CO2-水吸收传质系数的测定

实验 CO 2－水吸收传质系数的测定

一、实验目的

1. 掌握气液吸收过程传质系数测定的基本原理；

2. 熟悉实验装置，学习实验基本操作及数据处理方法；

3. 测定一定液流速率范围内的不同流速的吸收速率，求表征传质系数与湿润率的关系中的润湿指数和填料单元特性常数，了解作为填充模型的圆盘塔的液膜特性。

二、实验原理

水吸收二氧化碳属液膜控制过程，常压下吸收完全符合亨利定律。吸收宏观动力学方程为：

N K C A L m =? (1)

式中：N A 为吸收速度，即单位时间内，单位传质表面上吸收的物质的量，可用下式计算：

N C F Q C C F A ==-/()/12 [千摩尔/米2·小时] (2)

式中：

C

—— 单位时间内吸收的物质的量 [千摩尔/小时] F

—— 传质表面积[米2] Q —— 液体流量[米3/小时]

C C 12, ——

为液体出入塔被吸收组分的分子浓度[千摩尔/米3]，

对采用直流水吸收C 2=0 ?C m 为液相以摩尔浓度表示的对数平均推动力（千摩尔/米3），可由下式计算：

?C C C C C C C C C m =-----()()ln ****22112211

(3) C C 12**,为出、入塔液相被吸收组分的平衡浓度[千摩尔/米3]

可由亨利定律求出:

C=Hp=H·P·y(4)

H ——溶解系数[千摩尔/米3·大气压]

p ——被吸收组分气相分压[大气压]

P ——总压[大气压]

Y ——气相被吸收组分的摩尔分数

K

L

：液相以分子浓度差表示推动力时的传质总系数。液膜控制时，等于液相传质分系数[米/时]，与流动状况、装置特征、流体物性有关。

１、从吸收速率方程可知，欲测定传质系数，必先测出一定条件下的吸收速率和对数平均推动力。它们可以根据气、液相CO2浓度、操作温度、压力、液流速率、圆盘尺寸、及数目等按式（2）、（3）、（4）求出。

２、对水与CO2系统，其液流速率对液相传质系数有显著影响。一般符合下式：

K

L

n

=αγ(5)

式中：γ为润湿率。即单位平均液流周边上的液体质量流量[千克/时·米]，可按下式计算：

γδ

=Qr/(6)

式中：

r ——液体密度[千克/米3]

δ——平均液流周边[米]

Q ——流量[米3/时]

n ——润湿率的指数

据研究，在各种填充塔中水吸收CO2时，在一定的γ的范围内，K L与γ的关系如取平均值，有

20℃K L=0007385075

..γ[米/时] (7)

上式的平均误差一般在10%以内。

在圆盘塔吸收CO2，Stephens和Morris得到的关系式为:

20℃K L=00110707

..γ[米/时] (8)

但又强调，在相同条件下，不同圆盘塔装置中，液膜传质系数的测定也可有10%的误

差。国外的Taypor等人，国内的周运达等人，使用不同的圆盘，其加工方法或材料不同，发现当γ大于230.6[千克/时·米]时，n=10，α=0.001147。圆盘塔作为填充塔模型，其圆盘的液膜传质特性必须校正。校正后，其结果才与文献记载的一致。

本实验使用铝制圆盘，测定液体流量为10～25升/时之间的四个不同润湿率下的液膜传质系数K L，以log K L～logγ作图，所得直线斜率为n，截距为logα，可得α，这样，可写出K L与γ的关系式，并可供圆盘塔放大之用。

三、实验装置及流程

本实验采用自来水，在恒温下逆流吸收CO2，吸收的核心装置为圆盘塔（图三），整个系统分为两大部分。

１、圆盘吸收塔：

主要由高32cm，直径 2.5cm 的玻璃管和中央悬挂的一串铝制圆盘组成，圆盘直径

1.498cm，厚0.52cm，平均液流周边为0.039867共40个，及表面积0.02026米2

，每个圆盘

以纵向直角交叉排列，用适当的粘合剂固结，用金属丝将整串圆盘挂起并拉紧。

液体给入喷嘴直径3～4mm，高140mm，两者尺寸与液流速度、塔内压力相适应。喷嘴设置在最上一个圆盘上4～5cm处。

受液管扩大管内空腔，以免气体夹带，受液管上端呈喇叭口形，以免高液流速度下溅液。

塔底有一积液排出管，可排出因击溅或控制不当而带来的积液。

２、流程：

将水打入恒压头槽１内，然后流经恒温水浴２、流量计３、吸收塔４。恒压头槽设有一溢流管，保持其液位高度恒定，以稳定液体流量。并用流量计入口阀调节进塔液量。液体从吸收塔顶部入口管经喷嘴流入塔内圆盘，并经最下一个圆盘流入受液管，最后从平衡管４的排出口排出，平衡管能上下升降，以控制受液管中液面接近管口而不逸出，防止不必要的传质面积的引入。

