序号：34
化工原理实验报告
实验名称：填料吸收传质系数测定
学院：化学工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：化工09－3班
姓名：曾学礼学号09402010337
同组者姓名：周锃刘翰卿
指导教师：王志强
日期：2011年9月20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Kxa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
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K x a，并进行关联，得到K x a=AL a·V b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。
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△P/Z对G＇作图得到一条斜率为
1.8～2的直线（图1中的aa线）。
而有喷淋量时，在低气速时（c
点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填
料的压降（图中bc段）。
随气速增加，出现载点（图中c点），持
液量开始增大。
图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两
相流动的相互影响开始出现。
压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。
当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
图1 填料层压降–空塔气速关系示意图
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：
m p x A x V a K G ∆∙∙=
m
p A x x V G a K ∆∙=
其中 2
211
2211
ln )()(e e e e m x x x x x x x x x -----=∆
()21x x L G A -= Ω∙=Z V p 5.相关的填料层高度的基本计算式为：
OL
OL x x e x N H x x dx
a K L Z ∙=-Ω∙=⎰12 即 OL OL N Z H /=
其中 m x x e OL x x x x x dx N ∆-=-=⎰
211
2
， Ω∙=a K L
H x OL
式中：
三、 实验装置流程
图6-2 填料吸收塔实验装置流程图
1-风机、2-空气流量调节阀、3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氧气瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氧气流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U 型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氧气瓶、18-氧气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力
实验流程示意图见图一,空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的
温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节,氧气由氧气瓶送出,•经过氧气瓶总阀8进入氧气转子流量计9计量,氧气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。
其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。
分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。
•在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。
吸收液的取样可用塔底6取样口进行。
填料层压降用∪形管压差计13测定。
四、实验步骤及注意事项
1、测量干填料层(△P／Z)─u关系曲线:
先全开调节阀2,后启动鼓风机,用阀2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度,测量12～15组数据•然后在双对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标,以单位高度的压降△P／Z为纵坐标,标绘干填料层(△P／Z)─u关系曲线。
2、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线:
用水喷淋量为30L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,•转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, •一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。
在对数坐标纸上标出液体喷淋量为30L／h下(△P／z)─u•关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。
3、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线:
用水喷淋量为50L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,•转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, •一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子
流量计读数。
在对数坐标纸上标出液体喷淋量为50L／h下(△P／z)─u•关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。
4、实验完毕后，关闭空压机、真空泵、进水阀门、等仪器设备的电源，并将所有仪器复原。
五、原始实验数据（附页）
六、数据处理
测流体力学特性实验数据
空气流速
0.602 0.903 1.079 1.204 1.301 1.380 1.447 1.505 对数lgu
空气压强
3.037 3.064 3.104 3.155 3.221 3.284 3.352 3.420 降对数lg
△P
传质实验数据
42 41 41.8 43.8 46 48 49.5 50
温度
T/℃
0.699 1 1.176 1.301 1.398 1.477 1.544 1.602 空气流速
对数lgu
1.398 1.699 1.903
2.079 2.255 2.431 2.568 2.869 空气压强
降对数lg
△P
传质系数的测定
测出富氧水中氧含量为20ppm，贫氧水中氧的含量为9ppm。
由上公式可计算得到传质系数Kx a=3.057Kmol/m3·h·△P
七、结果分析与讨论
1、启动鼓风机前,务必先全开放空阀。
开启时开度不宜过大。
2、塔下部液封面的高度必须维持在空气进口管12的下面，并接近进口管。
3、做传质实验时，水流量不能超过规定范围，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析
带来麻烦。
4、两次传质实验所用的氨气浓度必须一样。
5、空气的转子流量计使用前必须关闭，使用结束后应关闭。
八、思考题解答
1、填料塔在一定喷淋量时，气相负荷应控制在哪个范围内进行操作？
答：水喷淋的密度取10 ~15[m3/m2·h]，空塔气速则维持在0.5~0.8[m/s]左右，氧气流量为0.01~0.02[m3/s]左右。
2.通过实验观察，填料塔的液泛首先从哪一部位开始？为什么？
答：液泛由塔底开始。
直径一定的塔，可供气、液两相自由流动的截面是有限的。
二者之一的流量若增大到某个限度，降液管内的液体便不能顺畅地流下；当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时，便要漫到上层板，产生不正常积液，最后可导致两层板之间被泡沫液充满。
这种现象，称为液泛，亦称淹塔。
由定义可知，液泛即从塔底开始，由下至上。
3.欲提高传质系数，你认为应采取哪些措施？
答：可以通过提高液体的流速，以加强液相德湍流程度来提高传质系数。
Welcome To Download !!!
欢迎您的下载，资料仅供参考！。