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高效复合塔板流体力学和传质性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着化工工艺的不断发展，复合塔板装置在气相吸收、萃取、蒸馏等工业过程中被广泛应用，而复合塔板的性能直接影响了整个装置的效率和产品质量。
因此，研究
复合塔板的流体力学和传质性能，对于推进化工工艺的发展和提高工业生产效率具有
重要意义。
二、研究内容和思路
本研究旨在通过数值模拟的方法，探究复合塔板内部流态及其对传质性能的影响规律，并寻求促进复合塔板传质强化的方法。
1、复合塔板内部流态数值模拟
首先，选取具有一定代表性的复合塔板结构，建立数值模型。
采用CFD（计算流体力学）计算，对塔板区内的气、液两相流体的运动特性进行模拟，并结合实验数据
进行模型验证。
2、复合塔板传质性能数值模拟
在模拟塔板流态的基础上，进一步计算复合塔板中气、液两相流体的传质特性，并分析影响传质性能的相关因素。
同时，结合实验数据进行模型验证。
3、复合塔板传质强化技术的研究
基于前两个阶段的数值模拟研究结果，对复合塔板传质强化技术进行探索，包括空气增压、添加助剂等方法。
三、研究预期成果
本研究期待通过数值模拟，深入挖掘复合塔板内部气液流体运动规律和传质特性，并寻找促进传质强化的方法，为工业生产提升效率和产品质量奠定基础。
同时，研究
成果也将为复合塔板设计和优化提供重要参考。
（完整版）化工原理实验（思考题答案）实验1 流体流动阻力测定1. 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。
2. 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。
3. 流量为零时，U 形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程：21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ4. 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。
关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。
5. 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6. 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U 形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U 形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7. 读转子流量计时应注意什么？为什么？答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。
如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。
8. 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。
,2222222111g u g p Z g u g P Z ++=++ρρ ∵d 1=d 2 ∴u 1=u 2 又∵z 1=z 2（水平管）∴P 1=P 29. 本实验用水为工作介质做出的λ－Re 曲线，对其它流体能否使用？为什么？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d 、u 、ρ、变化。
化工原理课程设计（规整填料塔）填料精馏塔设计任务书一、设计题目：填料塔设计二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计三、设计条件：1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨；2、产品苯含量不低于96%；3、残液中苯含量不高于1%；4、操作条件：填料塔的塔顶压力：4kPa（表压）进料状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：101.33kPa（表压）5、设备型式：规整填料塔6、设备工作日：300天/年，24h连续运行四、设计内容和要求序号设计内容要求1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等3 流体力学验算塔板负荷性能图4 冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算5 