吸收实验报告-3

化工基础实验报告实验名称氧吸收/解吸系数测定班级姓名学号成绩实验时间同组成员一、实验预习1实验目的1、了解传质系数的测定方法；2、测定氧解吸塔内空塔气速与液体流量对传质系数的影响；3、掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验测定方法；2实验原理2-1氧吸收/解吸系数测定1)吸收速率吸收是气、液相际传质过程，所以吸收速率可用气相内、液相内或两相间传质速率表示。在连续吸收操作中，这三种传质速率表达式计算结果相同。对于低浓度气体混合物单组分物理吸收过程，计算公式如下。气相内传质的吸收速率： 液相内传质的吸收速率： 气、液相相际传质的吸收速率： 式中：y，yi——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数；x，xi——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数；x*，y*——与x和y呈平衡的液相和气相摩尔分数；kx，Kx——以液相摩尔分数差为推动力的液相分传质系数和总传质系数；ky，Ky——以气相摩尔分数差为推动力的气相分传质系数和总传质系数；F——传质面积，m2。对于难溶气体的吸收过程，称为液膜控制，常用液相摩尔分数差和液相传质系数表达吸收速率式。对于易溶气体的吸收过程，称为气膜控制，常用气相摩尔分数差和气相传质系数表达吸收速率式。本实验为一解吸过程，将空气和富氧水接触，因富氧水中氧浓度高于同空气处于平衡的水中氧浓度，富氧水中的氧向空气中扩散。解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反，其原理和计算方法与吸收类似。但是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的(y－y*)改为解吸时的(y*－y)，液相推动力要从吸收时的(x*－x)改为解吸时的(x－x*)。2)吸收系数和传质单元高度吸收系数和传质单元高度是反映吸收过程传质动力学特性的参数，是吸收塔设计计算的必需数据。其数值大小主要受物系的性质、操作条件和传质设备结构形式及参数三方面的影响。由于影响因素复杂，至今尚无通用的计算方法，一般都是通过实验测定。本实验计算填料解吸塔的体积传质系数Kxa(kmol/(m3·h))的公式如下： 式中：N——传质速率，kmol/h；x1，x2——进、出设备的水中氧的摩尔分数；V——传质体积，m3；F——塔截面积，m2；Z——填料层高度，m；L——水的流量，kmol/h。 x1*，x2*——在设备进、出口温度下，与空气中氧呈平衡的水中氧的摩尔分数。因为氧在水中的溶解度极小，其解吸量也极小，故空气中氧的组成经解吸塔后变化极小，可以认为出、入口气体中氧浓度近似相等，即x1*＝x2*。解吸和吸收操作常常联合使用，吸收了溶质的富液经过解吸而再生，恢复其吸收能力循环使用。如果解吸效果不好，吸收剂中吸收了的溶质解吸不干净，将会直接影响吸收效果，所以说解吸操作说吸收操作的重要环节。3实验装置与流程3-1氧吸收/解吸装置图2、氧吸收/解吸实验流程1、氧气钢瓶2、减压阀3、氧气缓冲罐4、氧气流量计5、水缓冲罐6、水流量调节阀7、水流量计8、涡轮流量计9、氧气吸收柱10、风机11、空气缓冲罐12、空气流量调节阀13、空气流量计14、计前压差计15、全塔压差计16、孔板流量计17、富氧水取样口18、氧气解吸塔19、贫氧水取样口装置中的有关尺寸：解吸塔径：0.10m，填料高：0.75m；吸收柱直径：0.032m。二、数据记录1.操作条件实验前实验后平均值室内温度（℃）2425.424.7气压（kPa）99.9100.28100.092.数据记录填料塔参数：塔径D=102mm填料层高度Z=630mm（1）气体流量对吸收的影响液体流量L/h气体流量m3/h塔顶塔底氧含量mg/L水温℃氧含量mg/L水温℃200527.525.59.4625.624.426.29.226.31026.627.49.0327.527.627.78.7627.71526.528.58.4928.627.828.88.7128.92025.629.58.729.126.729.78.7829.22526.530.78.6329.325.930.18.3929.43024.830.48.4329.125.630.48.5429.2（2）液体流量对吸收的影响液体流量L/h气体流量m3/h塔顶塔底氧含量mg/L水温℃氧含量mg/L水温℃1002027.1318.5529.4200同上表中数据30022.130.58.8430.140019.8930.68.7330.350015318.2130.6三、数据处理与分析1.数据处理查询各温度下氧在水中的溶解度，并且对实验数据每组所测的两次去平均值，得到下表：（1）气体流量对实验氧含量与平衡氧含量的影响液体流量L/h气体流量m3/h塔顶塔底氧含量mg/L平衡氧含量

