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1、吸收实验一、实验目的1、了解吸收装置的流程、设备和操作；2、了解填料吸收塔流体力学性能；3、熟悉吸收塔传质系数的测定方法；了解气速和喷淋密度对吸收总传质系数的影响：二、实验原理实验原理分为两部分，一是填料塔流体力学性能测定，二是传质系数的测定。、填料塔流体力学性能测定气体在填料层内的流动一般处于湍流状态。在干填料层内，气体通过填料层的压降与流 速（或风量）的关系成正比。当气液两相逆流流动时，液膜占去了一部分气体流动的空间。在相同的气体流量下，填 料空隙间的实际气速有所增加，压降也有所増加。同理，在气体流量相同的情况下，液体流 量越人，液脸越厚，填料空间越小，压降也越人。因此，当气液两相逆流流动
2、时，气体通过 填料层的压降要比干填料层大。当气液两相逆流流动时，低气速操作时，脸厚随久速变化不人，液膜增厚所造成的附加 压降并不显著。此时压降曲线基本与干填料层的压降曲线平行。再气速提高到一定值时，由 于液膜增厚对压降影响显著，此时压降曲线开始变陡，这些点称之为载点。不难看出，载 点的位置不是十分明确的，但它提示人们，自载点开始，气液两相流动的交互影响已不容忽 视。自载点以后，气液两相的交互作用越来越强，当气液流量达到一定值时，两相的交互作 用恶性发展，将出现液泛现象，在压降曲线上压降急剧升高，此点称为泛点。对本实验装置，我们为避免由于液泛导致测压管线进水，更为严重的是防止 取样管线进水，对在
3、线取样泵和色谱造成损坏，因此，我们只要一看到塔内明显 出现液泛（一般在最上填料表面先出现液泛，液泛开始时，上填料层开始积聚液 体），即刻调小风量，这点希望用户切记切记。本装置采用某一定水量不变时，测出不同风量卞的压降：1、风量的测定 、空气实际密度的计算：p0 = 1.205 PQ = 101325 Pa t0 = 20EA + A 273 +/。 PHP 几PT 273?；人根据测定 、根据孔板流量计，可采用以卞计算：Co = 0.9 dQ = 13.9/w/wm3/hAq = tt d： /4 = 0.000151&；72 p -孔板压差,单位应为p d -实际密度，前计算出2、全塔压差的
4、读取可从表上直接读取P“单位为Kpa。、体积传质系数的测定对于水吸收空气中的co?,在常温常压下，由于亨利常数很大，溶解度很小，可知co, 属难溶气体，吸收属于液膜控制。因此，在本实验过程中，只对某一气量卞，进行不同喷淋 密度下吸收系数的测定。根据吸收速率方程：(条件：Kxj为常数、等温、低吸收率或低浓、难溶等)Ga=Kxa V Axm则： Kxa=Ga/(V Axm)式中：Kxa-填料塔体积传质系数kinolCO2/m3lu- A xjGa一填料塔的吸收量Kinol CO2/hiv一填料层的体积m3i Xm-一填料塔的平均推动力1、Ga的计算己知可测出:水流量qsm3/h,空气流qim3/h
5、,水温t2,气温和气压Pl 塔底进口组成Y1和塔顶出口组成V2可由色谱直接读出；么-测出的水流Mwr /?LsKmol/h = 几-水密度根据水温2查出MsMs-水的摩尔量取18G3伽町三蹩同前M空代M-空气的摩尔量耽9由全塔物料衡算：Ga=Ls(X1-X2)=GB(Y1-Y2)= 人=一亠1一儿 _1一儿假定：Xa=0,则可计算出Gj和X12、AXm的计算根据测出的水温可插值求出亨利常数Eatm,本实验为P=latm则m=EF 兀=21心2=耳2-勺以一不温度(t)51015202530E(大气压)87710401220142016401860m附不同温度下CO：一一H9的亨利常数三、实验装
6、置本实验是在填料塔中用水吸收空气一co：混合气中的co2,以求取填料吸收塔的流体力 学和体枳传质系数，其主要设备填料吸收塔的流程简图见下页图。流程描述： 空气：空气由风机送来，经流量计与来自钢瓶的二氧化碳气混合后进入填料吸收塔底部，与 塔顶喷淋下来的吸收剂(水)逆流接触吸收，吸收后的尾气进入大气。CO2：钢瓶中的CO2经根部阀、减压阀、针型调节阀和co流量计后，与空气混合。 水： 吸收用水经流量计计量后送入吸收塔顶，吸收液自塔底水封流出排入地沟。 取样：在吸收塔气相进、出丨I管上设有取样II,取样可采用在线和手工取样。LW10涡轮流量计0 2-1.2m3/hBdzoL-0再分布装W二段填料层F
7、51714qz丄一塔顶除沬装萱 二一一液体分布装置/一段填料层Lb塔底液封段)!. e 25孔板压差计II 0-1500PaT 孔板压差计厂地沟吸收实验流程示意图0-10KPa)1 drf 44咄煤*擦r(HF4 ? 8050-】9SHF3其主设备仪表参数：1、填料塔：陶瓷拉西环4)10：内塔径100 mm；填料层高600+600=1200 nun2、水槽：不锈钢350X450X5003、水泵：不锈钢离心泵750W380V4、气泵：旋涡气泵750W380V5、流量计：孔板流量计：全不锈钢，标准坏隙取压，管内径422,孔径1)14, m=0.4, C0=0.9涡轮流量计：不锈钢LW10, 0.2
