吸收實(shí)驗(yàn)報(bào)告-3

化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱氧吸收/解吸系數(shù)測定班級姓名學(xué)號成績實(shí)驗(yàn)時(shí)間同組成員一、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解傳質(zhì)系數(shù)的測定方法；2、測定氧解吸塔內(nèi)空塔氣速與液體流量對傳質(zhì)系數(shù)的影響；3、掌握氣液吸收過程液膜傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定方法；2實(shí)驗(yàn)原理2-1氧吸收/解吸系數(shù)測定1)吸收速率吸收是氣、液相際傳質(zhì)過程，所以吸收速率可用氣相內(nèi)、液相內(nèi)或兩相間傳質(zhì)速率表示。在連續(xù)吸收操作中，這三種傳質(zhì)速率表達(dá)式計(jì)算結(jié)果相同。對于低濃度氣體混合物單組分物理吸收過程，計(jì)算公式如下。氣相內(nèi)傳質(zhì)的吸收速率： 液相內(nèi)傳質(zhì)的吸收速率： 氣、液相相際傳質(zhì)的吸收速率： 式中：y，yi——?dú)庀嘀黧w和氣相界面處的溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)；x，xi——液相主體和液相界面處的溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)；x*，y*——與x和y呈平衡的液相和氣相摩爾分?jǐn)?shù)；kx，Kx——以液相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)和總傳質(zhì)系數(shù)；ky，Ky——以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)和總傳質(zhì)系數(shù)；F——傳質(zhì)面積，m2。對于難溶氣體的吸收過程，稱為液膜控制，常用液相摩爾分?jǐn)?shù)差和液相傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)吸收速率式。對于易溶氣體的吸收過程，稱為氣膜控制，常用氣相摩爾分?jǐn)?shù)差和氣相傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)吸收速率式。本實(shí)驗(yàn)為一解吸過程，將空氣和富氧水接觸，因富氧水中氧濃度高于同空氣處于平衡的水中氧濃度，富氧水中的氧向空氣中擴(kuò)散。解吸是吸收的逆過程，傳質(zhì)方向與吸收相反，其原理和計(jì)算方法與吸收類似。但是傳質(zhì)速率方程中的氣相推動(dòng)力要從吸收時(shí)的(y－y*)改為解吸時(shí)的(y*－y)，液相推動(dòng)力要從吸收時(shí)的(x*－x)改為解吸時(shí)的(x－x*)。2)吸收系數(shù)和傳質(zhì)單元高度吸收系數(shù)和傳質(zhì)單元高度是反映吸收過程傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性的參數(shù)，是吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算的必需數(shù)據(jù)。其數(shù)值大小主要受物系的性質(zhì)、操作條件和傳質(zhì)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)三方面的影響。由于影響因素復(fù)雜，至今尚無通用的計(jì)算方法，一般都是通過實(shí)驗(yàn)測定。本實(shí)驗(yàn)計(jì)算填料解吸塔的體積傳質(zhì)系數(shù)Kxa(kmol/(m3·h))的公式如下： 式中：N——傳質(zhì)速率，kmol/h；x1，x2——進(jìn)、出設(shè)備的水中氧的摩爾分?jǐn)?shù)；V——傳質(zhì)體積，m3；F——塔截面積，m2；Z——填料層高度，m；L——水的流量，kmol/h。 x1*，x2*——在設(shè)備進(jìn)、出口溫度下，與空氣中氧呈平衡的水中氧的摩爾分?jǐn)?shù)。因?yàn)檠踉谒械娜芙舛葮O小，其解吸量也極小，故空氣中氧的組成經(jīng)解吸塔后變化極小，可以認(rèn)為出、入口氣體中氧濃度近似相等，即x1*＝x2*。解吸和吸收操作常常聯(lián)合使用，吸收了溶質(zhì)的富液經(jīng)過解吸而再生，恢復(fù)其吸收能力循環(huán)使用。如果解吸效果不好，吸收劑中吸收了的溶質(zhì)解吸不干凈，將會(huì)直接影響吸收效果，所以說解吸操作說吸收操作的重要環(huán)節(jié)。3實(shí)驗(yàn)裝置與流程3-1氧吸收/解吸裝置圖2、氧吸收/解吸實(shí)驗(yàn)流程1、氧氣鋼瓶2、減壓閥3、氧氣緩沖罐4、氧氣流量計(jì)5、水緩沖罐6、水流量調(diào)節(jié)閥7、水流量計(jì)8、渦輪流量計(jì)9、氧氣吸收柱10、風(fēng)機(jī)11、空氣緩沖罐12、空氣流量調(diào)節(jié)閥13、空氣流量計(jì)14、計(jì)前壓差計(jì)15、全塔壓差計(jì)16、孔板流量計(jì)17、富氧水取樣口18、氧氣解吸塔19、貧氧水取樣口裝置中的有關(guān)尺寸：解吸塔徑：0.10m，填料高：0.75m；吸收柱直徑：0.032m。二、數(shù)據(jù)記錄1.操作條件實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后平均值室內(nèi)溫度（℃）2425.424.7氣壓（kPa）99.9100.28100.092.數(shù)據(jù)記錄填料塔參數(shù)：塔徑D=102mm填料層高度Z=630mm（1）氣體流量對吸收的影響液體流量L/h氣體流量m3/h塔頂塔底氧含量mg/L水溫℃氧含量mg/L水溫℃200527.525.59.4625.624.426.29.226.31026.627.49.0327.527.627.78.7627.71526.528.58.4928.627.828.88.7128.92025.629.58.729.126.729.78.7829.22526.530.78.6329.325.930.18.3929.43024.830.48.4329.125.630.48.5429.2（2）液體流量對吸收的影響液體流量L/h氣體流量m3/h塔頂塔底氧含量mg/L水溫℃氧含量mg/L水溫℃1002027.1318.5529.4200同上表中數(shù)據(jù)30022.130.58.8430.140019.8930.68.7330.350015318.2130.6三、數(shù)據(jù)處理與分析1.數(shù)據(jù)處理查詢各溫度下氧在水中的溶解度，并且對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)每組所測的兩次去平均值，得到下表：（1）氣體流量對實(shí)驗(yàn)氧含量與平衡氧含量的影響液體流量L/h氣體流量m3/h塔頂塔底氧含量mg/L平衡氧含量

