板式塔流体力学实验报告

板式塔流体力学 实验报告 化学实验报告单总流体力学实验报告观察种子结构实验报告观察种子结构实验报告单观察种子的结构实验报告单 板式塔流体力学特性的测定 化工基础实验报告 实验名称板式塔流体力学特性的测定 班级姓名学号成绩 实验时间同组成员 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系;测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系; 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图;比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能; 二、实验原理 板式塔流体力学特性测定 塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一定，气体空塔速度从小到大变动时，可以观察到几种正常的操作状态:鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象;在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带;在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量(m3/s)为纵坐标，液体体积流量(m3/s)为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸 以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。 传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流体力学模型如下: 1) 压降 ?p??pc??pl 式中，Δp—塔板总压降，Δpc—干板压降，Δpl—板上液层高度压降， 其中 ?pc?0.051?vg( u02 ) c0 式中ρv—气相密度，kg/m3;g—重力加速度，m/s2，u0—筛孔气速，m/s，c0—筛孔流量系数， 筛板上因液层高度产生的压降Δpl即液层有效阻力hl: ?pl??lghl 式中ρl—液相密度，kg/m3，g—重力加速度,m/s2，hl—液层有效阻力，m液柱。 2) 漏液 为保证筛孔不漏液的下限气速为u0m，筛板的u0m可按下面的经验式进行计算: uom?4.4c0 (0.0056?0.13hl?h?)?l ?v 式中，u0m—漏液点的筛孔气速，m/s;hL—板上清液层高;hL?hw，how，m; hσ—与液体表面张力相当的液柱高度，m液柱。 h?? 4? 9810?l.d0 其中:σ—液体表面张力，N/m;ρl—液体密度，kg/m3;d0—筛孔孔径，mm 3) 过量液沫夹带 ev? 5.7?10?6 ? ( uG )3.2 HT?hf 式中:ev—液沫夹带量，kg液/kg气;σ—液相表面张力，N/m; uG—按有效截面积计算的气速; uG?—塔截面积，m2;Af—降液管截面积，m2; HT—板间距，m; hf—鼓泡层高度，hf? Vs ，m/s;Vs—气相负荷，m3/s;AT AT?Af hL ，hL—板上清液层高度，m;Φ—鼓泡层平均相对密度，? 一般情况下，取Φ=0.4，即hf=2.5hL。 斜孔塔板的流体力学模型 斜孔塔板一排排的斜孔与液流方向垂直，气体从斜孔水平喷出，相邻两排孔口方向相反，交错排列，起到相互牵制的作用。既有气流水平喷出的优点，又消除了气流对撞转为向上冲的现象，板上保证均匀的低液面，使得气体和液体不断分散和聚集，通量比普通筛板可增大30,,40,。 斜孔塔板属筛板型塔板，其设计及计算方法与筛板塔类似。由于其结构上的特点，在阻力降、漏液和夹带的计算公式上与筛板又有不同。 1) 压降 干板压降可按下式计算: 2 u0 ?pc??.?v 2 式中:Δpc—干板压降，ζ—干板阻力系数，实验测定ζ=2.1; 液层压降可按下式计算: hl??.?lghL???lg(hw?how) 式中:hl—液层压降，Pa;ε—发泡系数，对于水—空气系统，ε=0.5 hw—堰高;how—堰上液头高; 2) 漏液 为防止严重漏液，保证正常操作，斜孔塔板的孔动能因数F0必须满足下式: F0?8 l 1000 式中:F0?u0v，ρl、ρv—液相、气相密度，kg/m3;u0—孔速，m/s; 3) 雾沫夹带 斜喷型塔板的雾沫夹带量均大大小于普通筛板的雾沫夹带值，但雾沫夹带的规律相似，斜孔塔板雾沫夹带计算公式如下: ev?0.157( ugHT?Hf )1.9( ev )0.7?0.2 ?l??v 式中:ev—雾沫夹带量，kg(液)/kg(气); ug—液层上部的气体流速，m/s;uG? Vs ，m/s;Vs—气相负荷，m3/s;AT— AT?Af 