1、化工原理實驗報告學院：專業：班級：姓名學號實驗組號實驗日期指導教師成績實驗名稱填料塔吸收傳質系數的測定一、實驗目的1了解填料塔吸收裝置的基本結構及流程；2掌握總體積傳質系數的測定方法；3了解氣相色譜儀和六通閥的使用方法。二、實驗原理氣體吸收是典型的傳質過程之一。由于co2氣體無味、無毒、廉價，所以氣體吸收實驗常選擇 co2作為溶質組分。本實驗采用水吸收空氣中的co2組分。一般 co2在水中的溶解度很小，即使預先將一定量的co2氣體通入空氣中混合以提高空氣中的co2 濃度，水中的 co2含量仍然很低，所以吸收的計算方法可按低濃度來處理，并且此體系 co2 氣體的解吸過程屬于液膜控制。因此，本實驗

2、主要測定kxa 和 hol 。計算公式填料層高度 z 為ololxxxaznhxxdxkldzz120式中：l 液體通過塔截面的摩爾流量，kmol / (m2 s) ；kxa 以x為推動力的液相總體積傳質系數，kmol / (m3 s) ； hol 液相總傳質單元高度， m ； nol 液相總傳質單元數，無因次。令：吸收因數 a=l/mg )1ln(111121amxymxyaanol測定方法（1）空氣流量和水流量的測定本實驗采用轉子流量計測得空氣和水的流量，并根據實驗條件（溫度和壓力）和有關公式換算成空氣和水的摩爾流量。（2）測定填料層高度z 和塔徑 d；（3）測定塔頂和塔底氣相組成y1 和

3、 y2；（4）平衡關系。本實驗的平衡關系可寫成y = mx 式中： m 相平衡常數， m=e/p ；e 亨利系數， ef(t)，pa，根據液相溫度由附錄查得；p 總壓， pa，取 1atm。對清水而言， x2=0, 由全塔物料衡算)()(2121xxlyyg可得 x1 。三、實驗裝置1裝置流程1液體出口閥2；2風機； 3液體出口閥1；4氣體出口閥；5出塔氣體取樣口；6u 型壓差計； 7填料層； 8塔頂預分布器；9進塔氣體取樣口；10玻璃轉子流量計（0.44m3/h ）；11混合氣體進口閥 1； 12混合氣體進口閥2；13孔板流量計；14渦輪流量計；15水箱； 16水泵圖 7-1 吸收裝置流程圖

4、本實驗裝置流程：由自來水源來的水送入填料塔塔頂經噴頭噴淋在填料頂層。由風機送來的空氣和由二氧化碳鋼瓶來的二氧化碳混合后，一起進入氣體混合罐，然后再進入塔底，與水在塔內進行逆流接觸，進行質量和熱量的交換，由塔頂出來的尾氣放空，由于本實驗為低濃度氣體的吸收，所以熱量交換可略，整個實驗過程看成是等溫操作。2主要設備（1）吸收塔：高效填料塔，塔徑100mm，塔內裝有金屬絲網波紋規整填料或環散裝填料，填料層總高度 2000mm.。塔頂有液體初始分布器，塔中部有液體再分布器，塔底部有柵板式填料支承裝置。填料塔底部有液封裝置，以避免氣體泄漏。（2）填料規格和特性：金屬絲網波紋規整填料：型號jwb700y ，

5、規格 100100mm，比表面積700m2/m3。（3）轉子流量計：介質條件常用流量最小刻度標定介質標定條件co22l/min 0.2 l/min co2201.0133105pa （4）空氣風機：型號：旋渦式氣機（5）二氧化碳鋼瓶；（6）氣相色譜分析儀。四、實驗步驟1實驗步驟（1）熟悉實驗流程及弄清氣相色譜儀及其配套儀器結構、原理、使用方法及其注意事項；（2）打開混合罐底部排空閥，排放掉空氣混合貯罐中的冷凝水；（3）打開儀表電源開關及風機電源開關，進行儀表自檢；4）開啟進水閥門，讓水進入填料塔潤濕填料，仔細調節玻璃轉子流量計，使其流量穩定在某一實驗值。（塔底液封控制：仔細調節液體出口閥的開度

