实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定姓名：学号：；学院专业级班；
同组同学姓名：；；。
实验日期：；天气：；室温：大气压：；成绩：
.
一、实验目的
1.了解填料吸收塔的结构和操作流程；
2.掌握产生液泛现象的原因和过程。
3.明确吸收塔填料层压降p与空塔气速u在双对数坐标中的关系曲线及其意义，了解
实际操作气速与泛点气速之间的关系
4.了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；
5.掌握气相总容积吸收传质系数Ky,α的测定方法
二、基本原理
吸收是指利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而分离气体混合物的操作。在吸收过
程中，所用液体成为吸收剂（或溶剂）；气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质；不被溶解
的气体组分称为惰性气体或载体；吸收操作所得到的液体称为溶液（主要成分为吸收剂和溶质）；剩余的气体为尾气，主要成分为惰性气体，还有残余的吸收质。
1.气液相平衡关系
大多数气体物质A溶解形成稀溶液时，稀溶液上方溶质A的平衡分压p A*与其在溶液中的摩尔分数x A成正比：
p A*=Ex A (4-1) 这就是亨利定律。式中，E为亨利系数（kPa）。
若气相组成也用平衡摩尔分数y*表示，则(3-4-1)式可写为：
y A*=Ex A/p(4-2) 令E/p=m，则
y A*=mx A (4-3) 式中，m为相平衡系数，量纲为1。
吸收过程中，溶液和气体的总量在不断变化，使得吸收过程的计算比较复杂。为了简便
起见，工程计算中采用在吸收过程中数量不变的惰性气体（如空气）和纯吸收剂为基准，用
物质的量之比（也称为比摩尔分数）来表示气相和液相中吸收质A的含量，并分别用Y A和
X A表示。平衡时，其关系式为：
Y A*=mX A/(1?(1?m)X A)
当溶液浓度很低时，X A很小，则1+(1－m)X A?1，式(3-4-4)可简化为：
Y A*＝mX A
2.填料吸收塔流体力学特性
填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料塔上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。
吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降△P的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数，它包括压强降液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。
在填料塔中，当气体自下而上通过干填料（L=0）时，与气体通过其它固体颗粒床层一样，气压降△P与空塔气速u的关系可用式△P=表示。在双对数坐标系中为一条直线，斜率为—。在有一条喷淋（L≠0）时，气体通过床层的压降除与气速和填料有关外，还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下，当气速小时，阻力与空塔速度仍然遵守△P∝这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在，填料中的空隙减小，填料空隙中的实际速度增大，因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时。由于上升气流与下降液体的摩擦阻力增大，开始阻碍液体的顺利下流，以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加，此现象称为拦液现象，此点为载点，开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后，当空塔气速再进一步增大，则填料层内拦液量不断增高，到达某一气速时，气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动，填料层的压力将急剧升高，在△P∝u n关系式中，n的数值可达10左右，此点称为泛点。在不同的喷淋密度下，在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加，填料层的载点气速和泛点气速下降。
本实验以水和空气为工作介质，在一定喷淋密度下，逐步增大气速，记录填料层的压降与塔顶表压的大小，直到发生液泛为止。
3.吸收速率方程式
在吸收操作中，气体混合物和吸收剂分别从塔底和塔顶进入塔内，气液两相在塔内逆流接触，使气体混合物中的溶质溶解在吸收质中，于是塔顶主要为惰性组分，塔底为溶质与吸收剂的混合液。反映吸收性能的主要参数是吸收系数，影响吸收系数的因素很多，其中有气体的流速、液体的喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物理化学性质等。吸收系数不可能有一个通用的计算式，工程上常对同类型的生产设备或中间试验设备进行吸收系数的实验测定。对于相同的物料系统和一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。
本实验用水吸收空气—氨混合气体中的氨气。氨气为易溶气体，操作属于气膜控制。在其他条件不变的情况下，随着空塔气速增加，吸收系数相应增大。当空塔气速达到某一值时，将会出现液泛现象，此时塔的正常操作被破坏。所以适宜的空塔气速应控制在液泛速度之下。
本实验所用的混合气中氨气的浓度很低（＜10%），吸收所得溶液浓度也不高，气液两相的平衡关系可以被认为服从亨利定律。
物质的吸收速率方程式为：
N A′=N A·A=K y A?y A,m (4-6) 式中：N A′——吸收传质速率(kmol·h-1)；N A——
吸收传质通量（kmol·m-2·h-1）；
K y——以气相摩尔分数差（y*?y）为推动力的气相总传质系数，（kmol·m－2·h－1）；
A——填料的有效接触面积（m2）；
?y A,m——以气相摩尔分数差（y*?y）表示的塔顶、塔底气相平均推动力。
若以填料的有效体积表示，则
N A′=K y,αV?y A,m (4-7) 式中：V——填料层堆积体积（m3）；
K y,α——以气相摩尔分数差为推动力的气相总容积吸收传质系数（kmol·m－3·h－1）。若以比摩尔分数表示，则(3-4-7)可以写为：
N A’=K Y,αV?Y A,m (4-8) 式中：K Y,α——以气相比摩尔分数差(Y*－Y)为推动力的气相总容积吸收传质系数(kmol·m－3·h －)。
4.气相平均推动力?Y m
