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1、中北大学化工原理课程组实验六吸收实验实验六吸收实验一、一、一、一、实验目的实验目的实验目的实验目的 二、二、二、二、基本原理基本原理基本原理基本原理三、三、三、三、计算方法、原理、公式计算方法、原理、公式计算方法、原理、公式计算方法、原理、公式 四、四、四、四、设备参数设备参数设备参数设备参数和和和和工作原理工作原理工作原理工作原理 五、五、五、五、操作步骤操作步骤操作步骤操作步骤 六、六、六、六、实验报告要求实验报告要求实验报告要求实验报告要求 七、七、七、七、思考题思考题思考题思考题八、八、八、八、注意事项注意事项注意事项注意事项 1实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组
2、实验目的实验目的 1 1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2 2、了解填料特性的测量与计算方法；、了解填料特性的测量与计算方法；、了解填料特性的测量与计算方法；、了解填料特性的测量与计算方法；3 3、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及液泛现象；液泛现象；液泛现象；液泛现象；4 4、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；、喷淋密度对填料层压降
3、和泛点速度的影响；、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；5 5、测定在操作条件下的总传质系数、测定在操作条件下的总传质系数、测定在操作条件下的总传质系数、测定在操作条件下的总传质系数KK；6 6、了解吸收过程的基本操作与控制方法。、了解吸收过程的基本操作与控制方法。、了解吸收过程的基本操作与控制方法。、了解吸收过程的基本操作与控制方法。2实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组基本原理基本原理 1 1、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：气气体体通通过过干干填填料料层层时时，流流体体流流
4、动动引引起起的的压压降降和和湍湍流流流流动动引引起起的的压压降降规规律相一致。律相一致。在在双双对对数数坐坐标标系系中中用用压压降降对对气气速速作作图图得得到到一一条条斜斜率率为为1.8-2的的直直线线（图图中中aa线线）。而而有有喷喷淋淋量量时时，在在低低气气速速时时（C点点以以前前）压压降降也也比比例例于于气气速速的的1.8-2次次幂幂，但但大大于于同同一一气气速速下下干干填填料料的的压压降降（图图中中bc段段）。随随气气速速增增加加，出现载点（图中出现载点（图中c点），持液量开始点），持液量开始loglogP PloglogU Ub bc cd da aa a填料层压降空塔气速关系图填料
5、层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图loglogP PloglogU U填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图3实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组基本原理基本原理 1 1、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：、填料塔流体力学特性：增增大大，压压降降-气气速速线线向向上上弯弯曲曲，斜斜率率变变大大，（图图中中cd段段）。到到液液泛泛点点（图图中中d点点）后后在在几几乎乎不不变变的的气气速速下下，压压降降急剧上升。急剧上升。测测定定填填料料塔塔的的压压降降和和
6、液液泛泛速速度度，是是为为了了计计算算填填料料塔塔所所需需动动力力消消耗耗和和确确定定填填料料塔塔的的适适宜宜制制作作范范围围，选选择择合合适适的气液负荷。的气液负荷。loglogP PloglogU Ub bc cd da aa a填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图loglogP PloglogU U填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图填料层压降空塔气速关系图4实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组2、传质实验：、传质实验：填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。填料
7、塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。填料层高度计算方计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。总体积传质系法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。总体积传质系数数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反映填是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反映填料吸收塔性能的主