mg/L氧含量mg/L平衡氧含量mg/L200525.957.999.337.971027.17.758.8957.741527.157.68.67.52026.157.458.747.532526.27.378.517.513025.27.378.4857.53（2）液体流量对实验氧含量与平衡氧含量的影响液体流量L/h气体流量m3/h塔顶塔底氧含量xmg/L平衡氧含量

mg/L氧含量xmg/L平衡氧含量mg/L1002027.17.298.557.520026.157.458.747.5330022.17.358.847.4140019.897.348.737.38500157.298.217.34注：由于课本后的数据，最高温度只达到25℃，所以在网上找了数据，但是发现它和书上的数据不是特别一样的……于是本着“不在意这些细节”的原则，我就这么用了……根据公式：KH其中F=πD(1)气体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响液体流量Lkmol/h气体流量Gm3/h传质系数Kxakmol/(m3·h)传质单元高度Hm11.08555540.24411060660.22351561930.21892058930.23012563180.21463062990.2152（2）液体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响液体流量Lkmol/h气体流量Gm3/h传质系数Kxakmol/(m3·h)传质单元高度Hm5.542031610.214511.0858930.230116.6275340.270022.1695970.282627.69117390.28882.数据分析由于气体在解吸塔中占主要部分，水从中喷淋而下，所以以气体流量代替空塔气速绘图，对趋势曲线并无影响，只是横坐标值不同。(1)气体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响由于气体流量为20m3/h、30m3/h的点，数据与其他点偏差较大，故舍弃该点。Ln(Kxa)与ln(G)的直线拟合结果为：y=0.0801x+8.5067，其中R=0.9585因此Kxa~G0.08(2)液体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响Ln(Kxa)与ln(W)的直线拟合结果为：y=0.7982x+6.7107，其中R=0.9981，可见这组数据拟合结果还是很好的。因此Kxa~W0.80.根据以上两个结果可以得出，在此实验中，Kxa~W0.80G0.08四、总结1.通过Kxa~W0.80G0.08可以看出，传质系数受液体流量的影响较大，受气体流量的影响较小，这与预测相符（预测：由于氧难溶于水，吸收时其主要阻力是气液界面到液相的过程中产生，而在气相到气液界面的阻力相对来说很小，因此受液膜控制）。2.从图像可以看出，随着气体流量增大，传质系数增加，但其指数只有0.08，而且此时是在舍弃了两个点的情况下。因此，我在后来分析时发现，由于传质系数受气体流量变化很小，那两个偏差很大的点只是相对偏差较大，而绝对误差偏差很小。可以近似认为，在让解析的过程中，传质系数几乎不受气体流量的影响。3.由图像可以看出，随着液体流量增大，传质系数增大，指数为0.8。因此，增大喷淋密度，有助于提高设备性能。在做过的5次化工实验中，这次实验是我理解最深刻的一次。首先从实验的讲解开始，靖宇老师带我们先从整理理解了化工原理，又在向我们讲解了有关吸收的知识，受益很大。由于当天做实验的人很多，整个讲解过程真是相当欢乐啊。在实验过程中，靖宇老师也很主张让我们自己探索。由于实验的预习不是