6、，使塔底液位緩慢地在一段區間內變化，以免塔底液封過高溢滿或過低而泄氣）；5）啟動風機，打開co2鋼瓶總閥，并緩慢調節鋼瓶的減壓閥；6）仔細調節風機旁路閥門的開度（并調節co2調節轉子流量計的流量，使其穩定在某一值；）建議氣體流量3 5 m3/h；液體流量0.6-0.8 m3/h；co2流量 2-3l/min 。7）待塔操作穩定后，讀取各流量計的讀數及通過溫度、壓差計、壓力表上讀取各溫度、塔頂塔底壓差讀數，通過六通閥在線進樣，利用氣相色譜儀分析出塔頂、塔底氣體組成；（8）實驗完畢，關閉co2鋼瓶和轉子流量計、水轉子流量計、風機出口閥門，再關閉進水閥門，及風機電源開關，（實驗完成后我們一般先停止水

7、的流量再停止氣體的流量，這樣做的目的是為了防止液體從進氣口倒壓破壞管路及儀器）清理實驗儀器和實驗場地。2注意事項（1）固定好操作點后，應隨時注意調整以保持各量不變。（2）在填料塔操作條件改變后，需要有較長的穩定時間，一定要等到穩定以后方能讀取有關數據。五、原始數據記錄原始數據記錄表流量溫度含量 % 水（m3/h ）氣體總流量（m3/h ）co2(l/min) 空氣水進口出口0.6 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.2449 0.7 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.3552 0.8 4 2.5 22.3 13.5 0.0199 0.2502 六、數據處理(1)

8、單位換算：水：0.6m3/h=600kg/h= （600/3600）*4/( *18)=0.01179kmol/m2.s 0.7m3/h=700kg/h= （700/3600）*4/( *18)=0.01375kmol/m2.s0.8m3/h=800kg/h= （800/3600）*4/( *18)=0.01572kmol/m2.s氣體流量： 4m3/h= （4/3600）*4/ （*22.4 ）=6.316*10-5kmol/m2.s二氧 化 碳 ： 2.5l/min=0.06*2.5 m3/h =0.15m3/h=(0.15/3600)*4/（ *22.4 ） =2.368*10-6 km

9、ol/m2.s(2) 數據處理：1. 液體流量為 0.6m3/h ，氣體流量為 4m3/h 求算 kxa，及 hol方法已知 l=0.01179kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420a=l/mg= =0.01179/(6.316*10-5*1420)=0.1315)1ln(11bbabamxymxyaanol【】=2.6451m 又h0=2mololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/2.6451=0.756m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.756=8.354*10-5 kmol/m3.s 2. 液體流量為

10、 0.7m3/h ，氣體流量為 4m3/h 求算 kxa，及 hol方法與第一步相似已知 l=0.01375kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420 a=l/mg=0.01375/(6.316*10-5*1420)=0.1533 )1ln(11bbabamxymxyaanol【】=3.2191m 又h0=2m ololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/3.2191=0.621m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.621 =1.017*10-4kmol/m3.s 3. 液體流量為 0.8m3/h ，氣體流量為 4

11、m3/h 求算 kxa，及 hol方法與第一步相似已知 l=0.01572kmol/m2.s g=6.316*10-5kmol/m2.s m=1420 a=l/mg=0.01572/(6.316*10-5*1420)=0.1753 )1ln(11bbabamxymxyaanol【】=2.8563m 又h0=2m ololxxx0nhxxdxkld120ahhh0hol= h0/nol=2/2.8563=0.701m kxa=g/hol=6.316*10-5/0.701 =9.001*10-5kmol/m3.s 七、實驗結果及討論通過對本次實驗的數據進行收集分析作圖，經過分析得到傳質系數受液體流

