清华大学化工实验基础-圆盘塔吸收实验资料报告材料.doc

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1、化工基础实验报告实验名称圆盘塔吸收液膜传质系数测定班级学号成绩实验时间同组成员1实验预习1.1实验目的1、了解传质系数的测定方法；2、测定氧解吸塔空塔气速与液体流量对传质系数的影响；3、掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验测定方法；4、关联圆盘塔液膜传质系数与液流速率之间的关系。1.2实验原理图1圆盘塔吸收实验流程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、三通阀13、琵琶型液封器圆盘塔是一种小型实验室吸收装置，液体从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

2、替地进行了一系列混合和不稳定传质过程，整个流程装置如图1所示。装置中的有关尺寸：圆盘塔中的圆盘为素瓷材质，圆盘塔系一根不锈钢丝串连四十个相互垂直交叉的圆盘而成。每一圆盘的尺寸为直径，厚度，平均液流周边数，吸收面积。在圆盘塔中进行液膜传质系数的测定，液相处于流动状态，气相处于静止状态。简化了实验手段及数据处理，减少了操作过程产生的误差。实验证明，本方法的实验结果与Stephens-Morris总结的圆盘塔中的准数关联式相吻合。Sherwood和Hollowag将有关填充塔液膜传质系数数据整理成如下形式：式中：——修正后的舍伍德准数——雷诺准数——施密特准数——模型参数，在0.78~0

3、.54之间变化而Stephens-Morris总结圆盘塔中的准数关系为：实验证明，Stephens-Morris与Sherwood-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。本实验气相采用纯气体，液相采用蒸馏水，测定纯系统的液膜传质系数，并通过关联液膜传质系数与液流速率之间的关系，求得模型参数值。基于双膜理论：当采用纯气体时，因为，所以，即。式中：——液膜传质分系数，——吸收速率，；——吸收表面积，；——液相浓度的平均推动力，。1

4、.3实验步骤及注意事项在圆盘塔吸收液膜传质系数测定实验中，按如下步骤进行操作：（1）开启水泵，让水充满高位槽。（2）开启加热设备以及二氧化碳钢瓶，将水流量调节到合适的围，进行吸收操作。（3）打开二氧化碳阀门，向皂泡流量计中鼓入皂泡，用秒表测量皂泡流量计中皂膜下降固定长度（实为体积）的时间，计算出二氧化碳吸收液膜传质系数。（4）在的水流量围中选取5种水流量进行实验，每组实验测量3次。（5）利用公式，拟合出参数的值。（6）使用钢瓶务必遵守相关安全操作规定，不得急速开关阀门，以防损坏设备。2数据记录原始数据记录如表1所示。表1圆盘塔吸收实验原始数据记录表水流量（）体积（）下降时间（）塔顶

5、水温（）塔顶气温（）塔底水温（）塔底气温（）隔套温度（）424.0054.2121.723.922.424.223.963.2265.78624.005821.623.922.424.423.961.1562.4824.0056.0621.72422.324.523.957.9857.311024.0056.321.72422.124.82454.3455.861224.0052.5821.724.122.224.924.152.4154.813实验结果及讨论3.1数据处理求算每一水流量下，所测得三组皂膜下降时间的平均值，结果如表2所示。表2皂膜平均下降时间水流量（）4681012

6、皂膜平均下降时间（）61.0760.5257.1255.5053.27下以水流量为实验组为例，进行数据处理：（1）计算纯系统的液膜总传质系数根据双膜理论：，如果已知吸收速率、圆盘塔吸收表面积和液相浓度的平均推动力，就可以计算出液膜总传质系数的值：①计算吸收速率由于，由此可以得到：所以吸收速率被吸收时，皂膜近似匀速下降，皂膜的压力与实验气压相等，取实验前后气压值的平均数，即；实验过程中所计量的时长始终是皂膜流量计中皂膜从60.00mL刻度下降到84.00mL刻度所经历的时长，故；摩尔气体常数；温度为皂膜流量计中的温度，即为圆盘塔气体进口处的温度值。所以对于水流量为的情况，可以得到：②

7、计算圆盘塔吸收表面积40个圆盘，每一圆盘的尺寸为直径，厚度，为让最终计算结果能提供更多的信息，假设这两个尺寸都是精确值。故圆盘塔的吸收表面积为：③计算液相浓度的平均推动力对数平均推动力的表达式为：其中为塔顶以液相浓度表示的传质推动力，为塔底以液相浓度表示的传质推动力；、分别为塔顶和塔底的实际液相浓度，、分别为与塔顶和塔底气相平衡的液相浓度。根据圆盘塔吸收的实际情况，可近似取：微溶于水，在水中的平衡浓度可以用亨利定律描述：其中为溶液的密度，由于溶液浓度低，可以视为纯水处