塔板效率是评价板式塔的一个关键指标,高效的塔设备能够在生产中达到绿色节能、提高经济效益的目的。塔板效率取决于塔内的气液两相接触,而塔板上液相流动状态则影响气液接触,通过测定塔板上液相停留时间分布,可以研究液相流场信息。塔板上液相流场分布与塔板结构密切相关,在旋转流场和固定阀的基础上本实验室开发了一种新型固定阀鼓泡元件—固旋阀。通过流体力学和传质性能研究发现,固旋阀塔板有湿板压降小、雾沫夹带低、操作弹性大、塔板效率高、气含率均匀等优点,具有广阔的应用前景。本文在1200 mm内径的有机玻璃塔内,以空气-水为实验物系,热水为示踪剂,用温度阵列-热水示踪技术,通过测定液相停留时间分布,对固旋阀塔板液相流场进行了研究。考察了沉浸式弓形降液管、悬挂式弓形降液管以及安装导流板之后的悬挂式弓形降液管的固旋阀塔板上液相流场分布的异同。研究结果表明:本文所用的温度阵列-热水示踪技术是一种操作方便、节约示踪剂、有效且精确的测量塔板液相流场分布的方法。随着液相溢流强度的增大,塔板上液相流动加快,沉浸式弓形降液管塔板液相停留时间由8 s缩短至5.5 s,悬挂式弓形降液管塔板液相停留时间由9 s缩短至5 s。随着溢流强度的增大沉浸式弓形降液管塔板液相分布趋向不均匀,悬挂式弓形降液管塔板则反之。随着气相动能因子的增大,塔板上液相流动加快,鼓泡剧烈,加大了液相湍动能,增强了旋转流场的作用,液相在塔板上分布趋向于均匀,沉浸式弓形降液管塔板液相停留时间由8 s缩短至7 s,悬挂式弓形降液管塔板液相停留时间由9 s缩短至8 s。在大溢流强度工况下液相本身所具有的能量更大,增大气相动能因子,气相对液相能量的改变较小,综合考察发现大溢流强度工况下固旋阀塔板上液相分布受气相动能因子的影响较小,换言之,气相动能因子更容易影响小溢流强度工况下的塔板上液相分布。固旋阀塔板液相流动复杂,在塔板上形成的旋转流场有利于液相在塔板上分布均匀。旋转流场对沉浸式弓形降液管液相分布的影响比对悬挂式弓形降液管塔板的影响大。悬挂式弓形降液管的固旋阀塔板上液相分布具有沿壁面流动的特性,并且板上液相停留时间比沉浸式弓形降液管塔板长。导流板的安装使得塔板上液相整体分布有所改善,导流板对塔板近入口区域液相分布的作用比塔板近出口区域的作用更大。