填料塔中气相传质系数的测定
实验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
实验六 吸收实验(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程；2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；3、掌握吸收总传质系数Kya 的测定方法。
二、实验内容1、测定吸收剂用量与气体进出口浓度y 1、y 2的关系;2、测定气体流量与气体进出口浓度y 1、y 2的关系;3、测定吸收剂及气体温度与气体进出口浓度y 1、y 2的关系; 三、实验原理吸收是分离混合气体时利用混合气体中某组分在吸收剂中的溶解度不同而达到分离的一种方法。
不同的组分在不同的吸收剂、吸收温度、液气比及吸收剂进口浓度下，其吸收速率是不同的。
所选用的吸收剂对某组分具有选择性吸收。
1、吸收总传质系数K y a 的测定传质速率式： N A =K y a ·V 填·△Ym (1)物料衡算式： G 空(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) (2) 相平衡式： Y=mX (3)(1)和(2)式联立得： K y a=12()mG Y Y V Y -∆空填 (4)由于实验物系是清水吸收丙酮，惰性气体为空气，气体进口中丙酮浓度y 1>10%,属于高浓度气体吸收，所以： Y 1=111y y - ； Y 2= 221y y - ；G 空—空气的流量（由装有测空气的流量计测定）,Kmol/m 2·h ；V 填—与塔结构和填料层高度有关； 其中：22112211ln)()(mX Y mX Y mX Y mX Y Y m -----=∆ (5)02=X ； )(211Y Y LGX -=空 ；L —吸收剂的流量（由装有测吸收剂的流量计测定）, Kmol/m 2·h ； m---相平衡常数（由吸收剂进塔与出塔处装的温度计所测温度确定），吸收温度：附：流量计校正公式为：2出进t t t +=G G =, L/h (G N 为空气转子流量计读数) 单位变换：G A =空，Kmol/m 2·h ；（其中，A 为塔横截面积，PG n RT=）o L L M A=，Kmol/m 2·h ；（其中，L 0是水流量l/h ，M 0是水的摩尔质量）2、吸收塔的操作吸收操作的目标函数：y 2 或 η=影响y 2 有：1).设备因素；2).操作因素。
填料塔传质系数测定
一、实验目的1、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。
2、掌握总传质系数的测定方法并分析影响因素。
二、实验原理本装置先用吸收柱讲将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数aK，并进行关联，得到xa Vb的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。
本实K⋅aAL=x验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。
1、填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。
在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8～2的直线（图中aa线）。
当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降也正比于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。
随气速的增加，出现载点（图1中c点），持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。
到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
图一填料层压降-空塔气速关系示意图2、传质实验填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。
在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。
本实验是对富氧水进行解吸。
由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。
整理得到相应的传质速率方式为：m p x A x V a K G ∆••=m p A x x V G a K ∆•= 其中 22112211ln )()(e e e e m x x x x x x x x x -----=∆()21x x L G A -= Ω•=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为：OL OL x x e x N H xx dxa K L Z •=-Ω•=⎰12 即 OL OL N Z H /= 其中 mx x e OL x x x x x dxN ∆-=-=⎰2112， Ω•=a K L H x OL式中：G A —单位时间内氧的解吸量[Kmol/h] K x a —总体积传质系数[Kmol/m 3•h•Δx] V P —填料层体积[m 3] Δx m —液相对数平均浓度差x 1 —液相进塔时的摩尔分率（塔顶）x e1 —与出塔气相y 1平衡的液相摩尔分率（塔顶） x 2 —液相出塔的摩尔分率（塔底）x e2 —与进塔气相y 2平衡的液相摩尔分率（塔底） Z —填料层高度[m] Ω —塔截面积[m 2] L —解吸液流量[Kmol/h]H OL —以液相为推动力的传质单元高度 N OL —以液相为推动力的传质单元数由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即K x =k x , 由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数K x a ，应增大液相的湍动程度。
