[科普中國]-濕壁塔

濕壁塔作為研究氣液相傳質(zhì)機理的實驗裝置，早為人們所采用，其特點為結(jié)構(gòu)簡單,具有確定的吸收表面積，且液膜厚度可直接觀察和測定。

簡介濕壁塔是研究氣液傳質(zhì)機理的實驗裝置。液體沿垂圓管的內(nèi)壁成為薄膜狀流下，與通過管內(nèi)的氣體進行傳質(zhì)及傳熱過程。氣液二相間的接觸面積可以測定，故常用以進行吸收、蒸餾、蒸發(fā)、調(diào)濕等過程的基礎(chǔ)研究。有時在液體中加入微量表面活性劑，以消除沿壁液膜表面的波動現(xiàn)象。也有用長度300mm以下的短濕壁塔以進行氣液相反應(yīng)的研究。濕壁塔在工業(yè)上也有應(yīng)用。例如HCl的膜式吸收塔，在管外可同時進行冷卻。

濕壁塔中液體流速分布的研究關(guān)于濕壁塔流體動力學(xué)的研究，過去主要集中于穩(wěn)定段，對液體進口處流動狀態(tài)，缺乏理論分析。

液體在濕壁塔中的流動狀態(tài)，可分為三個區(qū)域：（1）進口附近加速段；（2）穩(wěn)定段；（3）下部波紋區(qū)1。下面將分別加以考察。

（1）進口附近加速段

加速段的狀態(tài)流動。進口處，由于液體表面張力的作用，形成突起的曲面。據(jù)文獻所記載，這一段距離很短，因此，可以近似地認為：液體從0.1厘米的隙縫中進入后（常用濕壁塔的縫隙寬度在0.1厘米左右），受重力作用沿塔壁向下流動，當重力與粘滯力平衡后，流型達到穩(wěn)定。

（2）穩(wěn)定段速度分布

此段速度可通過N-S方程求解。

（3）塔下部波紋區(qū)

這里的流動狀態(tài)較復(fù)雜，目前還缺乏理論分析，對于短濕壁塔，可以不加考慮。

相關(guān)研究濕壁塔煙氣脫硫系統(tǒng)的研究

燃煤鍋爐的煙氣脫硫（FGD）技術(shù)，是當今世界上減少二氧化硫排放的主要技術(shù)措施。在FGD技術(shù)中石灰石-濕法煙氣脫硫（WFGD）是占主導(dǎo)地位的方式方法。傳統(tǒng)的石灰石濕法脫硫通常采用氣液逆流式、鼓泡式、氣液沖擊式、文丘里式等氣液接觸方式的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在運行中存在阻力較大，耗能高，易結(jié)垢或脫硫效果不理想等缺點。針對這種特點，有學(xué)者2設(shè)計了一種以管狀或柵板為填料的并流式濕壁塔脫硫系統(tǒng)，研究結(jié)果表明，這種系統(tǒng)不僅具有較低的系統(tǒng)阻力，同時系統(tǒng)還擁有較高的脫硫率。

采用濕壁塔氨吸收法去除煙氣中SO2的實驗研究

我國煤炭資源豐富，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占據(jù)較高的比重。由于燃煤發(fā)電會形成大面積的酸雨和酸性顆粒沉降，嚴重污染環(huán)境，破壞生態(tài)資源，造成重大損失，因此近年來煙氣脫硫技術(shù)的研究開發(fā)成為當前國內(nèi)外的研究熱點。

國內(nèi)外對氨法脫硫逐漸重視，進行了一些研究，也取得了一定的進展。其吸收塔大多采用逆流吸收操作，吸收設(shè)備多為空塔或填料塔。由于并流濕壁吸收塔具有空塔速率高，壓降低，氣液接觸面積大等優(yōu)點，從而降低設(shè)備投資和運行費用，在石灰石濕法脫硫中已經(jīng)有了一定的研究，但在氨法脫硫技術(shù)中很少見到。有學(xué)者3采用管狀填料的并流式濕壁塔脫硫系統(tǒng)，以氨水作為吸收液，考察各種因素對SO2吸收率的影響。

并流降膜式多管濕壁塔的質(zhì)量傳遞特性

化學(xué)吸收是化工中的重要分離過程，經(jīng)常用于氣體混合物的分離。濕壁塔由于具有良好的傳質(zhì)效果和相對已知的氣液接觸面積而受到重視，已廣泛應(yīng)用于吸收、解吸、蒸發(fā)、冷卻和冷凝化等工業(yè)操作中。濕壁塔應(yīng)用于吸收操作時，液體沿管束壁面下降形成薄膜，由于液體停留時間短，適合瞬時、快速的氣液反應(yīng)。大多數(shù)對濕壁塔的質(zhì)量傳遞特性研究都集中在單管，對降膜式多管濕壁塔的質(zhì)量傳遞研究較少，有學(xué)者4以多根陶瓷管組成的降膜式濕壁塔為例，對其質(zhì)量傳遞性能研究。

具體結(jié)論如下：在內(nèi)徑為0.1m，由38根內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm，高120mm陶瓷管組成的多管濕壁塔中，采用SO2/Na OH和CO2/H2O系統(tǒng)，研究了20 ℃的氣液傳質(zhì)速率。實驗結(jié)果表明，液相雷諾數(shù)在 ReL在55~165之間，氣相雷諾數(shù) ReG在360~2 000之間，液相舍伍德數(shù)分別與 ReG的0.662次方和 ReL的0.851次方成正比；氣相舍伍德數(shù)分別與 ReG的1.103ReL的0.226次方成正比。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)