再沸器的传热面积和加热介质的用量计算6 计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等目录第1章流程的确定和说明 (3)1.1加料方式 (3)1.2进料状态 (3)1.3冷凝方式 (3)1.4回流方式 (3)1.5加热方式 (3)1.6加热器 (4)第2章精馏塔设计计算 (5)2.1操作条件和基础数据 (5)2.1.1操作压力 (5)2.1.2基础数据 (5)2.2精馏塔工艺计算 (7)2.2.1物料衡算 (7)2.2.2热量衡算 (9)2.2.3理论塔板数计算 (11)2.3精馏塔的主要尺寸 (12)2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12)2.3.2塔径设计计算 (15)2.3.3填料层高度的计算 (16)第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17)3.1.1计算冷却水流量 (18)3.1.2冷凝器的计算与选型 (18)3.2再沸器 (18)3.2.1间接加热蒸汽 (18)3.2.2再沸器加热面积 (18)3.3塔内其他结构 (19)3.3.1接管的计算与选择 (19)3.3.2液体分布器 (20)3.3.3除沫器 (21)3.3.4液体再分布器 (22)3.3.5填料支撑板的选择 (22)3.3.6塔底设计 (23)3.3.7塔的顶部空间高度 (23)第4章结束语 (24)参考文献 (25)第1章流程的确定和说明1.1加料方式加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。
规整填料塔设计浅析规整填料塔设计浅析引言：规整填料，是一种在塔内按均匀几何图形排列、整齐堆砌的填料，具有较高的传质性能和生产能力。
因此，规整填料塔的应用范围是越来越广泛，其设计的要求也越来越高。
1 规整填料塔的结构填料塔由筒体、塔内件及填料构成。
填料分为散装和规整填料两大类。
塔内件有各种形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置与进料装置及气体分布装置等。
筒体有整体式结构及法兰连接分段式结构。
对于直径800mm 以上的大塔一般采用整体式结构，填料及所有塔内件从人孔送入塔内组装，如图1所示：图1规整填料塔填料塔结构示意图2 规整填料塔的特点规整填料塔不仅结构简单，而且具有生产能力大（通量大）、分离效率高、持液量小、操作弹性大、压强降低等特点。
通过填料材质的选择，可处理腐蚀性的物料。
尤其对于压强降较低的真空精馏操作，更显示出其优越性。
但是，规整填料塔的造价通常高于板式塔，对于含有悬浮物的料液、易聚合的物系则不适用，而且对于有侧线出料的场合等也不大适宜。
图2 规整填料3 填料塔的设计3.1液泛气速计算液泛是指逆流填料塔中气液两相交互作用达到一种特定流体力学现象。
发生液泛时，持液量增加，气液鼓泡传质，气流脉动，液体被大量带出塔顶部，塔操作不稳定甚至被破坏。
因此，填料塔只有在泛点气速以下才可能稳定地操作，但如果气速太低又会造成设备的浪费以及气、液体分布的不均匀。
通常认为，液泛气速是填料塔逆流操作的极限气速，一般取操作气速为液泛气速的50%~80%[1]。
规整填料塔设计的首要任务是根据填料类型，将其在操作条件下的泛点气速算出，再确定适宜的塔径和塔内实际操作气速下的填料层压降。
利用Bain-Haugen公式计算液泛气速在工业中使用非常广泛，而且参数少，易查找，计算精度较高，对规整填料非常适用。
该公式是Bain-Haugen[2]修正Sherwood等提出的，修正后的公式为：式中，L、G为液相、气相流率，kg/s；为液泛气速，m/s；为气相密度，kg/m3 ；为干填料因子，m-1；为液相、气相密度，kg/m3；为液相粘度，Pa?s。
化工原理实验(思考题答案)流动阻力、离心泵、过滤常数、对流传热、吸收、精馏、干燥实验1 流体流动阻力测定1. 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。
2. 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。
3. 流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程：Z1 P1 g Z2 p2 g,当p1 p2时,Z1 Z24. 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。
关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。
