填料塔壓降曲線和吸收系數(shù)的測(cè)定

1、填料塔壓降曲線和吸收系數(shù)的測(cè)定姓名：陳晨班級(jí)：05310701學(xué)號(hào)：20071676實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2010年4月14號(hào)同組：陳咪梓，吳松娉1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馓盍衔账慕Y(jié)構(gòu)、性能、基本流程與操作。熟悉填料式傳質(zhì)設(shè)備的流體力學(xué)性能。掌握總傳質(zhì)單元高度和總體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法。2. 實(shí)驗(yàn)原理填料塔通常采用圓柱形塔體，在塔內(nèi)，填料裝填在帶孔的支撐板上形成填料層，裝填方式多種多樣，一般可采用“亂堆”方式。氣體一般由塔的下放進(jìn)入，通過支撐板向上通過填料層；液體入塔后通過塔上方的分布器均勻噴灑在填料層上，在填料表面形成液膜，與通過床層縫隙向上流動(dòng)的氣體進(jìn)行接觸，完成傳質(zhì)。填料塔傳質(zhì)性能好壞與操作條件密切相關(guān)

2、，該方面性能的直接體現(xiàn)就是填料塔的流體力學(xué)特性，包括填料層壓強(qiáng)降和液泛規(guī)律。氣體通過填料層的壓降與空塔氣速 的關(guān)系可表示為 （Error! No text of specified style in document.1）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中-u應(yīng)為一條直線，直線斜率為 。-u關(guān)系曲線受噴淋密度影響，對(duì)干填料層，值為1.82.0，在有噴淋液時(shí)，隨噴淋量增加，值增加，最大可達(dá)到10左右。在取值較大時(shí)，隨空塔氣速增加，床層壓降迅速增加，直至造成液泛，破壞操作。測(cè)定填料層-u曲線成為控制操作氣速和噴淋密度的必要前提。填料塔在特定條件下的吸收能力可以填料層的體積吸收系數(shù)表示。在滿足低濃度吸收假定，塔正常逆流

3、操作時(shí)，填料層高度的計(jì)算式可分別表示為： （Error! No text of specified style in document.2） （Error! No text of specified style in document.3）式中： 通過單位面積床層的氣體流量（氣流密度）， 通過單位面積床層的液體流量（液流密度），、 入、出塔的氣相摩爾分率，無因次、 入、出塔的液相摩爾分率，無因次、 氣、液相傳質(zhì)單元高度， 、 氣、液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次、 氣、液相體積傳質(zhì)系數(shù)，計(jì)算式中、分別為氣相或液相傳質(zhì)平均推動(dòng)力，其計(jì)算式為： （Error! No text of specified st

4、yle in document.4） （Error! No text of specified style in document.5）若氣液平衡關(guān)系可表示為，逆流操作時(shí)，氣、液推動(dòng)力可表示為：測(cè)定吸收塔穩(wěn)態(tài)操作時(shí)進(jìn)出塔的氣、液濃度；操作溫度以及床層直徑和填料層高度，進(jìn)而確定平衡常數(shù)，氣、液流密度、，即可得到氣、液相總傳質(zhì)單元數(shù)、和總體積吸收系數(shù)、。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)定干填料層及不同液體噴淋密度下單位床層阻力降與空塔氣速 的關(guān)系曲線，并確定液泛氣速。測(cè)量在固定液體噴淋量、不同氣體流量時(shí)，用水吸收空氣氨混和氣體中氨的總傳質(zhì)單元數(shù)和總體積吸收系數(shù)。4. 實(shí)驗(yàn)裝置與流程（1） 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖91881

5、771615141321562041211自來水放空12圖3-4 填料吸收塔實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1-鼓風(fēng)機(jī)、 2-空氣流量調(diào)節(jié)閥、 3-空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 4-空氣溫度傳感器、5-液封管、 6-吸收液取樣口、 7-填料吸收塔、 8-氨氣瓶閥門、 9-氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 10-氨氣流量調(diào)節(jié)閥、 11-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 12-水流量調(diào)節(jié)閥、 13-U型管壓差計(jì)、14-吸收瓶、 15-量氣管、 16-水準(zhǔn)瓶、 17-氨氣瓶、 20-吸收液溫度傳感器、21-空氣進(jìn)入流量計(jì)處壓力16310（2） 流程簡(jiǎn)介如圖3-4所示，空氣由鼓風(fēng)機(jī)1送入空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)3計(jì)量流量，流量由放空閥2調(diào)節(jié)，溫度由流量計(jì)處的溫度溫度傳感器4

6、傳送至顯示儀表。氨氣由氨瓶送出,經(jīng)過氨瓶總閥8進(jìn)入氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)9計(jì)量流量，其流量由閥10調(diào)節(jié)，然后進(jìn)入空氣管道與空氣混合后進(jìn)入吸收塔7的底部，由于氨氣通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)處的溫度不易測(cè)量，由實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫近似代替?；旌蠚饨?jīng)填料層后由塔頂放空。水來自自來水管，由閥12調(diào)節(jié)流量并經(jīng)水轉(zhuǎn)子流量計(jì)11計(jì)量流量后進(jìn)入塔頂，噴灑經(jīng)過填料層后，由液封管5排出，釜液溫度由溫度溫度傳感器20傳送至顯示儀表。（3） 設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)及附件 鼓風(fēng)機(jī)：XGB型旋渦氣泵，型號(hào)2，最大壓力1176kpa，最大流量。 填料塔：玻璃管內(nèi)徑,內(nèi)裝瓷拉西環(huán), 填料層高度。 空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)LZB-25，流量范圍，精度2.5級(jí)。 水