将吸收操作线和平衡线绘于坐标纸上，在平衡线为直线或近似为直线时，
?Y m=(?Y1??Y2)/ln(?Y1/?Y2) (4-9) 式中：?Y1=Y1?Y1*=Y1?mX1 (3-4-10)
?Y2=Y2?Y2*=Y2?mX2 (4-11) 5.传质系数
由式（4-7）可得
K y,α=N A’/(V y A,m)
又根据双膜理论，在一定温度下，吸收总系数K y a可用下式表示：
1/K y a=1/k y a+m/k x a
式中：k y a——气膜吸收传质系数，mol·m－
3·h k
x a——液膜吸收传质系数，mol·m－
3·h
由于k y,α=Aq n,B a(3-4-14)
k x,α=Bq n,C b
显然，K y,α与气体流量与液体流量都密切相关，其关系式可由下式表示
K y,α=Cq n,B a q n,C b
6.全塔物料衡算和操作线方程
在稳定操作条件下，惰性气体（如空气）和纯吸收剂的量基本上没有变化。在任一微分段中，从气相扩散出的吸收质必为同微分段的液体所吸收，则物料衡算式如下：
dN A’=q n,B(-dY A)=(-q n,C)dX A(4-17)
式中：q n,B——惰性气体流量（kmol·h－1）；q n,C——吸收剂流量
（kmol·h－1）；
注：“－”是由于吸收剂与气体运动方向相反。对全塔进行物料衡算，则得：(4-12) (4-13) (4-15) (4-16)
q n,B (Y A,1－Y A,2)=q n,C (X A,1－X A,2)
(4-18)
列出操作线方程：
Y A = q
n,C
X
A ?(Y
? q n,C
X
A ,2 )
(4-19)
q
n,B
A ,2
q
n,B
它是一条通过(X A,1,Y A,1)、(X A,2,Y A,2)两点的直线。这条直些就是吸收的操作线。
Y
操作线
=qX /q
+(Y
－
/q Y
平衡线(Y *=mX )
Y
X
X
X
图-4-1 吸收操作线和平衡线 7. 填料吸收塔的操作和调节
吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y 上，或溶质的吸收率?上。吸收率的定义为：
?＝ Y A ,1
?Y
A ,2
?100%
(4-20)
Y
A ,1
由于吸收塔的气体进口条件（气体中惰性气体的流量为q n,B 和吸收质的组成为Y A,1）是由前一工序决定的，因此根据式(4-19)可知，控制和调节吸收操作最终结果的方法只能是调节吸收剂
的进口条件：流量q n,C 、温度t 、浓度X A ,2三个要素。
改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的常用方法。从式(4-19)的吸收操作线方程可以看 出，当气体流量q n,B 不变时，增加吸收剂流量q n,C ，操作线的斜率增加，出口气体的组成Y A,2下
降，吸收率?增大，溶质吸收量增加，吸收速率N A ’增加。当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传
质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力?y m 的增大而引
起的，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。但当液相阻力较大时，增加液体的流量，总传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减少，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。
q
应该注意，当气液两相在塔底接近平衡（
n,c
?m ）时，欲降低 q n,B 吸收剂用量的方法很有效。但是，当气液两相在塔顶接近平衡时（
Y A,2，提高吸收率，用增大
q n,c
?m ）时，提高吸收剂 q n,B
用量，即增大q
n,c 并不能使Y A,2明显降低，这时只有降低吸收剂入塔浓度X A,2才是有效的。
q
n,B
调节吸收剂进口浓度X A,2是控制和调节吸收效果的又一重要手段。吸收剂进口浓度X A,2降 低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也会随之增大而有利于吸收过程吸收率的提高。
吸收剂入口温度对吸收过程影响也很大，这也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。降
低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相平衡常数减小，平衡线下移，平均推动力最大，使
吸收效果变好。
三、实验装置
本实验以水为吸收剂，通过填料塔吸收分离空气-氨气混合气中的氨气。空气由鼓风机1送
入空气转子流量计3计量，空气通过流量计处的温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节，氨气由氨瓶送出，经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量，氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11，水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置，将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。在吸入塔顶尾气之前，予
先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。
玻璃吸收塔的内径为75毫米，填料层高度730毫米，填料为φ10×10×的瓷质拉西环。
空气转子流量计，型号LZB-25，流量范围6~60m3/h，精度％；水转子流量计，型号
LZB-6，流量范围10~100L/h，精度％；氨转子流量计，型号LZB-6，流量范围~h，
精度％。
温度测量，PT100铂电阻测量，由温度显示仪表显示；塔压测量，压差变送器，型号
SM93420DP，测量范围0~10KPa。
四、预习思考题
1.填料吸收塔为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的？
防止吸收剂从吸收塔底流出。
如何设计：1、U形管作液封时,为防止管顶部积存气体,影响液体排放,应在最高点处设置放空阀或设置与系统相连接的平衡管道.2、为使在停止时能放净管内液体,一般在U形管最低点应设置放净阀.当需要观察管内液体流动情况,在出料管一侧可设置视镜.3、由于液体被夹带或泄漏等原因造成液封液损失时,在工程设计中应采取措施保持液封高度.
