喷射型立体连续传质塔板的结构及性能研究
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摘要
梯矩形立体喷射塔板(LLC-Tray)是在新型垂直筛板的基础上进行结构改进，从而形成的一种新型塔板。本文通过利用空气—水系统，在600×800的矩形塔上进行实验，考察了操作条件、各种几何结构以及物性等因素对塔板压降、雾沫夹带、以及漏液等流体力学性能的影响，得到以下结果：
1．LLC-Tray塔板的干板压降远低于垂直筛板塔，与板孔气速的平方成正比；
2．湿板压降基本与罩体底隙、罩体喷射板上开孔率无关，只与板孔气速和板上清液层高度成正比关系；
3．帽体底隙和液流强度对于雾沫夹带的影响比较小，板气速、板上清液层高度和罩体喷射板开孔率对与雾沫夹带影响比较大；
4．漏液量随板孔气速的减小而迅速变大，实验结果说明塔板漏液量只与板孔气速有关；
5．板上的清液层高度随液流强度的增加而增加；随着堰高的增加而增加；板孔气速的变化对板上清液层高度基本不产生影响；
6．空间持液量随板上液层的升高而增大，随气速的增大而降低；
7．罩内干板压力分布极不均匀；各测压点的压力随板孔气速的增加而增加；各测压面的平均压力，沿罩体纵向高度在罩体裙部出现最小值；
8．液体密度对塔板的流体力学性能具有显著的影响，尤其是漏液量随着液体密度的增加漏液速度明显加大。
同时本文还对复合塔板的流体力学性能进行了初步的探讨，以期望能为将来的研究工作打下基础。
Based on the structure of new vertical sieve tray, through reformed LLC-Tray form a sort of new type tray. Using air-water system .the article do the experiment at rectangle tower, which is 600*800, in order to viewresearch the effects of operational conditions, different kinds of geometry and properties of matter on the hydrodynamic performances ,for example pressure drop, entrainment, as well as weeping etc, and get the followed result:
1 .The dry-plate pressure drop of LLC-Tray is far below that of new vertical sieve tray and is in directly square proportion to the hole-air-speed of LLC-Tray;
2.The wet-plate pressure drop fundamentally is nothing to do with the bottom porthole and the perforate rate of sprinkler plate, only with the hole-air-speed of the tray and the liquid height on the tray to proportional relation.
3. The effects of bottom porthole and the intensity of liquid flow on entrainment are on the small side, but the effects of the hole-air-speed of the tray, the liquid height on the tray and the perforate rate of sprinkler plate are relatively bigger;
4.The weeping quantity quickly increases with the decrease of hole-air-speed and the experimental results account the weeping is only with the hole-air-speed of the tray;
5. The liquid height on the tray increases with the increase of the intensity of liquid flow and the height of weir, but, fundamentally, the effect of the hole-air-speed is relatively smaller;
6.The quantity of hold-up liquid to space increases with the increase of the liquid height on the tray, but decrease with the increase of;
T.The distribution of dry-plate pressure in the cap is intrinsically misproporte . The pressure of each pressure-sensing points increases with the increase of the hole-air-speed and the average pressure of each piezometric surface appears minima at the skirt section along the portrait height of the cap;
S.The density of liquid has notable effect on the hydrodynamics of the tray expectarct weeping; the quantity of weeping increases with the increase of the density of liquid.
At the same time, the article also do some preliminary approachs about the hydrodynamic performances of the compound tray, in the hope of doing some help for the future research.
