填料塔压降曲线和吸收系数的测定.doc

填料塔压降曲线和吸收系数的测定姓名：陈晨班级：05310701学号：20071676实验时间：2010年4月14号同组：陈咪梓，吴松娉1. 实验目的了解填料吸收塔的结构、性能、基本流程与操作。熟悉填料式传质设备的流体力学性能。掌握总传质单元高度和总体积传质系数的测定方法。2. 实验原理填料塔通常采用圆柱形塔体，在塔内，填料装填在带孔的支撑板上形成填料层，装填方式多种多样，一般可采用“乱堆”方式。气体一般由塔的下放进入，通过支撑板向上通过填料层；液体入塔后通过塔上方的分布器均匀喷洒在填料层上，在填料表面形成液膜，与通过床层缝隙向上流动的气体进行接触，完成传质。填料塔传质性能好坏与操作条件密切相关，该方面性能的直接体现就是填料塔的流体力学特性，包括填料层压强降和液泛规律。气体通过填料层的压降与空塔气速 的关系可表示为 （Error! No text of specified style in document.1）在双对数坐标中-u应为一条直线，直线斜率为 。-u关系曲线受喷淋密度影响，对干填料层，值为1.82.0，在有喷淋液时，随喷淋量增加，值增加，最大可达到10左右。在取值较大时，随空塔气速增加，床层压降迅速增加，直至造成液泛，破坏操作。测定填料层-u曲线成为控制操作气速和喷淋密度的必要前提。填料塔在特定条件下的吸收能力可以填料层的体积吸收系数表示。在满足低浓度吸收假定，塔正常逆流操作时，填料层高度的计算式可分别表示为： （Error! No text of specified style in document.2） （Error! No text of specified style in document.3）式中： 通过单位面积床层的气体流量（气流密度）， 通过单位面积床层的液体流量（液流密度），、 入、出塔的气相摩尔分率，无因次、 入、出塔的液相摩尔分率，无因次、 气、液相传质单元高度， 、 气、液相传质单元数，无因次、 气、液相体积传质系数，计算式中、分别为气相或液相传质平均推动力，其计算式为： （Error! No text of specified style in document.4） （Error! No text of specified style in document.5）若气液平衡关系可表示为，逆流操作时，气、液推动力可表示为：测定吸收塔稳态操作时进出塔的气、液浓度；操作温度以及床层直径和填料层高度，进而确定平衡常数，气、液流密度、，即可得到气、液相总传质单元数、和总体积吸收系数、。3. 实验内容测定干填料层及不同液体喷淋密度下单位床层阻力降与空塔气速 的关系曲线，并确定液泛气速。测量在固定液体喷淋量、不同气体流量时，用水吸收空气氨混和气体中氨的总传质单元数和总体积吸收系数。4. 实验装置与流程（1） 实验装置流程图91881771615141321562041211自来水放空12图3-4 填料吸收塔实验装置流程图1-鼓风机、 2-空气流量调节阀、 3-空气转子流量计、 4-空气温度传感器、5-液封管、 6-吸收液取样口、 7-填料吸收塔、 8-氨气瓶阀门、 9-氨气转子流量计、 10-氨气流量调节阀、 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、 20-吸收液温度传感器、21-空气进入流量计处压力16310（2） 流程简介如图3-4所示，空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量流量，流量由放空阀2调节，温度由流量计处的温度温度传感器4传送至显示仪表。氨气由氨瓶送出,经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量流量，其流量由阀10调节，然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部，由于氨气通过转子流量计处的温度不易测量，由实验时的室温近似代替。