填料吸收实验计算示例

填料吸收实验数据处理填料吸收实验数据处理通过本实验可测定吸收时的总体积传质系数 Kxa 和传质单元高度 HOL装置参数： 塔内径，D，m；填料层高度，Z，m实验过程中测定的参数：水的温度，t，℃；空气的温度，T，℃；水的流量，Q，m3/h；空气的流量，V，m3/h；CO2的流量，VCO2，L/h；水出塔时的 CO2的摩尔分率 x1一、数据处理过程如下： 本实验的平衡关系可写成 y＝mx 式中： m 为相平衡常数 1.相平衡常数相平衡常数：m=0.23532×t2＋30.556×t＋722.75 其中 t 为水的温度 2.气体流量校正气体流量校正：')() '(2 .2732 .12'ff TVV式中，V’－气体摩尔流量，kmol/h；V －气体转子流量计读数，m3/h；T －气体的温度，℃；－气体转子流量计转子材料密度，由实验装置给定，＝7800kg/m3ff－气体在标准状况下的密度，＝1.29kg/m3－气体在 T℃（气体进口温度）下的密度， ')2 .273/(2 .353'Tkg/m32'4 DVG式中，G 为气体摩尔流率，kmol/m2·s3.液体流量校正液体流量校正： ')() '(18'' ff式中，Q’－液体摩尔流量，kmol/h；Q －液体转子流量计读数，m3/h；－液体转子流量计转子材料密度，由实验装置给定，f＝7800kg/m3；f－液体在 20℃下的密度，＝998.2kg/m3；－液体在 t℃（液体进口温度）下的密度，kg/m3'2'4 DQL式中，L 为液体摩尔流率，kmol/m2·s4.气体的气体的 CO2摩尔分率的测定摩尔分率的测定（1）进塔气体的 CO2摩尔分率 29/ )10(44/44/23 22 1 COCOCO VVVVy（2）通过色谱的方法测定进塔气体的 CO2摩尔分率 y1＝a1/44/[a1/44+(1-a1)/29]出塔气体的 CO2摩尔分率 y2＝a2/44/[a2/44+(1-a2)/29]5.出塔液体的出塔液体的 CO2摩尔分率摩尔分率 x1对于清水而言，x2＝0，由全塔物料衡算：，可得 x1： )()(2121xxLyyG12 12()G yyxxL6.令 LmGS ])1ln[(12221SmxymxySSSNOL、 OLOLNZHOLxaHLK式中，S 为脱吸因数；NOL为液相的传质单元数；HOL为液相的传质单元高度；Kxa为液相总体积传质系数； 建议实验时，液体流量尽量大，最好在 600L/h 以上； 气体流量尽量小，最好在 3-5m3/h； 二氧化碳浓度尽量大，最好为 100L/h。

二、二、原始数据：原始数据：水流量水流量 Q(m3/h)：：0.2、、0.4；空气流量；空气流量 V(m3/h)：：1.0、、1.0；；D(m)Z(m)tTQVa1a2按照上述公式进行校正后数据按照上述公式进行校正后数据（手工或电脑计算）三、三、数据处理结果数据处理结果（手工或电脑计算）SNOLHOLKxa四、.思考题 1、3、4三、实验装置三、实验装置与流程与流程1. 实验装置流程实验装置如图 1 所示：1、2、13－球阀； 3－气体流量调节阀； 4－液体流量调节阀；5－气体转子流量计；6－液体转子流量计；7－喷淋头；8、11－填料层；9－液体再分布器；10－mρ'空ρ'水Q'V'GLy1y2x1塔底；11－支撑板；12－压差计；14－气压表；15－二氧化碳转子流量计；16－气体混合罐图 1 吸收装置流程图示例：示例：五、实验数据记录五、实验数据记录实验日期： 01.15 实验人员： 学号： 同组人员： 塔高： 2m 塔径： 0.1m 室温： 大气压：102kPa 水温： 8.8 C 空气温度 9.2 C 表-1 原始数据记录表水流量 Q(m3/h)空气流量 V(m3/h)水温度 t(℃)空气温度 T(℃)二氧化碳进 塔浓度 a1二氧化碳出塔 浓度 a20.61.68.89.20.06150.04220.41.68.89.20.05680.0338 注：表中 a1，a2由气相色谱报告（见附页）读得。

六、实验数据处理结果六、实验数据处理结果1.根据计算机软件处理结果如表 2 所示： 表 2 实验数据处理结果表（计算机处理）水单位面积 摩尔流量 Lkmol/m2·s空气单位面积 摩尔流量 Gkmol/m2·s相平衡 常数 m脱吸 因数 S液相总传质 单元数 NOL液相总传质 单元高度 HOLm液相总体积 传质系数 Kxakmol/m3·s4239.0928.5487111016.815 2.050547 1.3474181.4843212855.9142826.0618.5487111016.815 3.075821.1454761.7461618.5922、以水流量 600L/h 为示例，计算结果如下： 本实验的平衡关系可写成 y＝mx（m 为相平衡常数 ） 相平衡常数和温度的关系为： m =0.23532×t2＋30.556×t＋722.75 =0.23532×8.82＋30.556×8.8＋722.75 =1009.866 其中 t 为水的温度 (1)气体流量校正：ρf=7800kg/m3 ρ=1.29kg/m3 ρ’=353.2/(273.2+T)= 353.2/(273.2+8.8)=1.2527 kg/m3')() '(2 .2732 .12'ff TVV=12.2×0.6×[(7800-1.2527)×1.29/(7800-1.29)/1.2527]1/2/(273.2+8.8)=0.070255 kmol/h2'4 DVG=4×0.070255/3.14/0.12=8.949724 kmol/m2·s (2)液体流量校正：ρf=7800kg/m3 ρ=998.2kg/m3 ρ’=999.7 kg/m3 Q=0.6 m3/h')() '(18'' ff=999.7×0.6×[(7800-999.7)×998.2/(7800-998.2)/999.7]1/2/18=33.29465 kmol/h=4×33.29465/3.14/0.12=4241.357 kmol/m2·s2'4 DQL(3)气体的 CO2摩尔分率的测定进塔气体的 CO2摩尔分率 29/ )10(44/44/23 22 1 COCOCO VVVVy=100/44/[100/44+(0.6×103-100)/29]=0.04209通过色谱的方法测定进塔气体的 CO2摩尔分率 y1=a1/44/[a1/44+(1-a1)/29]=0.0615/44/[0.0615/44+(1-0.0615)/29]=0.041402出塔气体的 CO2摩尔分率 y2＝a2/44/[a2/44+(1-a2)/29]=0.0422/44/[0.0422/44+(1-0.0422)/29]=0.02822(4)出塔液体的 CO2摩尔分率 x1对于清水而言，x2＝0，由全塔物料衡算：)()(2121xxLyyG可得 x1： =8.949724×(0.041402-0.02822)/ 4241.357=2.782×10-512 12()G yyxxL令 =1009.866×8.949724/4241.357=2.130927 LmGS =1.415838])1ln[(12221SmxymxySSSNOL=2/1.415838=1.412591 mOLOLNZH=4241.357/1.412591=3002.5 kmol/m3·sOLxaHLK3.数据结果分析与讨论 在实验过程中，塔底要有液封但也不能高过进气口，保证气体不外泄。

在液体流量超过 800L/h 时，图形曲线规律不符合流体力学特性，因此本次实验用的是 400 和 600L/h 的流 量进行。