mg/L氧含量mg/L平衡氧含量mg/L200525.957.999.337.971027.17.758.8957.741527.157.68.67.52026.157.458.747.532526.27.378.517.513025.27.378.4857.53（2）液體流量對實(shí)驗(yàn)氧含量與平衡氧含量的影響液體流量L/h氣體流量m3/h塔頂塔底氧含量xmg/L平衡氧含量

mg/L氧含量xmg/L平衡氧含量mg/L1002027.17.298.557.520026.157.458.747.5330022.17.358.847.4140019.897.348.737.38500157.298.217.34注：由于課本后的數(shù)據(jù)，最高溫度只達(dá)到25℃，所以在網(wǎng)上找了數(shù)據(jù)，但是發(fā)現(xiàn)它和書上的數(shù)據(jù)不是特別一樣的……于是本著“不在意這些細(xì)節(jié)”的原則，我就這么用了……根據(jù)公式：KH其中F=πD(1)氣體流量對體積傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的影響液體流量Lkmol/h氣體流量Gm3/h傳質(zhì)系數(shù)Kxakmol/(m3·h)傳質(zhì)單元高度Hm11.08555540.24411060660.22351561930.21892058930.23012563180.21463062990.2152（2）液體流量對體積傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的影響液體流量Lkmol/h氣體流量Gm3/h傳質(zhì)系數(shù)Kxakmol/(m3·h)傳質(zhì)單元高度Hm5.542031610.214511.0858930.230116.6275340.270022.1695970.282627.69117390.28882.數(shù)據(jù)分析由于氣體在解吸塔中占主要部分，水從中噴淋而下，所以以氣體流量代替空塔氣速繪圖，對趨勢曲線并無影響，只是橫坐標(biāo)值不同。(1)氣體流量對體積傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的影響由于氣體流量為20m3/h、30m3/h的點(diǎn)，數(shù)據(jù)與其他點(diǎn)偏差較大，故舍棄該點(diǎn)。Ln(Kxa)與ln(G)的直線擬合結(jié)果為：y=0.0801x+8.5067，其中R=0.9585因此Kxa~G0.08(2)液體流量對體積傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的影響Ln(Kxa)與ln(W)的直線擬合結(jié)果為：y=0.7982x+6.7107，其中R=0.9981，可見這組數(shù)據(jù)擬合結(jié)果還是很好的。因此Kxa~W0.80.根據(jù)以上兩個(gè)結(jié)果可以得出，在此實(shí)驗(yàn)中，Kxa~W0.80G0.08四、總結(jié)1.通過Kxa~W0.80G0.08可以看出，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，這與預(yù)測相符（預(yù)測：由于氧難溶于水，吸收時(shí)其主要阻力是氣液界面到液相的過程中產(chǎn)生，而在氣相到氣液界面的阻力相對來說很小，因此受液膜控制）。2.從圖像可以看出，隨著氣體流量增大，傳質(zhì)系數(shù)增加，但其指數(shù)只有0.08，而且此時(shí)是在舍棄了兩個(gè)點(diǎn)的情況下。因此，我在后來分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于傳質(zhì)系數(shù)受氣體流量變化很小，那兩個(gè)偏差很大的點(diǎn)只是相對偏差較大，而絕對誤差偏差很小。可以近似認(rèn)為，在讓解析的過程中，傳質(zhì)系數(shù)幾乎不受氣體流量的影響。3.由圖像可以看出，隨著液體流量增大，傳質(zhì)系數(shù)增大，指數(shù)為0.8。因此，增大噴淋密度，有助于提高設(shè)備性能。在做過的5次化工實(shí)驗(yàn)中，這次實(shí)驗(yàn)是我理解最深刻的一次。首先從實(shí)驗(yàn)的講解開始，靖宇老師帶我們先從整理理解了化工原理，又在向我們講解了有關(guān)吸收的知識，受益很大。由于當(dāng)天做實(shí)驗(yàn)的人很多，整個(gè)講解過程真是相當(dāng)歡樂啊。在實(shí)驗(yàn)過程中，靖宇老師也很主張讓我們自己探索。由于實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)不是