填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定

1、化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)組號(hào)實(shí)驗(yàn)日期指導(dǎo)教師成績實(shí)驗(yàn)名稱填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解填料塔吸收裝置的基本結(jié)構(gòu)及流程；2掌握總體積傳質(zhì)系數(shù)的測定方法；3了解氣相色譜儀和六通閥的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理氣體吸收是典型的傳質(zhì)過程之一。由于co2氣體無味、無毒、廉價(jià)，所以氣體吸收實(shí)驗(yàn)常選擇 co2作為溶質(zhì)組分。本實(shí)驗(yàn)采用水吸收空氣中的co2組分。一般 co2在水中的溶解度很小，即使預(yù)先將一定量的co2氣體通入空氣中混合以提高空氣中的co2 濃度，水中的 co2含量仍然很低，所以吸收的計(jì)算方法可按低濃度來處理，并且此體系 co2 氣體的解吸過程屬于液膜控制。因此，本實(shí)驗(yàn)

2、主要測定kxa 和 hol 。計(jì)算公式填料層高度 z 為ololxxxaznhxxdxkldzz120式中：l 液體通過塔截面的摩爾流量，kmol / (m2 s) ；kxa 以x為推動(dòng)力的液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol / (m3 s) ； hol 液相總傳質(zhì)單元高度， m ； nol 液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次。令：吸收因數(shù) a=l/mg )1ln(111121amxymxyaanol測定方法（1）空氣流量和水流量的測定本實(shí)驗(yàn)采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測得空氣和水的流量，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件（溫度和壓力）和有關(guān)公式換算成空氣和水的摩爾流量。（2）測定填料層高度z 和塔徑 d；（3）測定塔頂和塔底氣相組成y1 和

3、 y2；（4）平衡關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)的平衡關(guān)系可寫成y = mx 式中： m 相平衡常數(shù)， m=e/p ；e 亨利系數(shù)， ef(t)，pa，根據(jù)液相溫度由附錄查得；p 總壓， pa，取 1atm。對(duì)清水而言， x2=0, 由全塔物料衡算)()(2121xxlyyg可得 x1 。三、實(shí)驗(yàn)裝置1裝置流程1液體出口閥2；2風(fēng)機(jī)； 3液體出口閥1；4氣體出口閥；5出塔氣體取樣口；6u 型壓差計(jì)； 7填料層； 8塔頂預(yù)分布器；9進(jìn)塔氣體取樣口；10玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)（0.44m3/h ）；11混合氣體進(jìn)口閥 1； 12混合氣體進(jìn)口閥2；13孔板流量計(jì)；14渦輪流量計(jì)；15水箱； 16水泵圖 7-1 吸收裝置流程圖

4、本實(shí)驗(yàn)裝置流程：由自來水源來的水送入填料塔塔頂經(jīng)噴頭噴淋在填料頂層。由風(fēng)機(jī)送來的空氣和由二氧化碳鋼瓶來的二氧化碳混合后，一起進(jìn)入氣體混合罐，然后再進(jìn)入塔底，與水在塔內(nèi)進(jìn)行逆流接觸，進(jìn)行質(zhì)量和熱量的交換，由塔頂出來的尾氣放空，由于本實(shí)驗(yàn)為低濃度氣體的吸收，所以熱量交換可略，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程看成是等溫操作。2主要設(shè)備（1）吸收塔：高效填料塔，塔徑100mm，塔內(nèi)裝有金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料或環(huán)散裝填料，填料層總高度 2000mm.。塔頂有液體初始分布器，塔中部有液體再分布器，塔底部有柵板式填料支承裝置。填料塔底部有液封裝置，以避免氣體泄漏。（2）填料規(guī)格和特性：金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料：型號(hào)jwb700y ，

5、規(guī)格 100100mm，比表面積700m2/m3。（3）轉(zhuǎn)子流量計(jì)：介質(zhì)條件常用流量最小刻度標(biāo)定介質(zhì)標(biāo)定條件co22l/min 0.2 l/min co2201.0133105pa （4）空氣風(fēng)機(jī)：型號(hào)：旋渦式氣機(jī)（5）二氧化碳鋼瓶；（6）氣相色譜分析儀。四、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)步驟（1）熟悉實(shí)驗(yàn)流程及弄清氣相色譜儀及其配套儀器結(jié)構(gòu)、原理、使用方法及其注意事項(xiàng)；（2）打開混合罐底部排空閥，排放掉空氣混合貯罐中的冷凝水；（3）打開儀表電源開關(guān)及風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，進(jìn)行儀表自檢；4）開啟進(jìn)水閥門，讓水進(jìn)入填料塔潤濕填料，仔細(xì)調(diào)節(jié)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使其流量穩(wěn)定在某一實(shí)驗(yàn)值。（塔底液封控制：仔細(xì)調(diào)節(jié)液體出口閥的開度