2.请你设计保持吸收剂流量恒定的恒压高位槽，说明其原理。
3.实测的气体的温度(T)、压力(P)和密度(ρ)和标定时的气体的温度(T0)、压力(p0)和密度(ρ0)
不同，其实际流量是多少？
V0=V1*(T0/P0)*((P1*P2)/(T1*T2))?
4.全塔物料衡算时，计算公式是什么？
dN A’=q n,B(-dY A)=(-q n,C)dX A
Y A= q
n,C
X
A
?(Y ?
q
n,C
X
A,2
) q
n,B A,2
q
n,B
5.物料衡算式中，气体和液体流量是否是气体和液体的总流量？能否用摩尔分数代替比摩尔
分数？什么时候可以代替？
不是；不能
6.本实验采用的是什么温度计？测量了那些温度？为什么测量这些温度？
空气温度，空气转子流量计处空气温度，氨气温度。
7.求解m值时，需要知道什么温度？怎么测得？
空气温度，空气转子流量计处空气温度，氨气温度。
8.实验中是先开气体还是先开液体？
先开液体再开气体。
9.吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？
尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。
10.实际操作选择气相流量的依据是什么？
通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。在此点，气
体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。
11.如何确定液泛点气速？
在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降—气速曲线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速
上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。
12.若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改
变？
尾气含量浓度变大，吸收液浓度不变。
13.在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？
可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。
14.填料的作用是什么？
填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。
15.填料塔的液泛和哪些因素有关？
和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。
16.流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？
当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时，填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。
17. 填料塔的气液两相的流动特点是什么？
填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。 五、实验步骤
1.测量干填料层(△P ／Z)─u 关系曲线:
首先全开调节阀2，后启动鼓风机，用阀2调节进塔的空气流量，按空气流量从小到大顺序，分别读取填料层压降△P 、转子流量计读数和流量计处空气温度，然后在对数坐标纸上以空 塔气速u 为横坐标，以单位高度压降△P/Z 为纵坐标，标绘干填料层(△P/Z)─u 关系曲线。 2．测量某喷淋量下填料层(△P/Z)─u 关系曲线:
调节水喷淋量为80L/h ，采用与上面相同方法读取填料层压降△P 、转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象，一旦看到液泛现象时，马上记下对应的空气转子流
量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为80L/h 下(△P/z)─u?关系曲线，确定液泛气速，并与观察到的液泛气速相比较。 3.氨吸收塔传质实验:
（1）选泽适宜的空气流量和水流量(建议水流量取50L/h)，根据空气转子流量计读数，为
保证混合气体中氨组分为左右摩尔比，计算出氨气流量计流量读数。
（2）先调节好空气流量和水流量,打开氨气瓶总阀8调节氨流量，使其达到需要值,在空气、氨气和水流量不变条件下，等待一定时间过程基本稳定后，记录各流量计读数和温度,记录塔底排出液温度，并分析塔顶尾气及塔底吸收液浓度。
(3)尾气分析方法:
①排出两个量气管内空气，使其中水面达到最上端的刻度线零点处，关闭三通旋塞。 ②用移液管向吸收瓶内移入5mL 浓度为L 左右的硫酸，加入1~2滴甲基橙指示 液摇匀。
③将水准瓶移至下方实验架上，缓慢旋转三通旋塞，让塔顶尾气通过吸收瓶，旋塞开度不 宜过大，以能使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动为限。
从尾气开始通入吸收瓶起就注意观察瓶内液体颜色，中和反应达到终点时（以指示剂变色 为准），立即关闭三通旋塞,?在量气管内水面与水准瓶内水面齐平条件下，读取量气管内空气体积并记录。
若某量气管内已充满空气，但吸收瓶内仍未达到终点，可关闭对应的三通旋塞，读取该量气管内的空气体积，同时启用另一个量气管，继续让尾气通过吸收瓶。 ④用下式计算尾气浓度Y 2氨与硫酸中和反应式为：2NH 3＋H 2SO 4＝(NH 4)2SO 4
到达化学计量点(滴定终点)时，被滴物的摩尔数n NH3和滴定剂的摩尔数 n H2SO4之比为:
n NH3∶n H2SO4＝2∶1
n NH3＝2n H2SO4＝2M H2SO4·ＶH2SO4
Y 2?
