填料塔吸收實(shí)驗(yàn)

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1、填料塔吸收實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解填料吸收裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作。2.測(cè)定填料吸收塔的流體力學(xué)特性。3.測(cè)定填料吸收塔的體積吸收總系數(shù)KYci。4.了解氣體空塔流速與壓力降的關(guān)系。二.實(shí)驗(yàn)原理1.填料塔流體力學(xué)特性吸收塔屮填料的作用主耍是増加氣液兩相的接觸面積，而氣體在通過(guò)填料層時(shí)，由于有局部阻力和摩擦阻力而產(chǎn)生壓強(qiáng)降。填料塔的流體力學(xué)特性是吸收設(shè)備的重要參數(shù)，它包括壓強(qiáng)降和液泛規(guī)律。測(cè)定填料塔的流體力學(xué)特性是為了計(jì)算填料塔所需動(dòng)力消耗和確定填料塔的適宜操作范圍，選擇適宜的氣液負(fù)荷，因此填料塔的流體力學(xué)特性是確定最適宜操作氣速的依據(jù)。氣體通過(guò)干填料（L=0

2、）時(shí)，其壓強(qiáng)降與空塔氣速之間的函數(shù)關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為一直線，如左圖中AB線，其斜率為1.8?2。當(dāng)有液體噴淋時(shí)，在低氣速時(shí)，壓強(qiáng)降和氣速間的關(guān)聯(lián)線與氣體通過(guò)干填料時(shí)壓強(qiáng)降和氣速間的關(guān)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，如圖屮CD段。隨氣速的進(jìn)一步增加出現(xiàn)載點(diǎn)（圖中D點(diǎn)），填料層持液量開(kāi)始增大，壓強(qiáng)降與空塔氣速的關(guān)聯(lián)線向上彎曲，斜率變?nèi)?，如圖中DE段。當(dāng)氣速增大到E點(diǎn)，填料層持液量越積越多，氣體的壓強(qiáng)幾乎是垂直上升，氣體以泡狀通過(guò)液體，出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此點(diǎn)E稱為泛點(diǎn)。1.傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)填料塔與板式塔內(nèi)氣液兩相的接觸情況有著很大的不同。在板式塔中

3、，兩相接觸在各塊塔板上進(jìn)行，因此接觸是不連續(xù)的。但在填料塔屮，兩相接觸是連續(xù)地在填料表面上進(jìn)行，需計(jì)算的是完成一定吸收任務(wù)所需填料的高度。填料層高度計(jì)算方法有傳質(zhì)系數(shù)法、傳質(zhì)單元法以及等板高度法等。氣相體積吸收總系數(shù)KYci是單位填料體積、單位時(shí)間吸收的溶質(zhì)量，它是反映填料吸收塔性能的主要參數(shù)，是設(shè)計(jì)填料高度的重要數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)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(guān)系可以認(rèn)為服從亨利定律(即平衡線在x-y坐標(biāo)系為直線)。故可用對(duì)數(shù)平均濃度差法計(jì)算填料層傳質(zhì)平均推動(dòng)力，相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程式為：(1

4、)所以其中(2)(3)式中GA——單位時(shí)間內(nèi)氨的吸收量[kmol/h]Vp填料層體積[m]△Ym—一氣相對(duì)數(shù)平均濃度差丫1一一氣體進(jìn)塔時(shí)的摩爾比Yel一一與出塔液體相平衡的氣相摩爾比丫2——?dú)怏w出塔時(shí)的摩爾比Ye2一一與進(jìn)塔液體相平衡的氣相摩爾比1.計(jì)算方法、公式(1)關(guān)于GA的求法GA可以通過(guò)進(jìn)塔和出塔氣體摩爾組分量的測(cè)定和計(jì)算求出，即：GA=G?(Y1-Y2)(4)式中：G—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下惰性氣體的摩爾流量[kmol/h]①由進(jìn)塔的空氣流量求G首先把由空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)得的空氣流量VI，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量V0:33[m/h](5)式中：VI空氣轉(zhuǎn)子

5、流量計(jì)示值[m/h]TO、P0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的溫度(273K)和壓強(qiáng)(760mmHg)33T1、P1——標(biāo)定狀態(tài)下的空氣的溫度(20+273K)和壓強(qiáng)(760mmHg)P2流量計(jì)前測(cè)定的表壓+實(shí)驗(yàn)處的大氣壓(mmHg)把求得的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量VO代入下式求出惰性氣體的摩爾流量G:G=V0/22.4①由進(jìn)塔空氣量和氨氣量求YI由氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)得的氨氣流量，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣流量：[m/h](6)式中：氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值[m/h]33PP01—一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度1.293[kg/m]一一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度0.771[kg/m]3302T

6、l、Pl——標(biāo)定狀態(tài)下的氨氣的溫度(20+273K)和壓強(qiáng)(760mmHg)T2——流量計(jì)前測(cè)定的溫度+273(K)P2流量計(jì)前測(cè)定的表壓+實(shí)驗(yàn)處的大氣壓(mmHg)如果氨氣中純氨為99%,則純氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量V0為：''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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣的摩爾進(jìn)氣量nl和空氣摩爾進(jìn)氣量n2求出Yl。①由出塔尾氣分析求得尾氣濃度Y2:尾氣通過(guò)吸收器，當(dāng)其中的硫酸被尾氣中的氨剛好完全中和時(shí)，若所通過(guò)的空氣體積為VO［ml］（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），被吸收的氨的體積為VO［ml］（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

7、），則尾氣濃度Y2為：''計(jì)算Y2時(shí)，由濕式氣體流量計(jì)測(cè)得的空氣體積VI換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣體積V0,換算公式：（7）式中：VI—一濕式氣體流量計(jì)所測(cè)得的空氣體積［L］Pl,T1—一空氣流經(jīng)濕式氣體流量計(jì)的壓強(qiáng)（既當(dāng)?shù)卮髿鈮海踡mHg或KPa］和溫度（K）PO,TO——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的壓強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)狀況不體積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］一一反應(yīng)式中硫酸配平系數(shù)，

8、對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，一一反應(yīng)式中氨配平系數(shù)，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，因此，尾氣中氨的比摩爾分率Y2可