填料塔流體力學(xué)特性與吸收系數(shù)地測定

1、實驗一 填料塔流體力學(xué)特性與吸收系數(shù)的測定、實驗?zāi)康模?. 了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)、性能和特點，練習(xí)并掌握填料塔操作方法；通過實驗測 定數(shù)據(jù)的處理分析，加深對填料塔流體力學(xué)性能根本理論的理解， 加深對填料塔傳 質(zhì)性能理論的理解。2. 掌握填料吸收塔傳質(zhì)能力和傳質(zhì)效率的測定方法，練習(xí)實驗數(shù)據(jù)的處理分析。二、實驗內(nèi)容：1. 測定填料層壓強降與操作氣速的關(guān)系，確定在一定液體噴淋量下的液泛氣速。2. 固定液相流量和入塔混合氣二氧化碳的濃度，在液泛速度以下，分別測量塔的 傳質(zhì)能力傳質(zhì)單元數(shù)和回收率和傳質(zhì)效率傳質(zhì)單元高度和體積吸收總系數(shù)3. 進展純水吸收混合氣體中的二氧化碳、用空氣解吸水中二氧化碳的操作練習(xí)

2、, 同時測定填料塔液側(cè)傳質(zhì)膜系數(shù)和總傳質(zhì)系數(shù)。實驗原理:氣體通過填料層的壓強降：壓強降是塔設(shè)計中的重要參數(shù)，氣體通過填料層壓強降的大小決定了塔的動力消耗。 壓強降與氣、液流量均有關(guān)，不同液體噴淋量下填料層的壓強降 P與氣速u的關(guān)系如圖1所示：圖1填料層的Pu關(guān)系當(dāng)液體噴淋量Lo 0時，干填料的 Pu的關(guān)系是直線，如圖中的直線0。當(dāng)有一定的噴淋量時，Pu的關(guān)系變成折線，并存在兩個轉(zhuǎn)折點，下轉(zhuǎn)折點稱為“載點，上轉(zhuǎn)折點稱為“泛點。這兩個轉(zhuǎn)折點將Pu關(guān)系分為三個區(qū)段:既恒持液量區(qū)、載液區(qū)與液泛區(qū)。傳質(zhì)性能：吸收系數(shù)是決定吸收過程速率上下的重要參數(shù)， 實驗測定可獲取吸收 系數(shù)。對于一樣的物系與一定的設(shè)備

3、填料類型與尺寸，吸收系數(shù)隨著操作條 件與氣液接觸狀況的不同而變化。假如氣液平衡關(guān)系遵循享利定律，即平衡曲線為直線，可用解析法解得填料層高度的計算式，亦即可采用如下平均推動力法計算填料層的高度或液相傳質(zhì)單元高度：NlVSlCA1CA2KLaSCAm11HlVsl式中CA.m為液相平均推動力，即其中：CA1HPa1Hy1Po, CA2HPa2Hy2Po，Po為大氣壓。二氧化碳的溶解度常數(shù)：1H - koml m 3 Pa 1 14Mw E式中：w水的密度， kg m 3;M 水的摩爾質(zhì)量， kg kmol 1 ;E 二氧化碳在水中的享利系數(shù)見表 1，Pa。因本實驗采用的物系不僅遵循亨利定律，而且氣

4、膜阻力可以不計，在此情況下，整個傳質(zhì)過程阻力都集中于液膜，即屬液膜控制過程，如此液側(cè)體積傳質(zhì)膜系數(shù)等于液相體積傳質(zhì)總系數(shù)，亦即klaKLaVsLhSC A1 C A2CAm表1二氧化碳在水中的亨利系數(shù)E x 10-5，kPa氣體溫度,0510152025303540455060CO四、實驗裝置:內(nèi)裝© 10X10mn瓷拉西環(huán)； 風(fēng)機型號：XGB-12 ;word14HL3圖1填料吸收實驗裝置流程圖1- C02鋼瓶；2- C02瓶減壓閥；3-吸收氣泵；4-吸收液水泵；5-解吸液水泵；6-解吸風(fēng)機;7-空氣旁通閥；8- V1-V19閥門；9- F1-F5轉(zhuǎn)子流量計；10- T1-T2溫度