n
3
? 2M 24
?V
24
N
(V
?T
式中: n NH3,N ─分别为NH 3和空气的摩尔分数；
M H2SO4─硫酸溶液体积摩尔浓度,mol 溶质/L 溶液；V H2SO4＿硫酸溶液的体积,ｍL ； V ＿量气管内空气的总体积,ｍL ；T 0─标准状态时绝对温度273K ；
T ─操作条件下的空气绝对温度K 。
(4)塔底吸收液的分析方法:
①当尾气分析吸收瓶达中点后即用三角瓶接取塔底吸收液样品约200mL并加盖。
②用移液管取塔底溶液10mL置于另一个三角瓶中，加入2滴甲基橙指示剂。
③将浓度约为L的硫酸置于酸滴定管内，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至终点。
(5)水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量，相应改变氨流量，使混合气中的氨浓度与第
一次传质实验时相同，重复上述操作，测定有关数据。
六、注意事项和数据处理
1．启动鼓风机前,务必先全开放空阀2。
2．做传质实验时,水流量不能超过40L/h,否则尾气的氨浓度极低,?给尾气分析带来麻烦。
3．两次传质实验所用的进气氨浓度必需一样。
4．空气流量的计算：q V,2 =q V,1 pT 1 2
pT 2 1
式中：q V,2——实际操作条件下空气的流量（m3·h－1）；q V,1——气体流量计的读数（m3·h－1）；p1,T1——气体流量计出厂前标定时的绝对压强
（Pa）和温度（K）；p2,T2实际操作时被测气体的绝对压强（Pa）
和温度（K）；
空气的摩尔流量为：q n,2＝q
V,2
空M空
式中：q n,2——实际状况下的气体摩尔流量（mol·h-1）5．根据实验所测水温条件下水的密度计算水的流量。
6．由全塔物料衡算式计算液体的出口浓度x A,1(X A,1)。(4-21) (4-22)
由于吸收剂为纯水，故X A,2＝0，则根据全塔物料衡算式q n,B(Y A,1－Y A,2)=q n,C(X A,1－X A,2)即可计算出X A,1。
7．计算组分吸收率?。
8．m值的确定（用摩尔分数计算）
m=E/P，
式中，m为相平衡常数；
E为亨利系数，由表1中低浓度（5%以下）氨水的亨利系数与温度的关系数据，用内插
的方法获得，单位Pa；
P为塔内混合气体总压，Pa（绝压），P=大气压+塔顶表压+填料层压降/2。
表1低浓度（5%以下）氨水的亨利系数与温度的关系数据9．计算气相平均推动力?Y m。
10．计算气相总容积吸收传质系数K Y a。
实验数据表格
度
最新浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告分析解析
实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 叶向群 成绩：__________________ 实验名称：吸收实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的： 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线； 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置： 2.1 本实验的装置流程图如图1： 专业： 姓名： 学号： 日期：2015.12.26 地点：教十2109
2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理： 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下：
3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系为： 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下： 式中：E—亨利系数，Pa P—系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa 亨利系数E与温度T的关系为： lg E= 11.468-1922 / T 式中：T—液相温度（实验中取塔底液相温度），K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p，即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中：V—惰性气体空气的流量，kmol/h；
填料塔吸收实验报告
实验6 填料吸收塔实验报告 第四组成员：王锋，郑义，刘平，吴润杰 一、 实验名称 填料吸收塔实验 二、 实验目的 1、 了解填料吸收塔的构造并实际操作。 2、 了解填料塔的流体力学性能。 3、 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。 三、实验内容 测定填料层压强降与操作气速的关系曲线，并用ΔP/Z —u 曲线转折点与观察现象相结合的办法，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。 四、实验原理 1.气体通过填料层的压强降 压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP 与空塔气速u 的关系如下图所示： 1 2 3 L 3L 2L 1 L 0 = ＞＞0 图6-1 填料层的ΔP ～u 关系 当无液体喷淋即喷淋量L0=0时，干填料的ΔP ～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有一定的喷淋量时，ΔP ～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP ～u 关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。
五、实验装置和流程 图6-2 填料吸收塔实验装置流程图 1-风机、2-空气流量调节阀、3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氨瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氨流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氨气瓶、18-氨气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力实验流程示意图见图一,空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节,氨气由氨瓶送出,?经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量,?氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。?在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。吸收液的取样可用塔底6取样口进行。填料层压降用∪形管压差计13测定。 六、实验操作方法及步骤 1、测量干填料层(△P／Z)─u关系曲线: 先全开调节阀2,后启动鼓风机,用阀2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度,测量12～15组数据?然后在双对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标,以单位高度的压降△P／Z为纵坐标,标绘干填料层(△P／Z)─u关系曲线。 2、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线: 用水喷淋量为30L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, ?一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为30L／h下(△P／z)─u?关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。 3、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线: 用水喷淋量为50L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, ?一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为
实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定姓名：学号：；学院专业级班； 同组同学姓名：；；。 实验日期：；天气：；室温：大气压：；成绩： . 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构和操作流程； 2.掌握产生液泛现象的原因和过程。 3.明确吸收塔填料层压降p与空塔气速u在双对数坐标中的关系曲线及其意义，了 解实际操作气速与泛点气速之间的关系 4.了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 5. 掌握气相总容积吸收传质系数Ky,α的测定方法 二、基本原理 吸收是指利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而分离气体混合物的操作。在吸收过 程中，所用液体成为吸收剂（或溶剂）；气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质；不被溶解 的气体组分称为惰性气体或载体；吸收操作所得到的液体称为溶液（主要成分为吸收剂和溶质）；剩余的气体为尾气，主要成分为惰性气体，还有残余的吸收质。 1.气液相平衡关系 大多数气体物质A溶解形成稀溶液时，稀溶液上方溶质A的平衡分压p A*与其在溶液 中的 摩尔分数x A成正比： p A* = Ex A (4-1) 这就是亨利定律。式中，E为亨利系数（kPa）。 若气相组成也用平衡摩尔分数y*表示，则(3-4-1)式可写为：