被吸收气体来自钢瓶７，其CO2气体纯度在99%以上。气体经减压阀及流量计６计量，入吸收塔底部。气体自下而上，未被吸收的CO2，由塔顶排出至室外。

四、实验步骤

吸收剂采用自来水，被吸收物质是来自钢瓶的纯CO2。所用仪表及分析仪器事先应予以

校正。测试过程在室温下进行，而液相进口温度应保持恒定。液体进、出口温差尽可能小。

１、塔体安装调整：

调整吸收塔处于垂直状态，圆盘位于塔正中，相邻两圆盘的面互相垂直，且圆盘支持线适度拉紧，进液喷嘴距最上一个圆盘4～5cm，最下一个圆盘距受液管顶端1～2cm。

２、气密试验：

切断液体系统与大气相通的各管道，开启气体流动系统各阀，最后开启钢瓶总阀，减压阀及调节阀，使气体少量流入系统，逐步关小放空阀，并调节气体流量适度，用肥皂水检查连接处，发现漏气酌情处理。

３、系统气体置换：

气体流动系统中各处积存的空气应予以排除，以免影响吸收气体浓度。吸收塔中空气应用排水取气法赶走，管道中空气用分段放空法排除。最后，通原料气一段时间，如从塔后排出的CO2浓度与钢瓶中一致，则认为置换彻底。气体用球胆取样，取样时球胆要置换3～4次。

４、液体系统试漏：

把水打入恒压头槽，调节液体流量计入口阀，使少量液体入塔，调节平衡瓶高度，维持受液面恒定，观察各处接头是否漏液。

５、液体流量计的读数：

调节流量计流量到予定范围内某值并保持恒定，然后从平衡瓶出口处用精密秒表及量筒测得１分钟流量，求出每小时流量，即为流量值。

６、测试：

维持气体流量恒定，流量按空塔气速为0.016[米/秒]计（转子流量计需用湿式气体流量计校准），液体进塔温度应保持一定，调节液体流量稳定在予定值。约30～45分钟后开始测定。首先用秒表和量筒测量液体流量，然后用500ml碘量瓶在液体出口处取样（注意管子应插在瓶底，以免CO2解吸）约５分钟取满，连续取３瓶，用盖子盖紧。同时取空白水样，及时进行分析，采完样后，再重测一次流量。在采液的同时，记录各操作条件数据，如气液进出口温度，气体出口压力、大气压、室温等。分析时用移液管（50ml）分别从样品瓶的中下部取三个平等样进行容量分析，如平等试样间反滴0.1M HCl体积差超过0.5ml，应补取平行试样重测，如后一瓶三个平行试样的平均值与前一瓶误差超过4%，表示系统不稳定应弃之。待稳定后重测。在整个实验中，应保持液体进口温度恒定。

依次在10～25L/h的液体流量范围内，以适当间隔测取四组数据，填入数据测定表中供

计算。

７、停止：

首先切断气源总阀，待压力指针指零后，关闭气体调节阀和减压阀，关闭气体排入大气阀等，待恒压槽内液体流尽后，打开各液体导淋阀，排除管线中一切积液，然后关闭液体线路中各阀，严防空气进入。

五、数据处理

1. 液相中CO 2浓度分析

采用容量法，即以过量碱固定液相中CO 2后，再用盐酸反滴。取样时，移液管嘴插到样品瓶的中、下部，准确吸取50ml 样品，移入予先已放置20ml 0.1M 标准NaOH 溶液与6ml 10%BaCl 2（足量）溶液的三角瓶中，加2～3滴酚酞作指示剂，摇匀后，用0.1M 标准HCl 溶液反滴过量碱，待溶液粉红色刚消失，即为滴定终点，记录所耗盐酸体积。

反应式：

2222322222()2()()22BaCl NaOH Ba OH NaCl

Ba OH CO BaCO H O

Ba OH HCl BaCl H O

+=++=++=+ 浓度计算式：

C C V C V NaOH NaOH =-?002.(()空白

-C V HCl HCl [千摩尔/米3] （9） 式中C C NaOH HCl ,为标准NaOH 、HCl 的摩尔浓度[mol/l]

(C ·V)空白为水的空白校正试验的摩尔数，对蒸馏水取零，对自来水采用空白校正实验

测定，即取50ml 自来水加到10ml0.1M NaOH 与6ml10%BaCl 2混合液中，以酚酞为指示剂，用0.1M 标准HCl 溶液反滴至终点。所用碱的摩尔数与所用酸的摩尔数之差即为(C ·V)空白（注意每瓶都要做空白实验）。

六、结果与讨论

1、若不做空白实验，对结果有何影响？

2、分析过程中，若CO 2逸出，对结果有何影响？

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： 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50L／h下(△P／z)─u?关系曲线,确定液泛气速

