吸收系数的测定-

汲取系数的测定一、实训目的了解填料汲取装置的基本流程及设备结构；掌握汲取系数的测定方法；了解空塔气速和喷淋密度对总汲取系数的影响；了解气体空塔流速与压强降的关系。二、基本原理依据传质速率方程：即；所以；通过实验分别测定和计算〔单位时间汲取的组分量〕、〔气液两相接触面积〕、〔平均传质推动力〕的值，便可代入上式计算得汲取系数的值。单位时间汲取的组分量G〔Kmol/h〕上式中：V(惰性气体流量)用空气转子流量计来测定；Y1(进塔气体组成)可通过测定进塔时氨及空气流量来计算得到；Y2(出塔气体组成)采纳化学法进行尾气分析测定和计算得到。气液两相接触面积F(m2)上式中：V—填料的总体积(m3)Z—填料层高度(m)D—汲取塔的内径(m)a—有效比表面积(m2/m3)式中：at—干填料的比表面积(m2/m3)η—填料的表面效率，可依据最小润湿分率查图表〔参看教材〕最小润湿分率=式中：填料的最小润湿分率=3/m2.h(规定的最少润湿率)操作的润湿率=W/at(m3/m2.h)式中：W—喷淋密度，每小时每平方米塔截面上的喷淋的液体量。平均传质推动力本实验的汲取过程处于平衡线是直线的状况下，所以可用对数平均推动力法计算。上式中：P=大气压+塔顶表压+1/2塔内压差液相浓度5%以下时亨利系数与温度的关系：温度〔oC〕01020253040E(atm)本实验中：X1由公式计算，其中：X2=0转子流量计的计算公式：1〕实验中用的空气转子流量计是以20oC,1atm的空气为介质来标定刻度的，如果工作介质不是该状态下的空气，可用下式来换算刻度指示值：2〕如果还需要将Q值换算成标准状态〔0oC,1atm〕下的体积Q,则代入下式计算：3〕如果测定的是其它气体，而且是非20oC,1atm状态空气下则代入下式计算：4〕如果还需要将Q值换算成标准状态下的值：上式中：分别表示20oC,1atm状态下标定气体和被测气体的密度。5、尾气分析法计算Y2以稀硫酸〔0.02N〕为指示液，酚酞为指示液，将经计量的尾气通入装有红色的汲取液〔稀硫酸和酚酞〕的汲取瓶中，汲取液和尾气中的氨反应当达到终点时，汲取液变为红色，马上关闭气体进口考克，记录尾气进入量，并依据硫酸的浓度先将湿式气体流量计口读得的空气流量换算成标准状态下的体积流量V0：〔V－空气流量读数〕氨的体积：SNS(VS－硫酸溶液的体积ml;NS－硫酸溶液的当量浓度N毫克当量/毫升)最后：三、实训装置及流程如图为汲取实训设备流程图。空气由风机1供给，阀2用于调节空气流量〔放空法〕。在气管中空气与氨混合入塔，经汲取后排出，出口处有尾气调压阀9，这个阀在不同的流量下能自动维持一定的尾气压力，作为尾气通过分析器的推动力。水经总阀15进入水过滤减压器16，经调解器17及流量计18入塔。氨气由氨瓶23供给，开启氨瓶阀24，氨气即进入自动减压阀25中，这法能自动将输出氨气压力稳定在范围内，氨压力表26指示氨瓶内部压力，而氨压力表27则指示减压后的压力。为了确保安全，缓冲罐上还装有安全阀29，以确保进入实验系统的氨压不超过安全同意规定值〔/m2〕,安全阀的排出口用塑料管引到室外。为了测量塔内压力和填料层压力降，装有表压计20和压差计19。此外，还有大气压力计测量大气压力。1—风机2—空气调节阀3—油分开器4—空气流量计5—填料塔6—栅板7—排液管8—莲蓬头9—尾气调节阀10—尾气取样管11—稳压瓶12—旋塞13—汲取盒14—湿式气体流量计15—总阀16—水过滤减压阀17—水调节阀18—水流量计19—压差计20—塔顶表压计21—表压计22—温度计23—氨瓶24—氨瓶阀25—氨自动减压阀26—氨压力表27—氨压力表28—缓冲罐29—膜式安全阀30—转子流量计31—表压计32—空气进口阀四、实训步骤1、填料塔流体力学测定操作1〕这项操作不要开动氨气系统，仅用水对空气进行操作即可。