化工原理实验七

化工原理实验七演示文稿目前一页\总数二十四页\编于十九点

一、实验目的1.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。２.

熟悉填料塔的流体力学性能。３.

掌握总传质系数KYa测定方法。目前二页\总数二十四页\编于十九点二、实验内容1.测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降P与空塔气速u的关系曲线，并确定液泛气速。2.测量固定液体喷淋量和气体流量时，用水吸收空气-氨混和气体中氨的体积吸收系数KYa。目前三页\总数二十四页\编于十九点1.填料的流体力学性能了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。目前四页\总数二十四页\编于十九点2．体积吸收系数KYa的测定

本实验用水吸收空气-氨混合气体中的氨气。氨气为易溶气体，操作属于气膜控制。在其他条件不变的情况下，随着空塔气速增加，吸收系数相应增大。当空塔气速达到某一值时，将会出现液泛现象，此时塔的正常操作被破坏。所以适宜的空塔气速应控制在液泛速度之下。

目前五页\总数二十四页\编于十九点填料塔（PackedTower）

主要结构：塔体：一般取为圆筒形。内件：包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。

7653421液体气体8目前六页\总数二十四页\编于十九点

当填料层有一定持液量时，p~u关系将不再为简单的直线关系（喷淋密度为L1、L2曲线），且存在两个较明显的转折点。填料的流体力学性能

压降压降与气速的关系：载液区高液量低液量CC’BB’AA’L=0L1L2lgulgp气体通过干填料层（L=0）压降p与空塔气速u的关系在双对数坐标上是一直线，斜率在1.8~2.0之间。原因：喷淋液体在填料上形成液膜，占据部分空隙，减小了气体的流通截面，对相同空塔气速压降升高。载点气速液泛气速在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。

B’目前七页\总数二十四页\编于十九点压降压降与气速的关系：当气速低于A点时，气体流动对液膜的曳力很小，液体流动不受气流的影响，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料层的持液量不变，该区域称为恒持液量区。此时△P/Z～u为一直线，位于干填料压降线的左侧，且基本上与干填料压降线平行。

载液区高液量低液量CBAA’L=0L1L2lgulgp液泛气速B’在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大致可分为三段：目前八页\总数二十四页\编于十九点载液区高液量低液量CBAA’L=0L1L2lgulgp载点气速液泛气速B’C’当气速超过B点时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。开始发生拦液现象时的空塔气速称为载点气速，曲线上的转折点B，称为载点。

压降压降与气速的关系：目前九页\总数二十四页\编于十九点若气速继续增大，到达图中C点时，由于液体不能顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。气速增加很小便会引起压降的剧增，此现象称为液泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速，以uF表示，曲线上的点C，称为泛点。从载点到泛点的区域称为载液区，泛点以上的区域称为液泛区。

压降压降与气速的关系：载液区高液量低液量CBAA’L1L2lgulgp载点气速液泛气速B’C’L=0目前十页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理气液两相的平关系可认为服从亨利定律，相应的吸收速率方程式为：GA=KYa·Vp·Ym

（1）填料层体积Vp

Vp=π·DT2·Z/4

目前十一页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理（2）GA由吸收塔的物料衡算求得GA=V（Y1—Y2）

（3）标准状态下空气的体积流量V0空

目前十二页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理（4）标准状态下氨气的体积流量V0NH3（5）塔底气相浓度Y1和塔顶气相浓度Y2

目前十三页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理

用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待测气体，有nNH3=2×MH2SO4×VH2SO4×10-3

同样塔顶气相浓度Y2也可通过取样分析来获得。目前十四页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理（6）平衡关系

（7）塔底液相浓度X1，塔顶液相浓度X1当吸收剂为纯水时，塔顶X2=0，而目前十五页\总数二十四页\编于十九点三、基本原理（8）气相平均浓度差Ym

目前十六页\总数二十四页\编于十九点四、测量参数流量压强温度填料塔的尺寸目前十七页\总数二十四页\编于十九点五、实验所需仪器设备主要设备尺寸（1）填料塔有机玻璃塔内径：D=120mm填料：不锈钢网环及陶瓷拉西环。规格：8，10，15。（2）DC—4型微音气泵一台。（3）气体流量计;液体流量计（4）LML—2型湿式气体流量计，。（5）水银温度计。目前十八页\总数二十四页\编于十九点六、实验流程图123456789101112131．

水流量计

2．氨气流量计

3．空气流量计

4氨缓冲罐

5．空气缓冲罐

6．气泵

7．放空阀8．计前表压

9．塔顶表压

10．填料层压降

11．吸收塔

12．吸收瓶

13．湿式气体流量计目前十九页\总数二十四页\编于十九点六、实验流程图目前二十页\总数二十四页\编于十九点七、实验操作1.实验前准备工作熟悉实验装置及流程，弄清各部分的作用，并记录各压差计的零位读数。检查气路系统。开风机之前必须全开放空阀，以免风机烧坏。检查转子流量计阀门是否关闭，以免风机开动转子突然上升将流量计管打破。目前二十一页\总数二十四页\编于十九点七、实验操作2、实验操作1．流体力学特性实验（1）启动风机，测定干填料阻力降与空塔气速的大小。测量8～9组数据,记录每次流量下的塔顶表压、填料层压降、流量大小、计前表压、温度等参数。（2）开动供水系统，慢慢调节流量接近液泛，使填料完全润湿后再降到预定气速进行实验。（3）测定湿填料压降，固定两个不同的液体喷淋量分别进行测定。每固定一个喷淋量，调节空气流量，从小到大测量8～9组数据。目前二十二页\总数二十四页\编于十九点2．体积吸收系数KYa的测定

（1）维持一个液体喷淋量,确定操作条件。（2）启动氨气系统。（3）当空气、氨、水的流量计读数稳定后（约2～3分钟），记录各流量计的读数、温度及各压差计的读数，并分析进塔和出塔气体浓度。目前二十三页\总数二十四页\编于十九点（4）气体浓度分析方法：用硫酸吸收气体中的氨，反应方程如下2NH3+H2SO4+2H2O=(NH4)2SO4+2H2O到等当点时加有甲基橙指示剂的溶液变黄。操作步骤:打