大型实战讲座：塔器流体力学设计大讲堂——Wiseboy主讲

sdxiaolu 发表于 2020-12-15 12:46
学习到了。请教一下  为什么HYSYS模拟出来的塔径和实际的有很大的差距。另外有一个现成的处理量为30t/h的塔 ...

据我所知：
1. Hysys 并没有模拟塔径。塔径是让你输入的，充其量Hysys放了一个塔径初值：1.5，并不是它计算的—它计算不了；
2. 目前为止，所有的流程模拟软件，塔流体力学计算都是假的：要你输入本来需要计算的数据。
    好多人自然而然的认为，外国的软件是万能的，人家没有的功能都要硬给它贴上。
3.“另外有一个现成的处理量为30t/h的塔...根2...”，要看你的塔径大小。因为设计者对塔径做了一定的园整、放大处理，
不一定是“根2”的关系。

wiseboy 发表于 2020-12-15 15:33
据我所知：
1. Hysys 并没有模拟塔径。塔径是让你输入的，充其量Hysys放了一个塔径初值：1.5，并不是它 ...

受教了。谢谢

第十五课 塔压降计算之Eckert 关联图法
在第十二课，有该式:
(u²φψ/g)(ρG/ρL)μL^0.2=0.1550
由此：
（u/uf）²=(y/0.1550)
或者：y=0.1550（u/uf）²
式中 y——Eckert 关联图的纵坐标。
根据十二课，uf=2.19 m/S
根据十四课，u=1.1388  m/S
y=0.1550(1.1388/2.19)²=0.0419
根据十二课，FLV=x=0.0770
现在根据坐标（x,y）=（0.0770,0.0419）在Eckert图上查压降曲线，
得到：△P=31 mm液柱/m填料。

第十六课 塔压降计算之软件算法（一）
首先给大家讲一下填料因子的历史。最初、传统的认识，每一种填料的填料因子的是固定的，是填料本身决定的，多少年来一直是这么做的。这种方法现在仍然存在于很多手册、著作上。但事实并非如此。现代研究认为：每一种填料的填料因子的不是固定的，除过填料本身、还和物系、流体力学状态（L,G）有关。基于这种思想的算法也是比较好的现代算法。显然在前面几节课中，我们举例的填料因子是固定的66，这是、古老的、落后的传统算法。
现在，我们使用WPTR(维维塔器流体力学)软件来计算一下这个例子。WPTR既可以使用传统算法，也可以选择现代算法。我们先用软件的传统算法计算，以期对比第十五课手工算法的压件。
软件按传统算法计算的填料压降为30.6 mm液柱/m填料，和十五课的手算结果31 mm液柱/m填料非常接近。

第十七课 塔压降计算之软件算法（二）
我们在第十六课介绍了散装填料塔的软件算法之一，它是以传统的填料因子作为基础。也谈到了填料因子的一点历史。这一课，我们进一步介绍一下填料因子的新进展。
为了更进一步精确描述填料，出现了泛点填料因子和压降填料因子，用于计算泛点速度和压降。这两种填料因子也和下面两个因素相关。
1. 填料本身的材料、几何结构；
2. 物料系统的流体力学（L,G）
这意味着：
1. 同一个填料，对于不同物系，填料因子不同：
2. 同一个填料，对于同样物系，（L,G）不同填料因子不同
3. 计算泛点速度的填料因子和计算压降的填料因子不同
需要声明的是：中国科技工作者为此做出了重大贡献，并测试了大部分常用填料的泛点填料因子和压降填料因子，给出了关联式。就是说泛点填料因子和压降填料因子，都是（L,G）的函数。说的这么绕口，其实是问题太复杂了。大多数人无心承受这么复杂的东西，手工计算也可能性不大。有关专业软件已经有了这种计算，我们会用就可以了。我们仍然使用前面的例子，改用泛点填料因子和压降填料因子计算一下。我们惊奇地发现：改用泛点填料因子和压降填料因子，并考虑（L,G）后，结果和使用固定填料因子66，差别太大了。
泛点速度大变，塔径大变，压降大变。这就是说，古老的算法太粗早了，核心问题是固定填料因子66没有考虑（L,G）的影响。好了，如果你对固定填料因子66的算法仍不甘心，觉得它用过后还可以，我将在下一节课给你解惑。

wiseboy 发表于 2020-12-14 10:31
还没有讲到板式塔。提前回答一下：降液管一般不液泛就可以，通常它＜=80%即可。确定当然是同时进行的。一 ...

