化工原理 实验七 ppt课件
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江苏师范大学《化工原理》教学实验PPT实验七填料塔吸收塔传质系数的测定
（6）手动状态，开度55%，气体流量5-8m3/h，液体流量0.40.6m3/h，CO2流量3-4L/min。仔细调节风机旁路阀门的开度（并调节 CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在某一值；）
（7）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度、压差计、 压力表上读取各温度、塔顶塔底压差读数，通过六通阀在线进样，利 用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气体组成；
（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）打开混合罐底部排空阀，排放掉空气混合贮罐中的冷凝水； （3）打开仪表电源开关及风机电源开关，进行仪表自检； （4）开启进水阀门，让水进入填料塔润湿填料，仔细调节玻璃转子流
量计，使其流量稳定在某一实验值。（塔底液封控制：仔细调节液体 出口阀的开度，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）启动风机，打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀；
h HOG
Nm
HOG ： 传质单元高度 (m); Ky a： 总体积传质系数(mol.m-3.s-1); NoG ： 传质单元数 ; A ：吸收塔的截面积(m2); G ： 气相摩尔流量 (mol/s) ; △ym ： 传质推动力。
（三）、实验装置与流程
(四)、实验步骤
实验七、填料塔吸收塔传质系数的测定
(一)、实验目的
1.掌握填料塔吸收装置的基本结构及流程。 2.掌握填料塔吸收装置的操作。 3.掌握总体积传质系数的测定方法。 4.学会气相色谱仪和六通阀的使用方法。
1
（二）、实验原理
气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、 无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。 本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶 解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以 提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸 收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO2气体的解 吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定Kxa和HOL。
化工原理课件
自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度 不同，产生密度差而引起的循环运动 强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动
2019/11/3
8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
2019/11/3
3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
2019/11/3
17
7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
2019/11/3
6
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
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8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
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3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
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7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
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溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
化工原理实验PPT课件
光滑管
0.05 0.04 0.03
0.02
0.015 / d
0.01
0.006
0.004 0.002
0.001 0.0006 0.0004
0.0002 0.0001 0.00005
103 2 4 6 104 2 4 6 105 2 4 6 106 2 4 6 107 2 4 6 108
雷诺准数Re
1、实验原理和设备 2、实验操作讲解 3、实验结果分析（绘制曲线，找出关系式， 对比理论公式，分析原因） • 回答以下问题： ✓为了使实验数据点在曲线上尽可能均匀分布，为此 实验中压力差的读数应怎样选取？ ✓本 实 验 以 水 为 工 作 介 质 ， 做 出 λ - R e 曲 线 ， 是 否 适 用于其他流体，为什么？
第23页/共25页
第24页/共25页
第18页/共25页
第19页/共25页
4. 干燥实验
实验目的： 掌握干燥曲线、干燥速率曲线的测定方法 学习物料含水量的测定方法。 加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解 实验内容： 在空气流量和温度不变的条件下，测量物料的干燥曲线、
干燥速率曲线和临界含水量。
第20页/共25页
AB
•
求
出
λ
-
R
e
关
系
式，并与理论公式 第1页/共25页
比
较
实验原理：
hf
l
d
u2 2
J/kg
——直管阻力通式（范宁Fanning公式）ຫໍສະໝຸດ 其它形式：压头损失：
Hf
l d
u2 2g
m
压力损失：
pf
l d
u 2
2
Pa
《化工原理实验绪论》PPT课件
编辑ppt
化工原理实验教学研究6 室
量纲分析法的步骤
找出影响过程的独立变量
确定独立变量所涉及的基本量纲
构造变量和自变量间的函数式，通常以指数 方程的形式表示
用基本的量纲表示所有独立变量的量纲，并 写出独立变量的量纲式
依据物理方程的量纲一致性和π定理得出量 纲为一数群方程
