实验四填料塔吸收传质系数的测定
化工原理实验报告-填料吸收塔传质系数的测定
化工原理实验报告——填料吸收塔传质系数的测定姓名： XXX学号： XXXXXXXXXXX学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺年级： 20XX 级实验日期： 20XX年XX月XX日实验条件：空气流量5.0m3/h，CO2流量3.0L/min，水流量0.40m3/h福建师范大学Fujian Normal University填料吸收塔传质系数的测定一、实验目的1、掌握吸收总传质系数K Ya或K Xa的测定方法；2、了解填料吸收塔的结构和流程，能定性分析操作条件的变化对结果的影响；3、熟悉各仪器仪表的读数方法，了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。
二、实验内容本实验采用水吸收气相物流中的CO2，在不同条件下，测定气相中CO2进出口浓度，并计算溶质的吸收率E A，过程平均推动力或吸收因子，传质单元数N OL,液相总传质单元高度H OL和总传质系数K Xa。
三、实验原理1、吸收原理（1）吸收操作吸收操作主要是利用气体混合物的各组分在液体中的溶解性质不同，将其与适当的液体接触，混合气中易溶的一个或几个组分便溶于该液体内形成溶液，而不能溶解的组分则仍留在气相，从而实现气体混合物的分离。
（2）吸收操作所用的液体称为吸收剂或溶剂（S）；混合气中被溶解吸收的组分称为吸收质或溶质（A）；不被吸收的组分称为惰性组分或载体（B）；所得到的溶液称为吸收液；排出气体称为吸收尾气。
2、吸收计算（1）吸收率E AE A=被吸收的溶质量（kmol）吸收前气相中的溶质总数=V(Y0−Y e)=1−Y eY0、Y e——分别表示初始与吸收终了时气体中溶质的摩尔比；V——惰性气体B的流量，kmol/h。
吸收率愈高表示气体混合物的分离愈完全。
（2）对数平均推动力法传质单元数的表达式中Y∗或X∗是液相或气相的平衡组成，需要用相平衡关系确定，CO2在水中的溶解平衡可视为直线，因此本实验传质单元数的求解可用对数平均推动力法或吸收因数法。
以下标“1”表示塔底截面，下标“2”表示塔顶截面，对数平均推动力法相关公式如下：N OL=X1−X2∆X m式中ΔXm 为过程平均推动力，即∆X m=∆X1−∆X2ln∆X1∆X2=(X1∗−X1)−(X2∗−X2)lnX1∗−X1X2∗−X2吸收因数法的相关公式如下：N OL=11−Aln[(1−A)Y1−mX2Y1−mX1+A]其中A=L mV⁄,称为吸收因子，A愈大愈容易吸收。
实验四填料塔吸收传质系数的测定
4填料塔吸收传质系数的测定实验目的1. 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；2. 掌握总体积传质系数的测定方法；3. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。
实验原理气体吸收是典型的传质过程之一。
由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。
本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。
一般将配置的原料气中的CO 2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。
又CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。
因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。
1）计算公式填料层高度Z 为OL OL x x xaZN H xx dxK LdZ z ⋅=-==⎰⎰*120 （6－1）式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(m 2·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m 3·s)； H OL 传质单元高度，m ；N OL 传质单元数，无因次。
令：吸收因数A=L/mG（6－2）])1ln[(111121A mx y mx y A A N OL +----=?（6－3）2）测定方法（1）空气流量和水流量的测定本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。
（2）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2；（3）平衡关系。
本实验的平衡关系可写成y=m x（6－4）式中：m相平衡常数，m=E/P；E亨利系数，E＝f(t)，Pa，根据液相温度测定值由附录查得；p总压，Pa，取压力表指示值。
对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1。
实验装置与流程1〕装置流程本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。
由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。
实验四填料塔液相传质系数的测定lun
实验四填料塔液相传质系数的测定环工021 伦裕旻15号一、实验目的：吸收是传质过程的重要操作，应用非常广泛。
为强化吸收过程，必须研究传质过程的控制步骤，测定传质膜系数和总传质系数。
本实验采用水吸收CO2，测定填料塔的液相传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确定液相传质系数和各项操作条件的关系。
通过本实验，学习并掌握研究物质传质过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。
