实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定.docx

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实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
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一、实验目的
了解填料吸收塔的构造和操作流程；
掌握产生液泛现象的原因和过程。
明确吸收塔填料层压降p与空塔气速u在双对数坐标中的关系曲线及其意义，了解实际操作气速与泛点气速之间的关系
了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；
5. 掌握气相总容积吸收传质系数Ky,α的测定方法
二、根本原理
吸收是指利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而别离气体混合物的操作。在吸收过程中，所用液体成为吸收剂〔或溶剂〕；气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质；不被溶解的气体组分称为惰性气体或载体；吸收操作所得到的液体称为溶液〔主要成分为吸收剂和溶质〕；剩余的气体为尾气，主要成分为惰性气体，还有剩余的吸收质。

大多数气体物质A溶解形成稀溶液时，稀溶液上方溶质A的平衡分压pA*与其在溶液中的
摩尔分数xA成正比：
pA* = ExA
(4-1)
这就是亨利定律。式中，E为亨利系数〔kPa〕。
假设气相组成也用平衡摩尔分数y*表示，那么(3-4-1)式可写为：
yA* = ExA/p 总
(4-2)
令E/p总= m，那么
yA* = mxA
(4-3)
式中，m为相平衡系数，量纲为1。
吸收过程中，溶液和气体的总量在不断变化，使得吸收过程的计算比拟复杂。为了简便起见，工程计算中采用在吸收过程中数量不变的惰性气体〔如空气〕和纯吸收剂为基准，用物质的量之比〔也称为比摩尔分数〕来表示气相和液相中吸收质A的含量，并分别用YA和XA表示。平衡时，其关系式为：
YA*= mXA/(1+(1-m)XA)
当溶液浓度很低时，XA很小，那么1+(1－m)XA»1，式(3-4-4)可简化为：
YA*＝mXA
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填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料塔上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。
吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于克制摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降△P的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数，它包括压强降液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。
在填料塔中，当气体自下而上通过干填料〔L=0〕时，与气体通过其它固体颗粒床层一样，气压降△P与空塔气速u的关系可用式△P=-