高性能动态填料塔及控制方法研究

发布时间：2020-11-11 10:07

　　 填料塔在化工领域作为的一种膜接触设备吸收、蒸馏、萃取等领域有着广泛的的应用。高通量、高效率和低压降等优良的综合性能一直作为填料塔领域的研究指标。对新型填料的研究一直是填料塔提升其传质性能和流体力学性能的最成熟和最广泛的方式。然而,对原有填料进行优化和改进只能在一定程度上提升填料塔的性能指标,提升程度有限,也没有解决填料塔在有固相生成的化学反应中的难以工作等问题。因次,提出一种新型的塔器结构,从根本上提升填料塔的传质性能和流体力学性能是本文的研究重点。本文针对以上问题,做如下研究:(1)首先对填料塔的传统研究方向做了介绍和总结,在此基础上提出了一种基于填料周边的流体湍动,提出一种新型塔器结构,使填料自身产生振动。运用PLC和电磁铁为控制元件,以内部装填磁球的球形填料为执行元件,构建一个动态填料塔平台,并从理论上证明其可行性。(2)以永磁体和填料内填充的磁球为实验对象,使用高斯计测定不同距离的磁场强度,拟合出距离与磁力之间的方程与曲线;通过对永磁体作用下磁球运动距离的分析,拟合其运动方程,通过二次求导,得到距离与磁力之间的方程与曲线。对后面的动态填料塔实验平台的搭建提供计算依据。(3)使用PLC作为实验平台的下位机,组态王作为实验平台的下位机完成动态填料塔的硬件选型和设计与软件部分的编程。完成实验平台的搭建,并测试其功能。
【学位单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ053.5;TQ53
【部分图文】：

?ｍ?赚形填料?矩ｇ形填料??图１．１典型的散堆填料??（２）规整填料??规整填料研宄的起步时间比散堆填料要晚，性能要求的起点也高，根据结构可分为波纹型填??料和非波纹型填料，根据材料可分为塑料规整填料和金属规整填料。１９６２年由瑞士苏尔寿公司设??计及研发的第一款规整填料正式问世。这种填料命名为金属丝网波纹填料可以明显改善填料塔??的流体力学性能和传质性能，但其造价昂贵，必须考虑生产成本来进行选择使用。而且寿命较短，??填料表面极易产生固相沉积。为了对上述的缺点进行优化，苏尔寿公司在金属丝网波纹填料基础??上研发了金属板波纹填料，金属波纹填料具有代表性的是Ｍｅｌｌａｐａｋ填料［１７］。波纹填料由于其材??质的选择，适用范围广泛，在大尺径塔中与高气一液压强环境中有着良好的表现。在之后的规整??填料研宄中，依据着高效率、大通量、低压降的指标，越来越多的规整填料出现在市场上。如由??苏尔寿公司设计的优流填料Ｍｌ

?ｍ?赚形填料?矩ｇ形填料??图１．１典型的散堆填料??（２）规整填料??规整填料研宄的起步时间比散堆填料要晚，性能要求的起点也高，根据结构可分为波纹型填??料和非波纹型填料，根据材料可分为塑料规整填料和金属规整填料。１９６２年由瑞士苏尔寿公司设??计及研发的第一款规整填料正式问世。这种填料命名为金属丝网波纹填料可以明显改善填料塔??的流体力学性能和传质性能，但其造价昂贵，必须考虑生产成本来进行选择使用。而且寿命较短，??填料表面极易产生固相沉积。为了对上述的缺点进行优化，苏尔寿公司在金属丝网波纹填料基础??上研发了金属板波纹填料，金属波纹填料具有代表性的是Ｍｅｌｌａｐａｋ填料［１７］。波纹填料由于其材??质的选择，适用范围广泛，在大尺径塔中与高气一液压强环境中有着良好的表现。在之后的规整??填料研宄中，依据着高效率、大通量、低压降的指标，越来越多的规整填料出现在市场上。如由??苏尔寿公司设计的优流填料Ｍｌ

只能用于特定的气体与液体进行充分反应，所以流体的密度Ｐ与流体的黏度系数／／变的，所以要想提高流体状态参数雷诺数必须要从流体的流速ｖ入手。??但另一方面现今大多数塔器由于成本问题和现有技术的不足无法大幅度提高流体的统填料塔改变流体的流速大多依靠塔器外部阀门调节，这种方式一是难以大幅度提高速，二是很难根据所需要的传质效能来提高固定数值的流体的流速，难以进行的规范化与需要进行大量的试验与数据统计，耗费人力物力。所以设计一种在入口固定流体的流速，塔器内部可以实现改变流体的流速的新型填料塔是符合现今填料塔的发展趋势的。??与现有填料对比，层压式丝网填料虽然计算比表面积较大，但层间流道层叠挤压，比表面积不大，而填装流动阻力却较大，流体难以获得较好的湍动效果；而湍球塔及其球虽然流体具有较好的湍动效果，但其传质比表面积并不大，而且要求装置提供较高的流度，并保持填料＾流态化状态，能耗增大。??２．１．２新型填料增强塔性能的途径??宁夏大学自主研发的新型填料，填料结构由２层套叠的错孔球面组成，多层球壳之撑圆柱连接，球壳上均布贯穿圆孔，最内层球壳内置球状磁体或铁氧体；直接相邻的内面上的贯穿圆孔相互错开，不直接贯通。所用填料在结构上弥补了传统散堆填料（拉西环）的不足，具有大的比表面积和持液量。??
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本文编号：2879057