本文關(guān)鍵詞：流體力學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

填料塔的流體力學(xué)性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛、填料表面的潤(rùn)濕及返混等。

1．填料層的持液量

Hs、動(dòng)持液量Ho和總持液量Ht。靜持液量是指當(dāng)填料被充分潤(rùn)濕后，停止氣液兩相進(jìn)料，并經(jīng)排液至無(wú)滴液流出時(shí)存留于填料層中的液體量，其取決于填料和流體的特性，與氣液負(fù)荷無(wú)關(guān)。動(dòng)持液量是指填料塔停止氣液兩相進(jìn)料時(shí)流出的液體量，它與填料、液體特性及氣液負(fù)荷有關(guān)。總持液量是指在一定操作條件下存留于填料層中的液體總量。顯然，總持液量為靜持液量和動(dòng)持液量之和，即

填料層的持液量可由實(shí)驗(yàn)測(cè)出，也可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。一般來(lái)說，適當(dāng)?shù)某忠毫繉?duì)填料塔操作的穩(wěn)定性和傳質(zhì)是有益的，但持液量過大，將減少填料層的空隙和氣相流通截面，使壓降增大，處理能力下降。

2．填料層的壓降

在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來(lái)的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。將不同液體噴淋量下的單位填料層的壓降DP/Z與空塔氣速u的關(guān)系標(biāo)繪在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，可得到如圖所示的曲線簇。

DP/Z～u關(guān)系，稱為填料操作壓降線。

應(yīng)予指出，在同樣的氣液負(fù)荷下，不同填料的DP/Z～u關(guān)系曲線有所差異，但其基本形狀相近。對(duì)于某些填料，載點(diǎn)與泛點(diǎn)并不明顯，故上述三個(gè)區(qū)域間無(wú)截然的界限。

3．液泛

在泛點(diǎn)氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾�，此時(shí)氣體呈氣泡形式通過液層，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至?xí)黄茐�，此種情況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。

流體物性的影響體現(xiàn)在氣體密度rV、液體的密度rL和粘度mL上。氣體密度越小，液體的密度越大、粘度越小，則泛點(diǎn)氣速越大。

操作的液氣比愈大，則在一定氣速下液體噴淋量愈大，填料層的持液量增加而空隙率減小，故泛點(diǎn)氣速愈小。

4．液體噴淋密度和填料表面的潤(rùn)濕

    填料塔中氣液兩相間的傳質(zhì)主要是在填料表面流動(dòng)的液膜上進(jìn)行的。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤(rùn)濕，而填料表面的潤(rùn)濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤(rùn)濕性能。

液體噴淋密度是指單位塔截面積上，單位時(shí)間內(nèi)噴淋的液體體積，以Umin表示。最小噴淋密度通常采用下式計(jì)算，即

式中    Umin──

        (LW)min──

        a ──

   (LW)min =0.12 m3/

填料表面潤(rùn)濕性能與填料的材質(zhì)有關(guān)，就常用的陶瓷、金屬、塑料三種材質(zhì)而言，以陶瓷填料的潤(rùn)濕性能最好，塑料填料的潤(rùn)濕性能最差。

實(shí)際操作時(shí)采用的液體噴淋密度應(yīng)大于最小噴淋密度。若噴淋密度過小，可采用增大回流比或采用液體再循環(huán)的方法加大液體流量，以保證填料表面的充分潤(rùn)濕；也可采用減小塔徑予以補(bǔ)償；對(duì)于金屬、塑料材質(zhì)的填料，可采用表面處理方法，改善其表面的潤(rùn)濕性能。

5．返混

    在填料塔內(nèi)，氣液兩相的逆流并不呈理想的活塞流狀態(tài)，而是存在著不同程度的返混。造成返混現(xiàn)象的原因很多，如：填料層內(nèi)的氣液分布不均；氣體和液體在填料層內(nèi)的溝流；液體噴淋密度過大時(shí)所造成的氣體局部向下運(yùn)動(dòng)；塔內(nèi)氣液的湍流脈動(dòng)使氣液微團(tuán)停留時(shí)間不一致等。填料塔內(nèi)流體的返混使得傳質(zhì)平均推動(dòng)力變小，傳質(zhì)效率降低。因此，按理想的活塞流設(shè)計(jì)的填料層高度，因返混的影響需適當(dāng)加高，以保證預(yù)期的分離效果。

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