8、1.2111711, 420111A输出转子流量计:空气 LZB6100-10001/h, LZB416-160Vh6、压力：风压差传感器：P1风压可由P2、P3计算出，P1=P2+P3,用于风压校正P2风压传感器，0-10Kpa全塔压差P3风压传感器，0-1500pa 孔板流量计7、温度： PtlOO, tl风温校正；t2水温8、温度差压数显表头：808, 8点巡检仪四、实验方法、填料塔流体力学性能测定实验前阀F1为全开，其他阀均为全关闭状态。1、开总电源、仪表上电；2、调节自来水F5,维持一定流量。流量可按卞表分别控制在0、200、300、400 Dho3、启动风机。4、开启F2约3/4开
9、，逐渐关闭F1,调节风量使孔板压差或风量如下表调节。5、风量每调节后约稳定1分钟，记录全塔压差数据P2入下表。流体力学数据测定记录表水 3i-0Vh水 S-200Vh水虽300l/h水虽 700bh孔板P3Pa风量in3/h全塔P2Pa孔板P3Pa风量nP/h全塔P2Pa孔板P3Pa风量mVh全塔P2Pa孔板P3Pa风量n?/h全塔P2Pa102102102102223223223223404404404404625625625625906906906906122712271227液泛区16081608液泛区2009200925010液泛区以上表格内孔板压差与风量的简化关系为：AP3Pa=2.
10、491q2m3/h 表中兰色代表中间计算结果，不是原始数据也不是最终计算结果。6、分别将水量稳定在200、300、400L4i,重复第4步。一定注意.在水量大于200后，量 大风量达不到10m3/h时，就出现液泛现象。应及时调小风7、水和空气流量调到0。8、全开F1,关闭F2、F5o9、关闭风机。、体积传质系数的测定实验前阀F1为全开，两气体转子流量计阀F3、F4适当开启，其他阀均为全关闭状态。本测定适合小风量下进行，所以只开启小空气转子流量计，因为风量很小，经过孔板压 差计的压差几乎读不出来，又因风量不变，因此风量可作为输入值。这里采用小风量有两个 原因，一是风屋人，液量变化范I韦I受限制，
11、风屋大很容易造成液泛，影响实验数据点数量; 二是风量人，CO,的用量也随着消耗人增，可能一瓶气用的时间很短。但主要原因还是实验 点受限制。1、开自来水F5流量大约调到200升耐。2、启动风机，一个F1人约1/2关，调节空气风量转子流量计到0.40.5m3/ho3、全开CO：钢瓶总阀（必须全开，否则容易漏气），将减压阀调节到用户压力约O.IMPa, 调节CO：转子流量计到预定值0.080.12m*h （CO?流量数据对计算过程无用，可作为参 考数据记录）。一旦调节好后空气和CO：流量后，就应该保持在整个实验过程中不能发生变化。CO,流 量稳定需要一段时间，可提前调节好。空气风量和CO：流量用量少
12、，为保证两个流量稳定, 转子流量计前均需要保持一定压力，但压力太高又易使连接胶管憋坏，因此，需要合理调节。4、进出丨1气样分析。一般情况下，在维持进II风量和CO,流量不变情况卞，进II组成只取 一次即可。而出口组成则随水量改变而改变。5、改变水量300、450、600,因至少稳定5分种后再取样分析，可只取出丨1分析即可。6、实验完毕后，先关CO,钢瓶总阀，等用户压力为0时，关闭减压阀：关F5停自来水；; 全开F1后停气泵：关总电源。7、若长时间不作实验。放净塔下部水封和水槽中的水。原始数据记录、计算结果表格（参考）：水温=空气流量=气温=气压= CO,流量=空气进口组成=No水Ls1/h气相
13、组成空气GaKmol/hAxillLsKino! / nrhKxaKinol / ms.h. A xm备注yi1200230034504600五、注意事项1、避免2相电损坏电机。2、在初次使用、线路改动或搬动装置时，应检查风机的转向是否正确。3、在操作时，一定要注意液泛的发生，若测压管线进水应拔掉管插头放出水，检验测压管 线内是否有水，应在无风量和水量的情况下所有压力显示均在初始的“0”位置，若相差很 小可认为是仪表零点飘逸，若相差大则需要检查。4、若长时间不作实验。放净塔下部水封和水槽中的水。以免冬天结冰损坏设备。六、实验报告要求1、在双对数坐标上绘出作出不同水量下的流体力学性能，找出规律和载液点；2、计算不同条件下的填料吸收塔的液相体积总传质系数：3、在双对数坐标上绘出Kxa与水喷淋密度KinoLiirh之间的关系图线：吸收实验数据调试计算示例计算示例：以第1组为计算示例己知:水温t2=17C,则水的密度P=99&7Kg/m3亨利常数m=E/P= 1298/1=1298 气温 tl=21.5,气压 P