6、，使塔底液位緩慢地在一段區(qū)間內(nèi)變化，以免塔底液封過高溢滿或過低而泄氣）；5）啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，打開co2鋼瓶總閥，并緩慢調(diào)節(jié)鋼瓶的減壓閥；6）仔細(xì)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)旁路閥門的開度（并調(diào)節(jié)co2調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量，使其穩(wěn)定在某一值；）建議氣體流量3 5 m3/h；液體流量0.6-0.8 m3/h；co2流量 2-3l/min 。7）待塔操作穩(wěn)定后，讀取各流量計(jì)的讀數(shù)及通過溫度、壓差計(jì)、壓力表上讀取各溫度、塔頂塔底壓差讀數(shù)，通過六通閥在線進(jìn)樣，利用氣相色譜儀分析出塔頂、塔底氣體組成；（8）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉co2鋼瓶和轉(zhuǎn)子流量計(jì)、水轉(zhuǎn)子流量計(jì)、風(fēng)機(jī)出口閥門，再關(guān)閉進(jìn)水閥門，及風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，（實(shí)驗(yàn)完成后我們一般先停止水

7、的流量再停止氣體的流量，這樣做的目的是為了防止液體從進(jìn)氣口倒壓破壞管路及儀器）清理實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場地。2注意事項(xiàng)（1）固定好操作點(diǎn)后，應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)整以保持各量不變。（2）在填料塔操作條件改變后，需要有較長的穩(wěn)定時(shí)間，一定要等到穩(wěn)定以后方能讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。五、原始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄表流量溫度含量 % 水（m3/h ）氣體總流量（m3/h ）co2(l/min) 空氣水進(jìn)口出口0.6 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.2449 0.7 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.3552 0.8 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.2502 六、數(shù)據(jù)處理(1)

8、單位換算：水：0.6m3/h=600kg/h= （600/3600）*4/( *18)=0.01179kmol/m2.s 0.7m3/h=700kg/h= （700/3600）*4/( *18)=0.01375kmol/m2.s0.8m3/h=800kg/h= （800/3600）*4/( *18)=0.01572kmol/m2.s氣體流量： 4m3/h= （4/3600）*4/ （*22.4 ）=6.316*10-5kmol/m2.s二氧 化 碳 ： 2.5l/min=0.06*2.5 m3/h =0.15m3/h=(0.15/3600)*4/（ *22.4 ） =2.368*10-6 km

9、ol/m2.s(2) 數(shù)據(jù)處理：1. 液體流量為 0.6m3/h ，氣體流量為 4m3/h 求算 kxa，及 hol方法已知 l=0.01179kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420a=l/mg= =0.01179/(6.316*10-5*1420)=0.1315)1ln(11bbabamxymxyaanol【】=2.6451m 又h0=2mololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/2.6451=0.756m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.756=8.354*10-5 kmol/m3.s 2. 液體流量為

10、 0.7m3/h ，氣體流量為 4m3/h 求算 kxa，及 hol方法與第一步相似已知 l=0.01375kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420 a=l/mg=0.01375/(6.316*10-5*1420)=0.1533 )1ln(11bbabamxymxyaanol【】=3.2191m 又h0=2m ololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/3.2191=0.621m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.621 =1.017*10-4kmol/m3.s 3. 液體流量為 0.8m3/h ，氣體流量為 4

11、m3/h 求算 kxa，及 hol方法與第一步相似已知 l=0.01572kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420 a=l/mg=0.01572/(6.316*10-5*1420)=0.1753 )1ln(11bbabamxymxyaanol【】=2.8563m 又h0=2m ololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/2.8563=0.701m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.701 =9.001*10-5kmol/m3.s 七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論通過對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析作圖，經(jīng)過分析得到傳質(zhì)系數(shù)受液體流