5. 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6. 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
流动阻力、离心泵、过滤常数、对流传热、吸收、精馏、干燥7. 读转子流量计时应注意什么？为什么？答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。
如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。
8. 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。
精细化工中的流体流动与传热的数值模拟精细化工是指在化学过程中需要进行高精度控制的生产过程。
在精细化工的过程中，流体流动和传热过程是两个非常关键的方面。
流体流动的特性决定了反应器内的化学品混合情况，而传热过程则决定了反应器内化学反应的速率。
精细化工的流体流动和传热过程需要进行数值模拟，以帮助工程师了解反应器内的情况，并找出最佳的生产参数。
数值模拟是通过计算机模拟物理现象的过程。
在精细化工的流体流动和传热模拟中，计算流体力学（CFD）和传热计算（FEM）技术是两个关键技术。
在数值模拟过程中，需要对反应器中的物质和能量进行数学建模，以便精确模拟出流体流动和传热过程。
在此基础上，计算机可以执行模拟计算，以便得出关键流量和温度数据。
在精细化工的流体流动和传热数值模拟中，为了准确模拟流体流动、传热、混合等过程，需要考虑流动的稳定性、沉积、振荡、涡旋等多种因素。
为此，数值模拟需要通过多个方面的设定与处理来提出合适的分析结果，包括精细的网格设计、边界条件的设置、流体力学模型的选取等。
CFD技术主要以有限体积法和有限元素法为核心原理。
其中有限体积法将流域划分为若干个体积元，对体积元内的流体流动与热传递方程求解，并在网格上进行离散化计算。
这一方法的优点在于其对于大的问题空间计算量较小，精度较高；而另一种方法——有限元素法则是将问题领域划分为N个小单元，计算每个小单元内部的流场与热场的数值解，并均匀整合进行计算整个问题空间的数值解。
因此，在大规模问题的计算中其成本将非常高。
传热计算（FEM）主要利用有限元素法进行模拟。
FEM建立在定义物理现象和场域相互作用变量的基础之上。
FEM 经常被用来分析实际体系，例如原子核、飞机、车辆，以及建筑中的热与电力需要。
FEM 主要关注于热流，通常会针对反应器中的热传递行为进行模拟计算。
通过FEM对热传递过程的精确模拟，可以找到最佳的反应器设计方案，从而优化化学反应的效果。
总之，精细化工中的流体流动与传热的数值模拟对于化学工程的生产过程至关重要。
实验1 流体流动阻力测定1. 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。
2. 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。
3. 流量为零时，U 形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时 柏努利方程就变成流体静力学基本方程：21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ4. 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。
关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。
5. 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6. 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U 形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U 形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7. 读转子流量计时应注意什么？为什么？答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。
如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。
8. 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。
,2222222111g u g p Z g u g P Z ++=++ρρ ∵d 1=d 2 ∴u 1=u 2 又∵z 1=z 2（水平管） ∴P 1=P 29. 本实验用水为工作介质做出的λ－Re 曲线，对其它流体能否使用？为什么？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d 、u 、ρ、变化。