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

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。

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

(完整版)13液液传质系数的测定

液液传质系数的测定 A 实验目的 (1) 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； (2) 测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数; (3) 探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。 B 实验原理 实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。 近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。 工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。 1954年刘易斯[1] (Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。本实验即采用改进型的刘易斯池 [2] [3] 进行实验。由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。 () * W W W W W C C K dt dC A V -=?- (1) () 0* 0000C C K dt dC A V -=? (2) 若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则

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

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

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

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

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。

实验五填料塔液侧传质膜系数的测定

实验五 填料塔液侧传质膜系数的测定 一、实验目的 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。 本实验采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确立液侧传质膜系数与各项操作条件的关系。 通过实验，学习掌握研究物质传递过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。 二、实验原理 图1 双膜模型浓度分布图 图2 填料塔的物料衡算图 双膜模型的基本假设，气侧和液测得吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 G A = k gA (p A －p Ai ) (1) 液膜 G A = k lA (C Ai －C A ) (2) 式中：G A －A 组分的传质速率，kmol ·s -1 A －两相接触面积，m 2； p A －气侧A 组分的平均分压，P a ； p Ai －相界面上A 组分的分压，P a ； C A － 液侧A 组分的平均浓度，kmol ·m 3； C Ai －相界面上A 组分的浓度，kmol ·m 3； k g －以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol ·mv ·s -1·Pa -1； k l －以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m ·s -1。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为 G A = K GA (p A －p A *) (3) G A = K LA (C A *－C A ) (4)

式中： p A *为液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； C A *为气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol · m 3； K G 为以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，kmol ·m 2·s -1·Pa -1； K L 为以液相浓度表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，m ·s -1。 若气液相平衡关系遵循亨利定律：C A = Hp A ，则 (5) (6) 当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程受气膜传质速率控制，此时，K G = k g ；反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质过程受液膜传质速率控制，此时，K L =k l 。 如图2所示，在逆流接触的填料层内，任意截取一微分段，并以此为衡算系统，则由吸收质A 的物料衡算可得： A L L A dC F dG ρ= (a) 式中：F L 为液相摩尔流率，kmol ·s -1； ρL 为液相摩尔密度，kmol ·s 3； 根据传质速率基本方程，可写出该为分段的传质速率微分方程： dG A = K L (C A *－C A )aSdh (b) 联立(a)和(b)两式可得： (c) 式中:a 为气液两相接触的比表面积，m 2/m 3， S 为填料塔的横截面积，m 2 本实验采用水吸收纯二氧化碳，且已知二氧化碳在常温下溶解度较小，因此，液相摩尔流率F L 和摩尔密度ρL 的比值，亦即液相体积流率(V s )L 可视为定值，且设总传质系数K L 和两相接触比表面积a ，在整个填料层内为一定值，则按下列边值条件积分(c)式，可得填料层高度的计算公式： h=0 C A =C A ，2 h=h C A =C A ，1； (7) 令 ，且称H L 为液本传质单元高度（HTU ）；

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

2-4液液传质系数

2-4 液液传质系数的测定 （验证性实验） 实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高它的效率，是人们十分关心的问题。为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。近几十年来，人们虽已对两相接触面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行研究，但由于液液传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验来处理。这些都说明对基本理论还有待于进一步的研究。本实验的提出，旨在使学生能够直接了解测定液液传质系数的一种实验方法，并通过改变不同的实验条件，如流动情况、物系性质等，从而进一步探讨各因素对液液界面传质的影响机理和对传质速率的影响程度。 一． 实验原理 工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散差别很大，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题，使得影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力等都难以确定。因此在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。“液液传质系数的测定—单液滴实验”就是“理想化”实验方法的一个例子。它将研究萃取塔中液滴群的传质行为及机理简化为研究单个液滴的运动行为和传质机理，然后概括所得结果，再作进一步的工作，去解决液滴群的传质问题，Lewis 于1954年提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法则是另一种理想化的实验方法。从Lewis Cell 装置的特点来看，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混、界面无返混的理想流动状况，因而明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触面积对测定传质系数的影响因素，而且不存在单液滴技术中因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。因此，这种方法被许多研究者所采用，并且得到不断地改进。本实验即采用一改进型的Lewis 池进行各种实验。由于Lewis 池具有恒定界面的特点，当实验在给定的搅拌速度及恒定的温度下，测定各相浓度随时间的变化关系，就可方便地用物料衡算及速率方程获得传质系数。 )()(o o o w w w t o o t w w C C K C C K Adf dC V Adf dC V -=-==-** （1） 式中：V w 、V o ——t 时刻水相和有机相的体积 A ——界面面积 K w 、K o ——以水相浓度和有机相浓度表示的总传质系数 C w *——与有机相浓度成平衡的水相浓度

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： 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，112---???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 ，F L P A P A +d P P 1A 。1，F L 图8-2双膜模型的浓度分布图 图8-3 填料塔的物料衡算图 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为 )(*-=A A G A p p A K G （8－3） )(A A L A C C A K G -=* （8－4） 式中：* A p ——液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C ——气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3 -?m kmol ； K G ——以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， 112---???Pa s m kmol ； K L ——以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，1 -?s m 。