新型固阀塔板流体力学性能及流场模拟.
新型导向复合塔板流体力学性能研究
Ｂ ５０ Ｂ ８０ Ｂ ５ ０的 不 同 导 向 复合 塔板 进行 了 流体 力 学 性 能 测 试 ， 对 其 各 项 性 能 指 标 （ 降 、 沫 夹 带 、 Ｈ ０ 、 Ｈ ０ 、 ＨＩ０ 并 压 雾 漏
液等 ） 行 了对 比实 验 研 究 。研 究 了开 孔 率 及 不 同 填 料 型 号 对 导 向 复 合 塔 板 性 能 的 影 响 。 结 果 表 明 ： 孔 率 为 进 开
采用 空气 一 系统在 ｑ６ ０的有 机玻 璃塔 内进行 的 ， 水 ｂ０ 实验装 置及 方法 详见参 考 文献 ［ ］ ７ 。本 实验 的空 塔
动能 因子 范 围为 ４ ４ ． ０～９ ５ ｍ ｓ （ ｇ ｍ ） ， ． ９（ ／ ） ｋ ／ 液
流强度 范 围 为 ２ ７ ３～１ ． １ （ ｈ 。本 文 实 ．０ ８ ９ ９ｍ ／ Ｉ ） ｎ・ 验 中采 用 的导 向复 合 塔 板 的结 构 参 数 列 于表 １和
Ｖｏ． ７， Ｎｏ． １３ ３ ２ ０ ０ｌ
新 型 导 向复 合塔 板 流体 力 学性 能 研 究
李伟锋 李群 生 杨 明
（ 京 化 工 大 学 化 学 工 程 学 院 ， 京 １０ ２ ） 北 北 ０ ０９
摘
要 ：在 内径 ｑ ０ ￣ ０的有 机 玻 璃 塔 内 ， 空 气 一 为 物 系 ， 开 孔 率 为 ２ ． ％ 、９ ８ 、 １６ ， 置 填 料 型 号 为 ６ 以 水 对 ６３ ２ ． ％ ３ ． ％ 内
干板 压降是 在塔板 上无 液体 的情 况 下测得 的板
计 划 （０ ７ Ｂ １３４ ２０ Ｃ ７４ ０ ） 第 一 作 者 ： ，９ ４年 生 ， 士生 男 １８ 硕
通 讯 联 系 人
Ｅ— ａｌ ｉ ｓ ｍ ａｌ ｂ ｔ ｄｕ ｎ ｍ ｉ：ｌｑ ＠ ｉ． ｕｃ．ｅ ．ｃ
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)
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- uL uG - uL
高效复合塔板流体力学和传质性能研究的开题报告
高效复合塔板流体力学和传质性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着化工工艺的不断发展，复合塔板装置在气相吸收、萃取、蒸馏等工业过程中被广泛应用，而复合塔板的性能直接影响了整个装置的效率和产品质量。
因此，研究
复合塔板的流体力学和传质性能，对于推进化工工艺的发展和提高工业生产效率具有
重要意义。
二、研究内容和思路
本研究旨在通过数值模拟的方法，探究复合塔板内部流态及其对传质性能的影响规律，并寻求促进复合塔板传质强化的方法。
1、复合塔板内部流态数值模拟
首先，选取具有一定代表性的复合塔板结构，建立数值模型。
采用CFD（计算流体力学）计算，对塔板区内的气、液两相流体的运动特性进行模拟，并结合实验数据
进行模型验证。
2、复合塔板传质性能数值模拟
在模拟塔板流态的基础上，进一步计算复合塔板中气、液两相流体的传质特性，并分析影响传质性能的相关因素。
同时，结合实验数据进行模型验证。
3、复合塔板传质强化技术的研究
基于前两个阶段的数值模拟研究结果，对复合塔板传质强化技术进行探索，包括空气增压、添加助剂等方法。
三、研究预期成果
本研究期待通过数值模拟，深入挖掘复合塔板内部气液流体运动规律和传质特性，并寻找促进传质强化的方法，为工业生产提升效率和产品质量奠定基础。
同时，研究
成果也将为复合塔板设计和优化提供重要参考。
浮阀鼓泡器塔板的流体力学性能实验
2006年第25卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·85·化工进展浮阀鼓泡器塔板的流体力学性能实验周三平，樊玉光，陈兵，褚雅志（西安石油大学，西安 710065）摘要：分析了浮阀鼓泡器的结构特点。
在1 000 mm×350 mm规格的实验塔中，应用典型的水— 空气冷模实验系统对浮阀鼓泡器塔盘进行了实验研究，测定了多种气液负荷下的塔板压降、雾沫夹带和泄漏量等流体力学性能。
利用氧解吸法测定了塔板传质效率，并与F1型浮阀塔板进行了对比研究。
实验结果表明，在相同条件下，浮阀鼓泡器塔板比F1型浮阀塔板的板效率提高10%～20%，板压降降低200 Pa以上，雾沫夹带与泄漏与F1阀基本相当。