实验一 流体流动阻力的测定一、实验目的1. 掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法；2. 测定直管摩擦系数λ~R e 的关系，验证在一般湍流区内λ、R e 与ε/d 的函数关系；3. 测定流体流经阀门及突然扩大管时的局部阻力系数ζ；4.测定层流管的摩擦阻力。
二、实验原理流体流经直管时所造成机械能损失为直管阻力损失。
流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。
(1) 直管阻力摩擦系数λ的测定:流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：2122f p p l u h d λρ-== 即 1222()d p p lu λρ-= 层流时：λ=64/Re; 湍流时：λ是Re 和ε/d 的函数，须由实验测定。
（2）局部阻力系数的测定: 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。
本实验采用阻力系数法进行测定。
22f u h ζ=三、实验装置与流程实验装置部分是由水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒U 形压差计等所组成。
管路部分由五段并联的长直管，自上而下分别为用于测定层流阻力、局部阻力、光滑管直管阻力、粗糙管直管阻力和扩径管阻力。
测定阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件（球阀或截止阀）；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。
本装置的流量使用涡轮流量计测量。
管路和管件的阻力采用各自的倒U形压差计测量，同时差压变送器将差压信号传递给差压显示仪。
四、实验步骤1. 首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀门，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大；2. 同时打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应；3. 改变流量测量流体通过被测管的压降，每次改变流量（变化10L/min左右），待流动达到稳定后，分别仪表控制箱上的压降数值；4. 实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。
天津大学博士学位论文加压下规整填料塔内流体流动和传质特性的研究及其计算流体力学模拟姓名：张鹏申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：余国琮2002.1.1天津大学博士学位论文力也随之降低，这样随着压力的增加，传质效率应不断增大，当压力升至混合物的临界压力时，两相的差别消失，传质阻力下降为零，传质效率应趋近于１００％。
但在实际精馏操作中，高压时的传质效率往往要比人们预测的低得多。
１９９９年，ＦＲＩ［３Ｊ发表了他们的高压精馏实验数据。
他们的实验物系为正丁烷一异丁烷，操作压力为０．７・２．７ＭＰａ，所用填料为Ｍｅｌｌａｐａｋ２５０Ｙ。
结果表明，在压力等于Ｏ．７ＭＰａ时，该填料的等板高度值（ＨＥＴＰ）为０．３ｍｉ当压力升至２．７ＭＰａ，液相负荷为泛点负荷的７０．８０％时，其ＨＥＴＰ值达到了０．７３ｍ。
而通过改进液体分布器，可使填料的分离性能得到提高，ＨＥＴＰ可降到Ｏ．３５—０．４１ｍ。
这同时也说明，流体在填料内的轴向和径向混合（通常称之为返混）是高压下填料塔分离效率降低的主要因素。
ＺｕｉｄｅｒｗｅｇａｎｄＮｕｔｔｅｒ［２１（１９９２）以ＮｕｔｔｅｒＲｉｎｇｓ为填料，以正丁烷一异丁烷为物系所做的高压精馏实验也表明，在压力从常压到１１３８Ｋｐａ的过程中，填料的等板高度明显下降，说明填料效率变好，但随着压力超过１１３８ＭＰａ而继续升高，填料的效率开始下降，并得出结论．大尺度的气相返混及其所引起的液相流的不良分布是造成高压下填料塔效率降低的主要因素。
（３）高压精馏填料塔的压降１９９３年，Ｒａｌｐｈ［４１发现通用压降关联式（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＰｒｅｓｓｕｒｅＤｒｏｐＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）在减、常压下其计算值与实际测量值吻合相当好。
但在高压下其计算值比实际测得的值要低的多。
