假设对你有帮助，请下载使用！试验CO－水吸取传质系数的测定2一、试验目的1. 把握气液吸取过程传质系数测定的根本原理；2. 生疏试验装置，学习试验根本操作及数据处理方法；3. 测定肯定液流速率范围内的不同流速的吸取速率，求表征传质系数与潮湿率的关系中的润湿指数和填料单元特性常数，了解作为填充模型的圆盘塔的液膜特性二、试验原理水吸取二氧化碳属液膜掌握过程，常压下吸取完全符合亨利定律吸取宏观动力学方程为：N = K DCA L m(1)式中： N 为吸取速度，即单位时间内，单位传质外表上吸取的物质的量，可用下式计算：A2N = C / F = Q(CA 1式中：- C ) / F [千摩尔/米 2·小时] (2)]C —— 单位时间内吸取的物质的量 [千摩尔/小时] F —— 传质外表积[米 2/Q —— 液体流量[米 3 小时]为液体出入塔被吸取组分的分子浓度[千摩尔/米 3 ，]——2对承受直流水吸取C =0DC 为液相以摩尔浓度表示的对数平均推动力〔千摩尔/米 3〕，可由下式计算：m(C* - C ) - (C* - C )DC = 2 2 1 1m C* - C(3)ln 2 2C* - C1 1C* , C* 为出、入塔液相被吸取组分的平衡浓度[千摩尔/米 31 2可由亨利定律求出:]C=Hp=H·P·y(4) 1假设对你有帮助，请下载使用！H —— 溶解系数[千摩尔/米 3·大气压] p —— 被吸取组分气相分压[大气压]P —— 总压[大气压]Y —— 气相被吸取组分的摩尔分数K ：液相以分子浓度差表示推动力时的传质总系数。
液膜掌握时，等于液相传质分系L数[米/时]，与流淌状况、装置特征、流体物性有关１、从吸取速率方程可知，欲测定传质系数，必先测出肯定条件下的吸取速率和对数平均推动力它们可以依据气、液相CO2浓度、操作温度、压力、液流速率、圆盘尺寸、及数目等按式〔2〕、〔3〕、〔4〕求出２、对水与CO2系统，其液流速率对液相传质系数有显著影响一般符合下式：K = ag n (5)L式中：g 为润湿率即单位平均液流周边上的液体质量流量[千克/时·米]，可按下式计算：g = Qr / d(6)式中：]r —— 液体密度[千克/米 3—— 平均液流周边[米]Q ——流量[米 3 时]/n ——据争论，在各种填充塔中水吸取CO2润湿率的指数时，在肯定的g 的范围内， KL与g 的关系如取平均值，有20℃ K = 0.007385g 0.75 [米/时] (7)L上式的平均误差一般在 10%以内在圆盘塔吸取CO2，Stephens 和 Morris 得到的关系式为:20℃ K = 0.01107g 0.7 [米/时] (8)L但又强调，在一样条件下，不同圆盘塔装置中，液膜传质系数的测定也可有 10%的误差。
国外的 Taypor 等人，国内的周运达等人，使用不同的圆盘，其加工方法或材料不同， 觉察当g 大于 230.6[千克/时·米]时，n=10，α=0.001147圆盘塔作为填充塔模型，其圆盘2假设对你有帮助，请下载使用！的液膜传质特性必需校正校正后，其结果才与文献记载的全都LL L本试验使用铝制圆盘，测定液体流量为 10～25 升/时之间的四个不同润湿率下的液膜传质系数K ，以log K ～logg 作图，所得直线斜率为n，截距为logα ，可得α ，这样，可写出K 与g 的关系式，并可供圆盘塔放大之用三、试验装置及流程本试验承受自来水，在恒温下逆流吸取CO2，吸取的核心装置为圆盘塔〔图三〕，整个系统分为两大局部 １、圆盘吸取塔：主要由高 32cm，直径 2.5cm 的玻璃管和中心悬挂的一串铝制圆盘组成，圆盘直径1.498cm，厚0.52cm，平均液流周边为0.039867 共 40 个，及外表积0.02026 米 2，每个圆盘以纵向直角穿插排列，用适当的粘合剂固结，用金属丝将整串圆盘挂起并拉紧液体给入喷嘴直径 3～4mm，高 140mm，两者尺寸与液流速度、塔内压力相适应喷嘴设置在最上一个圆盘上 4～5cm 处。