1．LLC-Tray塔板的干板压降远低于垂直筛板塔，与板孔气速的平方成正比；
2．湿板压降基本与罩体底隙、罩体喷射板上开孔率无关，只与板孔气速和板上清液层高度成正比关系；
3．帽体底隙和液流强度对于雾沫夹带的影响比较小，板气速、板上清液层高度和罩体喷射板开孔率对与雾沫夹带影响比较大；
4．漏液量随板孔气速的减小而迅速变大，实验结果说明塔板漏液量只与板孔气速有关；
5．板上的清液层高度随液流强度的增加而增加；随着堰高的增加而增加；板孔气速的变化对板上清液层高度基本不产生影响；
6．空间持液量随板上液层的升高而增大，随气速的增大而降低；
7．罩内干板压力分布极不均匀；各测压点的压力随板孔气速的增加而增加；各测压面的平均压力，沿罩体纵向高度在罩体裙部出现最小值；
8．液体密度对塔板的流体力学性能具有显著的影响，尤其是漏液量随着液体密度的增加漏液速度明显加大。
同时本文还对复合塔板的流体力学性能进行了初步的探讨，以期望能为将来的研究工作打下基础。
Based on the structure of new vertical sieve tray, through reformed LLC-Tray form a sort of new type tray. Using air-water system .the article do the experiment at rectangle tower, which is 600*800, in order to viewresearch the effects of operational conditions, different kinds of geometry and properties of matter on the hydrodynamic performances ,for example pressure drop, entrainment, as well as weeping etc, and get the followed result:
1 .The dry-plate pressure drop of LLC-Tray is far below that of new vertical sieve tray and is in directly square proportion to the hole-air-speed of LLC-Tray;
2.The wet-plate pressure drop fundamentally is nothing to do with the bottom porthole and the perforate rate of sprinkler plate, only with the hole-air-speed of the tray and the liquid height on the tray to proportional relation.
3. The effects of bottom porthole and the intensity of liquid flow on entrainment are on the small side, but the effects of the hole-air-speed of the tray, the liquid height on the tray and the perforate rate of sprinkler plate are relatively bigger;
4.The weeping quantity quickly increases with the decrease of hole-air-speed and the experimental results account the weeping is only with the hole-air-speed of the tray;
5. The liquid height on the tray increases with the increase of the intensity of liquid flow and the height of weir, but, fundamentally, the effect of the hole-air-speed is relatively smaller;
6.The quantity of hold-up liquid to space increases with the increase of the liquid height on the tray, but decrease with the increase of;
T.The distribution of dry-plate pressure in the cap is intrinsically misproporte . The pressure of each pressure-sensing points increases with the increase of the hole-air-speed and the average pressure of each piezometric surface appears minima at the skirt section along the portrait height of the cap;
S.The density of liquid has notable effect on the hydrodynamics of the tray expectarct weeping; the quantity of weeping increases with the increase of the density of liquid.
At the same time, the article also do some preliminary approachs about the hydrodynamic performances of the compound tray, in the hope of doing some help for the future research.
引文
[1]袁孝竟，余国琮．填料塔技术的现状与发展[J]．化学工程，1995，23(3)：5～14．
[2]汪家鼎，费维扬．溶剂萃取的最新进展[J]．化学进展，1995，7(3)：219～224．
[3]杜佩衡．我国板式塔技术发展与展望[J]．河北工学院学报，1985，(1)：106～107．
[4]陈大昌，魏建华，刘乃鸿．塔填料的应用及评价[J]．化学工程，1995，23(3)：15～18．
[5]余国琮．蒸馏过程和设备的现状与发展[J]．化学工程，1992，20(2)：20～25．
[6]唐川公一．气液接触装置[P]．日本：特许公报，昭46-31321，1971．
[7]谷川彰吾，横山武，唐川公一．气液接触装置[P]．日本：特许公报，昭49-45131，1974．
[8]谷川彰吴，横山武，唐川公一．气液接触液分散型开发[J]．别册化学工业(日)，1980，24(10)：82～85．
[9]西田勇．气液接触装置液分散型开发[J]．石油学会志(日)，1975，18(8)：649～654．
[10]山田昭治，谷川彰吾，横山武，等．蒸馏塔飞沫同伴防止装置[P]．日本：特许公报，昭53-29306，1978．
[11]Shogo T. Newly Developed Tray for Distillation and Its Applications[J]. Chem. Econ.& Eng. Rev., 1973, 5(2): 22～28.
[12]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3864439, 1975.
[13]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3779527, 1973.
[14]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3779528, 1973.
[15]Kouicki. K, Shogo. TGas-liquid Contacting Apparatus. [P]. US: 3633882, 1972.