这是由于增加精馏塔的操作压力将使气、液相的密度差别减小，同时液相的粘度和表面张力也随之降低，这就使液相更易变为含气量比较多的泡沫相，如在Ｃ２分离的实验中气含率最大可达到３８％。
因泡沫相所占的空间远远大于相同负荷下清液所占的体积，这样就减小了填料的实际空隙率，使气相的真实速度增大，压降增大。
综上所述，高压精馏具有液相负荷大、流动参数大、气速低、压降大的特点，严重的气、液相返混是其分离效率下降的主要因素。
因此，研究填料塔内流体的流体力学行为，对丁提高填料的传质分离效率具有重要意义。
２．２高压热模精馏实验２．２．１实验装置本实验的实验装置图如图２－１所示，其主要设备有精馏塔及其塔内件、导热油炉、塔底再沸器、塔顶冷凝器、高压屏蔽泵、真空泵、原料液贮罐、产品罐等。
下面分别对～些主要设备进行阐述。
２４第二章加压下规整填料塔内传质行为的研究２．２．１．１精馏塔图２－１实验装置图Ｆｉｇ．２－１Ｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｅｔｕｐ实验所Ｈｊ高压精馏塔的示意图如图２－２所示，该塔的操作压力范围为０．１～２．ＯＭｐａ，操作的最高温度为２６０＂Ｃ。
塔身材质为不锈钢，塔内径１５０ｍｍ，整个装置的高度为８．１ｍ，其中塔内有效填料装填高度为２ｍ，分成两段，即精馏段和提馏段，每段填料的高度为１ｍ，两段填料问装有溅液盘式进料液分布器，塔顶装有回流液分布器。
塔底再沸器采用导热油加热炉提供热能源，其热负荷为１×１０４ｋｃａｌ・ｈ～。
本次实验使用的填料为天大天久公司生产的２５０Ｙ型波纹板规整填料，之所以采＿ｌ｛ｆｊ２５０Ｙ型填料为实验用填料是因为该填料的典型性及其在．１：业生产中的广泛使用。
塔｜』＝｜温度的检测采＿ｌ；｛ｊ６个热电阻温度计，分别＿ｌ｛；Ｉ来测量塔顶、塔上部、塔中部、塔下部、塔底出料及回流液的温度，其中塔身上四个测温点的高度分别为２４８５ｍｍ，天津大学博士学位论文１０１０１０１２１ｖａｐｏｒｏｕｔｌｅｔ２ｒｅｆｌｕｘｌｉｑｕｉｄｆｅｅｄｅｒ３ｒｅｆｌｕｘｌｉｑｕｉｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ４Ｍｅｌｌａ［Ｉａｋ２５０Ｙ５ｌｉｑｕｉｄｆｅｅｄｅｒ６ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ７ｖａｐｏｒｉｎｌｅｔ８ｌｉｑｕｉｄｆｅｅｄｅｒｔｏｒｅｂｏｉｌｅｒ９ｌｉｑｕｉｄｏｕｔｌｅｔ１０ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄｅｔｅｃｔｅｒ１１ｌｉｑｕｉｄｓａｍｐｌｅｒ１２ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ图２－２高压精馏塔结构示意图Ｆｉｇ．２－２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆｔｈｅｈｉｇｌｌ・ｐｍｓｓｕｒｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ３１４５ｒａｍ，３７３５ｍｍ，４４５４ｍｍ。
精馏塔内压力的检测方法为，塔顶采用压力计，精馏段和提馏段采用压差计，三个压力计与塔的接口位置分别为１８３５ｍｍ，３１４５ｒａｍ，４４１４ｍｍ。
温度与压力的检测值通过远传的方式直接显示在控制室的数字仪表盘上，使操作者能很方便地髓控实验过程中发生的状况。
整个塔设有６个液体取样口，包括一个塔顶回流液取样口、二个精馏段取样口、二个提馏段取样口和一个塔底馏出液取样口，各取样口距地面的轴向位置分别为１００，２３３０，２６６０，３５３０，３８６０，４４１４ｍｍ。
液相样用高压取样针来取，然后用气相色谱（ＨＰ４８９０Ｄ）进行分析。
这样就可以测得每组实验沿塔轴向的液相浓度分布．温度分布及精馏段和提馏段填料层的压力降。
整个实验在全回流条件下操作。
２．２．１．２填料本实验所用填料为天津大学天久公司生产的２５０Ｙ型金属孔板波纹填料，填料盘直径为１５０ｍｍ，盘高为ｌＯＯｍｍ，填料的形状如图２－３所示，由图可见，金属板波纹填料是由若干波纹平行且垂直排列的金属波纹片组成，其形状见图２－４，波纹片上开有小孔，波纹顶角ｄ为９０。
波纹形成的通道与垂直方向成４５。
，相邻两波纹片流２６第二章加压下规整填料塔内传质行为的研究道成９０。
，上下两盘波纹填料旋转一定角度（３０。
）叠放，使流体在塔内充分混合全塔共装有２０盘相同的填料，填料总高度为２ｍ。
表征波纹填料的特性参数有：●峰高ｈ／ｍ：峰高即波纹片的小组峰高度（见图２－４）。
・波纹峰距２Ｂ／ｍｍ：相邻两波峰之间的距离，一般为峰高的２倍左右。
・板厚占／ｍｍ：波纹片的厚度，通常在０．１．Ｏ．２之间。
・开孔率Ｊ：波纹片上开孔的面积除以波纹片的表面积。
・比表面积ａ／（ｍ２ｍ。
）：即单位体积填料的表面积，可用下式表示。