在小气速时，由于浮阀鼓泡器存在着鼓泡口而使得泄漏量比F1阀稍大，不过在工业应用范围内，浮阀鼓泡器的泄漏量和F1浮阀基本相当。
是一种综合性能优良的新型浮阀。
关键词：浮阀；压降；雾沫夹带；泄漏；板效率中图分类号：TQ 053.5文献标识码：A文章编号：1000–6613（2006）01–0085–04Experimental study on hydraulic performance of bubbling valve traysZHOU Sanping，F AN Yuguang，CHEN bing，CHU Yazhi（Xi’an Shiyou University of Petroleum, Xi’an 710065）Abstrct：The structural characteristics of bubbling valve tray were analyzed. In an experimental rectangular column of 1 000×350 mm, the behavior of bubbling valve tray was tested with air–water system. In the experiment, hydraulic properties, such as tray pressure drop, entrainment rate, and weeping rate were measured, and mass transfer efficiency was determined through the method of oxygen–absorptions. When compared with the corresponding properties of conventional F1 valve tray, the tray efficiency of bubbling valve tray was improved by 10%～20% , pressure drop was lowered by over 200Pa, and entrainment rate was almost the same. Bubbling valve tray, with its bubbling holes, hada larger weeping rate than F1 type tray at the low air flow rate in the experiment. However, in industrial application, the weeping rate of bubbling valve tray is almost equivalent to that of F1 type tray. The bubbling valve is proven to be a better valve in terms of overall performance.Key words：bubbling valves；tray pressure drop；entrainment rate；weeping rate；tray efficiency浮阀塔在塔设备中占有极其重要的地位，F1型浮阀自1950年工业应用以来，由于比舌型、筛板、泡罩的操作弹性大、效率高、制造与安装简单而被广泛应用。
几种板式塔流体力学性能演示
a. 漏液点 当上升气体流速减小，致使气体通过筛孔的动压不足以阻
止板上液体流下时，便会出现泄漏现象。 b. 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。
化工原理实验中心
三、实验装置及演示操作要求
5 6 3 7
化工原理实验中心
一、实验目的 ①了解板式塔各类型塔板的结构，观察各塔板上的气
液接触状况； ②了解板式塔的极限操作状态，确定各塔板的漏液点
和液泛点。
化工原理实验中心
二、基本原理
① 塔板的组成
各种塔板板面大致可分为四个区域，即溢流区、鼓泡区、安定区
和边缘区。
边缘区
安定区
溢
鼓
溢
流
泡
流
区
区
区
化工原理实验中心
⑤ 实验结束，关闭风机和水泵，关闭电源。
观察实验的两个临界气速，即操作下限的“漏液点”和操作上限的“液泛
