S4-吸收系数测定-调试计算示例
射线的吸收与物质吸收系数的测定
实验九γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定实验目的1．了解γ射线与物质相互作用的特性2．了解窄束γ射线在物质中的吸收规律3．测量其在不同物质中的吸收系数实验原理一、γ射线与物质的作用γ射线是由于原子核由激发态到较低的激发态退激（而原子序数Z和质量数A均保持不变）的过程中产生的，包括：（1）α或β衰变的副产品（2）核反应（3）基态激发三部分，是处于激发态原子核损失能量的最显著方式；由于γ射线具不带电、静止质量为0等特点决定了它同物质的作用方式与带电粒子不同，带电粒子(α或β粒子等)在一连串的多次电离和激发事件中不断地损失其能量，而γ射线与物质的相互作用却在单次事件中完全吸收或散射。
光子γ(γ射线)通过物体时会与其中的下述带电体发生相互作用：1）被束缚在原子中的电子；2）自由电子(单个电子)；3）库仑场(核或电子的)；4）核子(单个核子或整个核)。
这些类型的相互作用可以导致：光子的完全吸收、弹性散射、非弹性散射三种效应中的一种（在从约10KeV到约10MeV范围内，大部分相互作用产生下列过程中的一种）表现为：光电效应：低能γ光子所有的能量被一个束缚电子吸收，核电子将其能量的一部分用来克服原子对它的束缚，成为光电子；其余的能量则作为动能，发生光电效应。
(光电效应)康普顿效应：γ光子还可以被原子或单个电子散射，当γ光子的能量（约在1MeV）大大超过电子的结合能时，光子与核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化，发生康普顿效应。
(康普顿效应) 电子对效应：若入射光子的能量超过1.02MeV，γ光子在带电粒子的库仑场作用下则可能产生正、负电子对，产生的电子对总动能等于γ光子能量减去这两个电子的静止质量能(2mc2=1.022MeV) (电子对效应)从上面的讨论可以清楚地看到，当γ光子穿过吸收物质时，通过与物质原γ子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量；γ射线一旦与吸收物质原子发生这三种相互作用，原来能量为hν的光子就消失，或散射后能量改变、并偏离原来的入射方向；总之，一旦发生相互作用，就从原来的入射γ束中移去。
5吸收系数
当溶质在气相中的浓度很低时
b）液相总传质系数间的关系
c）气相总吸收系数与液相总吸收系数的关系
3）各种分系数间的关系
5、传质速率方程的分析
1）溶解度很大时的易溶气体
——气膜控制
气膜控制 例：水吸收氨或HCl气体
液膜控制
例：水吸收氧、CO2
2）溶解度很小时的难溶气体
当H很小时， ——液膜控制
3）对于溶解度适中的气体吸收过程
2.5.2 高组成气体吸收
当混合气体中溶质含量大于 10%以上时，而且被吸收的 数量又较多，称为高组成气体的吸收。与低组成气体相 1 气液两相流量沿塔高显著发生变化，因而操作线方程 式和吸收速率方程式中的组成采用摩尔分率表示。 2 吸收过程伴有显著的热效应，使液体温度升高，为非 等温吸收过程。液体的升温使溶质溶解度降低，将直接 影响气液平衡关系。
目的在于提供与吸收液不相平衡的气相，使其与由塔顶 喷淋而下的吸收液进行逆流接触。这样在解吸推动力的 作用下，溶质将不断由液相传递至气相，塔底得到较纯 净的溶剂，塔顶则得到溶质组分与惰性气体或者蒸汽的
混合物。
采用惰性气体 ( 空气、 N2 、 CO2 等 ) 的解吸过程，适用于脱
除少量溶质以回收溶剂，一般难以同时得到纯净的溶质组
2.4 吸收系数
吸收系数是反映吸收过程物系及设备传质动力学特性的 参数，是设计计算的基本数据，其大小主要受物系的性 质、操作条件及设备结构等三方面的影响。由于影响因 素十分复杂，目前还无通用的计算方法和计算公式。一 般是针对具体的物系，在一定的操作条件和设备条件下
进行实验，将实验数据整理成相应的经验公式或准数关
在吸收塔内装置冷却元件。如板式塔可以在塔板上安全冷却
蛇管或在板间设置冷却器； 引出吸收剂到外部进行冷却； 采用边吸收边冷却得吸收装置； 采用大得喷淋密度。
化工原理8.5 吸收系数
Re G
deu0
伽利略准数 （Gallilio） 重力对流动的影响
Ga
gl3 2
2 L
二、计算气膜吸收系数的准数关联式
ShG ReG ScG
kG
PD RTp Bml
ReG ScG
•适用条件： ReG 2103 ~ 3.5104 ScG 0.6 ~ 2.5
P 101~ 303kPa
•湿壁塔：l为塔径 •填料塔：l为拉西环外径
三、计算液膜吸收系数的准数关联式
ShL 0.00595ReL 0.67 ScL 0.33 Ga 0.33
kL
0.00595
CD 'Байду номын сангаасcSml
ReL
0.67
ScL
0.33
Ga 0.33
qn,L
出塔气体组成 Y2
出塔液体组成 X1
3、吸收系数的计算
Z V (Y1 Y2 ) KY aYm
KY
a
V (Y1 Y2 Z Ym
)
GA VP Ym
VP Z GA V (Y1 Y2 )
二、膜吸收系数的测定
–要求：另一相的阻力可以忽略或可以推算
–例：用水吸收低浓度氨气
8.5.3 吸收系数的准数关联式
一、传质过程中常用的几个准数
施伍德准数（Sherwood）
ShG
kG
RTpBm p
l DAB
包含代求得吸收膜系数（Nu） ShL
施密特准数（Schmidt）
kL
csm c
l DA B
准数 反映物性的影响 （Pr） Sc D
吸收系数的测定[1]