好的 谢谢。
有个概念请教下：
陈敏恒版化工原理（下），给的液泛气速的定义见图片，跟您提到的泛点气速是一个概念吗？如果是一个概念，对同一个塔而言，根据教材定义得到的液泛气速比您讲的这个要大，那以哪个为准？

Zhenglily 发表于 2020-12-17 13:58
好的 谢谢。
有个概念请教下：
陈敏恒版化工原理（下），给的液泛气速的定义见图片，跟您提到的泛点气 ...

第十八课 填料塔和板式塔液泛的区别（答疑课）

可能有点理解误会吧？到目前为止，我并没有给出针对板式塔的液泛气速的任何定义。当然也不存在“根据教材定义得到的液泛气速比您讲的这个要大”。你给的这段话，显然是针对板式塔的。
而且，填料塔的一段是“均匀”的，它可能是好几块板。比如说，一段填料4米，它等于8快板，这就是说：8块板是4米高度的填料是均匀的，而板式塔8块塔板，就是8个板、8个板空间，不均匀。液泛现象也不同。液泛的时候，填料塔的液体沿着均匀的填料可以逆流而上；板式塔液泛却是：先是塔板上液层变厚，这是大多数情况，如果气速再增大，大到非常大的程度，才可能飞跃空间（板间距），泛滥到上一块塔板。
简单说来：
填料塔液泛了，液体就飞越塔板（理论板），泛滥在几个塔板（理论板）间进行。你可以想象，填料塔液泛了，它就是“活塞流”，整个塔就是一个气液两相流体“管道”，是流体自下而上的一根“管子”。
板式塔液泛了，轻度的话就在本塔板液泛，十分严重时才飞越塔板（理论板）。
填料塔和板式塔，两种液泛现象是不同的。至于教科书，从上个世纪50年代到你的说的那本书，描述大同小异，并没有多大改变，基本上都是对的，但把填料塔和板式塔描述的液泛有所不同的在教材上似乎不多，好像就没有。如果有耐心你查阅一下历史文献。另外，我在开场白也说过，教科书上“不够准确部分，我要加以纠正”。当然，教科书不能和专业文献相提并论，是正常的。

wiseboy 发表于 2020-12-18 10:35
第十八课 填料塔和板式塔液泛的区别（答疑课）

可能有点理解误会吧？到目前为止，我并没有给出针对板 ...

您得意思泛点气速跟液泛气速不是一回事是嘛？

第十九课 散装填料泛点气速计算之公式法（一）
在前面讲了散装填料泛点气速计算之Eckert关联图法，现在将另一种比较简洁的方法：公式法也称为解析法。即：贝恩—霍根(Bain-Haugen)公式。

式中：A、B为某一种填料的特性参数，由实验确定。其中泛点气速u_f通过解方程方法得到。贝恩—霍根公式中反应填料本身特性的参数有4个：A、B、α和ε，不用填料因子的概念。4个参数已经能够很好地表征填料的性质了。贝恩—霍根写成这种形式，最大的优点是适合实验数据回归、作图。贝恩—霍根看起来很优美，但是手工求解uf需要对它变形。
先辈们通过大量实验，测定了常见填料的A、B，可供使用，需要时可参阅相关文献。
但一些填料企业发明的新填料，并没有做这方面的基础工作，没有测试A、B，这是非常勉强的发明，不具备发明的基本要素。
举例：在第十二课的例子里，Eckert关联图法计算的uf=2.19 m/S。仍然以此为例，用贝恩—霍根计算的uf=1.77 m/S。

想问一个问题，大神
您这个过程很详细，我想问下是不是这个泛点流速或泛点率的计算，前提都是有填料的前提下，如果没有设置填料，采用空塔，是不是就不用考虑液泛的现场了？

qisiliang274 发表于 2022-4-13 10:29
想问一个问题，大神
您这个过程很详细，我想问下是不是这个泛点流速或泛点率的计算，前提都是有填料的前提 ...