口＝嚣（１叫・空隙率ｓ／（ｍ３ｍ‘３）：即单位体积填料的空隙体积图２－３金属孔板波纹填料形状Ｆｉｇ．２－３Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｐａｃｋｉｎｇ图２－４波纹片形状Ｆｉｇ．２—４Ｓｈａｐｅｏｆｔｈｅｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｈｅｅｔ（２－２）天津大学博士学位论文ｓ：１一堕：１一堕向Ｂ２●堆积密度ｐ。
／（ｋｇｍ。
）：单位体积填料的重量。
ｐ。
＝（１一ｅ），ｏＭ式中几为填料材质的密度，ｋｇｍ一。
（２—３）（２・４）・水力直径以／ｍ：波纹片两波谷间距的中点至波纹内边线之垂线长度的２倍。
以：竺：！一２一ｃ）（２．５）ｄ。
一一一（２一）ａ口上述参数中，波纹片的峰高是波纹填料的基础数据，它反映出填料气液流道的大小、处理能力、传质效率甚至于应用范围等。
２５０Ｙ型金属孔板波纹填料的结构特性列于表２．１中。
表２．１２５０Ｙ型金属孔板波纹填料的结构特性参数Ｔａｂ．２－１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＭｅｌｌａｐａｋ２５０ＹＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＰａｃｋｉｎｇｓ波纹峰波纹峰比表面积，密度，材质倾角空隙率开孔率高，ｍｉｌｌ距，ｍｍｍ２・ｍ。
３ｋｇ・ｍ’’Ｉ不锈钢１１．６２５．８４５。
２５０９７％１０．５％１９５２．２．１．３液体取样系统液体样品由伸入填料层中的半圆管取样器从填料层中取出，取样器沿填料水平放置方向向上倾斜５。
放置，以保证液体样品顺利地由填料中取出，取样管长度为１４０ｍｍ，直径为１８ｍｍ，示意于图２－５。
取样管上安装有两个针阀，两针阀间的管段图２－５液相取样系统Ｆｉｇ．２－５Ｓａｍｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｓａｍｐｌｅｓ２８第二章加压下规整填料塔内传质行为的研究上有一取样口，用聚四氟垫密封。
取样前先开与塔相连的针阀（称其为进样阀），待样品从塔内取样管中进入两个针阀之间的圆管后，关此针阀，再打开另一针阀，将残液放掉，如此重复２－３次，即可关闭两针阀，然后用高压取样针抽取液相料液。
料液的成份用气相色谱（ＨＰ４８９０Ｄ）采用ＦＩＤ方法进行检测。
２．２．１．４液体分布器实验塔分别在塔顶冷凝液回流处及塔中进料处置有液体分布装置。
塔顶回流液分布器结构图示意于图２－６。
该分布器是由两个高度为６０ｍｍ的柱状圆桶构成的环形区域，两桶的直径分别为３０ｍｍ和ｌＯＯｍｍ，两桶壁上缘开有角度为６０。
的ｖ字形溢流孔，距分布器底ｌ５ｍｍ处置有挡板，即两桶间的环状位置为受液区，回流液直接由进液管注入圆桶环中，通过溢流的方式由分布器顶部的ｖ字形溢流孔中流出。
挡板一侧开有一直径为３ｍｍ的圆孔，以备停车后回流液能全部下流至塔釜。
图２－６回流分布器示意图Ｆｉｇ２－６ＲｅｆｌｕｘＬｉｑｕｉｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ天津大学博士学位论文塔中进料液体分布器为一个溅液盘式的液体分布装置。
其结构示意于图２．７。
料液由进料管出口处下落到溅液盘上，一部分液体由于重力作用飞溅分布至填料层上，另一部分液体通过盘上均匀分布的１４个中４的小孔均匀分布至下层填料上。
２．２．１．５冷凝器和再沸器图２－７进料液体分布器Ｆｉｇ２－７ＦｅｅｄＬｉｑｕｉｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ塔顶冷凝器为卧式列管式换热器，冷却水走管程，由８０根长度为１ｍ，规格为击２５×２的碳钢管组成。
其设计压力为０．６０ＭＰａ，设计温度为８０℃；物料由壳程通过，其筒体规格为巾３７７×８，长度为９４０ｍｍ，设计压力和温度分别为２．０ＭＰａ和２００℃。
整个冷凝器的换热面积为６ｍ２。
塔底再沸器为立式列管式换热器．其内管规格为中２５×２，管长为１ｍ，管数为３７根，物料走管程，其设计压力和温度分别为２．０ＭＰａ、２００℃；再沸器的筒体规格为巾２７３×６．３，高度为９０２ｍｍ，其设计压力和设计温度分别为Ｏ．６ＭＰａ、２８０℃，导热油从壳程流过，整个再沸器的换热面积为２．５ｍ２。
３０第二章加压下规整填料塔内传质行为的研究２．２．１．６导热油炉系统塔底热虹吸式再沸器由导热油炉加热，炉的工作热负荷为１×１０４ｋｃａｌ・ｈ～，使川ＹＤ型导热油，油出口温度最高可达３２０。
Ｃ。
油炉的加热油位由高位槽控制。
油出口温度可用人工和自动两种方式控制，一般刚开始实验时导热油升温最好采用人工控制的方法使每分钟油升温不超过１℃．待导热油温度达到能维持正常塔操作所需上升蒸汽量时，可采用自动控制的办法维持导热油炉系统的正常工作。