通过实验归纳总结两岗位一的具体函数式
编辑ppt
化工原理实验教学研究5 室
二、实验研究方法
➢ 2.量纲分析法
量纲分析法，所依据的基本原则是物理 方程的量纲一致性。将多变量的函数，整 理为简单的量纲唯一数群之间的函数，然 后通过实验归纳整理出量纲唯一的数群之 间的具体关系式，从而大大减少实验工作 量，同时也容易将实验结果应用到工程计 算和设计中。
1.实验准备工作
认真预习实验教材和化工原理教材有关章 节，了解所做实验的目的、要求、方法和 基本原理。写出预习报告，并准备好实验 记录表格。
进入实验室后，了解实验装置，设备结构， 认真思考实验步骤，内容及方法。
实验开始前，进行适当分工。设备启动前
要调整检查设备再启动操作。
编辑ppt
化工原理实验教学研究9 室
r
3. 后图解法确定NT
3. 填料层的等板高度 HE Th/PNT
编辑ppt
化工原理实验教学研1究4 室
四、实验内容简介
➢ 气体的吸收与解吸实验
分别测定吸收和解吸过程中液相传质系数与液体 喷淋密度的关系
➢ 干燥实验
1. 利用干湿球温度计测定湿空气的湿度
2. 测定物料在恒定干燥条件下的物料干燥曲线和干 燥速率曲线
3. 测定实验条件下恒速干燥阶段的传质系数和表面 传热系数
编辑ppt
天津大学版 化工原理 第七章 干燥 ppt 课件
w w w w 1 2 1 2 W G G 1 2 1 w 1 w 2 1
物料衡算（Mass balance）
2、水分蒸发量
湿废气体 L , H2 湿物料 G1 , w1 干 燥 产 品 G2 , w2 热空气 L , H1
c c 1 c H H g v
，
cv=1.88
c 1 . 01 1 . 88 H H
4.焓I (Total enthalpy)
焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I Ig HI v
一般以0℃为基准，且规定在0℃时绝干空气和水汽的 焓值均为零，则
I ( c Hc ) t r H c t r H g v 0 H 0
2、确定空气的状态点，查找其它参数 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两 个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的 状态点。
湿度图的使用 ① 空气状态的确定：已知空气的任何两个参数即可 确定其状态。
② 空气的加热与冷却过程
加热：空气的φ减小，表明空气接收水汽的能力加强
② 空气的加热与冷却过程 冷却：t＜td时，空气的H不变；t=td时，有水冷凝
q
液滴 表面 tw , Hw源自b、计算Q S ( t t ) w
气体 t, H
液滴 kH 对流传质 N
S ( t t) k S ( H H ) r
w H s , t
w
Q k S ( H H ) r H s , t t w w
k H t t r ( H H ) w t s , t w w
5 t 273 1 . 0133 10 1 H v 22 . 4 H 273 P 29 18 5 t 273 1 . 0133 10 ( 0 . 772 1 . 244 H ) 273 P
物料衡算（Mass balance）
2、水分蒸发量
湿废气体 L , H2 湿物料 G1 , w1 干 燥 产 品 G2 , w2 热空气 L , H1
c c 1 c H H g v
，
cv=1.88
c 1 . 01 1 . 88 H H
4.焓I (Total enthalpy)
焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I Ig HI v
一般以0℃为基准，且规定在0℃时绝干空气和水汽的 焓值均为零，则
I ( c Hc ) t r H c t r H g v 0 H 0
2、确定空气的状态点，查找其它参数 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两 个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的 状态点。
湿度图的使用 ① 空气状态的确定：已知空气的任何两个参数即可 确定其状态。
② 空气的加热与冷却过程
加热：空气的φ减小，表明空气接收水汽的能力加强
② 空气的加热与冷却过程 冷却：t＜td时，空气的H不变；t=td时，有水冷凝
q
液滴 表面 tw , Hw源自b、计算Q S ( t t ) w
气体 t, H
液滴 kH 对流传质 N
S ( t t) k S ( H H ) r
w H s , t
w
Q k S ( H H ) r H s , t t w w
k H t t r ( H H ) w t s , t w w
5 t 273 1 . 0133 10 1 H v 22 . 4 H 273 P 29 18 5 t 273 1 . 0133 10 ( 0 . 772 1 . 244 H ) 273 P
化工原理-7传质PPT课件
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i 1
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
N
yi 1
i1
二、质量分数与摩尔分数
质量分数与摩尔分数的关系
由质量分数 求摩尔分数
xA
wA / M A
一、分子扩散现象与费克定律
1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递
现象—分子传质。
❖ 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散 ❖分子传质在气相、液相和固相中均能发生
播放动画31：分子扩散现象
一、分子扩散现象与费克定律
2.费克(Fick)定律
描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
及
边界条件
(1) z = z1 cA = cA1 ( pA= pA1 ） (2) z = z2 c A= cA2 ( pA= pA2 ）
一组分通过另一 停滞组分的扩散
二、气体中的稳态分子扩散
求解可得
NA
Dc
AB 总
z
ln
c
总
cA2
c
总
c A1
或
NA
Dp
AB 总
RTz
ln
p
总
p
总
pA2 p A1
二、气体中的稳态分子扩散
简单分子的扩散体积
v
/（cm3/mol）
7.07
物质
CO
v /（cm3/mol）
化工原理课件第七章
化工原理授课提纲
7. 传质与分离过程概述
§7.
传质与分离过程概述
§7.1. 概述
一.
1.
传质过程
单相传质过程 在气相或液相中的物质传递
z
推动力：浓度差 ∆Ci 宏观上 — 分子或流体质点由于浓度的不同引起的迁移； 微观上 — 分子的热运动产生的扩散； 热力学基础 — 熵增加过程为自发过程。
z
平衡：体系内浓度均匀
2.
