填料塔吸收传质系数的测定.docx

该【填料塔吸收传质系数的测定 】是由【花开花落】上传分享，文档一共【11】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【填料塔吸收传质系数的测定 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。化工原理实验报告
学院:专业:班级:
姓名
学号
实验组号
实验日期
指导教师
成绩
实验名称
填料塔吸收传质系数的测定
一、实验目的
了解填料塔吸收装置的基本结构及流程;
掌握总体积传质系数的测定方法;
了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。
二、实验原理
气体吸收是典型的传质过程之一。由丁CO2气体无味、无蠹、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气体的解吸过程届丁液膜控制。因此,本实验主要测定Kxa和HOL。
计算公式
填料层高度Z为
Z
Lx
dx
zdZ
holnol
0
Kxax2
xx
式中:
L
液体通过塔截面的摩尔流量,kmol/(m2s);
Kxa
以AX为推动力的液相总体积传质系数,kmol/(m3s);
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/mG1y1mx2
Nol——ln[(1A)2A]1Ay1mx1
测定方法
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。
测定填料层高度Z和塔径D;
测定塔顶和塔底气相组成y1和y2;
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。
对活水而言,x2=0,由全塔物料衡算
G(y1V2)L(xix2)
可得x1。
三、实验装置
装置流程
1一液体出口阀2;2一风机;3一液体出口阀1;4一气体出口阀;5—出塔气体取样口;6—U型压差计;7—填料层;8一塔顶预分布器;9—进塔气体取样口;10—玻璃转子流量计(~4m3/h);11—混合气体进口阀1;12—混合气体进口阀2;13一孔板流量计;14—涡轮流量计;15—水箱;16一水泵图7-1吸收装置流程图
本实验装置流程:由自来水源来的水送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由风机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后,一起进入气体混合罐,然后再进入塔底,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。
主要设备
吸收塔:高效填料塔,塔径100mm,塔内装有金属丝网波纹规整填料或。环散装填料,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)填料规格和特性:金属丝网波纹规整填料:型号JWB—700Y,规格©100X100mm,比表面积700m2/m3。
转子流量讨
介质
条件
常用流量
最小刻度
标定介质
标定条件
CO2
2L/min

CO2

空气风机:型号:旋涡式气机
二氧化碳钢瓶;
气相色谱分析仪。
四、实验步骤
实验步骤
(1)熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项;
打开混合罐底部排空阀,排放掉空气混合贮罐中的冷凝水;
打开仪表电源开关及风机电源开关,进行仪表自检;
开启进水阀门,让水进入填料塔润湿填料,仔细调节玻璃转子流量计,使其流量稳定在某一实验值。(塔底液封控制:仔细调节液体出口阀的开度,使塔底液位缓慢地在一段区间内变化,以免塔底液封过高溢满或过低而泄气);
启动风机,打开CO2钢瓶总阀,并缓慢调节钢瓶的减压阀;
仔细调节风机旁路阀门的开度(并调节CO2调节转子流量计的流量,使其稳定在某一值;)建议气体流量3-5m3/h;-;CO2流量2-3L/min。
待塔操作稳定后,读取各流量计的读数及通过温度、压差计、压力表上读取各温度、塔顶塔底压差读数,通过六通阀在线进样,利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气体组成;
实验完毕,关闭CO2钢瓶和转子流量计、水转子流量计、风机出口阀门,再关闭进水阀门,及风机电源开关,(实验完成后我们一般先停止水的流量再停止气体的流量,这样做的目的是为了防止液体从进气口倒压破坏管路及仪器)清理实验仪器和实验场地。
注意事项
固定好操作点后,应随时注意调整以保持各量不变。
在填料塔操作条件改变后,需要有较长的稳定时间,一定要等到稳定以后方能读取有关数据。
五、原始数据记录原始数据记录表
水
(m3/h)
气体总流量
(m3/h)
CO2
(L/min)
温度
含量%
空气
水
进口
出口