7、轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)LZB-6，流量范圍，精度2.5級(jí)。 氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)LZB-6，流量范圍，精度2.5級(jí)。 濃度測(cè)量：塔頂尾氣吸收瓶, 量氣管, 水準(zhǔn)瓶一套。 溫度測(cè)量：兩點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)換器及顯示儀表一套，轉(zhuǎn)換開關(guān)：0-空氣溫度，1-吸收液溫度。5. 實(shí)驗(yàn)方法及步驟（1） 測(cè)量干填料層(/Z)-u關(guān)系曲線將調(diào)節(jié)閥2全開后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，用閥2調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降，轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度,然后在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速 為橫坐標(biāo)，以單位填料層高度的壓降為縱坐標(biāo)，繪制干填料層(/Z)-u關(guān)系曲線。（2） 測(cè)定一定噴淋量下填料層(/Z)-u關(guān)系曲線在一定的水噴

8、淋量下（建議水噴淋量為3040 L/h）采用上述相同方法讀取空氣流量和填料層壓降數(shù)據(jù)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制(/Z)-u關(guān)系曲線。測(cè)定時(shí)注意觀察塔內(nèi)的氣液接觸情況，一旦出現(xiàn)液泛則記錄對(duì)應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)，計(jì)算夜飯速度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，參照教科書介紹的方法計(jì)算液泛氣速，與實(shí)驗(yàn)中觀察到的液泛氣速進(jìn)行比較。（3） 測(cè)定氣相總傳質(zhì)單元數(shù)和氣相總體積吸收系數(shù)選澤適宜的空氣流量和水流量，建議水流量為；空氣流量，調(diào)整氨氣流量，使混合氣體中氨的摩爾濃度為。調(diào)節(jié)好空氣流量、水流量并調(diào)節(jié)氨流量計(jì)讀數(shù)到確定值后，保持一段時(shí)間使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后同時(shí)讀取各流量計(jì)讀數(shù)，讀取空氣、氨氣和吸收液的溫度，并分別測(cè)定塔頂尾氣及塔

9、底吸收液的濃度。尾氣分析方法：.調(diào)節(jié)兩個(gè)量氣管內(nèi)的液位，使水面達(dá)到最上端的刻度線零點(diǎn)處并關(guān)閉三通旋塞，注意讀數(shù)時(shí)水準(zhǔn)瓶中液位應(yīng)與量氣管內(nèi)液為同高；.用移液管向洗凈的吸收瓶?jī)?nèi)加入12mL濃度為0.005左右的硫酸，加入12滴甲基橙指示劑并加適量蒸餾水，加入的酸濃度與量可據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；. 調(diào)整三通旋塞使吸收瓶與量氣管連通，旋塞的開度不宜過大，控制水準(zhǔn)瓶使塔頂尾氣通過吸收瓶進(jìn)入量氣管，注意速度不可過快，使吸收瓶?jī)?nèi)液體以適宜的速度不斷循環(huán)流動(dòng)并確保充分吸收為限。水準(zhǔn)瓶不可過分抬高，避免造成反壓使酸液反流入塔；從尾氣開始通入吸收瓶起應(yīng)始終注意觀察瓶?jī)?nèi)液體的顏色變化，中和反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉三通旋塞

10、，讀出量氣管內(nèi)氣體體積，若一個(gè)量氣管內(nèi)已充滿空氣，吸收尚未達(dá)到終點(diǎn)，應(yīng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的三通旋塞，然后啟用另一個(gè)量氣管，直至達(dá)到終點(diǎn)，隨后讀取兩量?jī)?nèi)的空氣總體積；. 尾氣濃度的計(jì)算，因氨與硫酸中和反應(yīng)式為：到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)(中和終點(diǎn))時(shí)，被滴物的摩爾數(shù)和滴定劑的摩爾數(shù)之比為2:1，即，則 （Error! No text of specified style in document.6）式中：、 分別為和空氣的摩爾數(shù) 硫酸溶液摩爾濃度， 硫酸溶液的體積， 量氣管內(nèi)空氣的總體積， 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)絕對(duì)溫度，273K 操作條件下的空氣絕對(duì)溫度，K塔底吸收液分析方法：. 在尾氣分析的同時(shí)用三角瓶接取塔底吸收液樣品約并加蓋；. 用移液管取塔底溶液置于另一個(gè)三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑；. 將濃度約為的硫酸置于酸滴定管內(nèi)，滴定三角瓶中的塔底溶液至終點(diǎn)。水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量（建議空氣流量）并相應(yīng)改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次吸收實(shí)驗(yàn)時(shí)相同，重復(fù)上述操作，測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)。6. 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)前務(wù)必先使放空閥2全開(設(shè)備上標(biāo)示為關(guān))，使進(jìn)入吸收塔的空氣流量為最小。 作吸收實(shí)驗(yàn)時(shí)水流量不能超過，否則尾氣的氨濃度極低,會(huì)使尾氣分析困難。兩次吸收實(shí)驗(yàn)進(jìn)塔氣體中氨濃度應(yīng)