1、填料塔液側傳質膜系數的測定預習復習系統實驗目的實驗原理 實驗裝置圖實驗步驟注意事項思考題實驗數據記錄及處理一、實驗目的1.掌握氣體吸收的基本原理2.通過本實驗測定填料塔的液相傳質膜系數、總傳質系數和傳質單元高度 3.了解傳質膜系數與吸收操作條件的關系二、實驗原理1.填料塔填料分類： 散堆填料（拉西環、階梯環、鮑爾環，矩鞍形、環矩鞍）規整填料（孔板波紋填料、絲網波紋填料）填料的作用：增大汽液接觸面積；增大汽液接觸面的湍動程度填料性能評價指標：比表面積、空隙率、壓降KLa的確定本實驗用水吸收純CO2 氣膜： 液膜 ：以氣相分壓和液相濃度表示的總速率方程式為： 若氣液相平衡關系遵循亨利定律： 當氣膜

2、阻力遠大于液膜阻力時，則稱氣膜傳質控制過程，此時， 當液膜阻力遠大于氣膜阻力時，則稱液膜傳質控制過程，此時， 由圖2所示，在逆流接觸的填料層內，任意截取一微分段，作吸收質A的物料衡算可得： 式中 Vs,L液相體積流量 m3s-1根據傳質速率方程，可寫出該微分段的傳質速率方程： 聯立以上二式可得： a氣液兩相有效接觸比表面積 m2m-3S填料塔的橫截面積 m2 已知二氧化碳在常溫常壓下溶解度教小，因此液相體積流量Vs,L可視為定值。按下列邊值條件積分（c）式，可得填料層高度的計算式為：h=0 h=h HL為液相傳質單元高度（HTU） NL為傳質單元數（NTU） 因此： 若氣液平衡關系遵循亨利定律

3、，即氣液曲線為直線時，則（7）式可用解析法求的填料層高度的計算式 cA,m液相平均推動力= H二氧化碳溶解度系數kmolm-3 Pa-1 p二氧化碳的壓強 Pa因為本實驗用純水吸收純CO2，則cA,2 =0, 式中：S 水的密度 kgm-3 MS水的摩爾質量 kgmol-1 E亨利系數 Pa因此（9）式可化簡為： 在此情況下，整個傳質過程阻力都集中于液膜，即液膜控制過程三、驗裝置圖 圖3 常溫、常壓下水吸收二氧化碳裝置圖1.二氧化碳鋼瓶 2減壓閥 3二氧化碳流量計 4填料塔5.滴定計量球 6壓差計 7水流量計 8高位水槽實驗裝置溶液中二氧化碳含量的測定方法： 用移液管移取Ba(OH)2溶液10

4、mL,放人三角瓶中，并由塔底附設的計量管滴人塔底溶液20mL ，再加人酚酞指示劑數滴，最后用0.1mol/L鹽酸滴定，直至其脫除紅色的瞬時為止。由空白實驗與溶液滴定用量之差值，按下式計算得出溶液中二氧化碳的濃度：kmolm-3 式中:VHCl為標準鹽酸溶液的濃度； VHCl為實際滴定用量，即空白試驗用量與滴定試樣時 用量之差值，mL； V為塔底溶液采樣量mL 。 六、注意事項1.調節流量時一定要注意保持高位 穩 壓水槽有適量溢流水流出，以保證水壓穩定。2. 數據處理時，氣體轉子流量計需要進行校正。七、思考題1如何計算鋼瓶內二氧化碳的濃度， 并寫出濃度的表達式。2吸收條件對KLa有何影響，并討論

5、原因。1測量并記錄實驗基本參數(1)填料柱：柱體內徑 d0.050 mm 填料型式 塑料拉西環填料規格 d0=882mm填料層高度 h =0.30 mm (2)大氣壓力： p=0.1 MPa(3)室 溫： T= (4)試 劑： 吸收劑的密度 = 998.2 kg/m3 Ba(OH)2溶液濃度 M Ba(OH)2= 用量V Ba(OH)2=10ml HCl濃度MHCl= 空白實驗HCl的用量VHCl=19.3ml八、實驗記錄數據及處理2.測定并記錄實驗數據實驗序號氣相塔底溫度，T1/C塔頂溫度，T1/C塔底壓強，p/MPa0.1CO2流量，Vs,g/ m3h -10.1液相塔底溫度，T1/C塔頂

6、溫度，T1/C水的流量，Vs,L/Lh -110 20 30 40 50塔底采液量，V/mL20 （或10）鹽酸滴定量，V/mL11.3 13.3 13.8 14.2 14.7鹽酸實際用量，V/mL8 6 5.5 5.1 4.63.氣體流量計的校正液相平均溫度，Tl/C4液體密度，L /kgm-35由13C的物性數據液體粘度，L/Pas6由13C的物性數據CO2擴散系數，DL/ m2s-17由13C的物性數據CO2亨利系數E/Pa8由13C的物性數據CO2溶解度系數H/ kmolm-3 Pa-19 計算公式見下頁體積流率，Vs,L/m3s-110噴淋密度，W/m3m-2h-111質量流速，L/kgm-2s-112平衡濃度， kmolm-313塔底濃度，cA,1 / kmolm-314平均推動力，cA,m/ kmolm-315液相傳質單元高度，HL/m16液相傳質單元數，N L17液相體積傳質總系數，KLa/s-118液膜體積傳質膜系數，kl a/s-119910111213 14151