填料塔压降曲线和吸收系数的测定

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  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①了解填料吸收塔的结构□□□□□、性能□□□□□□、基本流程与操作□□□□。②熟悉填料式传质设备的流体力学性能□□□□□□。③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 pu(Error□□□□! No text of specified style inn 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p p密度影响□□□□□□,对干填料层□, 值为 1□□□□.8~2□□.0□□,在有喷淋液时□□□,随喷淋量增加□□□□, 值n n增加□□□□,最大可达到 10 左右□□□□□。在 取值较大时□□□,随空塔气速增加□□□□□□,u乐国际。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p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□:H (Error□□□□□! No text of specifimyOGaKNH出入 ed style in document□.-2)(Error□□□□□! No text of specifimxOLa入出 ed style in document□□□□.-3)式中□□: — 通过单位面积床层的气体流量(气流密度) □□,G smkol2— 通过单位面积床层的液体流量(液流密度) □□□,L□□□□、 — 入□、出塔的气相摩尔分率□□□□□,无因次入y入□、 — 入□□□、出塔的液相摩尔分率□□□,无因次入x入□□□□□□、 — 气□□□□□□、液相传质单元高度□□□□□, OGHL m□□□□、 — 气□、液相传质单元数□□□,无因次N□□□□、 — 气□□、液相体积传质系数□□,aKyx skol3计算式中 □□□、 分别为气相或液相传质平均推动力□□□,其计算式为□:im(Error□□□□! No text of specified sty出入 出入 ylnmle in document□□□□□□.-4)(Error□□□□! No text of specified 出入 出入 xlnm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□□□□□□:mxy出入入入入 mxy*入出出出出y入出入入入 xyx*出入出出出 xmyx*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D填料层高度 □□□,进而确定平衡常数 □□,气□、液流密度 □□□□、 □□,即可得到气□、液Z GL相总传质单元数 □□□□、 和总体积吸收系数 □、 □。OGNL aKyx3□□. 实验内容①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Zpu的关系曲线□□□□,并确定液泛气速□。②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 □□。OGNaKy4□. 实验装置与流程(1) 实验装置流程图21 562041211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① 鼓风机□□□:XGB 型旋涡气泵□□□□□,型号 2□□,最大压力 1176kpa□□□□□,最大流量□□□□。 h75m3② 填料塔□□□□:玻璃管内径 □,内装 瓷拉西环□□□□, 填料层高度0□□□□□.75m510□□.□□□□。0□.4Z③ 空气转子流量计□:型号 LZB-25□□□□□□,流量范围 □□□□□□,精度 2□□□□.5 级□□。hm2~□□□□.3④ 水转子流量计□□□:型号 LZB-6□□,流量范围 □□□□□,精度 2□□□□.5 级□□□□。L60⑤ 氨转子流量计□□□□□□:型号 LZB-6□□,流量范围 □,精度 2□□.5 级□□。3⑥ 浓度测量□□□:塔顶尾气吸收瓶□, 量气管□□□□□, 水准瓶一套□□□□。⑦ 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 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p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u为纵坐标□□□,绘制干填料层( /Z)-u 关系曲线) 测定一定喷淋量下填料层( /Z)-u 关系曲线p在一定的水喷淋量下(建议水喷淋量为 30~40 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p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OGNaKY①选泽适宜的空气流量和水流量□□□□□□,建议水流量为 □□;空气流量 □,hL30hm43调整氨气流量□,使混合气体中氨的摩尔浓度为 □。2□□□□.~□□.②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□□□。③尾气分析方法□:Ⅰ□□□□□.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□;Ⅱ□□□□□□.用移液管向洗净的吸收瓶内加入 1~2mL 浓度为 0□□□.005M左右的硫酸□□□,加入 1~2 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□□;Ⅲ□. 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□;Ⅳ.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□□□□□;Ⅴ□. 尾气浓度 的计算□□,因氨与硫酸中和反应式为□□□□□:出y 42423SONHSN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3NHn之比为 2□□:1□□□,即 □,则 42SOHn 4242423 SOHSONHVCn(Error□□□□□□! No text of specified 042423 □□.)TV(CyairSOHairN出style in document□□□□□.-6)式中□□: □□□、 ─ 分别为 和空气的摩尔数42SOHnair 3NH─ 硫酸溶液摩尔浓度□,42C溶 液溶 质 lmol─ 硫酸溶液的体积□,42SOHV─ 量气管内空气的总体积□□,air l─ 标准状态时绝对温度□□□□□,273K0T─ 操作条件下的空气绝对温度□□,K④塔底吸收液分析方法□□□□:Ⅰ□□□□. 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□□□□;Ⅱ□□□. 用移液管取塔底溶液 置于另一个三角瓶中□□□,20ml 10ml加入 2 滴甲基橙指示剂□□□□□□;Ⅲ□□□□□□. 将浓度约为 的硫酸置于酸滴定管内□□□□□,□□.5M滴定三角瓶中的塔底溶液至终点□。⑤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h103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①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□□□□□。 ②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hL40气分析困难□□。③两次吸收实验进塔气体中氨浓度应尽量保持一致□□□。附□□□□□:相平衡数据曲线温度(T)平衡常数(m)15 20 30 350□□.400□□□□.60□□□□□.81□□□.21□□□.01□□□□□□.47□□□□. 思考题①该实验系统吸收过程属气膜扩散控制还是液膜扩散控制□□,为什么□□□□□?②实验中在正常操作范围内以及气体入塔浓度不变的前提下□□,固定液体流量而增大气体流量□□□□□,总体积吸收系数应该如何变化□□□□□□,吸收率应该如何变化□□□□?实验数据处理

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