2〕可以先开动供水系统。开动供水系统中的滤水器时，要注意首先打开出口端阀门才慢慢打开进水阀，如果在出口端阀门关闭的状况下开进水阀，滤水器就可能超压。3〕开动空气系统。开动时要首先全开叶氏分机的旁通阀，然后再启动叶氏风机，否则风机一开动，系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。风机启动后再用关小旁路阀的办法调节空气流量。同样道理，实验完毕要停机时，也要全开旁通阀，待转子降下来以后在停机，如果突然停机，气流突然停止，转子就会猛然掉下，打坏流量计。4〕一般总是慢慢加大气速到接近液泛，测定每一间隔气速下的填料压降。5〕正式测定是固定某一喷淋量，测定每一间隔下的填料压降。2、传质系数的测定：1〕事先确定好操作条件〔如氮气流量、空气流量、喷淋量〕，准备好尾气分析气，开动水系统和空气系统，一切准备就绪后再开动氨气系统。实验完毕立即关闭氨气系统，以尽可能节约氨气。水系统和空气系统的开动和关闭方法同上。/厘米2时即可停止。然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量，便可正常使用。关闭氨气系统的步骤和开动步骤相反。3〕尾气分析器的操作：尾气分析仪用取样管3、汲取管8、湿式气体流量计等组成，在汲取管中装入一定浓度一定体积的稀硫酸作为汲取液并加入指示剂〔甲基红〕，当被分析的尾气样品通过汲取管后，尾气中的氨被硫酸汲取，其余部分〔空气〕由湿式气体流量计计量。由于加入的硫酸数量和浓度是已知量，所以被汲取的氨量便可计算出来。湿式气体流量计所计量的空气量可以反映出尾气浓度，空气量越大表示浓度越低。分析操作开始时先纪录湿式气体流量计的初始值，然后开启阀5让尾气通过取样管并观察汲取液的颜色〔汲取管是透明的，可以看清汲取液的颜色〕，当汲取液刚改变颜色〔由红变黄〕时，表示汲取到达终点，应马上关闭阀门5，读取湿式气体流量计终示值。操作是要注意控制阀5的开度，使尾气成单个气泡连绵不断进入汲取管，如果开度过大，气泡成大气团通过则汲取不完全，开度过小，则拖延分析时间。尾气浓度计算参看基本原理。附：数据整理过程示例：〔一、〕、求空气流量：Q=19m3/hTO=273KPOP1=760mmHgP2T1=273+20=293KT2=273+16=289K(二)、求氨气流量：Q=3/hTO=273KT1=293KT2=289KPO=760mmHgP1P23/h(三)、计算Y1(四)、计算Y2(五)、计算G:(六)、计算：D=aT=403m2/m3z=操作润湿率=w/a=6.317/403=0.0157(m2/h)查教材上填料得表面效率和最小润湿率关系图得：15OC时：〔七〕、求KY：五、数据记录与结果处理汲取系数的测定混合气组成：氨、空气汲取剂：水填料：名称：拉西环规格：12*13*个数：3750个比表面积：m2/m3堆积形式：乱堆填料层高度：815mm汲取塔内径：110mm数据纪录表：序号项目例1234空气流量计示值m3/h计前表压mmHg温度OC氨气计前表压mmHg温度OC16水计量计示值m3/h60×10-3温度OC尾气流量计示值m3/h硫酸体积ml1硫酸浓度〔N〕温度OC压强大气压〔mmHg〕720塔顶表压(cmH2O)塔内压强(cmH2O)汲取组分量G〔kmol/h〕喷淋密度W(m3/m2.h)填料表面效率接触面积F(m2)Y1Y2YmK