固旋阀塔板的传质性能及局部气含率的研究

摘要

浮阀塔板在制造和工业应用中存在着加工耗材量大、制造成本高、浮阀容易磨损或脱落等不足，而固定阀塔板由于具有加工简单、制造成本低等优点得到了国内外学者越来越多的关注。新型固定阀塔板，改变了气体从固定阀侧边中吹出的方向，使其斜向下吹到塔板板面上，从而减小雾沫夹带量和漏液量，以提高塔板的处理能力和传质效率。但在高气相负荷工况下，仍存在着雾沫夹带量过大等缺陷，故其操作上限及传质效率均有改进和提高的空间。从优化塔板结构、强化流场和提高塔板效率等方面考虑，在圆固阀的基础上引入旋转流场的概念，本实验室开发出新型的固旋阀塔板，并对其流体力学性能进行了相关研究。
　　本文在前人的基础上，以空气—水—氧气为实验体系，在内径为600 mm的不锈钢塔中，采用氧解吸的方法对固旋阀塔板的传质性能进行了考察;以空气—水为实验体系，在尺寸为300mm×400mm，板间距为400mm的有机玻璃塔中，利用自制的电导探针考察了固旋阀塔板的气含率分布特性，并与相同开孔率下的F1浮阀塔板进行了对比。
　　实验结果表明:在同一液相喷淋密度下，固旋阀塔板随着气相阀孔动能因子F0的增大，塔板效率呈现先增大后减小的趋势，同时固旋阀塔板的效率明显高于F1浮阀，并且在高气相负荷下，这种差距逐渐变大;固旋阀塔板相对于F1浮阀具有更优良的操作性能和处理能力。当板上清液层高度一定时，固旋阀塔板和F1浮阀塔板的面平均气含率αG均随着F0的增大而逐渐增加，且固旋阀塔板的面平均气含率高于F1浮阀塔板约10.48％;两种塔板的气含率不均匀指数Ergas值均随着F0的增大而逐渐增大，且随着气相负荷的增大，固旋阀塔板的Ergas值越来越低于F1浮阀塔板;当板上清液层高度和气相负荷一定时，两种塔板的αG均随着板上高度的增大而逐渐增大，且当板上高度高于35 mm时，固旋阀塔板的αG高于F1浮阀塔板约12.2％;两种塔板的Ergas值均随着板上高度的增大而逐渐减小并趋向稳定;固旋阀上的翅片具有较强的导向作用，在相邻阀间形成一个旋转流场，避免了从邻近阀孔吹出来的气流发生直接对冲，增加了气体在板上液层里的停留时间，加强了气液湍流程度，使得液层中平均气含率及分布的均匀性都得到提高。
　　通过对固旋阀塔板的传质性能和局部气含率分布的研究，可以得出如下结论:固旋阀塔板的效率高于F1浮阀，并且在高气相负荷下尤为显著;固旋阀塔板相对于F1浮阀具有更优良的操作性能和处理能力;翅片和阀盖的的共同作用，在相邻阀间形成一个旋转流场，提高了板上液层中的气含率以及分布的均匀性。

目录

论文说明

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

第二章 文献综述

2．1 板式塔研究进展

2．1．1 泡罩型塔板

2．1．2 筛孔型塔板

2．1．3 浮阀型塔板

2．1．4 固阀型塔板

2．2 旋转流场

2．2．1 旋流塔板

2．2．2 方形旋阀塔板

2．2．3 旋转浮阀

2．2．4 主动旋转浮阀

2．3 板式塔的传质性能

2．3．1 塔板效率的表示方法

2．3．2 塔板效率的影响因素

2．3．3 相际间对流传质理论

2．4 塔板气含率

2．4．1 气含率的定义

2．4．2 塔板上气含率的研究现状

2．5 本论文思路以及研究内容

3．1 实验目的

3．2 实验内容

3．2．1 塔板结构与特点

3．2．2 实验装置

3．3 实验测试方法

3．4 实验数据的采集

3．5 实验数据的处理

3．6 结果与讨论

3．6．1 固旋阀塔板效率

3．6．2 塔板效率的对比

3．7 本章小结

第四章 固旋阀塔板上单阀的局部气含率研究

4．1 实验目的

4．2 实验装置与测试方法

4．2．1 实验装置

4．2．2 塔板结构及参数

4．2．3 测试方法

4．2．4 数据处理

4．3 实验结果分析与讨论

4．3．1 气相负荷对单阀局部气含率分布的影响

4．3．2 不同板上高度下单阀的气含率分布情况

4．4 本章小结

第五章 固旋阀塔板上四阀的局部气含率研究

5．1 实验目的

5．2 实验装置与测试方法

5．3 实验结果分析与讨论

5．3．1 气相负荷对四阀局部气含率分布的影响

5．3．2 不同板上高度下四阀的气含率分布情况

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

致谢