填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定

1、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(jī)實(shí)驗(yàn)名稱填料塔吸收傳質(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)主要測(cè)定Kxa和HOL。

2、計(jì)算公式填料層高度Z為式中：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 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，

3、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)

4、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，規(guī)格100×100mm，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/min0.2 L/minCO220×105Pa（

5、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(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)液體出口閥的開度，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)

6、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35 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

7、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444六、數(shù)據(jù)處理 (1)單位換算：水：3/h=600kg/h=（600/3600）*4/(*18)kmol/m2.s3/h2.s3/h2.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 m33/h=(0.15/3600)*4/（*22.4）=2.368*10-6 kmol/m2.s(2)數(shù)據(jù)處理：3/h，氣體流量為

8、4m3/h 求算Kxa，及HOL方法2.s G=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420A=L/mG=(6.316*10-5*1420)=11-0.1315ln【1-0.1315*0.0022490.000199+0.1315】又h0=2mHOL=h0/NOLKxa=G/HOL=6.316*10-5/0.756=8.354*10-5kmol/m3.s3/h，氣體流量為4m3/h 求算Kxa，及HOL方法與第一步相似已知L=kmol/m2.s G=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420A=L/mG=/(6.316*10-5*1420)=11-0.1533ln【1-0.1

9、533*0.0035520.000199+0.1533】=m又h0=2mHOL= h0/NOL=2/=mKxa=G/HOL=6.316*10-5/0.621=*10-4kmol/m3.s3/h，氣體流量為4m3/h 求算Kxa，及HOL方法與第一步相似已知L=kmol/m2.s G=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420A=L/mG=/(6.316*10-5*1420)=11-0.1753ln【1-0.1753*0.0025020.000199+0.1753】=m又h0=2mHOL= h0/NOL=2/=mKxa=G/HOL=6.316*10-5/0.701 =*10-5kmol

10、/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?？砂词?4.0.1-1)計(jì)算:H=(P1一一h-式中H.,-最小液封高度，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=(P1一為保證液封效果，液封高度一般選取比計(jì)算所需高度加余量為宜。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