填料塔流体力学特性解读

填料塔流体力学性能实验报告填料塔是一种常用的化工设备，用于气体和液体的传质和传热过程。

本文将以填料塔流体力学性能实验为主题，探讨其在化工工艺中的重要性和实验结果。

一、填料塔的流体力学性能填料塔是一种用于气体和液体传质传热的设备，其内部填充了大量填料，形成了大量的表面积，提高了传质传热效率。

填料塔的流体力学性能是指在不同操作条件下，气体和液体在填料层中的流动特性，包括压降、液滴分布、气液接触等。

二、实验目的本次实验旨在研究填料塔在不同操作条件下的流体力学性能，以便优化填料塔的设计和操作参数。

具体实验目的包括：测量填料塔的压降、液滴分布和气液接触情况，分析填料塔的传质传热效率。

三、实验装置和方法实验装置包括填料塔、气体供给系统、液体供给系统和数据采集系统。

实验方法为在不同操作条件下，通过改变气体和液体的流量和温度，观察填料塔内气液流动情况，并记录实验数据。

四、实验结果与分析1. 压降测量通过实验得到了不同操作条件下的压降数据。

结果显示，随着气体和液体流量的增加，压降逐渐增大。

这是因为气体和液体在填料层中的摩擦和阻力增加导致的。

同时，随着填料层的高度增加，压降也会增大。

2. 液滴分布实验中观察到了填料塔内液滴的分布情况。

结果显示，液滴在填料层中呈现出较好的分散状态，且随着液体流量的增加，液滴的分布更加均匀。

这是因为液体在填料层中受到填料的阻力，导致液滴分散。

3. 气液接触实验中还观察到了气液接触情况。

结果显示，在填料塔内，气体和液体之间发生了充分的接触和混合。

这是因为填料层提供了大量的表面积，增加了气液间的接触机会。

五、实验结论通过本次实验，我们得到了填料塔在不同操作条件下的流体力学性能数据。

根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1. 填料塔的压降随着气体和液体流量的增加而增大。

2. 填料塔内液滴呈现出较好的分散状态，液滴分布更均匀。

3. 填料塔提供了充分的气液接触和混合。

六、实验意义和应用价值填料塔作为一种常用的化工设备，在化工工艺中起着重要的作用。

(1) 填料塔内的流体力学特性填料塔内气液两种流体逆向流动时具有一定的特性，即假定给液量保持不变，在逆流情况下，气体的流速达到一定值时，就发生所谓液体的泛滥现象，此时液体停止下降，且开始随同上逸的气体被吹出塔外，此时气体的流速称为“泛点”。

若在对数坐标上标出压强降△P 对气体空塔速度U 的关系，并以不同的液体喷淋量（L ）作为第三参数，可以画出如图8-5所示的各种不同的曲线。

当喷淋量L ＝0，即所谓干塔情况，所得关系为一条直线，其斜率为1.8～2.0，即 1.8 2.0P U ∆=，这时阻力与气速的关系如同气体高度湍流状态流过真空管道时的情况。

当有液体喷淋时，所得的关系就不再是一条直线，而是由三条线段组成的一条曲线。

当气速达到A 点时，液体向下游动受逆向气流的牵制开始明显起来，表现在填料上的滞留液量剧增，气流通过截面不断减小，因此从A 点之后，压强降随空塔气速有较大的增加，图8-6中曲线斜率不断加大，A 点称为“载点”。

当气速增加到B 点时，压强降几乎直线上升，表示塔内发生了气泛，称之为“泛点”，此时气体托住液滴，逐渐使液滴形成连续相，气体反变成分散相，吸收操作无法正常进行。

填料塔只能在泛点下操作。

有的学者认为开始拦液之点（载点）为吸收填料塔的最大可允许的操作情况。

而实际最经济的操作速度，最好相当于载点速度的80％左右或泛点速度的50％～70％。

（2）泛液速度（f v ）通过上面分析，不难了解在决定吸收塔的操作情况或塔径的设计上，都必须首先确定可允许的最大气流速度，即在泛点时的空塔气速。

从实验数据刊出，泛点时的空塔气速f v 与流体物性、液气流量比、填料充填方式和填料特性有关。

实验结果一般用通用关联图的形式把有关因素关联起来。

当前工程设计中最常用的关联图如8-7。

实验填料塔吸收实验一、实验目的1. 了解吸收过程的流程、设备结构，并掌握吸收操作方法。

2. 在不同空塔气速下，观察填料塔中流体力学状态。

测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。

3. 掌握总传质系数的测定方法，测定在一定喷淋量下水吸收氨的体积传质系数T。

4.通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。

二、实验原理1. 填料塔的流体力学特性吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。

填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。

测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。

气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。

当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。

随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE 段。

当气速增大到E点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E称为泛点。

2.传质实验总体积传质指数Kya是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。

它是反应填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。

本实验是水吸收空气——氨混合气体中的氨。

混合气体中氨的浓度很低。

吸收所得的溶液浓度也不高，气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡在X—Y坐标系位置线）。

故可用对树皮平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：GA =KYa·VP·ΔYm所以 KY a=GA/VPΔYm其中ΔYm =[(Y1-Ye1)-(Y2-Ye2)]/[ln(Y1-Ye1)/ (Y2-Ye2)]式中GA—单位时间内氨的吸收量[Kmol/h]Kya—总体积传质系数[Kmol/m3h]Vp—填料层体积[m3]ΔYm—气相对数平均浓度差。