本实验室研究开发的新型传质鼓泡元件—旋转浮阀,具有传质效率高、雾沫夹带小、操作弹性大、面平均气含率均匀且气含率分布受气液负荷的影响较小等优点。但在实际应用过程中仍存在着一些缺点,一方面有浮阀旋转易被磨损从而脱落或卡死等问题;另一方面,浮阀在液层局部旋转使得整个液层鼓泡不均匀,泡沫层高度分布不一,导致流场不稳定,最佳操作性能受到限制。从优化塔板结构﹑强化旋转流场﹑提高塔板效率等方面考虑,针对旋转浮阀的不足之处,围绕旋转阀的概念,并结合固定阀的良好应用,本文提出了一种新型的固定旋转阀塔板,简称固旋阀塔板,以空气-水为实验介质,在直径600 mm的有机玻璃塔内,对固旋阀塔板的流体力学性能进行考察研究,测定了塔板干板压降、湿板压降、漏液率和雾沫夹带量等性能参数,并与旋转浮阀塔板和F1浮阀塔板进行对比。实验结果表明,当气体负荷较大时,固旋阀塔板的干板压降大于F1型浮阀塔板,具有更高的传质效率;固旋阀塔板的湿板压降小于旋转浮阀塔板和F1浮阀塔板;固旋阀塔板的雾沫夹带比F1型浮阀塔板小30～40%,比旋转浮阀塔板小10～20%,其具有更高的气相负荷上限,更大的操作弹性,并做出了负荷性能对比图;采用关联式对固旋阀塔板的干板压降和湿板压降数据进行拟合,得到干板压降、湿板压降的数学模型,为其在工业生产应用中提供理论的指导。采用计算流体软件对固旋阀塔板的气相流场进行CFD数值模拟计算,对塔板上的气相分布进行了描述,首次提出了旋转流场的概念。模拟结果表明,Realizable k-ε方程湍流模型适合固旋阀塔板上流场的模拟与分析,其模拟结果与实验值基本吻合;固旋阀上的翅片具有较强的导向作用,在阀件之间形成一个气相旋转流场,避免了邻近阀孔吹出来的气流发生直接对冲,大幅降低了固旋阀塔板的雾沫夹带,增加了气体在板上液层里的停留时间,使得气液接触更为充分并减少死区,提高了传质效率;气体速度在固旋阀的周边分布是不均匀的,而固旋阀塔板特有的结构特征使得阀件的翅片可以进行合理的排布,强化了气相旋转流场的作用,使其具有更优的操作性能。