8、要参数，是设计填料高度的重要数据。料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。5实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组本本实实验验是是水水吸吸收收空空气气-氨氨混混合合气气体体中中的的氨氨。混混合合气气体体中中氨氨的的浓浓度度很很低低。吸吸收收所所得得的的溶溶液液浓浓度度也也不不高高。气气液液两两相相的的平平衡衡关关系系可可以以认认为为服服从从亨亨利利定定律律（即即平平衡衡线线在在x-y坐坐标标系系为为直直线线）。故故可可用用对对数数平平均均浓浓度度差差法法计计算算填填料料层层传传质质平平均均推推动动力力，相相应应的的传质速率方程式为：传质速率方程式为：其中其中式中式中
9、GA单位时间内氨的吸收量单位时间内氨的吸收量kmol/h。KYa总体积传质系数总体积传质系数kmol/m3h。Vp填料层体积填料层体积m3。Ym气相对数平均浓度差。气相对数平均浓度差。Y1气体进塔时的摩尔比。气体进塔时的摩尔比。Ye1与出塔液体相平衡的气相摩尔比。与出塔液体相平衡的气相摩尔比。Y2气体出塔时的摩尔比。气体出塔时的摩尔比。Ye2与进塔液体相平衡的气相摩尔比。与进塔液体相平衡的气相摩尔比。6实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组计算方法、原理、公式计算方法、原理、公式（1）氨液相浓度小于）氨液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系：时气液两相的平衡关系：温度（温度（）
10、：）：01020253040亨利系数亨利系数E（大气压）：（大气压）：0.2930.5020.7780.9471.2501.938（2）总体积传质系数）总体积传质系数KYa及气相总传质单元高度及气相总传质单元高度HOG整理步骤整理步骤a、标准状态下的空气流量、标准状态下的空气流量V0：式中：式中：V1空气转子流量计示值（空气转子流量计示值（m3/h）T0、P0标准状态下的空气的温度和压强标准状态下的空气的温度和压强T1、P1标定状态下的空气的温度和压强标定状态下的空气的温度和压强T2、P2使用状态下的空气的温度和压强使用状态下的空气的温度和压强7实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原
11、理课程组b、标准状态下的氨气流量、标准状态下的氨气流量V0式中：式中：V1氨气转子流量计示值（氨气转子流量计示值（m3/h）01标准状态下氨气的密度标准状态下氨气的密度1.293(kg/m3)02标定状态下氨气的密度标定状态下氨气的密度0.7810(kg/m3)如果氨气中纯氨为如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量，则纯氨在标准状态下的流量V0为：为：V0=0.98V0c、惰性气体的摩尔流量、惰性气体的摩尔流量G：G=V0/22.4d、单位时间氨的吸收量、单位时间氨的吸收量GA：GA=G*(Y1Y2)e、进气浓度、进气浓度Y1：8实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程
12、组f、尾气浓度、尾气浓度Y2：式中：式中：Ns加入分析盒中的硫酸当量浓度（加入分析盒中的硫酸当量浓度（N）Vs加入分析盒中的硫酸体积（加入分析盒中的硫酸体积（ml）V湿式气体流量计所得的空气体积（湿式气体流量计所得的空气体积（ml）T0标准状态下的空气温度标准状态下的空气温度T空气流经湿式气体流量计时的温度空气流经湿式气体流量计时的温度g、对数平均浓度差、对数平均浓度差(Y)m：Ye2=0Ye1=m1*P=大气压大气压+塔顶表压塔顶表压+（填料层压差）（填料层压差）/2m=E/Px1=GA/Ls式中：式中：E亨利常数亨利常数Ls单位时间喷淋水量单位时间喷淋水量（kmol/h）P系统总压强系统总
13、压强h气相总传世单元高度：气相总传世单元高度：9实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组设备参数设备参数 基本数据：塔径基本数据：塔径0.10m，填料层高，填料层高0.75m填料参数：填料参数：12121.3mm瓷拉西环，瓷拉西环，a1403m-1，0.764，a1/3903m-1尾气分析所用硫酸体积：尾气分析所用硫酸体积：1ml，浓度：，浓度：0.00968N10实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔）气液传质设备（吸收塔、解吸塔）11实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组2、填料塔内部结构、填料塔内部结构1
14、2实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组操作步骤操作步骤 1、启启动动风风机机之之前前应应全全开开旁旁路路阀阀，空空气气出出口口调调节节阀阀全全关关；按按下下电电源源开开关关按按钮钮接接通通电电源源，就就可可以以启启动动风风机机，并并开开始始工工作作。空空气气由由风风机机供供给给，然然后后进进入入缓缓冲冲罐罐，然然后后经经由由空空气气流流量量调调节节阀阀、空气转子流量计，并在管路中与氨气混合后进入塔底。空气转子流量计，并在管路中与氨气混合后进入塔底。2、打打开开空空气气流流量量调调节节阀阀，调调节节空空气气流流量量。由由于于气气体体流流量量于于气气体体状状态态有有关关，所所以
