填料吸收传质系数的测定.docVIP

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、、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 、掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。、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，并进行关联，得到的关联式，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： 其中 相关的填料层高度的基本计算式为： 即 其中 ， 式中： GA —单位时间内氧的解吸量[Kmol/h] Kxa —总体积传质系数[Kmol/m3?h?Δx] VP —填料层体积[m3] Δxm—液相对数平均浓度差 x1 —液相进塔时的摩尔分率(塔顶) xe1 —与出塔气相y1平衡的液相摩尔分率(塔顶) x2 —液相出塔的摩尔分率(塔底) xe2 —与进塔气相y2平衡的液相摩尔分率(塔底) Z —填料层高度[m] Ω —塔截面积[m2] L —解吸液流量[Kmol/h] HOL—以液相为推动力的传质单元高度 NOL—以液相为推动力的传质单元数 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线下方，本实验中还是一条平行于横坐标的水平线(因氧在水中浓度很小)。 备注：本实验在计算时，气液相浓度的单位用摩尔分率而不用摩尔比，这是因为在y—x图中，平衡线为直线，操作线也是直线，计算比较简单。 图二 氧气吸收与解吸实验流程图 1、氧气钢瓶 9、吸收塔 17、空气转子流量计 2、氧减压阀 10、水流量调节阀 18、解吸塔 3、氧压力表 11、水转子流量计 19、液位平衡罐 4、氧缓冲罐 12、富氧水取样阀 20、贫氧水取样阀 5、氧压力表 13、风机 21、温度计 6、安全阀 14、空气缓冲罐 22、压差计 7、氧气流量调节阀 15、温度计 23、流量计前表压计 8、氧转子流量计 16、空气流量调节阀 24、防水倒灌阀 实验步骤 1、实验流程 图二是氧气吸收解吸装置流程图。氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀2进入氧气缓冲罐4，稳压在0.03～0.04[Mpa],为确保安全，缓冲罐上装有安全阀6，由阀7调节氧气流量，并经转子流量计8计量，进入吸收塔9中，与水并流吸收。含富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。空气由风机13供给，经缓冲罐14，由阀16调节流量经转子流量计17计量，通入解吸塔底部解吸富氧水，解吸后的尾气从塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐19排出。 自来水经调节阀10，由转子流量计1