圆盘塔二氧化碳吸收液膜传质系数测定

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1、圆盘塔二氧化碳吸收液膜传质系数测定目录:一．实验装置图二．设备及操作要点三．教学实验要求1．实验目的2．实验原理3．实验步骤及方法4．数据处理四．附件1．现场调试记录2．学生实验报告一、实验装置图圆盘塔实验流装置1－贮液罐；2－水泵；3－高位槽；4－流量计；5－皂膜流量计；6－加热器；7－U型测压管；8－圆盘塔；9－加热器；10－水饱和器；11－钢瓶；12－三通玻璃活塞；13－琵琶形液封器二、设备及操作要点1.实验必备品蒸馏水50L一桶；钢瓶一瓶；皂膜液一小瓶；秒表一只2.开车步骤1).系统用置换3～5分钟，2).开启高位槽进水泵，3)

2、.根据设置操作温度开启超级恒温槽、气、液加热温控表。3.操作要点1).吸收液由高位槽溢流口开始溢出时方可进行操作。2).调节转子流量计的阀门，使吸收液的流量稳定在设置值上。3).调节气体和液体及恒温水槽的加热温控仪表，使气体和液体及恒温水槽的温度稳定在操作温度值上，其温度间的误差不大于1℃。4).液相的流量、温度和气相温度和圆盘塔水隔套中的恒温水温度达到设定值，稳定数分钟后，即可进行测定。5).皂膜流量计鼓泡，皂膜至某一刻度时，即切换三通阀的导向，（直接排空），此时塔体至皂膜流量计形成一个封闭系统，随着吸收液液膜不断更新及吸收，塔内的体

3、积也随之变小，皂膜流量计中的皂膜开始下降，依据原设置的要求将体积变化所用的时间记录下来，同时记录下各处的温度。测试一点后即将三通阀恢复至初始状态(进入塔体)。6).改变液体流量，继续如上的操作，上下行共做9-10次。4.停车步骤1).关闭水泵及钢瓶气源，仪表温度设置为室温。2).切断总电源。三、教学实验要求1.实验目的传质系数是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一。所以掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验求取方法，根据实验数据关联圆盘塔的液膜传质系数与液流速率之间的关系式，是本实验的主

4、要目的。2.实验原理传质系数的实验测定方法一般有两类，即静力法和动力法。静力法是将一定容积的气体于一定的时间间隔内，在密闭容器中与液体的静止表面相接触，根据气体容积的变化测定其吸收速度。此时液相主体必须在破坏表面的情况下进行搅拌，以避免由于在相界面附近饱和程度很高而影响其吸收速度。静力法的优点是能够了解反应过程的机理，设备小，操作简便，因其研究的情况，如流体力学条件与工业设备中的状况不尽相似，故吸收系数的数值，不宜一次性直接放大。动力法是在一定的实验条件下，在气液两相都处于逆向流动状态下，测定其传质系数。此法能在一定程度上克服上述静力法

5、的缺点，但所求得的传质系数只能是平均值，因而无法探讨传质过程的机理。本实验基于动力法的原理，在圆盘塔中进行液膜传质系数的测定，但又与动力法不完全相同。其差异在于液相是处于流动状态，而气相在测试时处在不流动的封闭系统中。对于这一改进，其优点是简化了实验手段及实验数据的处理，同时也减少了操作过程产生的误差，实验结果与Stephens-Morris总结的圆盘塔中KL的准数关联式相吻合；不足的是只适合在常压(0.1MPa）测试条件下进行。圆盘塔是一种小型实验室吸收装置：Stephens和Morris根据Higbien的不稳定传质理论，认为液体从

6、一个圆盘流至另一个圆盘，类似于填充塔中液体从一个填料流至下一个填料，流体在下降吸收过程中交替地进行了一系列混合和不稳定传质过程。他们用水吸收纯CO2气体，实验测得的结果是一致的，且与塔高无关，消除了设备液膜控制时，因波纹现象所产生的端末效应。Sherwood及Hollowag，将有关填充塔液膜传质系数数据整理成如下形式：式中──修正修伍德准数Sh──雷诺数Re──许密特准数Scm──系数，在0.78–0.54之间变化而Stephens-Morris总结圆盘塔中KL的准数关系式为在实验范围内，Stephens-Morris与Sherwoo

7、d-Hollowag的数据极为吻合。这说明Stephens-Morris所创造的小型标准圆盘塔与填充塔的液膜传质系数与液流速度的关系式极相似。因此，依靠圆盘塔所测定的液膜传质系数可直接用于填充塔设计。本实验气相是纯CO2气体，液相是蒸馏水，测定纯CO2－H2O系统的液膜传质系数，并通过对液膜传质系数与液流速率之间的关系式的计算，求得系数m值。基于双膜理论：当采用纯CO2气体时，因为，所以，即。式中──液膜传质分系数，──CO2吸收速度，（mol/h);F──吸收表面积，（m2);──液相浓度的平均推动力，（mol/m3)。3.实验步骤及

8、方法采用圆盘塔测定液膜传质系数的装置，如图所示。液相的流向：贮液罐中的吸收液经泵打至高位槽，多余的液体由高位槽溢流口回流到贮液罐，借以维持高位槽液位稳定。由高位槽流出的吸收液由调节阀调节，经转子流量计计量和