众所周知,板式塔广泛的应用于化工、制药等行业中,作为工业生产中重要的传质与分离设备,塔板性能直接影响工业生产的能量消耗和产品质量。因此,板式塔的研究及改进一直是推动化学工业发展的不竭动力。针对目前板式塔的研究现状及实际的工业需求,本文将导向孔、立体帽罩、高效填料进行复合,以帽罩底隙的结构为研究对象,开发了新型导向复合塔板-立体喷射塔板,并对其进行了流体力学实验和CFD模拟研究。本文在内径为Φ500mm,板间距为450mm的透明玻璃塔内,对双底隙立体喷射复合塔板和底隙加有折板的立体喷射复合塔板进行了冷模实验,主要测量了不同气速和不同液流强度下本研究塔板的干、湿板压降、漏液量、雾沫夹带量、清液层高度以及塔板效率等数据。根据实验所获结果可知,双底隙立体喷射复合塔板与单底隙立体喷射复合塔板相比,其处理能力及传质效率更高,且上底隙高度为7mm时,处理能力最大,传质效果最好;在帽罩底隙加了折板后的立体喷射复合塔板对上升液体的破碎效果明显增强,雾沫夹带和漏液略有增大,但传质效率提高,且折板长度为15mm,角度为45°时,其塔板性能最好。采用欧拉-欧拉多相流模型、k-ε湍流模型,确定塔板不同区域动量源项,合理地设置进出口以及壁面条件,建立了立体喷射复合塔板的CFD模型;将塔板上清液层高度数据进行拟合回归,确定气液间曳力系数,得到准确的曳力模型。根据塔板流体力学模拟结果可得:底隙加折板的立体喷射复合塔板其气液两相在帽罩内分布更均匀,有更高的气液接触面积,传质效率更高。利用ANSYS Fluent 19.0软件置初始化参数模拟获得立体喷射复合塔板流体力学参数模拟值,将塔板CFD模拟值和实验值对比,发现两者吻合的很好,其中干板压降与清液层高度随气液两相流量变化趋势一致且误差均在可接受范围内。本研究从实验和模拟的两个方面既研究了立体喷射复合塔板的流体力学性能,通过对比,验证立体喷射复合塔板的结构优化的效果。根据实验和模拟结果可得,本研究的立体喷射复合塔板具有良好的流体力学性能,其塔板压降具有明显优势,在对塔板压降要求较高的工业生产中有很强的实用性。