实验填料塔中气相传质系数的测定

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1、实验六　吸收实验一、实验目的二、基本原理三、计算方法、原理、公式四、设备参数和工作原理五、操作步骤六、实验报告要求七、思考题八、注意事项实验目的1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、了解填料特性的测量与计算方法；3、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及液泛现象；4、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；5、测定在操作条件下的总传质系数K；6、了解吸收过程的基本操作与控制方法。基本原理1、填料塔流体力学特性：气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中用压降对气速作图得到

2、一条斜率为1.8-2的直线（图中aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（C点以前）压降也比例于气速的1.8-2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始log△PlogUbcdaa填料层压降空塔气速关系图log△PlogU填料层压降空塔气速关系图基本原理1、填料塔流体力学特性：增大，压降-气速线向上弯曲，斜率变大，（图中cd段）。到液泛点（图中d点）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适

3、的气液负荷。log△PlogUbcdaa填料层压降空塔气速关系图log△PlogU填料层压降空塔气速关系图2、传质实验：填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。总体积传质系数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。本实验是水吸收空气-氨混合气体中的氨

4、。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y坐标系为直线）。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：其中式中GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]。KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]。Vp—填料层体积[m3]。           △Ym—气相对数平均浓度差。Y1—气体进塔时的摩尔比。Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。Y2—气体出塔时的摩尔比。Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。计算方法、原理、公式（1）氨

5、液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系：温度（℃）：01020253040亨利系数E（大气压）：0.2930.5020.7780.9471.2501.938（2）总体积传质系数KYa及气相总传质单元高度HOG整理步骤a、标准状态下的空气流量V0：式中：V1——空气转子流量计示值（m3/h）T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强b、标准状态下的氨气流量V0’式中：V1’——氨气转子流量计示值（m3/h）ρ01——标准状态下氨气的密度1.29

6、3(kg/m3)ρ02——标定状态下氨气的密度0.7810(kg/m3)如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量V0’’为：V0’’=0.98×V0’c、惰性气体的摩尔流量G：G=V0/22.4d、单位时间氨的吸收量GA：GA=G*(Y1－Y2)e、进气浓度Y1：f、尾气浓度Y2：式中：Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度（N）Vs——加入分析盒中的硫酸体积（ml）V——湿式气体流量计所得的空气体积（ml）T0——标准状态下的空气温度T——空气流经湿式气体流量计时的温度g、对数平均浓度差(ΔY)m：Ye2=0Ye1=

7、m×1*P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2m=E/Px1=GA/Ls式中：E——亨利常数Ls——单位时间喷淋水量（kmol/h）P——系统总压强h——气相总传世单元高度：设备参数基本数据：塔径Φ0.10m，填料层高0.75m填料参数：12×12×1.3[mm]瓷拉西环，a1—403[m-1]，ε—0.764，a1/ε3—903[m-1]尾气分析所用硫酸体积：1ml，浓度：0.00968N1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔）2、填料塔内部结构操作步骤1、启动风机之前应全开旁路阀，空气出口调节阀全关；按下电源开关按钮接通电

8、源，就可以启动风机，并开始工作。空气由风机供给，然后进入缓冲罐，然后经由空气流量调节阀、空气转子流量计，并在管路中与氨气混合后进入塔底。2、打开空气流量调节阀，调节空气流量。由于气体流量于气体状态有关，所以每个气体流量计前都有压差计（测表压）和温度计，和流量计共同使用，转换成标准状态下的流量进行计算和比