試驗二吸收試驗.doc

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1、實驗九填料塔吸收實驗一．實驗目的1．了解填料吸收裝置的設備結構及操作。2．測定填料吸收塔的流體力學特性。3．測定填料吸收塔的體積吸收總系數(shù)KYα。4．了解氣體空塔流速與壓力降的關系。二．實驗原理1．填料塔流體力學特性吸收塔中填料的作用主要是增加氣液兩相的接觸面積，而氣體在通過填料層時，由于有局部阻力和摩擦阻力而產生壓強降。填料塔的流體力學特性是吸收設備的重要參數(shù)，它包括壓強降和液泛規(guī)律。測定填料塔的流體力學特性是為了計算填料塔所需動力消耗和確定填料塔的適宜操作范圍，選擇適宜的氣液負荷，因此填料塔的流體力學特性是確定最適宜操作氣速的依據(jù)。氣體通過干填料（L=0）時

2、，其壓強降與空塔氣速之間的函數(shù)關系在雙對數(shù)坐標上為一直線，如左圖中AB線，其斜率為1.8～2。當有液體噴淋時，在低氣速時，壓強降和氣速間的關聯(lián)線與氣體通過干填料時壓強降和氣速間的關聯(lián)線AB線幾乎平行，但壓降大于同一氣速下干填料的壓降，如圖中CD段。隨氣速的進一步增加出現(xiàn)載點（圖中D點），填料層持液量開始增大，壓強降與空塔氣速的關聯(lián)線向上彎曲，斜率變大，如圖中DE段。當氣速增大到E點，填料層持液量越積越多，氣體的壓強幾乎是垂直上升，氣體以泡狀通過液體，出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此點E稱為泛點。2．傳質實驗填料塔與板式塔內氣液兩相的接觸情況有著很大的不同。在板式塔中，兩相接觸在

3、各塊塔板上進行，因此接觸是不連續(xù)的。但在填料塔中，兩相接觸是連續(xù)地在填料表面上進行，需計算的是完成一定吸收任務所需填料的高度。填料層高度計算方法有傳質系數(shù)法、傳質單元法以及等板高度法等。氣相體積吸收總系數(shù)KYα是單位填料體積、單位時間吸收的溶質量，它是反映填料吸收塔性能的主要參數(shù)，是設計填料高度的重要數(shù)據(jù)。本實驗是用水吸收空氣-氨混合氣體中的氨?；旌蠚怏w中氨的濃度很低。吸收所得的溶液濃度也不高。氣液兩相的平衡關系可以認為服從亨利定律（即平衡線在x-y坐標系為直線）。故可用對數(shù)平均濃度差法計算填料層傳質平均推動力，相應的傳質速率方程式為：（1）所以（2）其中（3）

4、9式中GA—單位時間內氨的吸收量[kmol/h]KYα—體積吸收總系數(shù)[kmol/m3·h]Vp—填料層體積[m3]△Ym—氣相對數(shù)平均濃度差Y1—氣體進塔時的摩爾比Ye1—與出塔液體相平衡的氣相摩爾比Y2—氣體出塔時的摩爾比Ye2—與進塔液體相平衡的氣相摩爾比3．計算方法、公式（1）關于GA的求法GA可以通過進塔和出塔氣體摩爾組分量的測定和計算求出，即：GA=G●(Y1-Y2)（4）式中：G—標準狀態(tài)下惰性氣體的摩爾流量[kmol/h]①由進塔的空氣流量求G首先把由空氣轉子流量計測得的空氣流量V1，換算成標準狀態(tài)下的空氣流量V0：[m3/h]（5）式中：V1—

5、—空氣轉子流量計示值[m3/h]T0、P0——標準狀態(tài)下的空氣的溫度（273K）和壓強（760mmHg）T1、P1——標定狀態(tài)下的空氣的溫度（20+273K）和壓強（760mmHg）T2——流量計前測定的溫度+273（K）P2——流量計前測定的表壓+實驗處的大氣壓(mmHg)把求得的標準狀態(tài)下的空氣流量V0代入下式求出惰性氣體的摩爾流量G：G=V0/22.4②由進塔空氣量和氨氣量求Yl由氨氣轉子流量計測得的氨氣流量，換算成標準狀態(tài)下的氨氣流量：[m3/h]（6）式中：——氨氣轉子流量計示值[m3/h]ρ01——標準狀態(tài)下空氣的密度1.293[kg/m3]ρ02—

6、—標準狀態(tài)下氨氣的密度0.771[kg/m3]T1、P1——標定狀態(tài)下的氨氣的溫度（20+273K）和壓強（760mmHg）T2——流量計前測定的溫度+273（K）P2——流量計前測定的表壓+實驗處的大氣壓(mmHg)如果氨氣中純氨為99%，則純氨在標準狀態(tài)下的流量V0’’為：9把氨氣流量V0’’和空氣流量V0，由氣態(tài)方程換算成摩爾的量。根據(jù)標準狀態(tài)下的氨氣的摩爾進氣量n1和空氣摩爾進氣量n2求出Yl。③由出塔尾氣分析求得尾氣濃度Y2：尾氣通過吸收器，當其中的硫酸被尾氣中的氨剛好完全中和時，若所通過的空氣體積為V0[ml]（標準狀態(tài)），被吸收的氨的體積為V0’’

7、[ml]（標準狀態(tài)），則尾氣濃度Y2為：計算Y2時，由濕式氣體流量計測得的空氣體積V1換算為標準狀態(tài)下的空氣體積V0，換算公式：（7）式中：V1——濕式氣體流量計所測得的空氣體積[L]P1，T1——空氣流經濕式氣體流量計的壓強（既當?shù)卮髿鈮海mmHg或KPa]和溫度（K）P0，T0——標準狀態(tài)下空氣的壓強和溫度氨的體積V0’’可根據(jù)加入吸收管的硫酸溶液體積和濃度用下面公式求出：（8）式中：22.1——1毫摩爾氨在標準狀況下體積Cs——加入分析盒中的硫酸濃度[mol/l]Vs——加入分析盒中的硫酸溶液體積[L]——反應式中硫酸配平系數(shù)，對于本實驗，——反應式中氨

8、配平系數(shù)，對于本實驗，因