y A* = Ex A/p (4-2) 令E/p= m，则 y A* = mx A (4-3) 式中，m为相平衡系数，量纲为1。 吸收过程中，溶液和气体的总量在不断变化，使得吸收过程的计算比较复杂。为了简便 起见，工程计算中采用在吸收过程中数量不变的惰性气体（如空气）和纯吸收剂为基准，用 物质的量之比（也称为比摩尔分数）来表示气相和液相中吸收质A的含量，并分别用Y A和 X A表示。平衡时，其关系式为： Y A*= mX A/(1?(1?m)X A) 当溶液浓度很低时，X A很小，则1+(1－m)X A?1，式(3-4-4)可简化为： Y A*＝mX A 2.填料吸收塔流体力学特性 填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料塔上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降△P的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数，它包括压强降液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。 在填料塔中，当气体自下而上通过干填料（L=0）时，与气体通过其它固体颗粒床层一样，气压降△P与空塔气速u的关系可用式△P=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线，斜率为 1.8— 2.0。在有一条喷淋（L≠0）时，气体通过床层的压降除与气速和填料有关外，还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下，当气速小时，阻力与空塔速度仍然遵守△P∝u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在，填料中的空隙减小，填料空隙中的实际速度增大，因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时。由于上升气流与下降液体的摩擦阻力增大，开始阻碍液体的顺利下流，以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加，此现象称为拦液现象，此点为载点，开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后，当空塔气速再进一步增大，则填料层内拦液量不断增高，到达某一气速时，气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动，填料层的压力将急剧升高，在△P∝u n关系式中，n的数值可达10左右，此点称为泛点。在不同的喷淋密度下，在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加，填料层的载点气速和泛点气速下降。 本实验以水和空气为工作介质，在一定喷淋密度下，逐步增大气速，记录填料层的压降与塔顶表压的大小，直到发生液泛为止。 3.吸收速率方程式
吸收实验实验报告
一、 实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数K Y a. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速o u [m/s]为横坐标，单位填料层压降 Z P ?[mmH 20/m]为纵坐标，在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L 0=0时，可知 Z P ?~o u 关系为一直线，其斜率约—2，当喷淋量为L 1时， Z P ?~o u 为一折线，若喷淋量越大，折线位置越向左移动，图中L 2＞L 1。每条折线分为三个区段， Z P ?值较小时为恒持液区， Z P ?~o u 关系曲线斜率与干塔的相同。Z P ?值为中间时叫截液区，Z P ?~o u 曲线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A 。 Z P ?值较大时叫液泛区，Z P ?~o u 曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B 。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 吸收实验
图2-2-7-1 填料塔层的 Z P ?~o u 关系图 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： m Ya A Y H K N ???Ω?= （1） 式中：N A ——被吸收的氨量[kmolNH 3/h]； Ω——塔的截面积[m 2] H ——填料层高度[m] ?Y m ——气相对数平均推动力 K Y a ——气相体积吸收系数[kmolNH 3/m 3 ·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：
实验七填料塔吸收实验
实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定 一、实验目的 １.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。 ２.熟悉填料塔的流体力学性能。 ３.掌握总传质系数K Y a测定方法。 ４.了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。 二、实验内容 １．测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降?P与空塔气速u的关系曲线，并确定液泛气速。 ２．测量固定液体喷淋量下，不同气体流量时，用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数K Y a。 三、基本原理 1．填料塔流体力学特性 填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式，填料分为实体填料和网体填料两大类，如拉西环、鲍尔环、θ网环都属于实体填料。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时,由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降?P的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数,它包括压强降和液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。 在填料塔中,当气体自下而上通过干填料（L=0）时,与气体通过其它固体颗粒床层一样,气压降?P与空塔气速u的关系可用式?P=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线,斜率为1.8-2.0。在有液体喷淋（L≠0）时,气体通过床层的压降除与气速和填料有关外,还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下,当气速小时,阻力与空塔速度仍然遵守?P∝u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在,填料中的空隙减小,填料空隙中的实际速度增大,因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时,由于上升气流与下降液体间的摩擦阻力增大,开始阻碍液体的顺利下流,以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加,此现象称为拦液现象,此点为载点，开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后,当空塔气速再进一步增大,则填料层内拦液量不断增高,到达某一气速时,气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动,填料层的压力将急剧升高,在?P∝u n关系式中,n的数值可达10左右，此点称为泛点。在不同的喷淋密度下,在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加,填料层的载点气速和泛点气速下降。 本实验以水和空气为工作介质，在一定喷淋密度下,逐步增大气速，记录填料层的压降与
填料吸收传质系数的测定
序号：40 化工原理实验报告 实验名称：填料吸收传质系数的测定 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺
