国内外塔设备的研究现状(2)
3.2 塔设备的研究成果
新型垂直筛板[11]（New VST）是日本三井造船公司开发设计的一种喷射型塔板，与普通塔板相比，具有处理能力大、板效率高、压降小、结构简单和造价较低等优点。因此一经问世就被很快应用到化工生产领域中.自20世纪80年代起， 国内多家机构对该塔板进行了研究，在流体力学和传质性能方面取得了一定的成果， 并且对帽罩结构进行了进一步地改进。
New VST有多种结构形式，在塔板上开有大孔，孔上有各种形式的帽罩， 罩体的底部开有小孔或缝隙以便液体流过，并设有降液管，降液管的设置与普通塔板基本一致。New VST 最典型的帽罩形式是圆形帽罩，被称为标准型帽罩，其主要结构为，在塔板上开有圆孔，圆孔上方是圆柱形帽罩，罩顶为平顶，在罩壁上开有雾沫分离孔，雾沫分离孔为圆形的被称为S型帽罩，为长条形的被称为C型帽罩。
3.2.1 罩体结构和升气孔改进
（1）罩体结构
国内最初对New VST 的报道只有C型和S型2种帽罩结构，有关流体力学和传质力学的研究也大都是在2种帽罩结构的塔板上进行的。后来，陆续有对帽罩结构进行改进的报道发表。
大连理工大学将S型帽罩的平板顶改为锥形顶，并将C型帽罩改成全旋和半旋型锥顶条形孔帽罩其结构见图3.1和图3.2[12]。锥形顶对气液混合物有导向作用，气液混合物在罩内上升至锥形顶后碰撞返回，以一定的角度从筛孔斜向下喷出，使一部分液体离开帽罩时就具有了向下的初速度，这样液滴就不容易被带到上层塔板，减少了雾沫夹带。在全旋和半旋型帽罩体中，液滴从罩体喷出时，与侧壁成一定的角度，于是液滴与塔壁不再沿径向冲撞，而是在罩体周围旋转下降，也可以减少雾沫夹带。半旋型罩体还可在一定程度上减小返混，提高板效率。对改进后的罩体塔板压降进行测定，结果表明，只要罩体开孔比大与1，则塔板压降与罩体的结构形式和尺寸等无关。华东理工大学最近提出了一种倒锥顶形帽罩，其结构见图3.3[13]。理论分析认为垂直筛板的阻力主要决定于帽罩内的气液流动混合状况，雾沫夹带主要决定于帽罩外的气液流动状况。对于锥顶帽罩而言，气液两相流向上运动时碰到锥顶顶盖，由于锥顶顶盖的导向作用，使一部分气液混合物沿顶盖向下喷出，还有一部分气液混合物与上升的气液流混合后，水平喷出罩外，其帽罩内的气液混合程度与平顶帽罩相比较低。对于倒锥顶帽罩而言，气液两相流上升碰到顶盖后，由于顶盖的导向作用，使大部分气液混合物沿顶盖从筛孔斜向下直接喷出， 帽罩内的气液混合剧烈程度明显低于锥顶帽罩，因此倒锥顶帽罩的筛板阻力低于锥顶帽罩的筛板阻力。平顶帽罩的气液流在罩外基本为水平喷出，锥形帽罩是一部分气液流向下喷出，而倒锥形帽罩内的气液流基本上都从筛孔内斜向下喷出，因此锥顶帽罩的雾沫夹带量小于平顶帽罩的，倒锥顶帽罩的雾沫夹带量小于锥顶帽罩的，流体力学试验证明了这点。但华东理工大学在比较塔板压降时所采用的塔板开孔形式不一样，应在相同开孔形式下进行比较得出的试验结果才能让人信服。
（2）塔板升气孔形式
降低塔板升气孔的阻力是降低塔板压降的关键，将升气孔由平板孔改为喷嘴孔可使塔板压降至少降低 40%[14]。但是由于液体进入罩体推动力减小使得液体提升量也减小，从而导致板效率下降， 因此在降低塔板压降的同时也要考虑到板效率下降的不利因素。在日本的专利文献中， 报道的塔板开孔形式有圆形、矩形和方形。而国内的有关报道大都基于圆形开孔。矩形开孔可以提高塔板开孔率， 因此有必要在这方面进行进一步研究。
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