二、实验原理：三、根据双膜模型的基本假设，气相和液相的吸收质A的传质速率方程可分别表达为气膜D A=KgA(P A—P A i) (1)液膜G A=K1A（C Ai—C A）(2)公式中G A——A组分的传质速率，kmol．S-1;A——两相接触面积，m2;P A————气相A组分的平均分压，paP A i——相界面A组分的分压，paC A————液相A组分的平均浓度，kmol.m-3Kg——以分压表达推动力的气相传质膜系数，kmol.m-3K1————以物质的浓度表达推动力的液相传质膜系数，m.s-1以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为：D A=K G A(P A—P A*) (3)G A=K L A（C A*—C A）(4)式中P A*为液相中Ａ组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，paC A*为气相中Ａ组分的实际分压所要求的饿液相平衡浓度，kmol.m-3K G 为以气相分压表示推动力的总传质系数或 简称为气相传质总系数，kmol.m -２.S -1. pa -1K L 为以液相浓度表示推动力的总传质系数或 简称为液相传质总系数，m ．S -1; 若气液相平衡关遵循亨利定理：A A HP C =，则 ：1111Hk K k g G += （５）111k K H k g L += （６） 当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程受气膜传质速率控制，此时，g L K K =；反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质过程受液膜传质速率控制，此时l L K K =。
[精品]四、填料吸收传质系数测定
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[精品]四、填料吸收传质系数测定填料吸收传质系数测定是一种测定填料吸收能力的方法，即测定填料不同浓度的溶液的吸收系数。
它是反映填料的密度、类型、孔径大小等特性的一个基本指标，是评估填料质量的重要指标之一。
填料吸收传质系数即实验中所谓的ε，ε＝C/V，处理V升溶液用相同量的填料得到C升含量较高的溶液，ε表示这一填料滤过后，所有物质的浓度比值。
填料在过滤环境中有着相当大的影响，对于密度大、筛网晶体及粒径有别于悬浮体的小团聚物来说，这一影响更不可忽视。
填料的性质将改变悬浮体的主要过滤形式，在比较不贴近团聚物的情况下，滤过介质的表面粘附作用发生了较大的变化，因此，填料吸收传质系数的测定具有十分重要的意义。
填料吸收传质系数测定属于重现性实验，在测定填料吸收传质系数时需要满足一定的实验前提条件，如果不能有效把握，则无法获得准确的测定结果。
实验要求：(1)填料的表面活性因素应接近于零，以保证实验溶液的稳定性；(2)应使用适量的溶液样品，以保证完整的吸收；(3)滤过介质的表面状态、滤料的等离子体特性，温度等条件应保持稳定；(4)应确定滤过介质与填料吸收物质之间的可溶度；(5)实验结果应综合考虑填料本身的吸附特性、吸附条件和颗粒结构等因素。
填料吸收传质系数测定一般以普朗克定律为基础，常用的实验装置为普朗克滤管，即由表面均匀的填料和筛井组成的管状介质。
在普朗克滤管装置中，应用现象分析法，使用滤过介质中物质分子和填料表面的类Pi联系，完成横向传质过程。
在普朗克实验室中应做到自我校正，并尽量追求最佳结果，使萃取溶液达到要求。
经过一定时间的实验结束后，将填料上滤过的悬浮体收集起来，然后就可以得出填料的传质系数ε。
填料吸收传质系数的测定具有重要的现实意义，它不仅反映了填料的质量，而且还有助于改善过滤反应操作的安全性，提高悬浮体的分离效率以及滤料的使用寿命。
因此，填料吸收传质系数的准确测定对保证过滤操作的合理性和避免设备破损有十分重要的意义。
填料吸收塔传质系数测定实验报告数据处理
填料吸收塔传质系数测定实验报告的数据处理是为了从实验数据中计算出填料吸收塔的传质系数。
下面是一个常见的数据处理步骤，供参考：
1. 数据整理：整理实验所得数据，包括填料层高度、溶液进口浓度、出口浓度等参数，以及实验过程中记录的温度、压力等信息。
2. 确定传质模型：根据实验设计和填料吸收塔的结构特点，确定适合的传质模型，如洗涤理论、湿壁传质模型等。
3. 建立浓差和质量平衡方程：根据传质模型和实验条件，建立质量平衡和浓差方程，用以描述塔内物质的传质过程。
4. 参数拟合：通过最小二乘法等拟合方法，将实验数据与传质模型进行拟合，得到各传质参数的估计值。
这可能涉及到填料层高度、传质系数、扩散系数等参数。
5. 统计分析：进行相关的统计分析，如计算参数估计的标准误差或置信区间，以评估参数估计的精确性和可靠性。
6. 结果解释：根据参数估计结果，计算填料吸收塔的传质系
数，并结合理论知识和实验结果，对传质过程进行分析和解释。
需要注意的是，数据处理的具体方法和步骤可能因实验设计和传质模型的不同而有所差异。
在进行数据处理时，应参考相关的传质模型和实验设计，并根据实际情况进行适当的调整和修正。
此外，数据处理的结果应结合实验结果和领域知识进行分析和解释，以得出准确且有意义的结论。
填料塔吸收传质系数的测定
填料塔吸收传质系数的测定
填料塔是一种常用的萃取设备，它常被用于处理多组分流，进行物质传质和分离。
它具有萃取效率高、无污染、操作成本低和其他特性，在石油、化学、冶金、农药、食品和环境污染控制等行业中都有广泛的应用。
因此，确定填料塔吸收传质系数对于优化萃取工艺及提高工业生产效率至关重要，它也是控制填料塔性能的重要指标。
填料塔的吸收传质系数是指填料塔中某一物质传质分离效率的
程度，它用于衡量进入填料塔的某一物质的操纵效率，解释萃取效率的物理含义，反映填料塔的整体性能。