1、熟悉填料塔的构造与操作。 2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3、掌握总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 4、学习气液连续接触式填料塔，利用船只速率方程处理传质问题的办法。 一、 实验原理 本装置先用吸收柱讲将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作)，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数a x K ，并进行关联，得到 b a V AL K ?=a x 的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。本实 验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。 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。在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8～2的直线(图中aa 线)。当有喷淋量时，在低气速下(c 点以前)压降也正比于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降(图中bc 段)。随气速的增加，出现载点(图1中c 点)，持液量开始增大，压降-气速线向上 弯，斜率变陡(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。 图一 填料层压降-空塔气速关系示意图 2、传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方式为： m p x A x V a K G ???=
填料塔吸收综合实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除填料塔吸收综合实验报告 篇一：实验七填料塔吸收实验 实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定 一、实验目的 １.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。２.熟悉填料塔的流体力学性能。３.掌握总传质系数KYa测定方法。４.了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。 二、实验内容 １．测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降?p 与空塔气速u的关系曲线，并确定液泛气速。 ２．测量固定液体喷淋量下，不同气体流量时，用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数KYa。 三、基本原理 1．填料塔流体力学特性 填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺
利通过。支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式，填料分为实体填料和网体填料两大类，如拉西环、鲍尔环、?网环都属于实体填料。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时,由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降?p的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数,它包括压强降和液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。 在填料塔中,当气体自下而上通过干填料（L=0）时,与气体通过其它固体颗粒床层一样,气压降?p与空塔气速u的关系可用式?p=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线,斜率为1.8-2.0。在有液体喷淋（L?0）时,气体通过床层的压降除与气速和填料有关外,还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下,当气速小时,阻力与空塔速度仍然遵守?p?u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在,填料中的空隙减小,填料空隙中的实际 速度增大,因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加
实验四填料塔吸收传质系数的测定
实验四填料塔吸收传质 系数的测定 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
4填料塔吸收传质系数的测定 4.1实验目的 1. 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．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。 4.2实验原理 气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。 1）计算公式 填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 0 （6－1） 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(m 2·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m 3 ·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。 令：吸收因数A=L/mG （6－2）
])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= （6－3） 2）测定方法 （1）空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。 （2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2； （3）平衡关系。 本实验的平衡关系可写成 y =m x （6－4） 式中： m 相平衡常数，m =E /P ； E 亨利系数，E ＝f (t)，Pa ，根据液相温度测定值由附录查得； p 总压，Pa ，取压力表指示值。 对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 可得x 1。 4.3实验装置与流程 1〕装置流程 本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。
填料吸收塔实验报告
填料吸收塔 一、实验目的 1．熟悉填料吸收塔的构造和操作。 2．测定气体通过干湿填料塔的压力降，进一步了解填料塔的流体力学特征。3．测定填料吸收塔的吸收传质系数。 二、实验原理 填料吸收塔一般要求控制回收率越高越好。填料塔为连续接触式的气液传质设备，填料塔操作时液体从塔顶经分布器均匀喷洒至塔截面上，沿填料表面下流经塔底出口管排出，气体从支承板下方入口管进入塔内，在压力的作用下自下而上的通过填料层的空隙而由塔顶气体出口管排出。填料层内气液两相成逆流流动，在填料表面的气液界面上进行传质，因此两相组成沿塔高边缘变化，由于液体在填料中有倾向塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分为若干段，在两段之间设置液体再分布装置，以利于流体的重新均匀分布。 填料的作用： 1．增加气液接触面积。满足（1）80%以上的填料润湿；（2）液体为分散相，气体为连续相。 2．增加气液接触面的流动。满足（1）合适的气液负荷；（2）气液逆流。 三、实验步骤 (1)将液体丙酮用漏斗加入到丙酮汽化器，液位高度约为液体计高度的2/3以上。 (2)关闭阀V 3,向恒压槽送水，以槽内水装满而不溢出为度,关闭阀V 5 。 (3)启动空气压缩机，调节压缩机使包内的气体达到0.05~0.1Mpa时，打开V 2 ， 然后调节气动压力定值器，使进入系统的压力恒定在0.03Mpa。 (4)打开V 4 ，调节空气流量（400L/H~500L/H）; 打开V 6 ，调节空气流量 (5)室温大于15℃时，空气不需要加热，配制混合气体气相组成y 1 在12%~14%mol 左右；若室内温度较低，可预热空气，使y 1 达到要求。 (6)要改变吸收剂温度来研究其对吸收过程的影响，则打开液体加热电子调节器， 温度t 3 <35℃。
填料塔吸收实验数据及处理
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.5 1 1.5 2 空塔气速 单位高度压降 空气流量u(m 3) H1(cm) Ppa P/H 0.375 0.18 17.64 0.027 0.5 0.3 29.4 0.045 0.7 0.45 44.1 0.068 0.9 0.75 73.5 0.113 1.1 1.05 102.9 0.158 1.3 1.3 127.4 0.196 1.5 1.6 156.8 0.241 1.7 1.9 186.2 0.286 1.9 2.2 215.6 0.332