[16]杜佩衡．新型垂直筛孔塔盘(New-VST)浅介[J]．河北化工，1983，(4)：59～66．
[17]徐维勤，沈自求．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．化学工程，1982，10 (2)：14-15．
[18]刘衍烈，佛明义，徐佟建．关于新型垂直筛板的初步探讨—流体力学[J]．化学工程，1982，10(2)：16-24．
[19]兰州石油机械研究所塔器组．关于新型垂直筛板(VST)的初步研究[J]．化学工程，1982，10 (2)：25-34．
[20]徐维勤，沈自求．新型垂直筛板的流体力学性能[J]．化工学报，1983，(2)：184-193．
[21]兰州石油机械研究所塔器组．新型垂直筛板的流体力学研究[J]．化工学报，1983，(1)：1-7．
[22]刘衍烈，翁力，王昂，等．新型垂直筛板的流体力学理论分析及关联[J]．化学工程，1983，11 (5)：1-13．
[23]赖文衡．关于垂直筛板压降问题[J]．化学工程，1983，11 (5)：38-41．
[24]刘衍烈．第二届全国传质与分离工程学术会议论文集[C]．1992．
[25]徐维勤．新型垂直筛板的改进[J]．化学工程，1984，12 (6)：12-17．
[26]杜佩衡，王庆瑶，于文奎．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (9)：1-8．
[27]杜佩衡，刘金成．新型垂直筛板的研究与评述[J]．石油化工设备，1988，17 (1)：27-31．
[28]何鸿业，郑学明．新型垂直筛板的研究[J]．河北化工学院学报，1993，14 (3)：6-10．
[29]杜冬云，方云进，肖文德．新型垂直筛板塔研究进展[J]．石油化工，1998，27 (5)：374-378．
[30]杜冬云，方云进，肖文德．一种改进的新型垂直筛板Ⅰ流体力学[J]．华东理工大学学报，2000，26 (3)：251-255．
[31]吴学妹，张亚静．新型垂直筛板与其工业应用[J]．化工装备技术，2000，(5)：18-21．
[32]张生富，刘衎烈．新型垂直筛板与新型高负荷导向垂直筛板性能研究[J]．化工装备技术，1991，(4)：6-10．
[33]曹立珊．New-VST罩顶空间气相中液滴粒度分布规律测定及某些流体力学性能关联[D]．天津：河北工业大学，1988．
[34]张海跃，董玉莹，王志魁．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (1)：61-65．
[35]高不良，毕永宏，董玉莹．新型垂直筛板流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (9)：1-8．
[36]崔宝林．新型垂直筛板塔(New-VST)性能研究[D]．天津：河北工业大学，1990．
[37]Colwell C. T. Clear liquid height and froth density on sieve trays[C]. AICHE Meeting, San Fransico. Nov, 1979.
[38]姚玉英．化工原理[T]．天津：天津大学出版社．1999．
[39]Bolles W. L. In Smith DB[C]. Design of equilibrium stage process. 1963.
[40]Fair J. R. In Smith DB [C]. Design of equilibrium stage process. Mcgraw-Hill, 1963.
[41]Brambilla A. G, Nardini G. F. Hydrodynamic behavior of distillation columns pressure drop in plate distillation-columns[C]. Inst Chem Engr Syrup Ser. 1969, 32(2):58～65.
[42]Weiss S, Langer T. Clear liquid height on valve trays[C]. Inst Chem Engrs Symp Ser. 1979, 56(2):1～7.
[43]王忠诚．塔板流体力学性能研究—清液高度、压力降和液相返混性能的比较和分析[D]．天津：天津大学，1989．
[44]Bennett D. L, Cook D. T. New pressure drop correlation for sieve tray distillation columns[J]. AICHE. 1983, 27(3):434～441.