传质系数受到各种因素的影响，如结构型号、流体性能、运行参数等，传质系数高和不稳定会导致萃取效率低，因此测定填料塔吸收传质系数是调试填料塔及确定优化参数的重要步骤。
填料塔吸收传质系数测定一般采用全质量法、相比法、声速法和动态谱法等，它们有其自身特点，也存在计算繁琐、数据准确度低、测量范围有限等问题。
因此，实验室往往采用不同的方法比较，以确保测量结果的准确性。
测定填料塔吸收传质系数时，需要仔细分析各类参数影响，选择合适的方法，通过精细调整萃取溶液浓度、操作温度、填料数量和流动速度等参数，经过比较，误差不超过5%的结果才被认为是正确的。
同时，在测定填料塔吸收传质系数过程中，实验室应采用非破坏性的控制手段，使用无毒、无害的化学药品，正确操作填料，避免环境污染。
还应定期检查填料塔设备，确保填料塔运行持续、可靠，减
少实验成本。
总之，萃取工艺设计时，测定填料塔吸收传质系数是非常重要的一步，它可用于控制填料塔性能，确保安全生产、提高工作效率和降低设备运行成本。
合理的传质系数测定，可以帮助识别萃取工艺的瓶颈，提高工作质量和生产率。
填料塔吸收传质系数的测定
填料塔吸收传质系数的测定填料塔是一种常用的传质设备，广泛应用于化工、环保等领域。
在填料塔中，气相和液相通过填料的接触和传质过程实现物质的分离和转移。
填料塔的传质性能是评价其性能优劣的重要指标之一，而填料塔吸收传质系数的测定则是评估其传质性能的重要手段之一。
填料塔吸收传质系数的测定是通过实验方法来确定填料塔在给定操作条件下的传质效率。
传质系数是描述填料塔传质性能的重要参数，它反映了气相和液相之间物质传递的速率和效果。
传质系数的大小直接影响到填料塔的传质效率和设备的经济性。
填料塔吸收传质系数的测定通常采用实验室或中试设备进行。
首先，需要准备好填料塔的实验装置，包括填料塔本体、进料管道、出料管道、气相和液相流量计等。
然后，选择合适的试验液体和气体，并将其分别输入填料塔中。
在实验过程中，通过调节流量和操作参数，使填料塔达到稳定工况，确保实验结果的准确性。
填料塔吸收传质系数的测定可以采用不同的方法，如湿式法、干式法、滴定法等。
其中，湿式法是最常用的方法之一。
在湿式法中，通过测量进料液体和出料液体的浓度差异，计算出传质系数。
具体步骤如下：1. 将试验液体注入填料塔中，使其充满整个填料层。
2. 开始实验，记录进料液体和出料液体的流量和浓度。
3. 在实验过程中，保持填料塔的稳定工况，确保液体和气体的接触充分。
4. 定期取样，测量出料液体的浓度。
5. 根据浓度差异，计算出传质系数。
在填料塔吸收传质系数的测定中，需要注意以下几点：1. 实验条件的选择：实验条件包括温度、压力、流量等，需要根据具体情况进行选择。
实验条件的选择应尽可能接近实际工况，以保证实验结果的可靠性。
2. 填料的选择：填料的选择对传质性能有着重要影响。
不同的填料具有不同的表面积和孔隙结构，会影响到气液接触的充分程度和传质效果。
因此，在实验中应选择合适的填料，以保证实验结果的准确性。
3. 数据处理和分析：在实验结束后，需要对实验数据进行处理和分析。
通过计算和比较不同试验条件下的传质系数，可以评估填料塔的传质性能，并进行优化和改进。
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定解读
实验装置流程示意图
流程简介：
由空气压缩机1提供的空气，经压力定值器2 定值为2×104Pa，并经转子流量计4计量后，进 入内盛丙酮的丙酮汽化器5，产生丙酮和空气的 混合气，混合气从输气管道由塔底进入填料吸收 塔7，在塔内同自塔顶喷下的水逆流接触，被吸 收掉其中大部分丙酮后，从塔顶部气体出口9排 出。由恒压高位槽 13 底部流出的吸收剂（水）， 经转子流量计 15 计量，流经电加热器 16 ，由塔 顶喷入吸收塔，吸收了空气中的丙酮后，由塔底 经液封装置11排入吸收液贮罐。
实验步骤（2）
6、调节空气流量计调节流量为400L/h，液体流 量为3L/h，注意稳定塔内压力，空压机压力及 保持塔底液位高度60％。 7、用气相色谱分析混合气中丙酮的进口浓度。 当平行实验误差小于5%时，即认为实验条件已 基本稳定。 8、在稳定操作条件下测定气体的进口、出口浓 度。并随时记录气体、塔顶和塔底的温度。
式中：G---气相流量（kmol/h）； Y1、Y2---气相进、出塔浓度。
（2）气相平均推动力
可取塔底与塔顶推动力的对数平均值，
即
Y1 Y2 Ym ln(Y1 Y2 )
Y1 Y1 Y1* Y1 mX1
Y2 Y2 Y2* Y2 mX2
（3）气相总体积传质系数
吸收剂进口浓度对吸收的影响
调节吸收剂进口浓度X A,2是控制 和调节吸收效果的又一重要手段。 吸收剂进口浓度X A,2 降低，液相进口 处的推动力增大，全塔平均推动力 也会随之增大，这有利于吸收过程 吸收率的提高。
吸收剂入口温度对吸收的影响
吸收剂入口温度对吸收过程影响 也很大，这也是控制和调节吸收操作 的一个重要因素。降低吸收剂的温度， 使气体的溶解度增大，相平衡常数减 小，平衡线下移，平均推动力增大， 使吸收效果变好。
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4 填料塔吸收传质系数的测定
4.1实验目的
1. 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；
2. 掌握总体积传质系数的测定方法；
3. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。
4.2 实验原理
气体吸收是典型的传质过程之一。
由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。
本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。