塔截面积，m2;Af—降液管截面积，m2;ρl、ρv—液相、气相密度，kg/m3; σ—液体表面张力，N/m;HT—板间距，m; Hf—鼓泡层高度，Hf? F0 hL，m;F0—孔动能因子，无因次;hL—板上清液层高5.3 度，m; 三、实验装置与流程 装置中的有关尺寸: 筛板塔 塔径D,190mm板间距HT,294mm堰高hW,30mm 降液管底距塔板hO,16mm 堰长LW,130mm 孔径dO,8mm开孔数n,36个 孔心距t,21.5mm 开孔率:按传质区计算Ф,12.6%，按塔截面积计算Ф,6.38% 图1 板式塔流体力学实验流程 1、水箱 2、离心泵 3、液体流量计 4、压差计 5、测量雾沫夹带 6、测量漏液 7、测量板上清液层高度 8、板式塔 9、气体流量计 10、漩涡气泵 四、操作注意事项 塔设备实验: 1( 不得急速开关阀门，以防损坏设备。 2( 不要让衣物、长发、饰品等接近风机吸入口; 3( 打开风机、水泵时务必保证出口阀门关闭，以防打坏转子流量计; 4( 进行实验操作时不要超过设备正常操作范围，以防设备损坏、大量水飞溅。 5( 先测定干塔、干填料压降与空塔速度的关系，不要开水泵以免淋湿塔板、填料。 6( 注意开关水泵、风机的顺序，防止水倒灌入气路。 五、实验原始数据表格: 1)设备参数 塔内径D,190mm; 堰长lw?84mm;堰高hw?15mm;堰宽wd?27mm; 孔径d0?8mm;孔数n=36;t=20mm;开孔率??12.6%。 2)原始数据记录表 六、数据处理 1(对原始数据表格中的数据进行换算 塔内径D,190mm,则塔截面积A= 0.028m2; 篇二:板式塔流体力学实验计算示例 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 表2浮阀塔板实验数据记录表 表3有降液管的筛孔板实验数据记录表 表4无降液管的筛孔板实验数据记录表 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 V操作上限V操作下限 2. 计算塔板弹性:操作弹性? 3. 分别比较: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3,5s。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 图1塔板板面 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，称为进口安定区，而在出口处，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 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 篇三:流体力学实验报告 流体力学实验组 班级 化33姓名吴凡灿 学号成绩 实验时间 第6周周日 同组成员芦琛琳、董晓锐 一、实验目的 1、观察塔板上气液两相流动状况，测量气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系;测定雾沫夹带量、漏液量与气速的关系; 2、研究板式塔负荷性能图的影响因素，作出筛孔塔板或斜孔塔板的负荷性能图;比较筛孔塔板与斜孔塔板的性能; 3、观察填料塔内气液两相流动状况，测定干填料及不同液体喷淋密度下填料层的阻力降与空塔气速的关系; 4、测定填料的液泛气速，并与文献介绍的液泛关联式比较; 5、测定一定压力下恒压过滤参数K、qe和te; 6、测定压缩性指数S和物料特性常数K。 二、实验原理 1(板式塔流体力学特性测定 塔靠自下而上的气体和自上而下的液体逆流流动时相互接触达到传质目的，因此，塔板传质性能的好坏很大程度上取决于塔板上的流体力学状态。当液体流量一 定，气体空塔速度从小到大变动时，可以观察到几种正常的操作状态:鼓泡态、泡沫态和喷射态。当塔板在很低的气速下操作时，会出现漏液现象;在很高的气速下操作，又会产生过量液沫夹带;在气速和液相负荷均过大时还会产生液泛等几种不正常的操作状态。塔板的气液正常操作区通常以塔板的负荷性能图表示。负荷性能图以气体体积流量(m3/s)为纵坐标，液体体积流量(m3/s)为横坐标标绘而成，它由漏液线、液沫夹带线、液相负荷下限线、液相负荷上限线和液泛线五条线组成。当塔板的类型、结构尺寸以及待分离的物系确定后，负荷性能图可通过实验确定。 传质效率高、处理量大、压力降低、操作弹性大以及结构简单、加工维修方便是评价塔板性能的主要指标。为了适应不同的要求，开发了多种新型塔板。本实验装置安装的塔板可以更换，有筛板、浮阀、斜孔塔板可供实验时选用，也可将自行构思设计的塔板安装在塔上进行研究。 