[45]王志英．立体传质塔板上液相流动性能的研究[D]．天津：河北工业大学，2002。
[46]杜佩衡，曹立姗，褚玉军．喷射工况下板式塔液体分散性能的研究[J]．石油化工设备．1997，26(6)：1-4．
[47]曹立珊，杜佩衡．新型垂直筛板塔罩顶空间液滴粒度分布研究[J]．石油化工设备，1997，26(5)：20-23．
[48]张生富，王昂，倪炳华，等．高负荷导向垂直筛板的研究(Ⅰ)[J]．化学工程，1990，18 (1)：9-15．
[49]张生富，王昂，倪炳华，等．高负荷导向垂直筛板的研究(Ⅱ)[J]．化学工程，1990，18 (2)：37-42．
[50]郑学明，何鸿业．宝塔罩型塔板研究[J]．化学工程，1995，23(2)：10-13．
[51]刘衎烈，佛明义．矩形喷射塔板初步研究[J．化学工程，1986，14(3)：16-24．
[52]刘继东．新型垂直筛板塔空间持液量的研究[D]．天津：河北工业大学，1997．
[53]王金戊，尚振华，兰仁水，等．喷射式并流填料塔板流体力学和传质性能[J]．化学工程，1999，27(1)：15-18．
[54]杜冬云，方云进，肖博文．一种改进的新型垂直筛板[J]．华东理工大学学报，2000，26(3)：251-254．
[55]杜冬云．关于倒锥顶垂直筛板及复合塔板的研究[D]．上海：华东理工大学．
[56]李好管，温卫东．复合塔板的开发及其工业(?)用[J]．煤化工，2000，(4)：12-16．
[57]杜冬云，王军．复合塔板的流体力学特性(Ⅱ)操作变量和物性对塔板流体力学特性的影响[J]．化工学报，2002，53(7)．690-694．
[58]亓荣彬，梁治国．降液管结构优化设计[J]．石油化工设备，2001，30(B05)：24-26．
[59]宣征南，韩建宇．塔内件新结构形式探讨[J]．机械开发，1998，(3)：44-46．
[60]隋红．CTST和浮阀塔板降液管操作能力比较及降液管结构优化[D]．天津：河北工业大学．
[2]汪家鼎，费维扬．溶剂萃取的最新进展[J]．化学进展，1995，7(3)：219～224．
[3]杜佩衡．我国板式塔技术发展与展望[J]．河北工学院学报，1985，(1)：106～107．
[4]陈大昌，魏建华，刘乃鸿．塔填料的应用及评价[J]．化学工程，1995，23(3)：15～18．
[5]余国琮．蒸馏过程和设备的现状与发展[J]．化学工程，1992，20(2)：20～25．
[6]唐川公一．气液接触装置[P]．日本：特许公报，昭46-31321，1971．
[7]谷川彰吾，横山武，唐川公一．气液接触装置[P]．日本：特许公报，昭49-45131，1974．
[8]谷川彰吴，横山武，唐川公一．气液接触液分散型开发[J]．别册化学工业(日)，1980，24(10)：82～85．
[9]西田勇．气液接触装置液分散型开发[J]．石油学会志(日)，1975，18(8)：649～654．
[10]山田昭治，谷川彰吾，横山武，等．蒸馏塔飞沫同伴防止装置[P]．日本：特许公报，昭53-29306，1978．
[11]Shogo T. Newly Developed Tray for Distillation and Its Applications[J]. Chem. Econ.& Eng. Rev., 1973, 5(2): 22～28.
[12]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3864439, 1975.
[13]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3779527, 1973.
[14]Shogo. T, Takesi. Y. Gas-liquid Contacting Apparatus [P]. US: 3779528, 1973.
[15]Kouicki. K, Shogo. TGas-liquid Contacting Apparatus. [P]. US: 3633882, 1972.
[16]杜佩衡．新型垂直筛孔塔盘(New-VST)浅介[J]．河北化工，1983，(4)：59～66．
[17]徐维勤，沈自求．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．化学工程，1982，10 (2)：14-15．
[18]刘衍烈，佛明义，徐佟建．关于新型垂直筛板的初步探讨—流体力学[J]．化学工程，1982，10(2)：16-24．
[19]兰州石油机械研究所塔器组．关于新型垂直筛板(VST)的初步研究[J]．化学工程，1982，10 (2)：25-34．
[20]徐维勤，沈自求．新型垂直筛板的流体力学性能[J]．化工学报，1983，(2)：184-193．
[21]兰州石油机械研究所塔器组．新型垂直筛板的流体力学研究[J]．化工学报，1983，(1)：1-7．
[22]刘衍烈，翁力，王昂，等．新型垂直筛板的流体力学理论分析及关联[J]．化学工程，1983，11 (5)：1-13．
[23]赖文衡．关于垂直筛板压降问题[J]．化学工程，1983，11 (5)：38-41．
[24]刘衍烈．第二届全国传质与分离工程学术会议论文集[C]．1992．
[25]徐维勤．新型垂直筛板的改进[J]．化学工程，1984，12 (6)：12-17．
[26]杜佩衡，王庆瑶，于文奎．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (9)：1-8．
[27]杜佩衡，刘金成．新型垂直筛板的研究与评述[J]．石油化工设备，1988，17 (1)：27-31．
[28]何鸿业，郑学明．新型垂直筛板的研究[J]．河北化工学院学报，1993，14 (3)：6-10．
[29]杜冬云，方云进，肖文德．新型垂直筛板塔研究进展[J]．石油化工，1998，27 (5)：374-378．
[30]杜冬云，方云进，肖文德．一种改进的新型垂直筛板Ⅰ流体力学[J]．华东理工大学学报，2000，26 (3)：251-255．
[31]吴学妹，张亚静．新型垂直筛板与其工业应用[J]．化工装备技术，2000，(5)：18-21．
[32]张生富，刘衎烈．新型垂直筛板与新型高负荷导向垂直筛板性能研究[J]．化工装备技术，1991，(4)：6-10．
[33]曹立珊．New-VST罩顶空间气相中液滴粒度分布规律测定及某些流体力学性能关联[D]．天津：河北工业大学，1988．
[34]张海跃，董玉莹，王志魁．新型垂直筛板的流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (1)：61-65．
[35]高不良，毕永宏，董玉莹．新型垂直筛板流体力学性能研究[J]．石油化工设备，1986，15 (9)：1-8．
[36]崔宝林．新型垂直筛板塔(New-VST)性能研究[D]．天津：河北工业大学，1990．
[37]Colwell C. T. Clear liquid height and froth density on sieve trays[C]. AICHE Meeting, San Fransico. Nov, 1979.