15、以每每个个气气体体流流量量计计前前都都有有压压差差计计（测测表表压压）和和温温度度计计，和和流流量量计计共共同同使使用用，转转换换成成标标准准状状态态下下的的流流量量进进行行计计算算和和比比较较。将将空空气气流流量量调调节节阀阀的的开开度度调调节节到到100，稍稍许许等等待待，进行下一步。进行下一步。3、读读取取空空气气的的流流量量，读读取取空空气气的的当当前前流流量量下下的的压压差差，读读取取温温度度。读读取取塔塔的的压压降降和和塔塔顶顶的的压压力力，在在各各项项目目栏栏中中填填入入所所读读取的数据，取的数据，13实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组4、用用调调节节阀阀改
16、改变变空空气气流流量量，重重复复上上述述第第（23）步步，为为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量了实验精度和回归曲线的需要至少应测量10组数据以上。组数据以上。5、干干塔塔压压降降测测完完后后，在在进进水水之之前前，应应减减少少空空气气流流量量，因因为如果空气流量很大，会引起强烈的液泛，有可能损坏填料。为如果空气流量很大，会引起强烈的液泛，有可能损坏填料。6、打打开开水水流流量量调调节节阀阀，调调节节进进水水的的流流量量（建建议议50l/h）。然然后后慢慢慢慢增增大大空空气气流流量量直直到到液液泛泛，通通过过塔塔身身可可看看到到塔塔内内的的状状况况。液液泛泛一一段段时时间间使使填填料料表表面
17、面充充分分润润湿湿。然然后后减减小小气气量量到到较较少少的的水水平。平。7、测测量量湿湿塔塔的的压压降降与与测测量量干干塔塔的的压压降降所所读读取取的的数数据据基基本本一一致致，参参见见“测测量量干干塔塔压压降降”的的“读读取取数数据据”，但但只只多多一一项项水水的的流流量，通过水的转子流计即可读取。量，通过水的转子流计即可读取。注注注注意意意意：本本实实验验是是在在一一定定喷喷淋淋量量下下测测量量塔塔的的压压降降，所所以以水水的的流量应不变。在以后实验中不要改变水流量调节阀的开度。流量应不变。在以后实验中不要改变水流量调节阀的开度。14实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组
18、8、逐逐渐渐加加大大空空气气流流量量调调节节阀阀的的开开度度，增增加加空空气气流流量量，重重复复第第（34）步步，同同时时注注意意塔塔内内的的气气液液接接触触状状况况，并并注注意意填填料料层层的的压压降降变变化化幅幅度度。液液泛泛后后填填料料层层的的压压降降在在气气速速增增加加很很小小的的情情况况下下明明显显上上升升，此此时时在在取取12个个点点就就可可以以了了，不不要要使使气气速速过过分分超超过过泛泛点点。完完成成后后进进入入下下一一步步操操作作。测测量量湿湿塔塔压降完毕后，应降低气速。压降完毕后，应降低气速。9、打打开开考考克克，让让尾尾气气流流过过吸吸收收盒盒，同同时时湿湿式式气气体体流
19、流量量计计开开始始计计量量体体积积。当当吸吸收收盒盒内内的的指指示示剂剂由由红红色色变变成成黄黄色色时时，立即关闭考克，记下湿式气体流量计体积和气温。立即关闭考克，记下湿式气体流量计体积和气温。10、当当吸吸收收盒盒内内的的指指示示剂剂由由红红色色变变成成黄黄色色时时，立立即即关关闭闭考考克克，记记下下湿湿式式气气体体流流量量计计转转过过的的体体积积和和气气体体的的温温度度。然然后后按按照照数数据据处处理理的的要要求求读读取取各各项项数数值值，在在各各项项目目栏栏中中填填入入所所读取的数据。记录完毕后可进入数据处理。读取的数据。记录完毕后可进入数据处理。11、操操作作完完毕毕后后，先先全全开开
20、旁旁路路阀阀，关关闭闭空空气气流流量量调调节节阀，再停水调节阀；停风机。阀，再停水调节阀；停风机。15实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组实验报告要求实验报告要求 根根据据实实验验原原始始数数据据，进进行行数数据据处处理理，计计算算气气相总传质系数相总传质系数Ky。16实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组思考题思考题1.综综合合几几组组实实验验数数据据看看，用用水水吸吸收收空空气气中中氨氨气气过过程程，是是气气膜膜控制还是液膜控制？为什么？控制还是液膜控制？为什么？2.要要提提高高氨氨水水浓浓度度有有什什么么办办法法（不不改改变变进进气气浓浓度度）？这这
21、时时又又会带来什么问题？会带来什么问题？3.当当气气体体温温度度与与吸吸收收剂剂温温度度不不同同时时，应应按按哪哪种种温温度度计计算算亨亨利利系数？系数？4.当当吸吸收收塔塔的的实实际际L/G（L/G）min时时，该该吸吸收收塔塔就就无无法法继继续操作，这种说法对吗？为什么？续操作，这种说法对吗？为什么？5.一一逆逆流流操操作作的的吸吸收收塔塔，若若气气体体出出口口浓浓度度大大于于规规定定值值，试试分分析其原因并提出改进措施。析其原因并提出改进措施。17实验填料塔中气相传质系数的测定课件中北大学化工原理课程组注意事项注意事项 建议的实验条件：水建议的实验条件：水流流量：量：50l/h空气流量：空气流量：20m3/h氨气流量：氨气流量：0.5m3/h以以上上为为建建议议实实验验条条件件，不不一一定定非非要要采采用用，但但总总体体上上要要注注意意气气量量和和水水量量不不要要太太大大，氨氨气气浓浓度度不不要要过过高高，否否则则引起数据严重偏离。引起数据严重偏离。18实验填料塔中气相传质系数的测定课件
