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氧吸收与解吸实验
实验日期：2011/4/8
班级:
*****
姓名：**
学号:
********
同组人：***
实验装置：1号 陶瓷拉西环
摘要:
填料塔是化工过程重要的单元，本实验在室温、常压下，通过 分别测定干、湿填料层压降与空塔气速的数据， 并作图分析得到两种 情况下塔压降与空塔气速关系，从而熟悉填料塔的构造与操作、确定 填料塔流体力学特性，进而得知填料塔的处理能力及性能高低。同时, 本实验通过对富氧水进行解吸，测定了解吸液相体积的总传质系数 Ka,进而确定液相总传质单元高度 Hol。
一、 实验名称：氧吸收与解吸实验
二、 目的及任务：
熟悉填料塔的构造与操作；
观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线；
掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素；
学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题 的方法。
三、基本原理:
本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后 （并流操作，该步
实验中省略），送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液 量和气量下的解吸总传质系数 Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALa • V的 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 本实验手工采集数据，具有可操作性。
填料塔流体力学特性：
图1-1填料层压降- 空塔气速关系示意图
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， - 2的直线（图中
aa线）。当有喷淋量时，在低气
速下（c点以前）压降也正比于气速的 〜2次幕，但大于同一气 速下干填料的压降（图中be段）。随气速的增加，出现截点（图中c 点），持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡（图中ed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。
传质实验：
填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质 主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填 料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单兀法和等板高度法。
本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液 两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线， 因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相 应的传质速率方式为：
Kxa =Ga. Vp「Xm
ln & 一 Xe1
X2 _ Xe2
其中 Ax _ (Xi — Xei) — (X2 — Xe2)
Ga = L & -X2
相关的填料层高度的基本计算式为:
Hol 二 Z/Nol
茫"王= Hol・N°l
Kxa •一 x2 xe -x
其中
Nol
X1 dx _ Xj - x2
X2Xe—X Xm
H OL
L
Kxa
式中:
ga
—单位时间内氧的解吸量
[Kmol/h]
Kxa —总体积传质系数[Kmol/m3? h? △ x]
Xi yi
t
\/
X
-
*
VP —填料层体积[m]
△ Xm—液相对数平均浓度差
X1 —液相进塔时的摩尔分率（塔顶）
xei —与出塔气相y平衡的液相摩尔分率（塔顶）
X2 —液相出塔的摩尔分率（塔底）
Xe2 —与进塔气相y2平衡的液相摩尔分率（塔底）
Z —填料层高度[m]
Q —塔截面积[m]
L —解吸液流量[Kmol/h]
Hdl—以液相为推动力的传质单元高度
Ndl—以液相为推动力的传质单元数
由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎 全部集中于液膜中，即 ^=kx,由于属液膜控制过程，所以要提高总 传质系数Kca,应增大液相的湍动程度。
在y—x图中，解吸过程的操作线在平衡线下方，本实验中还是一 条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。
本实验在计算时，气液相浓度的单位用摩尔分率而不用摩尔比， 这是因为在y—x图中，平衡线为直线，操作线也是直线，计算比较 简单。
四、 实验装置与流程：
实验装置：1号 陶瓷拉西环
：
解吸塔径①=,吸收塔径①=, 填料参数：瓷拉西环(12X 12 X ) mm at=403nn/m3 £ = at/ & =903nr/m3
：
图2是氧气吸收解吸装置流程图。氧气由氧气钢瓶供给，经减压
阀2进入氧气缓冲罐4,〜[Mpa],为确保安全，缓冲 罐上装有安全阀6,由阀7调节氧气流量，并经转子流量计 8计量， 进入吸收塔9中，与水并流吸收。含富氧