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吸收实验

填料塔吸收传质系数的测定

一、实验目的

1、模拟了解填料塔吸收装置的基本结构及流程

2、掌握总体积传质系数的测定方法

3、了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响

4、模拟了解气相色谱仪和六通阀的使用方法

二、实验原理

1、填料塔流体力学特性:

气体通过干填料层时,流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。

吸收实验

在双对数坐标系中用压降对气速作图得到一条斜率为1.8-2的直线(图中aa线)。而有喷淋量时,在低气速时(C点以前)压降也比例于气速的1.8-2次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图中bc段)。随气速增加,出现载点(图中c点),持液量开始增大,压降-气速线向上弯曲,斜率变大,(图中cd段)。到液泛点(图中d点)后在几乎不变的气速下,压降急剧上升。

测定填料塔的压降和液泛速度,是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围,选择合适的气液负荷。

2、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。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。总体积传质系数K Ya

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要参数,是设计填料高度的重要数据。

本实验是水吸收空气-氨混合气体中的氨。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律(即平衡线在x-y坐标系为直线)。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力,相应的传质速率方程式为:

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所以:

吸收实验

其中

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式中:

G

—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]。

A

K Ya—总体积传质系数[kmol/m3·h]。

—填料层体积[m3]。

V

p

△Y m—气相对数平均浓度差。

—气体进塔时的摩尔比。

Y

1

Y e1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。

Y

—气体出塔时的摩尔比。

2

Y e2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。

设备参数:

基本数据:塔径Φ0.10m,填料层高0.75m

填料参数:12×12×1.3[mm]瓷拉西环,a

—403[m-1],ε—0.764,

1

/ε3—903[m-1]

a

1

尾气分析所用硫酸体积:1ml,浓度:0.00968N

计算方法、原理、公式:

(1)氨液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系:

温度(℃): 0 10 20 25 30 40

亨利系数E(大气压): 0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938

整理步骤

(2)总体积传质系数K Ya及气相总传质单元高度H

og

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a、标准状态下的空气流量V

吸收实验

(m3/h)

式中:V1——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

T

1、P

1

——标定状态下的空气的温度和压强

T

2、P

2

——使用状态下的空气的温度和压强

注意事项:

建议的实验条件:

1.水流量:80 l/h

2.空气流量:20立方米/小时

3.氨气流量:0.5立方米/小时

以上为建议实验条件,不一定非要采用,但总体上要注意气量和水量不要太大,氨气浓度不要过高,否则引起数据严重偏离。

三、数据处理

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吸收实验

吸收实验

四、思考题

1、本实验中,为什么塔底要有液封?液封高度如何计算?

答:液封装备分两类 a、塔内正压,这时采用液封装置是防止塔内气体(一般为有毒有害或者本来就是产品)外漏,造成污染环境或者浪费。 b、塔内真空,

这这时采用液封装置是防止塔外气体进入塔内,影响吸收效率和增加后面的相关设备(如风机)负担。利用一定高度液体产生的压力抵消塔内产生的压力产生平衡,隔离塔内外气体。

2、测定Kxa有什么工程意义?

答:由Kxa可以确定传质单元高度,从而可以找出填料层的高度。

3、为什么二氧化碳解吸过程属于液膜控制?

答:易溶于吸收剂的气体属于气膜控制,不易溶于吸收剂的属于液膜控制,所以二氧化碳解吸过程属于液膜控制。

4、当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计计算亨利系数?

答:液体温度,因为亨利定律一般适应于稀溶液,如难容气体的溶解,这种溶解的传质过程属于液膜控制。