填料塔吸收传质系数的测定实验doc.doc

一、实验目的
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二、基本原理
气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、廉价,所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小,即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度,水中的CO2含量仍然很低,所以吸收的计算方法可按低浓度来处理,并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此,本实验主要测定Kxa和HOL。
计算公式
填料层高度Z为:
式中: L 液体通过塔截面的摩尔流量,kmol / (m2·s);
Kxa 以△X为推动力的液相总体积传质系数,kmol / (m3·s);
HOL 液相总传质单元高度,m;
NOL 液相总传质单元数,无因次。
令:吸收因数A=L/mG
测定方法
(1)空气流量和水流量的测定
本实验采用转子流量计测得空气和水的流量,并根据实验条件(温度和压力)和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。
(2)测定填料层高度Z和塔径D;
(3)测定塔顶和塔底气相组成y1和y2;
(4)平衡关系。
本实验的平衡关系可写成
y = mx
式中: m 相平衡常数, m=E/P;
E 亨利系数,E=f(t),Pa,根据液相温度由附录查得;
P 总压,Pa,取1atm。
对清水而言,x2=0,由全塔物料衡算
可得x1 。
三、实验装置
1〕装置流程
本实验装置(如图1所示)流程:由自来水来的水经离心泵加压后送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由压缩机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后,一起进入气体中间贮罐,然后再直接进入塔底,与水在塔内进行逆流接触,进行质量和热量的交换,由塔顶出来的尾气经转子流量计后放空,由于本实验为低浓度气体的吸收,所以热量交换可略,整个实验过程看成是等温操作。
1、2、球阀
3、闸阀
5、6、15、转子流量计
7、液体分布器
8、填料
9、液体再分布器
10、塔体
12、U型压差计
14、压力表
16、气体中间贮罐
4、液体调节阀门
11、填料支承板
13、尾气放空阀
图1 吸收装置流程图
2〕主要设备
(1)吸收塔:高效填料塔,塔径100mm,塔内装有θ环散装填料(金属丝网板波纹规整填料),填料层总高度2000mm。塔顶有液体初始分布器,塔中部有液体再分布器,塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置,以避免气体泄漏。
(2)填料:θ环散装填料,金属丝网板波纹规整填料。
(3)转子流量计;
介质
条件
最大流量
最小刻度
标定介质
标定条件
空气
4m3/h
m3/h
空气
20℃ ×105Pa
CO2
60 L/h
10 L/h
空气
20℃ ×105Pa
水
1000L/h
20 L/h
水
20℃ ×105Pa
(4)空压机:;
(5)二氧化碳钢瓶及氢气钢瓶;
(6)气相色谱仪分析。
四、实验步骤与注意事项
(1)熟悉实验流程。
(2)打开仪表电源开关及多级