点”。对于另三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。
化工原理实验中心
昆明理工大学化学工程学院
几种板式塔 流体力学性能演示
化工原理实验中心
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，板式塔内沿塔高装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流 向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体靠压强差推动，由塔 底向上依次穿过各塔板上的液层流向塔底。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。
新型组合浮阀塔板的研制及性能研究
Ｖａｌｖｅ高效微分浮阀）进行试验比较。从实验结果的数据分析
看出，在液流强度不是非常小的情况下，组合浮阀的适用面较ＡＤＶ浮 阀更加广泛，操作弹性更大，处理能力更好。
关键词：浮阀塔板，组合浮阀，研制，性能研究
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ
ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｉｌｌ ｎＯＷ，ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ
ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｌａｎｔ ｌａｒｇｅｌｙ． Ｆ １ ｔｙｐｅ ｆｌｏａｔ ｖａｌｖｅ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ
ｏｕｒ
ｐｌａｎｔ，ｂｕｔ ｉｔｓ
作者签名：
翊墼整
日期：遮丛：！
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摘要
新型组合浮阀塔板的研制及性能研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ摘要
浮阀塔是一种非常有效的气液传质设备，一经开发问世，即受到各 国的高度重视。其特点是浮动机理新颖、结构简单可靠。至今，浮阀塔 板在石油化工行业里面占据着非常大的生产地位。 目前国内使用最多的浮阀塔板类型为Ｆ１型。但随着行业竞争的日 益激烈，Ｆ１型浮阀塔盘，存在弹性要求小，效率不高，使用寿命短，阀 会转动、磨损、脱落等缺点。经过多年的研究创新，目前在以扩能、提 高分离效率为改造目的的项目里，或者在新建装置时，已经由ＡＤＶ浮 阀、盘式浮阀等类型的新型浮阀塔板逐步取代Ｆ１型浮阀塔板。 经过多年使用情况的经验积累发现，虽然新型浮阀塔板较Ｆ１型浮 阀有了大幅度的提高，但遇到粘性较大，易结焦的物系容易发生粘连， 进而失效。或者由于加工成本较高，阻碍了浮阀的发展。因此，综合考 虑各项因素，研制出新型的组合浮阀，并对其性能进行研究。 组合浮阀结合一般意义的浮动浮阀和固定浮阀的优点，能够适应较 大范围的操作弹性，并且能够处理一些容易结焦、粘度大的物料，方便 操作，便于停车清理。 本文参考国内外常规标准规范，综合考虑化工工艺及机械加工工 艺，对组合浮阀进行结构设计，并用三维软件建立结构模型。 为了考察组合浮阀的机械性能，本文采用三维软件及有限元分析软
板式塔流体力学性能电子教案
化工单元操作教案授课主要内容、课时分配、版书设计 项目八：精馏及设备操作任务3：精馏塔的操作与控制（二）一、塔板类型和塔板结构（一）塔板类型首先介绍错流塔板和逆流塔板，即有溢流管塔板和无溢流塔板。
1、泡罩塔2、筛孔塔板3、浮阀塔板4、喷射塔板5、淋降筛孔塔板（二）塔板结构分别介绍塔板各部位的结构、名称和作用以及符号。
二、板式塔流体力学特性（一）塔板上气液接触方式1、鼓泡接触状态2、泡沫接触状态3、喷射接触状态说明鼓泡接触状态塔板效率低，操作中一般不采用；泡沫接触状态适用于易挥发组分表面张力较小物系；喷射接触状态适用于易挥发组分表面张力较大的物系。
（二）板式塔流体力学特性1、压降 压降包括干板压降、液层压降和表面张力压降。
2、雾沫夹带 允许夹带量为1kg 干气中所含的液滴要小于0.1kg 。
3、淹塔 介绍淹塔现象、原因。