12、量的影響較大，受氣體流量的影響較小，隨著氣體流量增大，傳質(zhì)系數(shù)增加，在后面的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，由于傳質(zhì)系數(shù)受氣體流量變化很小，其中有兩個(gè)偏差很大的點(diǎn)只是相對(duì)偏差較大，而絕對(duì)誤差偏差很小?？梢越普J(rèn)為等于理論值，在圖表解析的過程中，傳質(zhì)系數(shù)幾乎不受氣體流量的影響。八、思考題1本實(shí)驗(yàn)中，為什么塔底要有液封？液封高度如何計(jì)算？答： 保證塔內(nèi)液面，防止氣體漏出 , 保持塔內(nèi)壓力 .u 形管液封所需高度是由系統(tǒng)內(nèi)壓力(p1塔頂氣相壓力 ) 、 冷凝器氣相的壓力 (p2) 及管道壓力降 (h,) 等參數(shù)計(jì)算確定的。可按式 (4.0.1-1)計(jì)算:h=(p1 一 p2)x10.2/y 一 h-式中 h.,- 最

13、小液封高度， m;p1,系統(tǒng)內(nèi)壓力 ;p2受液槽內(nèi)壓力;y液體相對(duì)密度 ;h- 管道壓力降 ( 液體回流道塔內(nèi)的管線 )一般情況下，管道壓力降 (h-)值較小，可忽略不計(jì)， 因此可簡化為 h=(p1一 p2)x10.2/y 為保證液封效果， 液封高度一般選取比計(jì)算所需高度加0.3m-0.5m 余量為宜。2測定 kxa 有什么工程意義？答：傳質(zhì)系數(shù) kxa是氣液吸收過程重要的研究的內(nèi)容，是吸收劑和催化劑等性能評(píng)定、吸收設(shè)備設(shè)計(jì)、放大的關(guān)鍵參數(shù)之一。3.為什么二氧化碳吸收過程屬于液膜控制？答：易溶氣體的吸收過程是氣膜控制, 如 hcl,nh3,吸收時(shí)的阻力主要在氣相 , 反之就是液膜控制. 對(duì)于

14、co2的溶解度和 hcl 比起來差遠(yuǎn)了 , 應(yīng)該屬于液膜控制。4.當(dāng)氣體溫度和液體溫度不同時(shí)，應(yīng)用什么溫度計(jì)算亨利系數(shù)？答： 液體溫度 , 因?yàn)楹嗬梢话氵m應(yīng)于稀溶液, 如難容氣體的溶解 , 這種溶解的傳質(zhì)過程屬于液膜控制（ m值大） , 液體的影響比較大 , 故選擇液體溫度。指導(dǎo)教師意見簽名：年月日是的，又到春分時(shí)分，今日已是晝夜平分春色，這也意味著，我們的春天，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)走到一半。不禁，有了些許淡淡的悵然。這歲序更迭啊，從來不會(huì)給任何人眷戀的機(jī)會(huì)。我們甚至來不及感嘆，便匆匆走向下一個(gè)節(jié)氣。不經(jīng)意間，我們走著走著，便把春天走成了姹紫嫣紅，草長鶯飛。此時(shí)正是，春風(fēng)又綠江南岸，萬紫千紅總是春。是

15、春風(fēng)花草香，又把新桃換舊符。那些走過的時(shí)光，隨手握一把，滿是春天新鮮的味道，沁滿春日陽光的暖。這春風(fēng)啊，總是來的那么急，那么聲勢(shì)浩蕩，帶著泥土松軟的芳香，帶著小河流水的嘩嘩聲，還有桃花杏花梨花的艷。我們無需刻意尋芳，自有滿眼的春色，驚艷了原本平淡的生活。這就是春天，無論走著，還是睡著。一抬頭，就會(huì)遇見一樹花開。一低眉，便會(huì)遇見一行青柳。那些匆匆擦肩的路人，已是換了薄薄的春衫，令你眼前一亮，心情也隨之明媚起來。沿河緩緩行走，總會(huì)有姹紫嫣紅的花事，與你撞個(gè)滿懷。那小桃紅，玉蘭粉，梨花白，連翹黃，還有那些婀娜的柳絲，瞬間讓時(shí)光變得柔軟，而詩意！最喜歡，吹面不寒楊柳風(fēng)，斜風(fēng)細(xì)雨不須歸。漫步柳堤，踏著柔軟的土地，看風(fēng)吹葉綠，看花開滿枝，心兒也隨風(fēng)怒放。這輕輕楊柳風(fēng)，這悠悠桃花水，如詩，如畫，是否也會(huì)醉了你的眼？經(jīng)年的淡定，昔日的重逢，漫過春天靜好的光陰，讓滄桑了無痕。走在繁花似錦的陌上，清風(fēng)徐徐，鶯聲燕語，該是多么愜意。心底，全是對(duì)這個(gè)世界的感動(dòng)與喜