双驱动搅拌器测定气-液传质系数.pptx

实验七 双驱动搅拌器测定气-液传质系数 实验目的 了解双驱动搅拌吸收器的特点 明了该设备的使用场合以及测定气液传质系数的方法讨论主题 进一步的了解气液传质过程 实验原理一 被吸收组分从气相传递到液相的整个过程决定于发生在气液界面的两侧的扩散过程以及在液相中的化学反应过程，化学反应又影响组分在液相中的传递。 气膜阻力为主的系统、液膜阻力为主的系统或者气膜阻力与液膜阻力相近的系统在实际操作中都会存在，在开发吸收过程中要了解某系统的吸收传质机理必须在实验设备上进行研究。 实验原理二 要测定某条件下的气液传质系数，就必须采取切实可行的方法测出单位时间单位面积的传质质量，并通过操作条件下及气液平衡关系求出操作推动力。传质量的计算可以通过测定吸收组分进入搅拌吸收器的量与流出吸收器的量之差求得，或者通过测定搅拌吸收器里的吸收液中被吸收组分的起始浓度与最终浓度之差值来确定。 实验原理三 本实验以热碳酸钾吸收二氧化碳作为系统,该系统是一个伴有化学反应的吸收过程: (1) CO2从气相主体扩散到气液界面,在液相界面与K2CO3进行化学反应并扩散到液相主体中去,由于CO2在K2CO3的溶液中的反应为快速反应,使原来液膜控制的过程有所改善。若气膜阻力可以忽略时，吸收速率的公式可写成： 实验原理四 (2) 或 (3) (4) 式中 —单位时间单位面积传递的CO2量； —增大因子；KL—液相传质系数； KG—气相传质系数；cA*—气相中CO2分压的平衡浓度；cAL—液相中的浓CO2度；HCO2—CO2的溶解系数；pA—CO2分压,为总压与吸收液面上饱和水蒸气压之差；pAL*—吸收液上CO2的平衡分压；K—K2CO3吸收CO2的气液传质系数。 实验原理五 实验中以钢瓶装CO2作气源，经过稳压，控制气体流量、增湿后进入双驱动搅拌吸收器。气体为连续流动，吸收液固定在吸收器内。操作一定的时间后取得各项数据，可计算出K值，作为一个平均值。 CO2在整个吸收过程的传质量可用K2CO3中的KHCO3增加量来确定,即可用酸解法来得到，从每毫升吸收液在吸收前后所持有CO2量的差可以确定CO2总吸收量（操作方法见实验步骤中的分析方法）。 实验原理六 吸收在60℃下操作，使用浓度为1.2mol/L的K2CO3吸收液，它的平衡分压可用下式计算： (5) 式中pCO2—平衡分压，MPa; c—K2CO3 的浓度,mol/L；T—吸收温度，K ；f—转化度，无量纲， 。、 实验原理七 60℃时热钾碱上水蒸气分压较大，应从总压中扣除水蒸气分压后才是界面上 CO2的分压。60℃碱液上水蒸气分压可按下式计算： (6) 式中pW——水蒸气分压，MPa ； 吸收液的起始转化度和终了转化度均可用酸解法求取（见分析方法）。 预习与思考一 1.本实验需要记录那些数据？如何求取NCO2 、pA 、pAL* ？ 2.本实验测定过程中的误差来源是什么？ 3.本实验用纯CO2有什么目的？ 4.实验前为何要用CO2排代实验装置中的空气？ 预习与思考二 5.气体进入吸收器前为何要用水饱和器？ 6.气体稳压管的作用是什么？ 7.实验时测定大气压有何用处？ 8.酸解出的CO2为何要同时测定温度？ 实验装置及流程一 如图2-11所示，气体从钢瓶经减压阀送出，经稳压管稳压后由气体调节阀4调节适当流量，用皂膜流量计计量后进入水饱和器6；饱和器放置在超级恒温槽内；双驱动搅拌器7的吸收温度也由恒温槽控制；增湿的气体从吸收器中部进入，与吸收液接触后从上部出口引出；出口气体经另一皂膜流量计后放出。 实验装置及流程二 双驱动搅拌器是一个气液接触界面已知的设备。气相搅拌轴与液相搅拌轴都与各自的磁钢相连接，搅拌桨的转速分别通过可控硅直流调速器调节。吸收器中液面的位置应控制在搅拌桨上桨的下缘1mm 左右，以保证桨叶转动的正好刮在液面上，以达到更新表面的目的。吸收液从吸收剂瓶一次准确加入。 实验步骤及方法一 1）实验操作步骤： 图2-11 双驱动搅拌器实验流程示意图 实验步骤及方法二 1-气体稳压管；2，12-气体温度计；3，14-皂膜流量计；4-气体调节阀；5，15-压差计；6-气体增湿器；7-