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 0.000 0.2000.4000.6000.800 1.000 1.200 1.400 1.600 流量 液体喷淋量20L /h 空气流量u H1 Ppa P/H 0.375 0.550 53.900 0.083 0.500 1.100 107.800 0.166 0.600 1.500 147.000 0.226 0.700 1.850 181.300 0.279 0.800 2.200 215.600 0.332 0.900 2.700 264.600 0.407 1.000 4.100 401.800 0.618 1.100 5.100 499.800 1.428 1.200 6.370 624.260 0.960 1.300 7.150 700.700 1.078 1.400 21.000 2058.000 3.166 1.500 33.000 3234.000 4.975
化工原理吸收实验报告
一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 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。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的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。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系
2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L(x G 21A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-= -=?2 11 2 Ω=a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。
填料塔吸收实验
序号：34 化工原理实验报告 实验名称：填料吸收传质系数测定 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工09－3班 姓名：曾学礼学号09402010337
同组者姓名：周锃刘翰卿 指导教师：王志强 日期：2011年9月20日 一、实验目的 1.熟悉填料塔的构造与操作。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得到K x a=AL a·V b的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。本实验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。 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。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为 1.8～2的直线（图1中的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。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两 相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降–空塔气速关系示意图 2、传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传
实验四填料塔吸收传质系数的测定
4填料塔吸收传质系数的测定 实验目的 1. 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．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。 实验原理 气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。 1）计算公式 填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 0 （6－1） 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(m 2·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m 3 ·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。 令：吸收因数A=L/mG （6－2） ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= ?（6－3）
2）测定方法 （1）空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。 （2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2 ； （3）平衡关系。 本实验的平衡关系可写成 y=m x（6－4） 式中：m相平衡常数，m=E/P； E亨利系数，E＝f(t)，Pa，根据液相温度测定值由附录查得； p总压，Pa，取压力表指示值。 对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算 可得x1。 实验装置与流程 1〕装置流程 本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。 图6—1吸收装置流程图 2〕主要设备 （1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填
吸收(解吸)实验报告
实验名称:吸收（解吸）实验 一、实验目的 1 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 测定填料塔的流体力学性能； 4 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； 5 了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法； 6 学会化工原理实验软件库的使用。 二、实验装置流程示意图及实验流程简述 1〕装置流程 本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。
2〕主要设备 （1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度2000mm.。塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。 （2）填料规格和特性： 金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m2/m3。 （4）气泵：层叠式风机，风量0～90m3/h，风压40kPa； （5）二氧化碳钢瓶； （6）气相色谱仪（型号：SP6801）； （7）色谱工作站：浙大NE2000。 三、简述实验操作步骤及安全注意事项 1 实验步骤 （1）熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项；（2）打开仪表电源开关及风机电源开关； （3）开启进水总阀，使水的流量达到400L/h左右。让水进入填料塔润湿填料。 （4）塔底液封控制：仔细调节阀门○2的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。 （5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.1Mpa左右； （6）仔细调节空气流量阀至1m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在100L/h～160 L/h； （7）仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值； （8）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成； （9）改变水流量值，重复步骤（6）（7）（8）。 （10）实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。 2 注意事项 （1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。 （2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。
CO2吸收填料塔实验
CO2吸收填料塔实验
实验八 二氧化碳吸收填料塔实验 一、实验目的 ⒈ 了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。 ⒉ 学习填料塔的液膜传质膜系数、总传质系数的测定方法，加深对传质过程原理的理解。 二、实验内容 1．测定填料层压强降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。 2．采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液 膜传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理 1．气体通过填料层的压强降 压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下的填料 层 的压强降ΔP 与气速u 的关系如图8-1所示： ΔP ,