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吸收系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的构造，流程及其操作；2、了解吸收剂进口条件（L，x2，t）的变化对操作结果的影响；3、掌握气相总体积吸收系数（K Y a）的测定方法。
二、实验原理：1、吸收塔的操作和调节吸收操作的最终结果是表现在气体出口组成y2或回收率Ф上，因此降低y2（或提高Ф）是操作调节的目标。
气体的进口条件（V，y1）是由前一工序决定的，吸收剂的进口条件（L，x2，t）是可控制和调节的。
（1）、吸收剂用量L的改变这是常用的调节方法，当气体流量V不变，L增加，吸收速率N A增加，溶质吸收量增加，那么Y2减小，吸收率增大。
当液相阻力较小（气膜控制）。
L增大，吸收总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量增加主要是平均推动力增大而引起；当液相阻力较大（液膜控制）L增大，吸收总系数大幅度增大，而平均推动力可能减小，但总的结果是使吸收率增大。
（2）、吸收剂入口温度t温度降低使气体溶解度增大，相平衡常数m减小。
对气膜控制过程，过程阻力1/K y a≈1/k Y a 。
但平均推动力增大，吸收效果变好；而对液膜控制过程，过程阻力1/K Y a≈m/k X a将减小，平均推动力或许会减少，但总的结果是吸收效果变好，Y2减小。
（3）、进口浓度x2x2降低，使塔顶推动力增大，全塔推动力增大，有利于吸收。
这里有两种情况应注意（1）当L/V>m。
气液两相在塔顶，接近平衡时，L增大，即L/V增大并不能使Y2明显降低，这时降低x2是有效的。
（2）当L/V<m，用增大L的方法，对提高回收率，降低（L/V（L/VYYY2X2，X2 X1， X1 X2 X1 X1’(1) （L/V）＞m (2) （L/V）＜m气相总体积吸收系数的测定由吸收速率方程 N A =K Y A △Y m =K Y aV 填料△Y m 得 Yma K Y ∆=填料V N A式中K Y a ——气相总体积吸收系数，kmol/m 3hN A ——吸收速率，kmol/h , 可由N A =V （Y 1-Y 2）求算V ——kmolB/h ，惰性气体流量，可有空气流量计读数经换算求得。
填料吸收塔的操作和吸收系数的测定
因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气 膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻 力都集中于液膜，即属液膜控制过程，则液侧体 积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即
表3(1)填料吸收塔传质实验数据表(一) 被吸收的气体: 纯CO2; 吸收剂:水; 塔内径:35ｍｍ 塔类型 吸收塔 Ø环 填料种类 填料尺寸 (m) 4x10 填料层高度 (m) 0.65 CO2转子流量计读数 m3／h 0.200 CO2转子流量计处温度 ℃ 25.6 流量计处CO2的体积流量 m3／h 0.156 水转子流量计读数 30.0 水流量 30.0 中和CO2用Ba(OH)2的浓度 Ｍ mol／l 0.1 中和CO2用Ba(OH)2的体积 ml 10 滴定用盐酸的浓度 Ｍ mol／l 0.1
15.60 19.40 10 25.6 1.637252 0.01529 0.00209 3.39322 3.4382 0.0251 0.0073
填料吸收塔的操作和吸收系数
的测定
史 玉 琳
二 o 一五 年 六 月
一、实验目的
1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习 并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的 处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理 论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定 方法，练习对实验数据的处理分ห้องสมุดไป่ตู้。
二、实验内容 1.测定填料层压强降与操作气速的关系，确定 在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化 碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数 和总传质系数。
三、实验原理： 气体通过填料层的压强降
液泛区
L3 ＞ L2 ＞ L1 L0 =
0
吸收系数的测定[1]
吸收系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的构造，流程及其操作；2、了解吸收剂进口条件（L，x2，t）的变化对操作结果的影响；3、掌握气相总体积吸收系数（K Y a）的测定方法。
二、实验原理：1、吸收塔的操作和调节吸收操作的最终结果是表现在气体出口组成y2或回收率Ф上，因此降低y2（或提高Ф）是操作调节的目标。
气体的进口条件（V，y1）是由前一工序决定的，吸收剂的进口条件（L，x2，t）是可控制和调节的。
（1）、吸收剂用量L的改变这是常用的调节方法，当气体流量V不变，L增加，吸收速率N A增加，溶质吸收量增加，那么Y2减小，吸收率增大。
当液相阻力较小（气膜控制）。