混合气经填料层后由塔顶放空。水来自自来水管，由阀12调节流量并经水转子流量计11计量流量后进入塔顶，喷洒经过填料层后，由液封管5排出，釜液温度由温度温度传感器20传送至显示仪表。（3） 设备主要技术数据及附件 鼓风机：XGB型旋涡气泵，型号2，最大压力1176kpa，最大流量。 填料塔：玻璃管内径,内装瓷拉西环, 填料层高度。 空气转子流量计：型号LZB-25，流量范围，精度2.5级。 水转子流量计：型号LZB-6，流量范围，精度2.5级。 氨转子流量计：型号LZB-6，流量范围，精度2.5级。 浓度测量：塔顶尾气吸收瓶, 量气管, 水准瓶一套。 温度测量：两点温度转换器及显示仪表一套，转换开关：0-空气温度，1-吸收液温度。5. 实验方法及步骤（1） 测量干填料层(/Z)-u关系曲线将调节阀2全开后启动鼓风机，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，转子流量计读数和流量计处空气温度,然后在双对数坐标纸上以空塔气速 为横坐标，以单位填料层高度的压降为纵坐标，绘制干填料层(/Z)-u关系曲线。（2） 测定一定喷淋量下填料层(/Z)-u关系曲线在一定的水喷淋量下（建议水喷淋量为3040 L/h）采用上述相同方法读取空气流量和填料层压降数据，在双对数坐标纸上绘制(/Z)-u关系曲线。测定时注意观察塔内的气液接触情况，一旦出现液泛则记录对应的空气转子流量计读数，计算夜饭速度。实验数据处理时，参照教科书介绍的方法计算液泛气速，与实验中观察到的液泛气速进行比较。（3） 测定气相总传质单元数和气相总体积吸收系数选泽适宜的空气流量和水流量，建议水流量为；空气流量，调整氨气流量，使混合气体中氨的摩尔浓度为。调节好空气流量、水流量并调节氨流量计读数到确定值后，保持一段时间使系统达到稳定后同时读取各流量计读数，读取空气、氨气和吸收液的温度，并分别测定塔顶尾气及塔底吸收液的浓度。尾气分析方法：.调节两个量气管内的液位，使水面达到最上端的刻度线零点处并关闭三通旋塞，注意读数时水准瓶中液位应与量气管内液为同高；.用移液管向洗净的吸收瓶内加入12mL浓度为0.005左右的硫酸，加入12滴甲基橙指示剂并加适量蒸馏水，加入的酸浓度与量可据实际情况调整；. 调整三通旋塞使吸收瓶与量气管连通，旋塞的开度不宜过大，控制水准瓶使塔顶尾气通过吸收瓶进入量气管，注意速度不可过快，使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动并确保充分吸收为限。水准瓶不可过分抬高，避免造成反压使酸液反流入塔；从尾气开始通入吸收瓶起应始终注意观察瓶内液体的颜色变化，中和反应达到终点时应立即关闭三通旋塞，读出量气管内气体体积，若一个量气管内已充满空气，吸收尚未达到终点，应关闭对应的三通旋塞，然后启用另一个量气管，直至达到终点，随后读取两量内的空气总体积；. 尾气浓度的计算，因氨与硫酸中和反应式为：到达化学计量点(中和终点)时，被滴物的摩尔数和滴定剂的摩尔数之比为2:1，即，则 （Error! No text of specified style in document.6）式中：、 分别为和空气的摩尔数 硫酸溶液摩尔浓度， 硫酸溶液的体积， 量气管内空气的总体积， 标准状态时绝对温度，273K 操作条件下的空气绝对温度，K塔底吸收液分析方法：. 在尾气分析的同时用三角瓶接取塔底吸收液样品约并加盖；. 用移液管取塔底溶液置于另一个三角瓶中，加入2滴甲基橙指示剂；. 将浓度约为的硫酸置于酸滴定管内，滴定三角瓶中的塔底溶液至终点。水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量（建议空气流量）并相应改变氨流量，使混合气中的氨浓度与第一次吸收实验时相同，重复上述操作，测定有关数据。6. 实验注意事项启动鼓风机前务必先使放空阀2全开(设备上标示为关)，使进入吸收塔的空气流量为最小。 作吸收实验时水流量不能超过，否则尾气的氨浓度极低,会使尾气分析困难。两次吸收实验进塔气体中氨浓度应