即雾沫夹带过量而引起的淹塔和降液管流通面积不足造成的液泛。
4、漏液 漏液的两种类型：倾向性漏液和随机性漏液。
漏液量不大于液体流量的10%。
液面落差 介绍概念以及液面落差对塔板上流体流动的影响。
三、浮阀塔的设计原则1．塔的有效段高度 N H Z T2．塔径确定最大空塔气速，负荷系数的确定和修正，包括板间距的确定和清液层高度的选择。
3．溢流形式的选择根据液体流量确定溢流形式，常见溢流形式有单溢流、双溢流、U 形溢流和阶梯溢流等。
4．溢流装置的设计包括堰长、堰高、降液管的宽度和截面积、底隙高度以及受液盘等结构尺寸的确定。
5．浮阀数的确定和布置阀孔数确定和排列，动能因数的取值范围，阀孔气速的确定。
6．浮阀塔板的流体力学校核包括压降校核、淹塔校核、雾沫夹带校核。
四、塔板负荷性能图塔板负荷性能图的分析应用，绘制方法，操作弹性的确定。
流体力学仿真分析报告
流体力学仿真分析报告本次流体力学仿真分析报告旨在研究某一特定流体系统的物理特性以及其对外界环境的影响。
具体而言，本报告将重点探讨流体力学仿真的意义、研究方法、结果分析和结论。
一、流体力学仿真的意义流体力学仿真是一种重要的工具，能够帮助研究人员深入了解各种流体系统，并为设计优化提供指导。
通过仿真分析，可以准确预测流体系统的性能、流动分布以及压力变化等关键特性，从而提高其效率、质量和可靠性。
二、研究方法在本次仿真分析中，我们采用了计算流体力学（CFD）方法进行建模和模拟。
CFD方法基于流体力学原理以及数值计算技术，通过将流体系统离散化为有限体积或有限元网格，近似求解流体力学方程组来模拟流动问题。
三、结果分析基于仿真模型，我们对流体系统的不同参数进行了变化并模拟了相应的流体行为。
通过对仿真结果的分析，我们发现不同参数对流体的流动速度、流场分布和阻力等产生了明显的影响。
例如，在流体管道中增加流体入口速度会导致管道内压力降低，而增大管道直径则会降低整体阻力，提高流体输送的效率。
四、结论通过本次流体力学仿真分析，我们得出了以下结论：1. CFD方法是一种有效的流体力学分析工具，可以帮助研究人员深入了解流体系统的行为。
2. 不同参数对流体系统的性能有着明显的影响，可以通过调整参数来优化流体系统的设计。
3. 通过流体力学仿真分析，我们可以准确预测流体系统的性能，提高其效率和可靠性。
综上所述，流体力学仿真分析对于研究流体系统具有重要的意义。
通过仿真模拟，我们可以深入了解流体的行为规律，为流体系统的设计和优化提供理论依据。
相信在今后的研究中，流体力学仿真将继续发挥重要的作用。
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新型固阀塔板流体力学性能及流场模拟
板式塔是重要的化工气液传质设备,近些年来,不断有新的板型出现,而固定阀塔板就是其中很重要的一类,它整合了浮阀塔板和筛孔塔板的优点,克服
了它们的部分缺点,有着很好的发展前景,本文正是在此背景下针对目前开发塔
设备新类型的实际需要,从实验和CFD模拟两个方面对一种新型固阀塔板进行了研究。
实验部分,本文在一个直径600mm的有机玻璃塔内用空气—水系统测定了这种新型固阀塔板的四种流体力学性能指标——塔板压降、雾沫夹带、漏液和
清液层高度,研究了它们随阀孔动能因子、溢流堰高和液流强度变化的规律,并
根据实验数据回归得到压降、雾沫夹带、漏液和清液层高度的关联式以指导工
业应用。
此外,本文还通过对比实验考察了固阀间距和塔板上固阀的排布方向对塔板四种流体力学性能指标的影响,为这种塔板结构的继续优化提供了方向。
模拟部分,本文在国内外已有研究的基础上,以双欧拉两相流模型和混合相k-ε湍流封闭模型为基础,建立了适用于本固阀塔板的三维气液两相流场模拟的CFD模型,模型中动量源项采用Krishna等提出的计算方法,其中的平均体积相含率是
通过本文的实验数据关联而得到的。
为了证明所建模型的适用性,本文模拟计算了直径600mm塔板上气液两相流场,采用的塔板结构尺寸和操作条件与实验时完全相同,模拟得到的不同操作条件下板上清液层高度与实验测定值吻合较好,间
接证明所建模型能够比较准确的模拟固阀塔板上气液两相流场,而且不受操作条件的限制。
以此模型为基础,本文通过模拟计算考察了不同固阀排布方向对塔板弓形区内流场的影响。
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