5、計五、實驗方法與步驟：1. 實驗前準(zhǔn)備工作：首先將水箱1和水箱2灌滿蒸餾水或去離子水，接通實驗裝置電源并按下總 電源開關(guān)。準(zhǔn)備好10ml移液管、100ml的三角瓶、酸式滴定管、洗耳球、0.1M左右的鹽 酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.1M左右的Ba OH 2標(biāo)準(zhǔn)溶液和甲基紅等化學(xué)分析儀器和試劑備 用。P2. 測量解吸塔干填料層于丨u關(guān)系曲線：打開空氣旁路調(diào)節(jié)閥V7至全開，啟動解吸風(fēng)機6。打開空氣流量計F4下的 閥門V4,逐漸關(guān)小閥門V7的開度，調(diào)節(jié)進塔的空氣流量。穩(wěn)定后讀取填料層壓 降厶P即U形管液柱壓差計的數(shù)值，然后改變空氣流量，空氣流量從小到大共測 定6-10組數(shù)據(jù)。在對實驗數(shù)據(jù)進展分析處理后，在對數(shù)坐標(biāo)

6、紙上以空塔氣速uPP為橫坐標(biāo)，單位咼度的壓降 為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層（三）u關(guān)系曲線。P3. 測量解吸塔在不同噴淋量下填料層（-）u關(guān)系曲線：將水流量固定在100 l/h左右水流量大小可因設(shè)備調(diào)整，采用上面一樣步 驟調(diào)節(jié)空氣流量，穩(wěn)定后分別讀取并記錄填料層壓降厶P、轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)和流量計處所顯示的空氣溫度，操作中隨時注意觀察塔內(nèi)現(xiàn)象， 一旦出現(xiàn)液泛，立即 記下對應(yīng)空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為P100 l/h時的丨u?關(guān)系曲線見圖2，并在圖上確定液泛氣速，與觀察到的液泛氣速相比擬是否吻合。4. 二氧化碳吸收傳質(zhì)系數(shù)測定：1關(guān)閉吸收液泵4的出口閥，啟動吸收液泵 4

7、,關(guān)閉空氣轉(zhuǎn)子流量計F1,二6 / 9氧化碳轉(zhuǎn)子流量計F2與鋼瓶連接2打開吸收液轉(zhuǎn)子流量計F3,調(diào)節(jié)到60 l/h，待有水從吸收塔頂噴淋而下，從吸收塔底的n型管尾部流出后，啟動吸收氣泵3,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計F1到指定流量，同時打開二氧化碳鋼瓶調(diào)節(jié)減壓閥，調(diào)節(jié)二氧化碳轉(zhuǎn)子流量計F2，按二氧化碳與空氣的比例在10 20流右計算出二氧化碳的空氣流量。3吸收進展15分鐘并操作達到穩(wěn)定狀態(tài)之后，測量塔底吸收液的溫度，同時 在塔頂和塔底取液相樣品并測定吸收塔頂、塔底溶液中二氧化碳的含量。4溶液二氧化碳含量測定用移液管吸取0.1M左右的Ba :OH 2標(biāo)準(zhǔn)溶液10ml，放入三角瓶中，并從 取樣口處接收塔底溶液1

8、0 ml，用膠塞塞好振蕩。溶液中參加23滴甲基紅或 酚酞指示劑搖勻，用0.1M左右的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到粉紅色消失即為終點。按下式計算得出溶液中二氧化碳濃度:2cbs（ oh）2Vbs（ oh）2 _ chcVhci2/mol L°溶液六、實驗須知事項：2總閥門前，要先關(guān)閉減壓閥，閥門開度不宜過大。2濃度操作時動作要迅速，以免 CO從液體中溢出導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確七、數(shù)據(jù)記錄1、填料塔流體力學(xué)特性表2填料塔流體力學(xué)性能測定干填料序 號填料層壓強降mmHO單位高度填料層壓強降mmHO/m空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)m/h空塔氣速m/s112335475106132716820表3填料塔流體力學(xué)性能測定濕填料序 號填料層壓強降 mmHO單位高度填料 層壓強降mm2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量 計讀數(shù)m/