填料塔中传质系数的测定
实验六吸收实验一、实验目的二、基本原理三、计算方法、原理、公式四、设备参数和工作原理五、操作步骤六、实验报告要求七、思考题八、注意事项实验目的1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、了解填料特性的测量与计算方法；3、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及液泛现象；4、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；5、测定在操作条件下的总传质系数K；6、了解吸收过程的基本操作与控制方法。
1、填料塔流体力学特性：气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。
在双对数坐标系中用压降对气速作图得到一条斜率为1.8-2的直线（图中aa线）。
而有喷淋量时，在低气速时（C点以前）压降也比例于气速的1.8-2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。
随气速增加，出现载点（图中c 点），持液量开始logbcdaa log△PU填料层压降空塔气速关系图1、填料塔流体力学特性：增大，压降-气速线向上弯曲，斜率变大，（图中cd 段）。
到液泛点（图中d 点）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适的气液负荷。
log b c da a log △PU 填料层压降空塔气速关系图2、传质实验：填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。
在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。
但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。
填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。
总体积传质系数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。
它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。
本实验是水吸收空气-氨混合气体中的氨。
混合气体中氨的浓度很低。
吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。
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。
实验十二吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
YY 1Y 2XX 1X 2图12-1 吸收操作线和平衡线操作线22()LY X X Y G=-+ 平衡线Y=mX实验十二 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程。
2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。
3、掌握吸收总体积传质系数a K y 和a K x 的测定方法。
二、基本原理1、测气相总体积传质系数的原理气相总体积传质系数由填料层高度公式决定12Y mY Y VZ K a Y -=⋅Ω∆ （12-1） **1122*11*22()()()ln ()m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- (12-2) 式中y K 气相总传质系数，mol/m 2·h ；m Y ∆塔顶、塔底气相平均推动力；a 填料的有效比表面积，m 2/m 3；a K y 气相总体积吸收传质系数，mol/m 3·h 。
（1）Z ――填料层高度m ，根据所装填料的高度直接测量。
（2）Ω――塔截面积m 2，24D πΩ=，而D 塔径为已知。
（3）V ――情性气体摩尔流量（空气）mol/ h ，根据理想气体状态方程可知：vpq V RT =，p――压力Pa ，压力表测量空气压力；q v ――体积流量m 3/h ，转子流量计测量（注意读数为实验条件20℃、1atm 下的，可直接利用公式进行计算，如果用操作条件则需要进行换算，其依据为'v v q q =；T ――空气温度K ，温度计测量。
（4）Y 1――1111y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体进口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。
（5）Y 2――2221y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体出口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。
（6）气相平均推动力m Y ∆将吸收操作线和平衡线在坐标纸上作图，如图12-1所示在平衡线为直线或近似为直线时，操作线与平衡线之间的垂直距离即为塔顶与塔底气相推动力。
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。
化工原理实验—吸收
