實(shí)驗(yàn)六填料塔中氣相傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、基本原理三、計(jì)算方法、原理、公式 四、設(shè)備參數(shù)和工作原理 五、操作步驟 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 七、思考題八、注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解填料吸收裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)；2、了解填料特性的測(cè)量與計(jì)算方法；3、氣液兩相逆向通過(guò)填料層的壓降變化規(guī)律以及液泛現(xiàn)象；4、噴淋密度對(duì)填料層壓降和泛點(diǎn)速度的影響；5、測(cè)定在操作條件下的總傳質(zhì)系數(shù)K；6、了解吸收過(guò)程的基本操作與控制方法。2基本原理 1、填料塔流體力學(xué)特性：氣體通過(guò)干填料層時(shí)，流體流動(dòng)引起的壓降和湍流流動(dòng)引起的壓降規(guī)律相一致。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中用壓降對(duì)氣速作圖得到一條斜率為1.8-2的直線（圖中aa線）。而有噴淋量時(shí)

2、，在低氣速時(shí)（C點(diǎn)以前）壓降也比例于氣速的1.8-2次冪，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中bc段）。隨氣速增加，出現(xiàn)載點(diǎn)（圖中c點(diǎn)），持液量開(kāi)始logPlogUbcdaa填料層壓降空塔氣速關(guān)系圖logPlogU填料層壓降空塔氣速關(guān)系圖3基本原理 1、填料塔流體力學(xué)特性：增大，壓降-氣速線向上彎曲，斜率變大，（圖中cd段）。到液泛點(diǎn)（圖中d點(diǎn)）后在幾乎不變的氣速下，壓降急劇上升。測(cè)定填料塔的壓降和液泛速度，是為了計(jì)算填料塔所需動(dòng)力消耗和確定填料塔的適宜制作范圍，選擇合適的氣液負(fù)荷。logPlogUbcdaa填料層壓降空塔氣速關(guān)系圖logPlogU填料層壓降空塔氣速關(guān)系圖42、傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)： 填料塔

3、與板式塔內(nèi)氣液兩相的接觸情況有著很大的不同。在板式塔中，兩相接觸在各塊塔板上進(jìn)行，因此接觸是不連續(xù)的。但在填料塔中，兩相接觸是連續(xù)地在填料表面上進(jìn)行，需計(jì)算的是完成一定吸收任務(wù)所需填料高度。填料層高度計(jì)算方法有傳質(zhì)系數(shù)法、傳質(zhì)單元法以及等板高度法?？傮w積傳質(zhì)系數(shù)KYa是單位填料體積、單位時(shí)間吸收的溶質(zhì)量。它是反映填料吸收塔性能的主要參數(shù)，是設(shè)計(jì)填料高度的重要數(shù)據(jù)。5本實(shí)驗(yàn)是水吸收空氣-氨混合氣體中的氨?；旌蠚怏w中氨的濃度很低。吸收所得的溶液濃度也不高。氣液兩相的平衡關(guān)系可以認(rèn)為服從亨利定律（即平衡線在x-y坐標(biāo)系為直線）。故可用對(duì)數(shù)平均濃度差法計(jì)算填料層傳質(zhì)平均推動(dòng)力，相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程式為：

4、 其中式中 GA單位時(shí)間內(nèi)氨的吸收量kmol/h。 KYa總體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/m3h。 Vp填料層體積m3。 Ym氣相對(duì)數(shù)平均濃度差。 Y1氣體進(jìn)塔時(shí)的摩爾比。 Ye1與出塔液體相平衡的氣相摩爾比。 Y2氣體出塔時(shí)的摩爾比。Ye2與進(jìn)塔液體相平衡的氣相摩爾比。6計(jì)算方法、原理、公式 （1）氨液相濃度小于5%時(shí)氣液兩相的平衡關(guān)系： 溫度（）： 0 10 20 25 30 40 亨利系數(shù)E（大氣壓）： 0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938 （2）總體積傳質(zhì)系數(shù)KYa及氣相總傳質(zhì)單元高度HOG整理步驟a、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量V0：式中：V1空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值（m

5、3/h） T0、P0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng)T1、P1標(biāo)定狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng) T2、P2使用狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng) 7b、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣流量V0式中：V1氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值（m3/h） 01標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度1.293(kg/m3) 02標(biāo)定狀態(tài)下氨氣的密度0.7810(kg/m3)如果氨氣中純氨為98%，則純氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量V0為： V0=0.98V0c、惰性氣體的摩爾流量G： G=V0/22.4d、單位時(shí)間氨的吸收量GA： GA=G*(Y1Y2)e、進(jìn)氣濃度Y1： 8f、尾氣濃度Y2：式中：Ns加入分析盒中的硫酸當(dāng)量濃度（N） Vs加入分析盒中的硫酸體積（ml） V濕式