受液管扩大管内空腔，以免气体夹带，受液管上端呈喇叭口形，以免高液流速度下溅液塔底有一积液排出管，可排出因击溅或掌握不当而带来的积液２、流程：将水打入恒压头槽１内，然后流经恒温水浴２、流量计３、吸取塔４恒压头槽设有一溢流管，保持其液位高度恒定，以稳定液体流量并用流量计入口阀调整进塔液量液体从 吸取塔顶部入口管经喷嘴流入塔内圆盘，并经最下一个圆盘流入受液管，最终从平衡管４的 排出口排出，平衡管能上下升降，以掌握受液管中液面接近管口而不逸出，防止不必要的传质面积的引入被吸取气体来自钢瓶７，其CO2气体纯度在 99%以上气体经减压阀及流量计６计量，入吸取塔底部气体自下而上，未被吸取的CO2，由塔顶排出至室外四、试验步骤吸取剂承受自来水，被吸取物质是来自钢瓶的纯CO2所用仪表及器事先应予以校正测试过程在室温下进展，而液相进口温度应保持恒定液体进、出口温差尽可能小１、塔体安装调整：3假设对你有帮助，请下载使用！调整吸取塔处于垂直状态，圆盘位于塔正中，相邻两圆盘的面相互垂直，且圆盘支持线适度拉紧，进液喷嘴距最上一个圆盘4～5cm，最下一个圆盘距受液管顶端 1～2cm２、气密试验：切断液体系统与大气相通的各管道，开启气体流淌系统各阀，最终开启钢瓶总阀，减压 阀及调整阀，使气体少量流入系统，逐步关小放空阀，并调整气体流量适度，用肥皂水检查连接处，觉察漏气酌情处理。
３、系统气体置换：气体流淌系统中各处积存的空气应予以排解，以免影响吸取气体浓度吸取塔中空气应用排水取气法赶走，管道中空气用分段放空法排解最终，通原料气一段时间，如从塔后排出的CO 浓度与钢瓶中全都，则认为置换彻底气体用球胆取样，取样时球胆要置换3～4 次2４、液体系统试漏：把水打入恒压头槽，调整液体流量计入口阀，使少量液体入塔，调整平衡瓶高度，维持受液面恒定，观看各处接头是否漏液５、液体流量计的读数：调整流量计流量到予定范围内某值并保持恒定，然后从平衡瓶出口处用周密秒表及量筒测得１分钟流量，求出每小时流量，即为流量值６、测试：维持气体流量恒定，流量按空塔气速为 0.016[米/秒]计〔转子流量计需用湿式气体流量计校准〕，液体进塔温度应保持肯定，调整液体流量稳定在予定值约 30～45 分钟后开头测定首先用秒表和量筒测量液体流量，然后用 500ml 碘量瓶在液体出口处取样〔留意管子应插在瓶底，以免CO2解吸〕约５分钟取满，连续取３瓶，用盖子盖紧同时取空白水样，准时进展分析，采完样后，再重测一次流量在采液的同时，记录各操作条件数据，如气液进出口温度，气体出口压力、大气压、室温等分析时用移液管〔 50ml〕分别从样品瓶的中下部取三个公平样进展容量分析，如公平试样间反滴 0.1M HCl 体积差超过 0.5ml，应补取平行试样重测，如后一瓶三个平行试样的平均值与前一瓶误差超过4%，表示系统不稳定 应弃之。
待稳定后重测在整个试验中，应保持液体进口温度恒定依次在 10～25L/h 的液体流量范围内，以适当间隔测取四组数据，填入数据测定表中供计算７、停顿：首先切断气源总阀，待压力指针指零后，关闭气体调整阀和减压阀，关闭气体排入大气4假设对你有帮助，请下载使用！阀等，待恒压槽内液体流尽后，翻开各液体导淋阀，排解管线中一切积液，然后关闭液体线路中各阀，严防空气进入五、数据处理1. 液相中CO浓度分析2承受容量法，即以过量碱固定液相中CO2后，再用盐酸反滴取样时，移液管嘴插到样品瓶的中、下部，准确吸取 50ml 样品，移入予先已放置 20ml 0.1M 标准NaOH 溶液与 6ml10% BaCl2〔足量〕溶液的三角瓶中，加2～3 滴酚酞作指示剂，摇匀后，用0.1M 标准HCl溶液反滴过量碱，待溶液粉红色刚消逝，即为滴定终点，记录所耗盐酸体积反响式：浓度计算式：C = 0.02(C V- (C ×V )-C V[千摩尔/米 3] 〔9〕NaOHNaOHHCl空白HClNaOH HCl式中C , C 为标准 NaOH、HCl 的摩尔浓度[mol/l](C·V)为水的空白校正试验的摩尔数，对蒸馏水取零，对自来水承受空白校正试验空白测定，即取 50ml 自来水加到 10ml0.1M NaOH 与 6ml10% BaCl 2混合液中，以酚酞为指示剂， 用 0.1M 标准HCl 溶液反滴至终点。
所用碱的摩尔数与所用酸的摩尔数之差即为(C·V)空白〔留意每瓶都要做空白试验〕六、结果与争论1、假设不做空白试验，对结果有何影响？2、分析过程中，假设CO2逸出，对结果有何影响？5。