氧解吸实验.doc

化工原理实验报告
实验名称:氧解吸实验
姓名:吕游学号2011011105
同组人:刘晓林张少林许馨予
完成日期:2014年4月28日
一、实验目的
1、熟悉填料塔的构造与操作。
2、观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。
3、掌握总传质系数的测定方法并分析影响因素。
4、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。
二、实验原理
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填料层压降—空塔气速示意
本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),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,并进行关联,得到的关联式,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。本实验引入了计算机在线数据采集技术,加快了数据记录与处理的速度。
x1
y1
y2
x2
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,~2 的直线(图中aa 线)。当有喷淋量时,在低气速下(c 点以前)~2 次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图中bc 段)。随气速的增加,出现载点(图1 中c 点),持液量开始增大,压降-气速线向上弯,斜率变陡(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。
2、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、传质单元法和等板高度法。
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:
即
其中

相关的填料层高度的基本计算式为:
即
其中

式中: —单位时间内氧的解吸量[kmol/m3·h];
—总体积传质系数[kmol/m3·h·Δx];
—填料层体积[m3];
—液相对数平均浓度差;
—液相进塔时的摩尔分率(塔顶);
—与出塔气相y1 平衡的液相摩尔分率(塔顶);
—液相出塔的摩尔分率(塔底);
—与进塔气相y2 平衡的液相摩尔分率(塔底);
—填料层高度[m];
—塔截面积[m2];
—解吸液流量[Kmol/h];
—以液相为推动力的传质单元高度
—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, 由于属液膜控制过程,所以要提高总传质系数,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)。
三、实验装置流程图及主要测试仪器表
:
解吸塔径Ф=,吸收塔径Ф=,(金属θ环,参数:(10×10×)mm,a1540m-1 ,ε=)

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,自来水经水转子流量计调节流量,由转子流量计计量后进入吸收塔。在吸收塔内氧气与水并流接触,形成富氧水,富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。空气由风机13供给,经缓冲罐14,由空气流量调节阀16调节流量经空气转子流量计17计量,通入解吸塔底部,在塔内与塔顶喷淋的富氧水进行接触,解析富氧水,解吸后的尾气从塔顶排出,贫氧水从塔底经平衡罐19排出。自来水经调节阀10,由转子流量计17计量后进入吸收柱。
由于气体流量与气体状态有关,所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。空气流量计前装有计前表压计23。为了测量填料层压降,解吸塔装有压差计22。
在解吸塔入口设有入口采出阀12,用于采集入口水样,出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀20取样。
两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。
1、氧气钢瓶 9、吸收塔 17、空气转子流量计
2、氧减压阀 10、水流量调节阀 18、解吸塔
3、氧压力表 11、水转子流量计 19、液位平衡罐
4、氧缓冲罐 12、富氧水取样阀 20、贫氧水取样阀
5、氧压力表 13、风机 21、温度计
6、安全阀 14、空气缓冲罐 22、压差计
7、氧气流量调节阀 15、温度计 23、流量计前表压计
8、氧转子流量计 16、空气流量调节阀 24、防水倒灌阀
四、实验操作要点
1、流体力学