一般将配置的原料气中的CO 2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。
又CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。
因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。
1）计算公式
填料层高度Z 为
OL OL x x xa
Z
N H x
x dx
K L dZ z ⋅=-=
=⎰
⎰*
1
2
（6－1）
式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2·s)；
K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。
令：吸收因数A=L/mG （6－2）
])1ln[(11
1
121A mx y mx y A A N OL +----=
（6－3）
2）测定方法
（1）空气流量和水流量的测定
本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。
（2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2； （3）平衡关系。
本实验的平衡关系可写成
y = m x （6－4） 式中： m 相平衡常数，m =E /P ； E 亨利系数，E ＝f (t)，Pa ，根据液相温度测定值由附录查得； p Pa ，取压力表指示值。
对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算
)()(2121x x L y y G -=-
可得x 1 。
4.3实验装置与流程
1〕装置流程
本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。
由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。
图6—1 吸收装置流程图
2〕主要设备
（1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度2000mm.。
塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。
填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。
（2）填料规格和特性：
金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m2/m3。
（4）层叠风机：气量0～90m3/h，风压50kPa；
（5）二氧化碳钢瓶；
（6）气相色谱仪（型号：SP6801）；
（7）色谱工作站：浙大NE2000。
4.4实验步骤与注意事项
1）实验步骤
（1）熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项；（2）打开仪表电源开关及风机电源开关；
（3）开启进水总阀，使水的流量达到400L/h左右。
让水进入填料塔润湿填料。
（4）塔底液封控制：仔细调节阀门○2的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。
（5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门
的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.1Mpa左右；
（6）仔细调节空气流量阀至2m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在100L/h～160 L/h；
（7）仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值；
（8）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成；
（9）改变水流量值，重复步骤（6）（7）（8）。
（10）实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。
2）注意事项
（1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。
（2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。
4.5 实验报告
1) 将原始数据列表。
2）列出实验结果与计算示例。
4.6 思考题
1）本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？
2）测定Kxa有什么工程意义？
3）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？
4）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？
4.7实验数据记录及数据处理结果示例
计算结果
塔底液相组成：0.002504mol %；塔顶液相组成：0.0 mol %；
液相总传质单元数：4.3；
液相总传质系数：3322.7 kmol/(m3/h)
测量条件：
色谱型号：SP6800A
柱类型：填充柱
柱规格：TDX
载气类型：氢气
载气流量：50ml/min
进样量：1ml
检测器温度：120℃
进样器温度：120℃
柱温：110℃
原料气：
峰号峰名保留时间峰高峰面积含量
1 空气0.323 142736.094 355399.406 97.7348
2 二氧化碳0.590 2326.47
3 8236.945 2.2652。