12、量的影響較大，受氣體流量的影響較小，隨著氣體流量增大，傳質系數增加，在后面的數據分析發現，由于傳質系數受氣體流量變化很小，其中有兩個偏差很大的點只是相對偏差較大，而絕對誤差偏差很小。可以近似認為等于理論值，在圖表解析的過程中，傳質系數幾乎不受氣體流量的影響。八、思考題1本實驗中，為什么塔底要有液封？液封高度如何計算？答： 保證塔內液面，防止氣體漏出 , 保持塔內壓力 .u 形管液封所需高度是由系統內壓力(p1塔頂氣相壓力 ) 、 冷凝器氣相的壓力 (p2) 及管道壓力降 (h,) 等參數計算確定的?？砂词?(4.0.1-1)計算:h=(p1 一 p2)x10.2/y 一 h-式中 h.,- 最

13、小液封高度， m;p1,系統內壓力 ;p2受液槽內壓力;y液體相對密度 ;h- 管道壓力降 ( 液體回流道塔內的管線 )一般情況下，管道壓力降 (h-)值較小，可忽略不計， 因此可簡化為 h=(p1一 p2)x10.2/y 為保證液封效果， 液封高度一般選取比計算所需高度加0.3m-0.5m 余量為宜。2測定 kxa 有什么工程意義？答：傳質系數 kxa是氣液吸收過程重要的研究的內容，是吸收劑和催化劑等性能評定、吸收設備設計、放大的關鍵參數之一。3.為什么二氧化碳吸收過程屬于液膜控制？答：易溶氣體的吸收過程是氣膜控制, 如 hcl,nh3,吸收時的阻力主要在氣相 , 反之就是液膜控制. 對于

14、co2的溶解度和 hcl 比起來差遠了 , 應該屬于液膜控制。4.當氣體溫度和液體溫度不同時，應用什么溫度計算亨利系數？答： 液體溫度 , 因為亨利定律一般適應于稀溶液, 如難容氣體的溶解 , 這種溶解的傳質過程屬于液膜控制（ m值大） , 液體的影響比較大 , 故選擇液體溫度。指導教師意見簽名：年月日是的，又到春分時分，今日已是晝夜平分春色，這也意味著，我們的春天，轉眼已經走到一半。不禁，有了些許淡淡的悵然。這歲序更迭啊，從來不會給任何人眷戀的機會。我們甚至來不及感嘆，便匆匆走向下一個節氣。不經意間，我們走著走著，便把春天走成了姹紫嫣紅，草長鶯飛。此時正是，春風又綠江南岸，萬紫千紅總是春。是

15、春風花草香，又把新桃換舊符。那些走過的時光，隨手握一把，滿是春天新鮮的味道，沁滿春日陽光的暖。這春風啊，總是來的那么急，那么聲勢浩蕩，帶著泥土松軟的芳香，帶著小河流水的嘩嘩聲，還有桃花杏花梨花的艷。我們無需刻意尋芳，自有滿眼的春色，驚艷了原本平淡的生活。這就是春天，無論走著，還是睡著。一抬頭，就會遇見一樹花開。一低眉，便會遇見一行青柳。那些匆匆擦肩的路人，已是換了薄薄的春衫，令你眼前一亮，心情也隨之明媚起來。沿河緩緩行走，總會有姹紫嫣紅的花事，與你撞個滿懷。那小桃紅，玉蘭粉，梨花白，連翹黃，還有那些婀娜的柳絲，瞬間讓時光變得柔軟，而詩意！最喜歡，吹面不寒楊柳風，斜風細雨不須歸。漫步柳堤，踏著柔軟的土地，看風吹葉綠，看花開滿枝，心兒也隨風怒放。這輕輕楊柳風，這悠悠桃花水，如詩，如畫，是否也會醉了你的眼？經年的淡定，昔日的重逢，漫過春天靜好的光陰，讓滄桑了無痕。走在繁花似錦的陌上，清風徐徐，鶯聲燕語，該是多么愜意。心底，全是對這個世界的感動與喜