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文檔簡(jiǎn)介
1、化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院:專(zhuān)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(jī)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)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(cè)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(guò)程之一。由于co2氣體無(wú)味、無(wú)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(lái)處理,并且此體系 co2 氣體的解吸過(guò)程屬于液膜控制。因此,本實(shí)驗(yàn)
2、主要測(cè)定kxa 和 hol 。計(jì)算公式填料層高度 z 為ololxxxaznhxxdxkldzz120式中:l 液體通過(guò)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(wú)因次。令:吸收因數(shù) a=l/mg )1ln(111121amxymxyaanol測(cè)定方法(1)空氣流量和水流量的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)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(cè)定填料層高度z 和塔徑 d;(3)測(cè)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(xiě)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(lái)水源來(lái)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(lái)的空氣和由二氧化碳鋼瓶來(lái)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(lái)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(guò)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(kāi)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(kāi)儀表電源開(kāi)關(guān)及風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān),進(jìn)行儀表自檢;4)開(kāi)啟進(jìn)水閥門(mén),讓水進(jìn)入填料塔潤(rùn)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(kāi)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(guò)高溢滿或過(guò)低而泄氣);5)啟動(dòng)風(fēng)機(jī),打開(kāi)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(mén)的開(kāi)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(guò)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(guò)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(mén),再關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén),及風(fēng)機(jī)電源開(kāi)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(chǎng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(cè)定 kxa 有什么工程意義?答:傳質(zhì)系數(shù) kxa是氣液吸收過(guò)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(guò)程屬于液膜控制?答:易溶氣體的吸收過(guò)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(lái)不會(huì)給任何人眷戀的機(jī)會(huì)。我們甚至來(lái)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(zhǎng)鶯飛。此時(shí)正是,春風(fēng)又綠江南岸,萬(wàn)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(guò)的時(shí)光,隨手握一把,滿是春天新鮮的味道,沁滿春日陽(yáng)光的暖。這春風(fēng)啊,總是來(lái)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(wú)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(wú)論走著,還是睡著。一抬頭,就會(huì)遇見(jiàn)一樹(shù)花開(kāi)。一低眉,便會(huì)遇見(jiàn)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(lái)。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(shī)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(kāi)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(shī),如畫(huà),是否也會(huì)醉了你的眼?經(jīng)年的淡定,昔日的重逢,漫過(guò)春天靜好的光陰,讓滄桑了無(wú)痕。走在繁花似錦的陌上,清風(fēng)徐徐,鶯聲燕語(yǔ),該是多么愜意。心底,全是對(duì)這個(gè)世界的感動(dòng)與喜
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