填料塔流体力学特性与吸收系数的测定

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1、实验一填料塔流体力学特性与吸收系数的测定一、实验目的：1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。二、实验（Al容：1.测定填料M压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量卜*的液泛气速。2.固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度以下，分别测量塔的传质能力（传质単元数和网收率）和传质效率（传质令元高度和体积吸收总系数）。3

2、.进行纯水吸收混合气体中的二氧化碳、用空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同吋测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。三、实验原理：气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计屮的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋景1填料层的压强降AP与气速w的关系如阁1所示：图1填料层的AP〜w关系当液体喷淋量£（）=0时，干填料的AP〜的关系是直线，如图中的直线0。当有一定的喷淋量吋，AP〜w的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将AP〜

3、w关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重耍参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及•-定的设备(填料类型与尺寸)，吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。若气液平衡关系遵循享利定律，即平衡曲线为直线，可用解析法解得填料层高度的计算式，亦即可采用1列平均推动力法计算填料层的高度或液相传质单元高度:h=.Cn-CA2(11)KCAmN,=—=」一(12)"ziK,aS式中为液相平均推动力，gp其中：=hPm=Hy眞，CA2=hPa2=»矸为大气压。二氧化碳的溶

4、解度常数：H=—-koml•m一3•Pa'(14)MwE式中：么——水的密度，kg•m-3•，Mw——水的摩尔质量，kg.kmof；E——二氧化碳在水中的享利系数(见表1)，Pa。因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，即属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，亦即表1二氧化碳在水屮的亨利系数EX10-5,kPa气体温度，0c0510152025303540455060co20.7380.8881.051.241.441.661.882.122.

5、362.602.873.46四、实验装置：填料塔：玻璃管内径D=0.05m塔高1.20m填料M高度Z=0.94m闪装10X10mm瓷拉西环；风机型号：XGB-12;阁1填料吸收实验装置流程阁1-C02钢瓶；2-C02瓶减压阀；3-吸收气栗；4-吸收液水栗；5-解吸液水栗；6-解吸风机;7—空气旁通阀；8-V1-V19阀门；9一F1-F5转子流量计；10-T1-T2温度计五、实验方法及步骤.•1.实验前准备工作：首先将水箱1和水箱2灌满蒸馏水或去离子水，接通实验装置电源并按下总电源开关。准备好10ml移液管、100ml的三角瓶

6、、酸式滴定管、洗耳球、0.1M左右的盐酸标准溶液、0.1M左右的Ba（0H）2标准溶液和甲基红等化学分析仪器和试剂备用。2.测量解吸塔干填料层（^）〜u关系曲线：打丌空气旁路调节阀V7至全丌，启动解吸风机6。打幵空气流量计F4下的阀门V4,逐渐关小阀门V7的开度，调节进塔的空气流量。稳定后读取填料M压降AP即U形管液柱压差计的数值，然后改变空气流量，空气流量从小到大共测定6-10组数据。在对实验数据进行分析处理后，在对数坐标纸上以空塔气速u〜u关系曲线。为横坐标，单位高度的压降为纵坐标，标绘干填料层（fZzZz3.测量解吸塔

7、在不同喷淋量下填料〜u关系曲线：将水流量固定在1001/h左右（水流量大小可因设备调整），采用上面相同步骤调节空气流量，稳定后分别读取并记录填料层压降AP、转子流量计读数和流景计处所显示的空气温度，操作屮随时注意观察塔现象，一旦出现液泛，立即记下对放空气转了流量计读数。根裾实验数裾在对数坐标纸上标出液体喷淋量为P1001/h吋的（了）〜U关系曲线（见图2），并在图上确定液泛气速，与观察到的液泛气速和比较是否吻合。4.二氧化碳吸收传质系数测定：（1）关闭吸收液泵4的出口阀，启动吸收液泵4,关闭空气转子流量计F1，二氧化碳转子

8、流量计F2与钢瓶连接。（2）打开吸收液转子流量计F3,调节到601/h，待有水从吸收塔顶喷淋而下，从吸收塔底的n型管尾部流出后，启动吸收气泵3,调节转子流量计F1到指定流景，同时打丌二氧化碳钢瓶调节减压阀，调节二氧化碳转子流量计F2,按二氧化碳与空气的比例在10—20%左右计算出二氧化碳的