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填料塔吸收传质系数的测定精要
化工原理实验报告
学院: 专业: 班级:
姓名
学号
实验组号
实验日期
指导教师
成绩
实验名称
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.了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。
二、实验原理
气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、廉价,所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小,即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度,水中的CO2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CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此,本实验主要测定Kxa和HOL。
计算公式
填料层高度Z为
式中: L 液体通过塔截面的摩尔流量,kmol / (m2·s);
Kxa 以△X为推动力的液相总体积传质系数,kmol / (m3·s);
HOL 液相总传质单元高度,m;
NOL 液相总传质单元数,无因次。
令:吸收因数A=L/mG
?
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y1和y2;
(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,x2=0,由全塔物料衡算
可得x1 。
三、实验装置
1. 装置流程
1-液体出口阀2;2-风机;3-液体出口阀1;4-气体出口阀;5-出塔气体取样口;6-U型压差计;7-填料层;8-塔顶预分布器;9-进塔气体取样口;10-玻璃转子流量计(0.4~4m3/h);11-混合气体进口阀1;12-混合气体进口阀2;13-孔板流量计;14-涡轮流量计;15-水箱;16-水泵
图7-1 吸收装置流程图
本实验装置流程:由自来水源来的水送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由风机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后,一起进入气体混合罐,然后再进入塔底,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,整个实验过程看成是等温操作。
2.主要设备
(1)吸收塔:高效填料塔,塔径100mm,塔内装有金属丝网波纹规整填料或θ环散装填料,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:金属丝网波纹规整填料:型号JWB—700Y,规格φ100×100mm,比表面积700m2/m3。
(3)转子流量计:
介质
条 件
常用流量
最小刻度
标定介质
标定条件
CO2
2L/min
0.2 L/min
CO2
20℃ 1.0133×105Pa
(4)空气风机:型号:旋涡式气机
(5)二氧化碳钢瓶;
(6)气相色谱分析仪。
四、实验步骤
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)打开混合罐底部排空阀,排放掉空气混合贮罐中的冷凝水;
(3)打开仪表电源开关及风机电源开关,进行仪表自检;
(4)开启进水阀门,让水进入填料塔润湿填料,仔细调节玻璃转子流量计,使其流量稳定在某一实验值。(塔底液封控制:仔细调节液体出口阀的开度,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)启动风机,打开CO2钢瓶总阀,并缓慢调节钢瓶的减压阀;
(6)仔细调节风机旁路阀门的开度(并调节CO2调节转子流量计的流量,使其稳定在某一值;)建议气体流量3-5 m3/h;液体流量0.6-0.8 m3/h;CO2流量2-3L/min。
(7)待塔操作稳定后,读取各流量计的读数及通过温度、压差计、压力表上读取各温度、塔顶塔底压差读数,通过六通阀在线进样,利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气体组成;
(8)实验完毕,关闭CO2钢瓶和转子流量计、水转子流量计、风机出口阀门,再关闭进水阀门,及风机电源开关,(实验完成后我们一般先停止水的流量再停止气体的流量,这样做的目的是为了防止液体从进气口倒压破坏管
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