液体中的扩散系数 对于很稀的非电解质溶液,有半经验式：(P14 页 7-43 式) D～溶质的体积、溶剂的粘度及分子量、溶剂的缔合参数、T 有关。由于液体压缩性小,故 忽略 P 的影响。
3.
固体中的扩散系数 z 正常扩散(或体积扩散)：单相扩散 z 努森扩散：分子在孔道中的碰撞扩散+体积扩散 z 结构扩散：分子在孔道中的碰撞扩散 z 表面扩散：分子在孔道表面上吸附扩散 方程形式(略)
p DP ln B 2 RT Z p B 1 p A1 − p A 2 =1 pB 2 − pB 1
因为：P= pA1+pB1= pA2+pB2 则：pA1- pA2= pB2 -pB1 →
那么：NA=
p DP DP p − p A2 DP p A1 − p A 2 ln B 2 A1 = = (pA1-pA2) RT Z p B 1 p B 2 − p B 1 RT Z p B 2 − p B 1 RT Z p Bm p ln B 2 p B1 DC (CA1–CA2) ZCBm
液相
NA=
z
质量浓度： ci=
mi V ni V
kg/m3 kmol/m3
z
摩尔浓度： Ci = 浓度换算：
z
ρ = m/V = ∑ci ( i =A、B、…) ci = mi/V =aim/V = aiρ Ci=ni/V=xin/V=xiC (C=n/V→混合物的总摩尔浓度,kmol/m3) 对于气体混合物： Ci= ni/V=pi/RT ci= mi/V =Mini/V =Mi pi/RT …… 见 P5 页。
7. 传质与分离过程概述
§7.
传质与分离过程概述
§7.1. 概述
一.
1.
传质过程
单相传质过程 在气相或液相中的物质传递
z
推动力：浓度差 ∆Ci 宏观上 — 分子或流体质点由于浓度的不同引起的迁移； 微观上 — 分子的热运动产生的扩散； 热力学基础 — 熵增加过程为自发过程。
z
平衡：体系内浓度均匀
2.
液体中的扩散系数 对于很稀的非电解质溶液,有半经验式：(P14 页 7-43 式) D～溶质的体积、溶剂的粘度及分子量、溶剂的缔合参数、T 有关。由于液体压缩性小,故 忽略 P 的影响。
3.
固体中的扩散系数 z 正常扩散(或体积扩散)：单相扩散 z 努森扩散：分子在孔道中的碰撞扩散+体积扩散 z 结构扩散：分子在孔道中的碰撞扩散 z 表面扩散：分子在孔道表面上吸附扩散 方程形式(略)
p DP ln B 2 RT Z p B 1 p A1 − p A 2 =1 pB 2 − pB 1
因为：P= pA1+pB1= pA2+pB2 则：pA1- pA2= pB2 -pB1 →
那么：NA=
p DP DP p − p A2 DP p A1 − p A 2 ln B 2 A1 = = (pA1-pA2) RT Z p B 1 p B 2 − p B 1 RT Z p B 2 − p B 1 RT Z p Bm p ln B 2 p B1 DC (CA1–CA2) ZCBm
液相
NA=
z
质量浓度： ci=
mi V ni V
kg/m3 kmol/m3
z
摩尔浓度： Ci = 浓度换算：
z
ρ = m/V = ∑ci ( i =A、B、…) ci = mi/V =aim/V = aiρ Ci=ni/V=xin/V=xiC (C=n/V→混合物的总摩尔浓度,kmol/m3) 对于气体混合物： Ci= ni/V=pi/RT ci= mi/V =Mini/V =Mi pi/RT …… 见 P5 页。
《化工原理实验》课件
实验操作与注意事
03
项
实验操作流程
实验前准备
检查实验器材、试剂和设备，确保其完好无 损。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得出结论。
实验操作
按照实验步骤进行操作，注意观察实验现象 ，记录数据。
实验后整理
清洗实验器材，整理实验数据和报告。
实验操作要点
01 严格遵守实验操作规程，确保实验安全。
02 注意观察实验现象，记录数据要准确、完 整。
实验报告格式要求
01
实验原理
详细介绍实验涉及的理论和基础 知识。
实验步骤
02
03
数据记录
详细记录实验的操作过程和步骤 。
准确、完整地记录实验数据，包 括图表、表格等形式。
实验报告格式要求
结果分析
对实验数据进行处理、分析和解释，得出结 论。
讨论与建议
对实验结果进行深入讨论，提出改进和优化 实验的建议。
03
02
随机误差
由于偶然因素引起的误差，具有随 机性。
粗大误差
由于人为因素或环境因素引起的误 差，具有明显的不合理性。
04
05
实验报告撰写与要
求
实验报告格式要求
标题页
标题、作者、班级、学号等基本信息应清晰明 确。
