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泡罩立体筛板性能研究

作　者: 彭军
导　师: 马晓迅
学　校: 西北大学
专　业: 化学工程
关键词: 泡罩立体筛板压降雾沫夹带泄漏板效率流体力学性能
分类号: TQ053.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 3次
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内容摘要

板式塔作为一种非常重要的气液传质设备,在化工、石油化工和炼油等生产中有着举足轻重的作用。因此,在塔器技术中对板式塔的研究意义重大。本论文在阐述了国内外新型塔板的结构特点及研究现状的基础上,自主研发了四种不同结构的泡罩立体筛板,并对它的各项性能进行了测定。本次实验分为两阶段。第一阶段,在1000mm×400mm规格的有机玻璃塔中,对分布在2层塔板上的4种塔盘以空气—水体系进行了冷模实验,测定了不同气液负荷下泡罩立体筛板的干板压降、湿板压降、雾沫夹带、泄漏量等流体力学性能,进而从每一层塔板上选出一种性能较好的塔盘；第二阶段,调整两块塔盘的开孔率、出口堰高度、泡罩高度和底隙开孔率等4个结构参数,在实现垂直筛板和泡罩塔盘的两个传质过程的同时,考察其流体力学性能,并拓宽其操作弹性,最后得到了一种结构最优的泡罩立体筛板。同时,在一定的液流强度下,将泡罩立体筛板和垂直筛板进行流体力学性能对比研究,并在氧气—水—空气体系中,利用氧解吸法标定其单板效率,并将其与垂直筛板进行对比。实验结果表明,泡罩立体筛板结构新颖,四种不同结构的塔盘均有相近的流体力学性能,BTS-1比BTS-2、3、4的综合性能要好一些,但压降仍需进一步降低。BTS-1能在比较宽的气相负荷范围内完全实现拉膜雾化鼓泡传质,其操作弹性大于3,可满足一般工业设计负荷60-120%变化范围的要求,最高操作弹性超过3.5,单板效率比垂直筛板提高了约20%。通过对实验数据进行分析,回归得到了压降、雾沫夹带、漏液的模型公式,为其工业应用提供了理论支撑。本文首次提出了泡罩塔盘和垂直筛板技术耦合和集成的思想。笔者预计BTS-1初步满足了工业设计的要求,在实际应用中会有更高的分离效率和处理能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-24
  1.1 前言  9-10
  1.2 塔器的发展  10-22
    1.2.1 塔设备的作用  10-11
    1.2.2 塔设备的分类  11
    1.2.3 塔板的研究进展  11-22
  1.3 本文研究的主要内容和意义  22-24
第二章实验内容及条件  24-30
  2.1 泡罩立体筛板的设计特点  24-25
  2.2 实验设备参数和物性参数  25-26
  2.3 实验装置与流程  26-27
  2.4 实验内容和步骤  27-30
第三章塔盘流体力学性能研究  30-44
  3.1 塔板压降的实验研究  30-36
    3.1.1 干板压降  30-33
    3.1.2 湿板压降  33-36
      3.1.2.1 泡罩立体筛板1和2的湿板压降实验研究  34-35
      3.1.2.2 泡罩立体筛板3和4的湿板压降实验研究  35-36
  3.2 塔板漏液的实验研究  36-39
    3.2.1 泡罩立体筛板1和2的漏液实验研究  37-38
    3.2.2 泡罩立体筛板3和4的漏液实验研究  38-39
  3.3 雾沫夹带的实验研究  39-43
    3.3.1 泡罩立体筛板1和2的雾沫夹带实验研究  40-42
    3.3.2 泡罩立体筛板3和4的雾沫夹带实验研究  42-43
  3.4 小结  43-44
第四章不同参数下塔板流体力学性能研究  44-64
  4.1 不同开孔率下实验研究  44-48
    4.1.1 塔板压降比较  44-45
    4.1.2 塔板漏液量比较  45-46
    4.1.3 雾沫夹带量比较  46-48
  4.2 不同出口堰高度下实验研究  48-51
    4.2.1 塔板压降比较  48-49
    4.2.2 塔板漏液量比较  49-50
    4.2.3 雾沫夹带量比较  50-51
  4.3 不同泡罩高度下实验研究  51-55
    4.3.1 塔板压降比较  51-52
    4.3.2 塔板漏液量比较  52-53
    4.3.3 雾沫夹带量比较  53-55
  4.4 不同底隙开孔率下实验研究  55-58
    4.4.1 塔板压降比较  55-56
    4.4.2 塔板漏液量比较  56-57
    4.4.3 雾沫夹带量比较  57-58
  4.5 不同液流强度下实验研究  58-62
    4.5.1 塔板压降比较  59-60
    4.5.2 塔板漏液量比较  60-61
    4.5.3 雾沫夹带量比较  61-62
  4.6 塔板操作弹性研究  62-63
  4.7 小结  63-64
第五章泡罩立体筛板和垂直筛板性能研究  64-72
  5.1 塔板流体力学性能研究  64-66
    5.1.1 塔板压降  64-65
    5.1.2 漏液量  65
    5.1.3 雾沫夹带量  65-66
  5.2 塔板传质性能研究  66-71
    5.2.1 效率的四种表示方法  66-68
    5.2.2 塔板效率的影响因素  68-69
      5.2.2.1 物性的影响  68
      5.2.2.2 塔板结构的影响  68-69
      5.2.2.3 操作条件的影响  69
    5.2.3 传质效率实验研究  69-71
  5.3 小结  71-72
结论与展望  72-74
  实验结论  72
  创新点  72-73
  存在问题及展望  73-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间取得的科研成果  79-80
致谢  80-81

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