[38]姚玉英．化工原理[T]．天津：天津大学出版社．1999．
[39]Bolles W. L. In Smith DB[C]. Design of equilibrium stage process. 1963.
[40]Fair J. R. In Smith DB [C]. Design of equilibrium stage process. Mcgraw-Hill, 1963.
[41]Brambilla A. G, Nardini G. F. Hydrodynamic behavior of distillation columns pressure drop in plate distillation-columns[C]. Inst Chem Engr Syrup Ser. 1969, 32(2):58～65.
[42]Weiss S, Langer T. Clear liquid height on valve trays[C]. Inst Chem Engrs Symp Ser. 1979, 56(2):1～7.
[43]王忠诚．塔板流体力学性能研究—清液高度、压力降和液相返混性能的比较和分析[D]．天津：天津大学，1989．
[44]Bennett D. L, Cook D. T. New pressure drop correlation for sieve tray distillation columns[J]. AICHE. 1983, 27(3):434～441.
[45]王志英．立体传质塔板上液相流动性能的研究[D]．天津：河北工业大学，2002。
[46]杜佩衡，曹立姗，褚玉军．喷射工况下板式塔液体分散性能的研究[J]．石油化工设备．1997，26(6)：1-4．
[47]曹立珊，杜佩衡．新型垂直筛板塔罩顶空间液滴粒度分布研究[J]．石油化工设备，1997，26(5)：20-23．
[48]张生富，王昂，倪炳华，等．高负荷导向垂直筛板的研究(Ⅰ)[J]．化学工程，1990，18 (1)：9-15．
[49]张生富，王昂，倪炳华，等．高负荷导向垂直筛板的研究(Ⅱ)[J]．化学工程，1990，18 (2)：37-42．
[50]郑学明，何鸿业．宝塔罩型塔板研究[J]．化学工程，1995，23(2)：10-13．
[51]刘衎烈，佛明义．矩形喷射塔板初步研究[J．化学工程，1986，14(3)：16-24．
[52]刘继东．新型垂直筛板塔空间持液量的研究[D]．天津：河北工业大学，1997．
[53]王金戊，尚振华，兰仁水，等．喷射式并流填料塔板流体力学和传质性能[J]．化学工程，1999，27(1)：15-18．
[54]杜冬云，方云进，肖博文．一种改进的新型垂直筛板[J]．华东理工大学学报，2000，26(3)：251-254．
[55]杜冬云．关于倒锥顶垂直筛板及复合塔板的研究[D]．上海：华东理工大学．
[56]李好管，温卫东．复合塔板的开发及其工业(?)用[J]．煤化工，2000，(4)：12-16．
[57]杜冬云，王军．复合塔板的流体力学特性(Ⅱ)操作变量和物性对塔板流体力学特性的影响[J]．化工学报，2002，53(7)．690-694．
[58]亓荣彬，梁治国．降液管结构优化设计[J]．石油化工设备，2001，30(B05)：24-26．
[59]宣征南，韩建宇．塔内件新结构形式探讨[J]．机械开发，1998，(3)：44-46．
[60]隋红．CTST和浮阀塔板降液管操作能力比较及降液管结构优化[D]．天津：河北工业大学．