6、氣體流量計(jì)所得的空氣體積（ml） T0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣溫度 T空氣流經(jīng)濕式氣體流量計(jì)時(shí)的溫度 g、對(duì)數(shù)平均濃度差(Y)m： Ye2=0 Ye1=m1* P=大氣壓+塔頂表壓+（填料層壓差）/2 m=E / P x1=GA / Ls 式中：E亨利常數(shù) Ls單位時(shí)間噴淋水量 （kmol / h）P系統(tǒng)總壓強(qiáng)h 氣相總傳世單元高度：9設(shè)備參數(shù) 基本數(shù)據(jù)：塔徑0.10m，填料層高0.75m填料參數(shù)：12121.3mm瓷拉西環(huán)，a1403m-1，0.764，a1/3903m-1尾氣分析所用硫酸體積：1ml，濃度：0.00968N101.氣液傳質(zhì)設(shè)備（吸收塔、解吸塔）112、填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)12操作步驟 1

7、、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)之前應(yīng)全開(kāi)旁路閥，空氣出口調(diào)節(jié)閥全關(guān)；按下電源開(kāi)關(guān)按鈕接通電源，就可以啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，并開(kāi)始工作?？諝庥娠L(fēng)機(jī)供給，然后進(jìn)入緩沖罐，然后經(jīng)由空氣流量調(diào)節(jié)閥、空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)，并在管路中與氨氣混合后進(jìn)入塔底。2、打開(kāi)空氣流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣流量。由于氣體流量于氣體狀態(tài)有關(guān)，所以每個(gè)氣體流量計(jì)前都有壓差計(jì)（測(cè)表壓）和溫度計(jì)，和流量計(jì)共同使用，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量進(jìn)行計(jì)算和比較。將空氣流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)到100，稍許等待，進(jìn)行下一步。3、讀取空氣的流量，讀取空氣的當(dāng)前流量下的壓差，讀取溫度。讀取塔的壓降和塔頂?shù)膲毫?，在各?xiàng)目欄中填入所讀取的數(shù)據(jù)，134、用調(diào)節(jié)閥改變空氣流量，重復(fù)上述第（23）步

8、，為了實(shí)驗(yàn)精度和回歸曲線的需要至少應(yīng)測(cè)量10組數(shù)據(jù)以上。5、干塔壓降測(cè)完后，在進(jìn)水之前，應(yīng)減少空氣流量，因?yàn)槿绻諝饬髁亢艽?，?huì)引起強(qiáng)烈的液泛，有可能損壞填料。6、打開(kāi)水流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)進(jìn)水的流量（建議50l/h）。然后慢慢增大空氣流量直到液泛，通過(guò)塔身可看到塔內(nèi)的狀況。液泛一段時(shí)間使填料表面充分潤(rùn)濕。然后減小氣量到較少的水平。7、測(cè)量濕塔的壓降與測(cè)量干塔的壓降所讀取的數(shù)據(jù)基本一致，參見(jiàn)“測(cè)量干塔壓降”的“讀取數(shù)據(jù)”，但只多一項(xiàng)水的流量，通過(guò)水的轉(zhuǎn)子流計(jì)即可讀取。注意：本實(shí)驗(yàn)是在一定噴淋量下測(cè)量塔的壓降，所以水的流量應(yīng)不變。在以后實(shí)驗(yàn)中不要改變水流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。148、逐漸加大空氣流量調(diào)節(jié)閥

9、的開(kāi)度，增加空氣流量，重復(fù)第（34）步，同時(shí)注意塔內(nèi)的氣液接觸狀況，并注意填料層的壓降變化幅度。液泛后填料層的壓降在氣速增加很小的情況下明顯上升，此時(shí)在取12個(gè)點(diǎn)就可以了，不要使氣速過(guò)分超過(guò)泛點(diǎn)。完成后進(jìn)入下一步操作。測(cè)量濕塔壓降完畢后，應(yīng)降低氣速。9、打開(kāi)考克，讓尾氣流過(guò)吸收盒，同時(shí)濕式氣體流量計(jì)開(kāi)始計(jì)量體積。當(dāng)吸收盒內(nèi)的指示劑由紅色變成黃色時(shí)，立即關(guān)閉考克，記下濕式氣體流量計(jì)體積和氣溫。10、當(dāng)吸收盒內(nèi)的指示劑由紅色變成黃色時(shí)，立即關(guān)閉考克，記下濕式氣體流量計(jì)轉(zhuǎn)過(guò)的體積和氣體的溫度。然后按照數(shù)據(jù)處理的要求讀取各項(xiàng)數(shù)值，在各項(xiàng)目欄中填入所讀取的數(shù)據(jù)。記錄完畢后可進(jìn)入數(shù)據(jù)處理。11、操作完畢后，先全開(kāi)旁路閥，關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥，再停水調(diào)節(jié)閥；停風(fēng)機(jī)。15實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky。16思考題 綜合幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，用水吸收空氣中氨氣過(guò)程，是氣膜控制還是液膜控制？為什么？要提高氨水濃度有什么辦法（不改變進(jìn)氣濃度）？這時(shí)又會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題？當(dāng)氣體溫度與吸收劑溫度不同時(shí)，應(yīng)按哪種溫度計(jì)算亨利系數(shù)？當(dāng)吸收塔的實(shí)際L/G（L/G）min時(shí)，該吸收塔就無(wú)法繼續(xù)操作，這種說(shuō)法