斜孔噴射塔板研究

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1、斜孔噴射塔板流體力學(xué)性能研究吳永勝王維德趙鵬張世偉(華僑大學(xué)化工學(xué)院廈門361021)摘要：木文主要介紹自行研制的“斜孔噴射塔板”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)其在噴射條件下流體力學(xué)性能中的塔板壓降進(jìn)行分析和研究，力圖研制出一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、壓降低且容易形成較為穩(wěn)定的噴射操作條件的噴射塔板。關(guān)鍵詞：斜孔噴射塔板，流體力學(xué)，傳質(zhì)性能ThestructureofthelatestdevelopmentofInclined-HolejettrayWuYongsheng,WangWeide,ZhaoPeng,ZhangS

2、hiwei(CollegeofChemicalEngineeringHuaqiaoUniversityXiamen361021)Abstract:ThispapermainlyintroducesthestructureofthelatestdevelopmentofInclined-Holejettray,ithasbeenexperimentallystudiedofthepressuredropwhichisthehydrodynamicsonthistypeoftray,andtriestosupp

3、ressasimplestructure,largecapacity,lowpressuredropandarelativelyeasilystablejet-operationconditionsofspraytray.Keywords:Inclined-Holejettray,hydrodynamics,masstransferperformance噴射塔板的出現(xiàn)，使得塔板上的氣液兩相都是以并流方式相遇或者接觸，增大了氣液負(fù)荷,強(qiáng)化了兩相的接粗卩】，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)分離對(duì)高效、低阻、大通量的要求，在業(yè)界受

4、到廣泛的重視。同時(shí)標(biāo)志著塔板技術(shù)從傳統(tǒng)的泡沫鼓泡操作到更為廣闊的噴霧液滴的工況領(lǐng)域。雖然，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到噴射塔板有很好的傳質(zhì)分離效率，但是市于實(shí)現(xiàn)噴射并穩(wěn)定的條件較難達(dá)到,或者制造成木等原因，也使得噴射塔板在很大程度上受到限制⑷。斜孔噴射塔板是一種新型的并流噴射塔板卩

5、,容易形成較為穩(wěn)定的噴射操作條件，且具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大和良好的流體力學(xué)性能。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)板式塔進(jìn)行改造時(shí)，可保留原有的篩板、降液管和塔圈，只將在原塔每層板上加上斜孔噴射塔板就能實(shí)現(xiàn)原有的鼓泡塔變成噴射塔板，使原有的分離效果和生產(chǎn)能

6、力都有很大幅度的提高，不但可以大大節(jié)約改造設(shè)備投資，而且可以顯著縮短改造施工周期，節(jié)省施工費(fèi)用。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)在使用的塔為篩板塔，塔體采用有機(jī)玻璃加工而成，橫截面為圓形，規(guī)格為e1200mm,篩板開孔率為9.3%。1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容包插斜孔噴射塔板的形狀和尺寸設(shè)計(jì)，并以空氣和水為實(shí)驗(yàn)物系，進(jìn)行冷模實(shí)驗(yàn)，主要開展斜孔噴射塔板在穩(wěn)定操作時(shí)壓降的研究。1.3實(shí)驗(yàn)方案斜孔噴射塔板的流體力學(xué)性能冷模實(shí)驗(yàn)研究以空氣■水為物系?？諝饨?jīng)流量計(jì)計(jì)量后由風(fēng)機(jī)輸入塔的底部，經(jīng)氣體分布板分散后升入實(shí)驗(yàn)塔板，

7、將板上液體吹射成霧沫狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)塔板中，氣體為連續(xù)相，液體為分散相，氣體與液體呈并流方式自孔板從下往上流動(dòng)。上升的氣體碰到攔沫器的下側(cè)面后順著攔沫器上的開孔繼續(xù)往上流動(dòng)流動(dòng)，液滴同樣由攔沫器上面的孔上升到攔沫器的上表面，然后大量液滴在攔沫器上層突起的導(dǎo)流作用下進(jìn)入降液管進(jìn)入下一層塔板。通過目測(cè)確定達(dá)到噴射條件，達(dá)穩(wěn)定后測(cè)量兩攔沫器間的壓差確定篩板以及攔沫器的性能，通過拍照的方式獲取各種操作狀態(tài)下的液滴直徑，作為一種輔助手段，對(duì)攔沫器性能進(jìn)行參考。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1斜孔噴射塔板的設(shè)計(jì)（1）斜孔噴射塔板結(jié)構(gòu)

8、示意圖和裝配示意圖如圖1和圖2。vb?a=119b二168.20c=15d=9.24e=5圖3斜孔噴射塔板設(shè)計(jì)圖圖2實(shí)驗(yàn)裝配示意圖圖1斜孔噴射塔板結(jié)構(gòu)示意圖（2）斜孔噴射塔板設(shè)計(jì)討論設(shè)計(jì)產(chǎn)品如上圖所示，即在原來篩板上方加上一橢圓形篩孔板，其一側(cè)有與孔同形狀的柱狀突起，橢圓短半軸長為塔內(nèi)壁半徑，通過控制橢圓長軸長，可以改變攔沫器在塔內(nèi)的傾斜角。操作時(shí)使突起一側(cè)朝上，攔沫器下端折過相應(yīng)角度后插入降液管且緊貼降液管內(nèi)側(cè)直邊，?町以有效防止攔沫器轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)達(dá)到噴射狀態(tài)時(shí)，液滴和氣體并流往上通過攔沫器上的孔，氣體繼續(xù)往

9、上進(jìn)入上層板，液滴在攔沫器板、重力和突起阻力多重影響下，落在攔沫器上層，在突起導(dǎo)流作用下沿斜面往下匯入降液管，進(jìn)入下層板。產(chǎn)品加工相對(duì)簡單，耗時(shí)少，安裝方便，可以自由裝卸，且加工費(fèi)用低。研究發(fā)現(xiàn)，傾斜角在45°時(shí)，容易形成的穩(wěn)定噴射條件，且液滴能被斜板有效攔截并導(dǎo)流，所以本實(shí)驗(yàn)只研究45°時(shí)的塔板結(jié)構(gòu)性能，且將45°時(shí)的塔板設(shè)計(jì)定義為“斜孔噴射塔板”。（3）斜孔噴射塔板的結(jié)構(gòu)具體參數(shù)見設(shè)計(jì)圖3所示。2.2斜孔噴射