固旋阀塔板液相流场的实验研究

发布时间：2020-08-25 22:29

【摘要】：塔板效率是评价板式塔的一个关键指标,高效的塔设备能够在生产中达到绿色节能、提高经济效益的目的。塔板效率取决于塔内的气液两相接触,而塔板上液相流动状态则影响气液接触,通过测定塔板上液相停留时间分布,可以研究液相流场信息。塔板上液相流场分布与塔板结构密切相关,在旋转流场和固定阀的基础上本实验室开发了一种新型固定阀鼓泡元件—固旋阀。通过流体力学和传质性能研究发现,固旋阀塔板有湿板压降小、雾沫夹带低、操作弹性大、塔板效率高、气含率均匀等优点,具有广阔的应用前景。本文在1200 mm内径的有机玻璃塔内,以空气-水为实验物系,热水为示踪剂,用温度阵列-热水示踪技术,通过测定液相停留时间分布,对固旋阀塔板液相流场进行了研究。考察了沉浸式弓形降液管、悬挂式弓形降液管以及安装导流板之后的悬挂式弓形降液管的固旋阀塔板上液相流场分布的异同。研究结果表明:本文所用的温度阵列-热水示踪技术是一种操作方便、节约示踪剂、有效且精确的测量塔板液相流场分布的方法。随着液相溢流强度的增大,塔板上液相流动加快,沉浸式弓形降液管塔板液相停留时间由8 s缩短至5.5 s,悬挂式弓形降液管塔板液相停留时间由9 s缩短至5 s。随着溢流强度的增大沉浸式弓形降液管塔板液相分布趋向不均匀,悬挂式弓形降液管塔板则反之。随着气相动能因子的增大,塔板上液相流动加快,鼓泡剧烈,加大了液相湍动能,增强了旋转流场的作用,液相在塔板上分布趋向于均匀,沉浸式弓形降液管塔板液相停留时间由8 s缩短至7 s,悬挂式弓形降液管塔板液相停留时间由9 s缩短至8 s。在大溢流强度工况下液相本身所具有的能量更大,增大气相动能因子,气相对液相能量的改变较小,综合考察发现大溢流强度工况下固旋阀塔板上液相分布受气相动能因子的影响较小,换言之,气相动能因子更容易影响小溢流强度工况下的塔板上液相分布。固旋阀塔板液相流动复杂,在塔板上形成的旋转流场有利于液相在塔板上分布均匀。旋转流场对沉浸式弓形降液管液相分布的影响比对悬挂式弓形降液管塔板的影响大。悬挂式弓形降液管的固旋阀塔板上液相分布具有沿壁面流动的特性,并且板上液相停留时间比沉浸式弓形降液管塔板长。导流板的安装使得塔板上液相整体分布有所改善,导流板对塔板近入口区域液相分布的作用比塔板近出口区域的作用更大。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ053.5
【图文】：

固定阀,折边,塔板

浙江工业大学硕士学位论文文献综述利于减弱相邻阀之间的气相对冲，减少由对冲带来的雾沫夹带和漏液量，提高了塔板的操作弹性，减少传质死区，同时气体先吹向塔板再上升增加了气液相接触时间，气体能量消耗在液层内有利于提高塔板上液体的湍动程度，从而提高塔板的传质效率。

塔板,固定阀,折边

图 1.2 条形折边固定阀[18]hematic diagram of fixed valve tray with folding si 500mm 内径的有机玻璃塔内，以空气-水性能。研究结果显示，条形折边固定阀的小很多，给出了塔板压降的计算公式，沫夹带量比筛板和 F1 浮阀都小，漏液点高；在 300mm 内径的不锈钢塔内，以水-了条形折边固定阀的传质性能。结果表明1 浮阀塔板，在中高气相负荷工况下塔板效

固定阀,圆形,塔板,折边

浙江工业大学硕士学位论文文献综述负荷工况下宽阀和高阀的板效率高于窄阀和低阀。如图 1.3 所示，浙江工业大学在系列 DJ 塔板的基础上以条形折边固定阀作为鼓泡元件开发了 DJ-5 塔板，此塔板具有抗堵、高效等特点，在工业应用中十分成熟广泛[22]~[27]。1.1.2.2 圆形折边固定阀塔板浙江工业大学开发的圆形折边固定阀由塔板直接冲压而成，其结构如图 1.4所示，该阀由阀面和呈 120°排布的三条阀腿组成，阀面在塔板上正投影为一圆形区域，该区域的大小随阀体的大小而改变。与条形折边固定阀类似圆形折边固定阀的阀盖周边向下弯折，该设计有利于提升塔板的水力学性能和传质性能。三条阀腿 120°的排布方式可加强塔板上气液湍动，强化传质。

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