L增大，吸收总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量增加主要是平均推动力增大而引起；当液相阻力较大（液膜控制）L增大，吸收总系数大幅度增大，而平均推动力可能减小，但总的结果是使吸收率增大。
（2）、吸收剂入口温度t温度降低使气体溶解度增大，相平衡常数m减小。
对气膜控制过程，过程阻力1/K y a≈1/k Y a 。
但平均推动力增大，吸收效果变好；而对液膜控制过程，过程阻力1/K Y a≈m/k X a将减小，平均推动力或许会减少，但总的结果是吸收效果变好，Y2减小。
（3）、进口浓度x2x2降低，使塔顶推动力增大，全塔推动力增大，有利于吸收。
这里有两种情况应注意（1）当L/V>m。
气液两相在塔顶，接近平衡时，L增大，即L/V增大并不能使Y2明显降低，这时降低x2是有效的。
（2）当L/V<m，用增大L的方法，对提高回收率，降低（L/V（L/VYYY2X2，X2 X1， X1 X2 X1 X1’(1) （L/V）＞m (2) （L/V）＜m气相总体积吸收系数的测定由吸收速率方程 N A =K Y A △Y m =K Y aV 填料△Y m 得 Yma K Y ∆=填料V N A式中K Y a ——气相总体积吸收系数，kmol/m 3hN A ——吸收速率，kmol/h , 可由N A =V （Y 1-Y 2）求算V ——kmolB/h ，惰性气体流量，可有空气流量计读数经换算求得。
紫外吸收系数法计算公式
紫外吸收系数法计算公式
A=ECL C=A/EL
A为吸收度；T为透光率；E为吸收系数，采用的表示方法是（E1％1cm），其物理意义为当溶液浓度为1%（g/ml），液层厚度为1cm时的吸收度数值；C为100ml溶液中所含被测物质的重量（按干燥品或无水物计算），g；L为液层厚度，cm。
紫外-可见分光光度法是在190~800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。
当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。
因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。
从吸收光谱中，可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。
吸收系数的测定
吸收系数的测定一、实训目的1、 了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、 掌握吸收系数的测定方法；3、 了解空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响；4、 了解气体空塔流速与压强降的关系。
二、基本原理 根据传质速率方程：mY A Y K N ∆= 即；mY A Y F K F N G ∆==所以；mY Y F G K ∆=通过实验分别测定和计算（单位时间吸收的组分量）、（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吸收系数的值。
1、 单位时间吸收的组分量G （Kmol/h ）)(21Y Y V G -=上式中：V(惰性气体流量)用空气转子流量计来测定；Y 1(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；Y 2(出塔气体组成)采用化学法进行尾气分析测定和计算得到。
2、 气液两相接触面积F(m 2)zD a aV F ⨯⨯==24π上式中：V —填料的总体积(m 3) Z —填料层高度(m) D —吸收塔的内径(m) a —有效比表面积(m 2/m 3)η/t a a =式中：a t —干填料的比表面积(m 2/m 3)η—填料的表面效率，可根据最小润湿分率查图表（参看教材）最小润湿分率=规定的最小润湿率操作的润湿率式中：填料的最小润湿分率=0.08m 3/m 2.h(规定的最少润湿率) 操作的润湿率=W/a t (m 3/m 2.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。
（塔截面积）（水的体积流量）水Ω=V W3、 平均传质推动力mY ∆本实验的吸收过程处于平衡线是直线的情况下，所以可用对数平均推动力法计算mY ∆。
**ln*)(*)(22112211Y Y Y Y Y Y Y Y Y m -----=∆上式中：X m mXY )1(1*-+=P Em =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：本实验中：X 1由公式)()(2121Y Y V X X L -=-计算，其中：X 2=04、 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20 o C,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：112212112Q T P T P Q Q ⨯==ρρ2）如果还需要将Q 值换算成标准状态（0 o C,1atm ）下的体积Q,则代入下式计算：21210012002220T T P P P T Q T P T P Q Q ==3）如果测定的是其它气体，而且是非20 o C,1atm 状态空气下则代入下式计算：20121021120ρρT P T P Q Q =4）如果还需要将Q 值换算成标准状态下的值：2021102100120ρρT T P P P T Q Q =上式中：2010ρρ、分别表示20 o C,1atm 状态下标定气体和被测气体的密度。