化工基础实验 填料塔液侧传质膜系数课件

1、填料塔液侧传质膜系数的测定预习复习系统实验目的实验原理 实验装置图实验步骤注意事项思考题实验数据记录及处理一、实验目的1.掌握气体吸收的基本原理2.通过本实验测定填料塔的液相传质膜系数、总传质系数和传质单元高度 3.了解传质膜系数与吸收操作条件的关系二、实验原理1.填料塔填料分类： 散堆填料（拉西环、阶梯环、鲍尔环，矩鞍形、环矩鞍）规整填料（孔板波纹填料、丝网波纹填料）填料的作用：增大汽液接触面积；增大汽液接触面的湍动程度填料性能评价指标：比表面积、空隙率、压降KLa的确定本实验用水吸收纯CO2 气膜： 液膜 ：以气相分压和液相浓度表示的总速率方程式为： 若气液相平衡关系遵循亨利定律： 当气膜

2、阻力远大于液膜阻力时，则称气膜传质控制过程，此时， 当液膜阻力远大于气膜阻力时，则称液膜传质控制过程，此时， 由图2所示，在逆流接触的填料层内，任意截取一微分段，作吸收质A的物料衡算可得： 式中 Vs,L液相体积流量 m3s-1根据传质速率方程，可写出该微分段的传质速率方程： 联立以上二式可得： a气液两相有效接触比表面积 m2m-3S填料塔的横截面积 m2 已知二氧化碳在常温常压下溶解度教小，因此液相体积流量Vs,L可视为定值。按下列边值条件积分（c）式，可得填料层高度的计算式为：h=0 h=h HL为液相传质单元高度（HTU） NL为传质单元数（NTU） 因此： 若气液平衡关系遵循亨利定律

3、，即气液曲线为直线时，则（7）式可用解析法求的填料层高度的计算式 cA,m液相平均推动力= H二氧化碳溶解度系数kmolm-3 Pa-1 p二氧化碳的压强 Pa因为本实验用纯水吸收纯CO2，则cA,2 =0, 式中：S 水的密度 kgm-3 MS水的摩尔质量 kgmol-1 E亨利系数 Pa因此（9）式可化简为： 在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，即液膜控制过程三、验装置图 图3 常温、常压下水吸收二氧化碳装置图1.二氧化碳钢瓶 2减压阀 3二氧化碳流量计 4填料塔5.滴定计量球 6压差计 7水流量计 8高位水槽实验装置溶液中二氧化碳含量的测定方法： 用移液管移取Ba(OH)2溶液10

4、mL,放人三角瓶中，并由塔底附设的计量管滴人塔底溶液20mL ，再加人酚酞指示剂数滴，最后用0.1mol/L盐酸滴定，直至其脱除红色的瞬时为止。由空白实验与溶液滴定用量之差值，按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度：kmolm-3 式中:VHCl为标准盐酸溶液的浓度； VHCl为实际滴定用量，即空白试验用量与滴定试样时 用量之差值，mL； V为塔底溶液采样量mL 。 六、注意事项1.调节流量时一定要注意保持高位 稳 压水槽有适量溢流水流出，以保证水压稳定。2. 数据处理时，气体转子流量计需要进行校正。七、思考题1如何计算钢瓶内二氧化碳的浓度， 并写出浓度的表达式。2吸收条件对KLa有何影响，并讨论

5、原因。1测量并记录实验基本参数(1)填料柱：柱体内径 d0.050 mm 填料型式 塑料拉西环填料规格 d0=882mm填料层高度 h =0.30 mm (2)大气压力： p=0.1 MPa(3)室 温： T= (4)试 剂： 吸收剂的密度 = 998.2 kg/m3 Ba(OH)2溶液浓度 M Ba(OH)2= 用量V Ba(OH)2=10ml HCl浓度MHCl= 空白实验HCl的用量VHCl=19.3ml八、实验记录数据及处理2.测定并记录实验数据实验序号气相塔底温度，T1/C塔顶温度，T1/C塔底压强，p/MPa0.1CO2流量，Vs,g/ m3h -10.1液相塔底温度，T1/C塔顶

6、温度，T1/C水的流量，Vs,L/Lh -110 20 30 40 50塔底采液量，V/mL20 （或10）盐酸滴定量，V/mL11.3 13.3 13.8 14.2 14.7盐酸实际用量，V/mL8 6 5.5 5.1 4.63.气体流量计的校正液相平均温度，Tl/C4液体密度，L /kgm-35由13C的物性数据液体粘度，L/Pas6由13C的物性数据CO2扩散系数，DL/ m2s-17由13C的物性数据CO2亨利系数E/Pa8由13C的物性数据CO2溶解度系数H/ kmolm-3 Pa-19 计算公式见下页体积流率，Vs,L/m3s-110喷淋密度，W/m3m-2h-111质量流速，L/kgm-2s-112平衡浓度， kmolm-313塔底浓度，cA,1 / kmolm-314平均推动力，cA,m/ kmolm-315液相传质单元高度，HL/m16液相传质单元数，N L17液相体积传质总系数，KLa/s-118液膜体积传质膜系数，kl a/s-119910111213 14151