填料塔流體力學(xué)性能及傳質(zhì)

實驗五填料塔流體力學(xué)性能及傳質(zhì)、實驗任務(wù)1、 了解吸收塔的流程和結(jié)構(gòu)；2、 測量填料塔的流體力學(xué)特性；3、 測定吸收系數(shù)。、基本原理1、流體力學(xué)性質(zhì)a、 填料塔的流體力學(xué)特性包括壓降和泛點，知道壓降的大小，可以確定吸收塔所需的動力，而泛點是生產(chǎn)操作中的重要的控制因素。因此，填料塔的流體力學(xué)特性測定的目的，是為填料塔選擇適宜的操作條件提供依據(jù)。流體力學(xué)特性測定時，使用的是空氣和水。b、 氣體通過干填料時，流體流動引起的壓降和湍流流動引起的壓降規(guī)律相一致。在對數(shù)坐標(biāo)紙上作 P~U關(guān)系曲線，為一直線，如圖（1）所示，斜率為1.8~2次幕，當(dāng)有噴淋量時，低氣速時（c點以前）壓降也正在于氣速的1.8~2次幕，但大于同一氣速下干填料的壓降（線2中be段）。隨氣速增加，出現(xiàn)載點，出現(xiàn)載點（e點），持液量增大，AP~u線向上彎曲，斜率變陡（ed段），到達(dá)泡點（d點）后，在幾乎不變的氣速下，壓降持續(xù)增大，出現(xiàn)液泛。固定液體噴淋密度，記下塔內(nèi)現(xiàn)象，空氣流量、壓降數(shù)。固定液體噴淋密度，記下塔內(nèi)現(xiàn)象，空氣流量、壓降數(shù)。填料塔流體阻力實驗記錄表日期：大氣壓力：水溫：空氣流量計算狀態(tài)T日期：大氣壓力：水溫：空氣流量計算狀態(tài)Tj、R:塔平均內(nèi)徑。:空氣流量：設(shè)備型號:填料高度:t旦氣溫水流量L壓強(qiáng)降：Q°=Q—換算公式： Q°=Q—換算公式： *PoTq-_273KPo=76OmmHg3空氣密度1.293Kg/mJT=-D塔截面積以氣速G,為橫坐標(biāo)，壓降2為縱坐標(biāo)，作壓降曲線，找尋載液點和液泛點。2、傳質(zhì)系數(shù)的測定總體積傳質(zhì)系數(shù)Kga是在單位時間內(nèi)，單位填料體積吸收的溶質(zhì)量，又是反映填料吸收塔性能的主要參數(shù)，是設(shè)計填料層高度的重要依據(jù)。本實驗是用水吸收空氣一氨混合氣體水中的氨，為使氣液兩相平衡關(guān)系服從亨利定律混合氣中氨的濃度應(yīng)少于 10%。吸收過程可有用下列方程表示。G=KyGFKy—以氣相摩爾比差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)G----單位時間吸收的組分量(Kg/時)2F----氣液兩相接觸面積(米)■'：Ym——平均傳質(zhì)推動力(1)G――可以通過測量氣相進(jìn)、出口濃度和惰性氣體流量獲得G二V(Yb7)V——惰性氣體流量［Kg/時］組分molYa、Yb――進(jìn)出塔氣相組成，以摩爾比表示］ 載體mol：⑵兩相接觸面積F=aV填料=aD1XZ——填料層高度［米］ V——塔中填料的全部面積Dr――塔內(nèi)徑［米］a填料的單位面積的有效表面積［米2/米’］一般a并不等于干填料的比表面 at而應(yīng)乘以填料的表面效率 ，即a=at可根據(jù)最小潤濕分率查下圖表。最小潤濕分率二操作的潤濕率，規(guī)定的最小潤濕率,3. ,,一般填料，規(guī)定最小潤濕率為0 .08［米/米L小時］而操作的潤濕率等于液體的噴淋密度/at［米/米M、時］填料表面效率］最小潤濕率分率根據(jù)以上公式及實驗結(jié)果記錄，計算出該填料塔的吸收系數(shù) Ky，一并記入下表中。序號流量計示值Q【米手時］計前表壓P?［米油］標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量q2［米 裝置：填料塔塔徑:=111［mm］填料高度h=0.8［m］填料 裝置：填料塔塔徑:=111［mm］填料高度h=0.8［m］填料12121,3［mm］瓷拉西環(huán)at=403［mJ］;=0.764,3 Jat/；=903［m］風(fēng)機(jī)、氨瓶、尾氣分析等輔助設(shè)備 流程見流程圖，空氣由風(fēng)機(jī)1提供，經(jīng)油分離器進(jìn)入塔內(nèi)， 2是旁路調(diào)節(jié)閥。出口處有尾氣調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥9,這個閥在不同的流量能自動維持一定的尾氣壓力 （約90-130mmH20柱）作為尾氣能過分析器的推動里，水經(jīng)總閥 15進(jìn)入水過濾減壓器，經(jīng)調(diào)節(jié)閥 17及流量計13進(jìn)入塔，水過濾減壓器一方面濾去水中的鐵鈣和污泥。另一方面能自動穩(wěn)定壓力，以消除自來水壓力波動引起的流量波動，氨氣由氨瓶 23攻擊，開啟氨瓶閥24氨氣即進(jìn)入自動減壓閥25中，這閥能自動將輸出氨氣壓力穩(wěn)定在 0.5~1Kg/crm空塔重量流速［GIOVg/m十塔頂表壓［cmHaO］填料層壓差'△P[mmH2O)AF2[mm12345678910---三、裝置及流程：范圍內(nèi)，氨壓力表26知識氨瓶內(nèi)部壓力，27知識減壓后的壓力，為了確保安全，緩沖罐上還裝有安全閥29,以保證進(jìn)入實驗系統(tǒng)的氨壓力不超過規(guī)定值(1.2Kg/cm2)由于氣體六與氣體狀態(tài)有關(guān)， 所以每個氣體流量計前均有表壓計和溫度計， 為了測量四實驗注意事項管內(nèi)力及填料層壓降，裝有表壓計20個壓差計19，另外還需測量大氣壓力，塔底壓1、1、強(qiáng)羅測量口有一小啟前先是用以避免水堵現(xiàn)象。2、 測定干填料壓降時，塔內(nèi)填料要先吹干3、 測定濕填料壓降時，要予液泛，使填料表面充分潤濕4、本實驗在固定噴淋液量(參考值100左右升/時)下，改變氣體流量測定 P~U關(guān)系，在接近液泛時，氣量應(yīng)緩慢增加，并注意觀察氣液接觸狀況和壓降 P變化幅度，注意不要使氣速過分超過泛點，以避免沖破和沖跑填料。5、 空氣轉(zhuǎn)子流量計前的調(diào)節(jié)球要緩慢開啟和關(guān)閉，以免撞碎玻璃管。6、做傳質(zhì)實驗時，應(yīng)注意減牙閥的使用方法，并使罐內(nèi)壓力保持在0 .51乩■質(zhì)了、排歙詩取蓬乘頭昊見％M躋巾、廟氣程押.f7.*?節(jié)眸 陽、啊訃26.27配也力堆勿*卷中||羯上式蜚空J(rèn)1Kg/cm，氨氣入塔速度在4-5%，空塔速