是的，空塔没有泛点的概念。

wiseboy 发表于 2022-4-13 14:24
是的，空塔没有泛点的概念。

那是不是言外之意，如果是无填料的塔 那么不会出现液泛现象吗

qisiliang274 发表于 2022-4-13 15:00
那是不是言外之意，如果是无填料的塔 那么不会出现液泛现象吗

首先，没有人研究过这个问题；
其次，液泛理论上是存在的；
第三，我给你一个大致思路：喷淋液滴，有一个沉降速度，如果空速大于这个沉降速度就液泛了。但是你要计算液滴沉降速度，你先的知道液滴的大小。因为空塔里液滴直径大小不一，有一个所谓的“液滴直径分布”，就存在一个“那个直径的液滴”液泛了（即随气流往上飘走）。小直径的液滴“早就液泛了”，因此没有填料的塔，液泛非常复杂，而且研究它的液泛没有太大意义，我们这个时候不用液泛这个概念，因为它就不是我们通常意义上的塔器。
第四，空塔喷淋，我计算的是“飘逸率”，即随气体吹走的液体（滴）百分数，当然我没有办法在这里给你讲太多。

wiseboy 发表于 2022-4-15 10:33
首先，没有人研究过这个问题；
其次，液泛理论上是存在的；
第三，我给你一个大致思路：喷淋液滴，有一 ...

谢谢您的回复
我想再问下：
1、对于第三点，您的意思是不是空塔的烟气速度（向上），水滴（不同直径）向下，如果向上流速太大，造成大量水滴没有办法下到塔下水池，即发生类似液泛的问题
2、第四点中的飘逸率，是不是可以通过做除雾器来避免。
有关另外两个更基础的小白问题也想问下：
3、您提供的液泛的算法，我算了下 用于碱液与含硫烟气的对流，三种填料（分三层）其中的一种算出来的泛点率已经达到100%，比较危险了，是否可通过将此层填料更换成其它填料来保障不发生液泛。
4、接上一个问题，有填料更容易发生液泛，是不是可以考虑把这种算出来的泛点率过高的填料整体取消来避免这种情况。

再次谢谢您的回答

qisiliang274 发表于 2022-4-15 11:12
谢谢您的回复
我想再问下：
1、对于第三点，您的意思是不是空塔的烟气速度（向上），水滴（不同直径） ...

“是否可通过将此层填料更换成其它填料来保障不发生液泛”
液泛速度本来就和填料类型相关啊！你换了填料，液泛速度就变了，需要重新计算液泛速度。

wiseboy 发表于 2022-4-15 12:38
“是否可通过将此层填料更换成其它填料来保障不发生液泛”
液泛速度本来就和填料类型相关啊！你换了填料 ...

明白，那如果有多层填料，是应该分别计算（只要有一层算出来有液泛现象就是有问题）还是把多层填料采用一定方式算折算来计算呢？

qisiliang274 发表于 2022-4-18 15:01
明白，那如果有多层填料，是应该分别计算（只要有一层算出来有液泛现象就是有问题）还是把多层填料采用一 ...

理论上，只要：1）填料类型不变；2）气、液没有侧线进出（即流量没有大变化），算一层即可。
如果：1）各层填料不一样：2）有侧线进出，都需要分开计算在同一个塔径D下不液泛。

wiseboy 发表于 2022-4-20 11:25
理论上，只要：1）填料类型不变；2）气、液没有侧线进出（即流量没有大变化），算一层即可。
如果：1） ...

谢谢
您的意思 只要其中一层算出可能发生液泛 就是有这个风险了？

qisiliang274 发表于 2022-4-20 12:00
谢谢
您的意思 只要其中一层算出可能发生液泛 就是有这个风险了？

我回答一个很形象的现象：液泛类似于人的血管的血栓堵塞，一个段都塞了，就完了。