筛板的流体力学模型如下: 1) 压降 ?p??pc??pl 式中，Δp—塔板总压降，Δpc—干板压降，Δpl—板上液层高度压降， 其中 ?pc?0.051?vg( u02 ) c0 式中 ρv—气相密度，kg/m3;g—重力加速度，m/s2，u0— 筛孔气速，m/s，c0—筛孔流量系数， 筛板上因液层高度产生的压降Δpl即液层有效阻力hl: ?pl??lghl 式中ρl—液相密度，kg/m3，g—重力加速度,m/s2，hl—液层有效阻力，m液柱。 2) 漏液 为保证筛孔不漏液的下限气速为u0m，筛板的u0m可按下面的经验式进行计算: uom?4.4c0 (0.0056?0.13hl?h?)l ?v 式中，u0m—漏液点的筛孔气速，m/s;hL—板上清液层高;hL?hw，how，m; hσ—与液体表面张力相当的液柱高度，m液柱。 h?? 4? 9810?l.d0 其中:σ—液体表面张力，N/m;ρl—液体密度，kg/m3;d0—筛孔孔径，mm 3) 过量液沫夹带 ev? 5.7?10?6 ? ( uG )3.2 HT?hf Vs ，m/s;Vs—气相负荷，m3/s;AT AT?Af 式中:ev—液沫夹带量，kg液/kg气;σ—液相表面张力，N/m; uG—按有效截面积计算的气速; uG?—塔截面积，m2;Af—降液管截面积，m2; HT—板间距，m; hf—鼓泡层高度，hf? hL ，hL—板上清液层高度，m;Φ—鼓泡层平均相对密度，? 一般情况下，取Φ=0.4，即hf=2.5hL。 斜孔塔板的流体力学模型 斜孔塔板一排排的斜孔与液流方向垂直，气体从斜孔水平喷出，相邻两排孔口方向相反，交错排列，起到相互牵制的作用。既有气流水平喷出的优点，又消除了气流对撞转为向上冲的现象，板上保证均匀的低液面，使得气体和液体不断分散和聚集，通量比普通筛板可增大30,,40,。 斜孔塔板属筛板型塔板，其设计及计算方法与筛板塔类似。由于其结构上的特点，在阻力降、漏液和夹带的计算公式上与筛板又有不同。 1) 压降 干板压降可按下式计算: 2 u0 ?pc??.?v 2 式中:Δpc—干板压降，ζ—干板阻力系数，实验测 定ζ=2.1; 液层压降可按下式计算: hl??.?lghL???lg(hw?how) 式中:hl—液层压降，Pa;ε—发泡系数，对于水—空气系统，ε=0.5 hw—堰高;how—堰上液头高; 2) 漏液 为防止严重漏液，保证正常操作，斜孔塔板的孔动能因数F0必须满足下式: 式中:F0?u0 F0?8 ?l 1000 ?v，ρl、ρv—液相、气相密度，kg/m3;u0—孔速，m/s; 3) 雾沫夹带 斜喷型塔板的雾沫夹带量均大大小于普通筛板的雾沫夹带值，但雾沫夹带的规律相似，斜孔塔板雾沫夹带计算公式如下: ev?0.157( ugHT?Hf )1.9( ev )0.7?0.2 ?l??v 式中:ev—雾沫夹带量，kg(液)/kg(气); ug—液层上部的气体流速，m/s;uG? Vs ，m/s;Vs—气相负荷，m3/s;AT— AT?Af 塔截面积，m2;Af—降液管截面积，m2;ρl、ρv—液相、气相密度，kg/m3; σ—液体表面张力，N/m;HT—板间距，m; Hf—鼓泡层高度，Hf? F0 hL，m;F0—孔动能因子，无因次;hL—板上清液层高5.3 度，m; 三、实验装置与流程 装置中的有关尺寸: 筛板塔 塔径D,200mm板间距HT,294mm 堰高hW,30mm 降液管底距塔板hO,16mm 堰长LW,130mm 孔径dO,8mm开孔数n,36个 孔心距t,21.5mm 开孔率:按传质区计算Ф,12.6%，按塔截面积计算Ф,6.38% 四、操作注意事项 塔设备实验: 1( 不得急速开关阀门，以防损坏设备。 2( 不要让衣物、长发、饰品等接近风机吸入口; 3( 打开风机、水泵时务必保证出口阀门关闭，以防打坏转子流量计; 4( 进行实验操作时不要超过设备正常操作范围，以防设备损坏、大量水飞溅。 5( 先测定干塔、干填料压降与空塔速度的关系，不要开水泵以免淋湿塔板、填料。 6( 注意开关水泵、风机的顺序，防止水倒灌入气路。 原始数据: 干塔气速: 喷淋密度:0.8??3/h 喷淋密度:1.2??3/h 数据处理: 已知数据:筛板塔 塔径D,200mm 板间距HT,294mm 降液管底距塔板hO,16mm 堰高hW,30mm 堰长LW,130mm 孔径dO,8mm开孔数n,36个 孔心距t,21.5mm 开孔率:按传质区计算Ф,12.6%，按塔截面积计算Ф,6.38% 1. 做出干塔pu曲线 公式: 空塔气速=空气流量/截面积/3600 (m/s); 以第2组数据为例:u= 300.0283?3600 =0.2945??/?? 截面积,3.14×0.1902/4,0.0283??2 在双对数坐标图上做出?p,u的图像如下: 从图像可以看出压降与气速取对数后呈线性关系，且斜率为1.5左右， 可知?p与u的1.5次方成正比，压降与气速的关系与?p,u表示的情况有一定的差距， 但这是正常的，因为理论计算与实际情况肯定会存在一定的误差。 2、不同喷淋密度下，全塔压降与气速的关系: 喷淋密度:0.8??3/h 1.8-2.0