u , m/s 1 2 3 L 3L 2L 1 L 0 = ＞＞0 图8-1 填料层的ΔP ～u 关系 当无液体喷淋即喷淋量L 0=0时，干填料的ΔP ～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有一定的喷淋量时，ΔP ～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP ～u 关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。 2．传质系数 填料塔在传质过程的有关单元操作中，应用十分广泛，实验研究传质过程的控制步骤，测定传质膜系数和总传质系数，尤为重要。 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为
气膜 ) (Ai A g A p p A k G -= （8－1） 液 膜 ) (A Ai l A C C A k G -= （8－2） 式中：A G ——A 组分的传质速率，1 -?s kmoI ； A ——两相接触面积，m 2 ； A P ——气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P ——相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C ——液侧A 组分的平均浓度，3 -?m kmol Ai C ——相界面上A 组分的浓度3 -?m kmol k g ——以分压表达推动力的气侧传质膜系数，1 12 ---???Pa s m kmol ; k l ——以物质的量浓度表达推动力的液 侧传质膜系数，1 -?s m 。 P 2=P A 。 2 C A2 ，F L P A P Ai C Ai d 相 界 面 距离 液 膜 气 膜 浓度
填料塔吸收传质系数的测定实验doc
填料塔吸收传质系数的测定 一、实验目的 1．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； 二、基本原理 气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO 2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般CO 2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO 2气体通入空气中混合以提高空气中的CO 2浓度，水中的CO 2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO 2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定K x a 和H OL 。 a) 计算公式 填料层高度Z 为： OL OL x x x Z N H x x dx a K L dZ z ?=-= =??*120 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2·s)； K x a 以△X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3·s)； H OL 液相总传质单元高度，m ； N OL 液相总传质单元数，无因次。 令：吸收因数A=L/mG ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= b) 测定方法 （1）空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。 （2）测定填料层高度Z 和塔径D ； （3）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2； （4）平衡关系。
本实验的平衡关系可写成 y = mx 式中： m 相平衡常数， m=E/P ； E 亨利系数，E ＝f(t)，Pa ，根据液相温度由附录查得； P 总压，Pa ，取1atm 。 对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 )()(2121x x L y y G -=- 可得x 1 。 三、实验装置 1〕装置流程 本实验装置（如图1所示）流程：由自来水来的水经离心泵加压后送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由压缩机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后，一起进入气体中间贮罐，然后再直接进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气经转子流量计后放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程看成是等温操作。
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
五、数据处理 由PV=nRT ，→ P 0V 0/T 0=PV/T, 得： 101V 0/273.15=121*400/299.15，→V 0=434 L 。 又填料塔内径：35mm ，填料层高度：400mm ，→V 填=0.25*π*0.0352*0.4=3.85*10-4m 3 G B =434/（22.4*1000）/（0.25*π*0.0352）=20.15 kmol/（m 2*h ） 吸收剂流量为2L/h 时，L S =2*0997/（18*0.25*π*0.0352）=115kmol/（m 2*h ） 吸收剂流量为4L/h 时，L S =4*0997/（18*0.25*π*0.0352）=230kmol/（m 2*h ） 表格如下： m 、K Ya 的计算 亨利定律：y*=mx ，y*= P*A /P ，根据左图不同液相浓度下温度—平衡分压关系曲线， 吸收剂为2L/h 时，t2约为28℃，x1为2.64%，P*A ≈5.6kPa ， →m=5.6/(121*2.64%)=1.75 →ΔY 1=20.03%-1.75*2.64%=15.41% ，ΔY 2=4.94%-1.75*0=4.94% ，ΔY m =9.18% ，G a =20.15*（20.03-4.94）%=3.04kmol/（m 2*h ） ，K Ya =3.04/（0.4*9.18%）=82.71 kmol/（m 2*h ） 吸收剂为4L/h 时，t2约为28.5℃，x1为1.40%，P*A ≈3.2kPa ， →m=3.2/(121*1.40%) =1.89 →ΔY 1=17.99%-1.89*1.40%=15.34% ，ΔY 2=2.06%-1.89*0=2.06% ，ΔY m =6.61% ，G a =20.15*（17.99-2.06）%=3.20kmol/（m 2*h ） ，K Ya =3.20/（0.4*6.61%）=121.03kmol/（m 2*h ） 丙酮液相浓度在1%、 2%、3%的温度（℃）—平衡分压（kPa ）
填料塔吸收传质系数的测定
6 填料塔吸收传质系数的测定 6.1实验目的 1. 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．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。 6.2 实验原理 气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定Kxa 和HOL 。 1）计算公式 填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 （6－1） 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2 ·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3 ·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。 令：吸收因数A=L/mG （6－2） ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= （6－3） 2）测定方法 （1）空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。 （2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2； （3）平衡关系。 本实验的平衡关系可写成 y = mx （6－4） 式中： m m=E/P ； E E ＝f(t)，Pa ，根据液相温度测定值由附录查得； p Pa ，取压力表指示值。 对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 )()(2121x x L y y G -=- 可得x 1 。 6．3实验装置与流程 1〕装置流程