4






4






4





m
t£_■*w・•里■=*■VI;■^■Mw二%#■■.■■¥*£p靠u■RBK-JnUHJHpHM■?"fctft■-Ms£.rxH-.aUBU_R"H"s4*fl
•■-<・^l^■■!w・umvaHD9TsxxH^"E»LH_v£4-trS44A^!"善llb:!!I■I•N土I■:uh?-.;:"Hl-:制q■出Ml'rM_■■l-tKJT・•I^^I--9IJ■町■MSTGLa<rw4・.
'i:vM
iiMh*Mi4fir
ii»-
UiWT:匿i
•'bita
■■“
"i*hl
*±SK
IM星夺,a?*
air
—Mi
1,J
曜eh
H■«
■SSE-W(BlnIfHli
六、数据处理(1)单位换算:
水:=600kg/h=(600/3600)*4/(/18)=
=700kg/h=(700/3600)*4/(Tt*18)=
=800kg/h=(800/3600)*4/(Tt*18)=
气体流量:4m3/h=(4/3600)*4/(兀*)=*10-5kmol/
氧化碳:=*==()*4/(兀*)=*10
-6
kmol/
(2)数据处理:,气体流量为4m3/h求算Kxa,及Hol方法已知L==*10-5kmol/m2sm=1420A=L/mG==/(*10-5*1420)=
Nol
1ybmxaln[(1A)"》1Aybmxb
??——■-???0??????????????七
??????????????_????????/??w?????+???????????
=2m
h°
hodh0
LX1dxKxax2xx
HolNol
..Hol=h0/NoL=2/=
Kxa=G/Hol=*10-5/=*10-5kmol/,气体流量为4m3/h求算Kxa,及Hol方法与第一步相似
-5*1420)=
已知L==*10-5kmol/=1420
1
,八咔1
A)yb
mx,
A]
1A
yb
mxb
Nol
—??????(??■????????????
A=L/mG==/(*10??????????????
f?????????????????^???????????^191m
乂..h0=2mh0
dh0
Lx1dxKxax2xx
HolNol
Hol
=h0/NoL=2/==G/Hol=*10-5/=*10-4kmol/,气体流量为4m3/h求算Kxa,及Hol方法与第一步相似
已知L==*10-5kmol/=1420
A=L/mG==/(*10-5*1420)=
..1
Nol1人咔1??——■-????(??-????????????♦
??????????????_???????????:????????+???/???????=
乂■-h0=2mdx
haLX[h。ndhHolNol0Kxax2xx
..Hol=h0/NoL=2/==G/Hol=*10-5/=*10-5kmol/、实验结果及讨论通过对本次实验的数据进行收集分析作图,经过分析得到传质系数受液体流量的影响较大,受气体流量的影响较小,随着气体流量增大,传质系数增加,在后面的数据分析发现,由丁传质系数受气体流量变化很小,其中有两个偏差很大的点只是相对偏差较大,而绝对误差偏差很小。可以近似认为等丁理论值,在图表解析的过程中,传质系数几乎不受气体流量的影响。
八、思考题
,为什么塔底要有液封?液封高度如何计算?
答:保证塔内液面,防止气体漏出,(P1塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(-1)计算:H=(P1一P2)-式中H.,-一最小液封高度,m;P1,一系统内压力;P2一受液槽内压力;丫一液体相对密度;h-一管道压力降(液体回流道塔内的管线)一般情况下,管道压力降(h-)值较小,可忽略不计,因此可简化为H=(P1一P2),-。
测定Kxa有什么工程意义?
答:传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容,是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一。
为什么二氧化碳吸收过程届丁液膜控制?
答:易溶气体的吸收过程是气膜控制,如HCl,NH3,吸收时的阻力主要在气相,,应该届丁液膜控制。
当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计算亨利系数?
答:液体温度,因为亨利定律一般适应丁稀溶液,如难容气体的溶解,这种溶解的传质过程届丁液膜控制(m值大),液体的影响比较大,故选择液体温度。