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程；(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；(3)掌握吸收总传质系数的测定方法．二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定: Na = Ky A Δym式中 Ky 为气相总传质系数，mol/m2*h；A 为填料的有效接触面积，m2；Δym 为塔顶、塔底气相平均推动力。
a 为填料的有效比表面积，m2/m3；V 为填料层堆积体积， m3 ；Kya 为气相总容积吸收传质．系数，mol/m3*h。
从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：Δym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。
2．填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。
在低浓度气体吸收时，回收率可近似用下式计算：η = （y1 - y2）/y1吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。
控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。
由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率η增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率η增大。
当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。
但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。
吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，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。
对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力Δym或许会有所减小。
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三、 实验装置
本实验装置如图3.9-2所示。
空气由风机送入，与来自氨气钢瓶的氨气混合送入填料塔底部，水从塔顶喷淋而下，与混合气体在塔中逆流接触进行传质，尾气从塔顶排出，吸收后的液体在塔底经液封装置排出。
尾气一部分送入尾气分析系统，用来分析其浓度。
装置中有多个流量计、压差计、温度计，用来测量氨气、空气和水的流量、压差、温度。
所用设备及仪表规格如下：
1．叶氏风机：
风量4.1m3/min;
风压1.5m;
功率2.8kW
2．吸收塔：
d内＝107mm；内装填料型号Ф12×13×1.3瓷环;
3．氨瓶：
43～45升；
4．转子流量计：
空气：LZB－40 7～45m3/h；
水：LZB－15 20～250L／h;
氨：LZB－15 0.25～2.5 m3/h；
5.U型管压力计与单管压力计;
6.温度计:0 ～100℃;
7.湿式气体流量计:
BSD-5 0.5m3/h；
四、实验步骤
1．预先检查风机、氨瓶、吸收系统设备、管路、阀门、测量仪器是否正常，并了解各自使用方法。
2．打开水阀门，使吸收塔内填料充分湿润，然后将阀门关小，将流量调节至一定范围。
3．全开风机的旁通阀，启动风机。
调节旁通阀的开度，使空气以指定流量送入吸收塔。
4．根据空气流量估算氨气流量使混合气体的氨含量约为3～4％（体积）。
然后打开液氨钢瓶上的氨阀（必须在氨自动减压阀处于关闭状态下），调节氨自动减压阀控制低压氨流量在所需流量上，并维持稳定。
5．在一定喷淋密度下，使通入吸收塔的空气和氨气流量保持不变，从塔顶尾气取样分析尾气氨浓度，并记录相关的数据。
6．改变喷淋密度或空气流量，重复实验5～6次。
7．实验完毕后，关闭液氨阀门，停风机，停水，清理现场，一切复原。
8．
五、实验报告的要求
根据实验原始数据，进行数据处理，计算气相总传质系数K y。
计算方法和计算所用公式如下：
① 计算空气流量
V'oa V'ob――通过吸收盒的氨气体积和空气体积；
V'ob＝T2P1V1／（T1P2）
二、操作:
预先往吸收盒中装入稀硫酸(约0.02M)0.2ml作吸收液,再加入两滴甲基橙作为指示剂,并加入蒸馏水至吸收盒管路分岔口处,使吸收液在吸收气体时能正常循环,把吸收盒接入取出尾气管路中,吸收盒的出口接湿式流量计,打开管路中的阀门,分析开始,被测气体通过吸收盒后,其中氨被吸收,而空气则由湿式流量计计量所流过的体积,当吸收液由红变黄即到终点,立即关闭阀门,读取湿式流量计空气流量。
附录三、湿式气体流量计的使用方法
一、 流量计的结构
流量计主要部分是用镀锡铜薄制成的，外部为一圆形外壳，内部为分成四部分的转子，在流量计正面有指针、刻度盘和计数器，用以记录气体流量；进气管和放水旋塞均在流量右面，出气管和水平仪在流量计的顶部；在表顶有两个垂直的孔，用于加水和插入压力计和温度计，溢水旋塞在流量计正面右侧，流量计下面有三只螺丝支脚，用来校准水平。
二、 流量计的使用方法
① 使用时，先将进气管和出气管用橡皮管连接，橡皮管及接口处不能漏气。
② 旋转流量计下面三只螺丝支脚，样准水平仪，使气泡保持在正中。
③ 拨去一只顶部橡皮软塞，并开启溢水旋塞，将普通清洁水注入表内，直到水从溢水
旋塞溢出为止。
④ 使溢水旋塞上面的碗形水面成平坦状态，再关闭溢水旋塞。
⑤ 用橡皮软塞将气压计和温度计插在流量计顶部孔内，接头处不得漏气。
⑥ 使气体通过，流量指针转动力数圈后即可使用。
三、 读数
① 气体流量可在刻度盘和计数器上读出，整数在计数器上读出，小数在刻度盘上读。
②该流量计只测量气体体积，温度、压力对体积的影响可根据计算进行校准。