。
液膜增厚，气流通道变小。
阻力增加较快，此时㏒ΔP～㏒u关系曲线上出现一个拐点，称为泛点。
当喷淋密度增加时，压力降增加，载点与泛点的气速下降。
一般填料塔的设计均应在泛点以下操作。
（对于一般乱堆填料当每米高的填料层压降值为200～250mmH2o左右时即产生液泛）。
如果要求压降很稳定。
则宜在载点以下，但因为很多场合下没有明显载点，难以准确确定之。
而泛点以后则已有较准确的关联式。
因此塔的设计中一般均先计算泛点速度WF然后乘以负荷因子（一般为0.6～0.8）作为实际气速。
泛点气速关联式：
㏒
式中：W F—泛点空速气速，m/s；
g —重力加速度，9.81m/s2；
a/ε3—干填料因子，m-1；
r G,r L —气相，液相密度，kg/m3；
u L—液相粘度，CP。
1．测空气通过干填料层时的压降
关闭塔底排水阀，开启旁路气阀和进口气阀，启动风机（勿启动水泵），在空气流量计读数范围内，调节空气流量，选10个以上流量分别测空气通过床层的压差，在对数坐标上绘制空气流速与压降关系曲线。
2．测空气通过湿填料层时的压降
空气系统如上，打开塔底排水阀，启动水泵，先使填料全面润湿一次，然后调节水量，任选两组流量在保持流量稳定的情况下，每组流量测10个点以上的压差（接近液泛时，应多测几点）。
⒊熟悉操作，观察气液在填料层内流动状况及液泛现象。
五、实验注意事项
1．不要使气速过分超过泛点，避免冲跑和冲破填料。
2．测空气通过湿填料层时的压降时，塔底底部要维持一定液面水封以防止漏气。
3．每调节一次气速后，必须待塔内气液流动状况稳定后，再测取数据。
六、实验记录及数据处理
1. 将实验现象、实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。
2．在合适的坐标系上标绘压降—空塔气速（Δp/z－u）关系曲线（对数），并求出载点气速，指出泛点气速。
七、思考题
1．气体通过干填料层时的压降与气体通过湿填料层时的压降有什么异同？
2．填料塔的液泛与哪些因素有关？
3．当不发生液泛时，突然发现压差计读数急剧上升和下降，试分析原因？
4．什么是持液量?静、动持液量的区别?。