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1、实验三 填料吸收塔实验一、 实验目的1、 了解填料塔吸收装置的基本流程及设备结构；2、 观察在不同空塔气速下，填料塔的流体力学状态；3、 测定气体通过填料层的流体阻力；4、 掌握总吸收系数的测定方法。二、 实验内容、 填料塔流体力学特性：填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。要计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小，而要研究气液负载量时，则必须了解液泛的规律。本实验可用空气与水进行测定。在各项喷淋量（包括喷淋量为零），逐步增大气速，记录所需数据，至刚出现液泛时止，但必须注意勿使气速过分超过泛点，避免冲破填料。、 吸收系数 的测定吸收系数和传热系数相仿，根据吸收速率公式式中： 单位时间被吸
2、收气体组分量（kmol/s） 气相总吸收系数（kmol/（m2*s） 气液接触面积（m2）一个吸收设备的气相和液相进出口的组成，往往由工艺要求所决定。这样一来 便为以给定，同样 也为生产任务所给定，所以吸收设备的大小（），只取决于吸收系数 ，吸收系数对于吸收计算正如传热系数对于传热计算一样，具有十分重要的意义。测定吸收系数 ，只要将上式等式右边各项测出代入求得。其中 式中： 惰性气体流量（kmol/s），直接由空气转子流量计测量； 分别为进出塔的气体浓度，进塔浓度由进气的氨与空气的比例计算，出塔浓度由尾气分析器测出。式中： 填料层高度（m）； 填料塔塔截面积（m2）； 单位体积填料的有效表面积
3、（m2/m3），在一般操作条件，填料可视为完全润湿，因而（填料比表面积）而 一般情况下，用图解积分法求得，如果平衡线是直线，则下表1及2分别代表塔底、塔顶。表示平衡时气相浓度 相平衡常数 式中： E亨利系数，氨水溶液浓度5%时的亨利系数E为水温 0 10 20 25 30 40E（atm） 0.293 0.502 0.778 0.947 1.25 1.935P塔平均操作压强（atm）则P=绝对大气压+塔顶表压+ 0.5塔压差三、 实验步骤填料塔流体力学特性操作1、 进行填料塔流体力学特性实验不要开动氨气系统，使用水对空气进行操作即可。2、 实验开始可先开动供水系统，开动供水系统的滤水器时要注意
4、首先打开出水端阀门，再慢慢打开进水阀，如果在出水端阀门关闭的情况下开进水阀，滤水器就可能超压。3、 在正式实验之前一般要慢慢 加大气速到接近液泛后再回复到预定气速，目的是使填料全部润湿一次。4、 正式测定时固定某一喷淋量，测定每间隔气速下的填料压降，按实验记录表格记录数据。吸收系数测定操作1、 先确定操作条件，准备好尾气分析器，用前面所介绍的方法开动水系统和空气系统，则一切准备完毕后再开动氨气系统，实验完毕随即关闭氨气系统，以便可能节约氨气，空气系统的关闭方法也和前项介绍的一样。2、 开动氨气系统时，首先将自动减压阀的弹簧放松，使自动减压阀处于关闭状态，然后打开氨气瓶顶阀，此时，自动减压阀的高
5、压压力表应有示值，下一步先管好氨气转子流量计前的调节阀，此时，自动减压阀的弹簧，使阀门打开，同时注视低压氨气压力表，至压力表的示值达到0.5或0.8（kg/cm2）时即可停止。以后即可用转子流量计前的调节阀调节氨气流量。关闭氨气系统的步骤与开动步骤相反。3、 尾气分析的准备和测定操作先洗净分析盒两个，各加入一定量的硫酸、指示剂，加蒸馏水到刻线处。关好分析系统的调节旋转塞后将其中一个盒子装入分析系统管道内，并记下湿式流量计的初始值，至此分析器的准备工作完成。测定时缓慢打开调节旋塞，使尾气通过分析器，要注意控制通过速度，过大尾气会将分析液带走，引起误差，过慢，则延长分析时间，待分析液变色立即关闭旋
6、塞，此时读取湿式流量计的终示值，即完成一个样品的分析。四、 尾气浓度测定方法进气浓度可以从氨流量计和空气流量计的计量计算出来，出塔液体的浓度可通过物料衡算得到，唯一要分析的是尾气浓度。尾气分析器，由吸收盒和湿式气体流量计所组成。吸收盒有快装接头，事先将一定浓度、一定体积的稀硫酸吸收液收入吸收盒内，并加入指示剂甲基红，分析时用快装接头接入管道内，然后打开旋塞，让尾气通过吸收盒，尾气中的氨被吸收液吸收，其余部分（空气），由湿式气体流量计计量，当指示剂变色时，表示吸收终点到达，随即关闭旋塞，并读取湿式气体流量计终示值。因为事先放入的吸收液浓度和体积是已知的，故空气总量是多少即可反映尾气浓度，空气量越
7、大表示浓度越低。测定时要注意控制阀门的开度大小，务使尾气成单个气泡连续不断进入吸收盒，如果开度过大，尾气成团通过，则吸收不完全，开度过小，则分析时间过长。五、 有关数据整理两点说明标准状态下空气流量及氨气流量计算式标准状态下空气流量 (NM3/h)标准状态下氨气流量 (NM3/h)式中： 转子流量计示值（即为标定流量） 标准状态压力温度（ ） 及分别表示使用状态和标定状态的压力和温度（ ） 及分别表示标准状态下标定气体和被测定气体的重度（kg/m3）尾气浓度的计算尾气通过吸收器，当其中的硫酸被尾气中的氨刚好完全中和时，若所通过的空气体积为 毫升（标准状态），被吸收的氨的体积为毫升（标准状态），
8、则尾气浓度为：式中： 由湿式气体流量计测量，再换算为标准状态； 被吸收的氨的体积（标准状态）值可根据加入吸收管的硫酸溶液体积和浓度求出：式中： 加入吸收管中的硫酸溶液体积毫升 硫酸液的当量浓度毫克当量/毫升式中22.1是1毫克分子氨在标准状态下的体积毫升/毫克分子，这是因为标准状态下氨的重度=0.7708毫克/毫升，又1毫克分子氨的重量是17.03毫克，所以1毫克分子氨在标准状态下的体积为毫升/毫克分子；2是一毫克分子硫酸消耗两毫克分子氨气。六、 实验记录填料流体阻力实验记录实验日期：实验介质： 塔内径： 大气压强： 空气流量计算标定状态： 实验填料种类及规格： 填料高度： 填料比表面积： 水
9、温： 空气平均密度: .序号水流量（L/h）空 气 流 量压 强 降塔内现象流量计示值（m3/h）计前表压（mmH2O）气 温（）塔顶表压（mmH2O）填料塔压 差（mmH2O）123456序 号123456(m3/h)(kg/(m2h)(mmH2O/m)吸收实验记录实验日期：填料种类及规格：吸收剂： 填料高度：氨气纯度：填料比表面积= m2/m3项目序号1空气流量计示值（m3/h）计前表压（mmH2O）温度（）氨气流量计示值（m3/h）计前表压（mmHg）温度（）水流量计示值（L/h）温度（）浓度吸收液：硫酸 mol/L空气体积L温度（）体积： 毫升尾气浓度Y2压强大气压表压（mmH2O）塔顶表压（mmH2O）填料层压差（mmH2O）1、尾气浓度Y2计算：2、 进气浓度Y1计算：3、 塔氨水溶液浓度x1计算：