目录
列出报告的主要内容和结构，方便阅读者快速 了解报告内容。
实验目的
简明扼要地阐述实验的目标和目的。
《化工原理实验》ppt 课件
目录
• 实验课程简介 • 实验原理 • 实验操作与注意事项 • 实验数据处理与结果分析 • 实验报告撰写与要求
实验课程简介
01
实验课程目标
1
掌握化工原理的基本实验技能和实验方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
系将不再为简单的直线关系（喷淋密度 为L1、L2曲线），且存在两个较明显的 转折点。
lg p
液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
B
B’
A’
A
lg u
原因：喷淋液体在填料上形成液膜，占据部分空隙，减小 了气体的流通截面，对相同空塔气速压降升高。
化工原理 实验七
在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大 致可分为三段：
记录各压差计的零位读数。 检查气路系统。开风机之前必须全开放空阀，
以免风机烧坏。检查转子流量计阀门是否关闭， 以免风机开动转子突然上升将流量计管打破。
化工原理 实验七
2、实验操作
1．流体力学特性实验 （1）启动风机，测定干填料阻力降与空塔气速的大小。
测量8～9组数据,记录每次流量下的塔顶表压、填料层 压降、流量大小、计前表压、温度等参数。 （2）开动供水系统，慢慢调节流量接近液泛，使填料 完全润湿后再降到预定气速进行实验。 （3）测定湿填料压降，固定两个不同的液体喷淋量分 别进行测定。 每固定一个喷淋量，调节空气流量，从 小到大测量8～9组数据。
化工原理 实验七
填料吸收塔的操作和 吸收系数的测定
化工原理 实验七
➢1. 了解填料吸收塔的结构、填料特性 及吸收装置的基本流程。
➢２. 熟悉填料塔的流体力学性能。 ➢３. 掌握总传质系数KYa测定方法。
化工原理 实验七
1. 测定干填料及不同液体喷淋密度下填 料的阻力降P与空塔气速u的关系曲线， 并确定液泛气速。
当气速低于A点时，气体流动 对液膜的曳力很小，液体流动不 受气流的影响，填料表面上覆盖 的液膜厚度基本不变，因而填料 层的持液量不变，该区域称为恒 持液量区。此时△P/Z～u为一直 线，位于干填料压降线的左侧， 且基本上与干填料压降线平行。
lg p
液泛 L2 气速
B’
L1 L=0 C 载液 区
B
A’
化工原理 实验七
主要结构：
7
塔体：一般取为圆筒形。 液体
内件：包括填料支承与压紧装置、液
6
5
体与气体分布器、液体再分布器以
及气体除沫器等。
4
8
3
操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀
2
分布于填料上，依靠重力作用沿填
料表面自上而下流动，并与在压强
1
差推动下穿过填料空隙的气体相互 气体
接触，发生传热和传质。
lg p
液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
B
A’
A
lg u
化工原理 实验七
气液两相的平关系可认为服从亨利定律，相 应的吸收速率方程式为：
GA=KYa·Vp·Ym
（1）填料层体积Vp
Vp=π·DT2·Z/4
化工原理 实验七
（2）GA由吸收塔的物料衡算求得
GA=V（Y1—Y2）
化工原理 实验七
11
12 13
1
2
3
4
5
7
8
9
10
6
1． 水流量计 2．氨气流量计 3．空气流量计 4氨缓冲罐 5．空气 缓冲罐 6．气泵 7．放空阀 8．计前表压 9．塔顶表压 10．填料层 压降 11．吸收塔 12．吸收瓶 13．湿式气体流量计
化工原理 实验七
化工原理 实验七
1. 实验前准备工作 熟悉实验装置及流程，弄清各部分的作用，并
B
A’
A
lg u
化工原理 实验七
若气速继续增大，到达图中C 点时，由于液体不能顺利向下流 动，使填料层的持液量不断增大， 填料层内几乎充满液体。气速增 加很小便会引起压降的剧增，此 现象称为液泛，开始发生液泛现 象时的气速称为泛点气速，以uF 表示，曲线上的点C，称为泛点。 从载点到泛点的区域称为载液区， 泛点以上的区域称为液泛区。
nNH3=2×MH2SO4×VH2SO4×10-3
同样塔顶气相浓度Y2也可通过取样分析来 获得。
化工原理 实验七
（6）平衡关系
Y*
mX
mE
1(1m)X
P
（7）塔底液相浓度X1，塔顶液相浓度X1当吸 收剂为纯水时，塔顶X2=0，而
X1
V L
(Y1
Y2 )
化工原理 实验七
（8）气相平均浓度差Ym
Ym
Y1 Y1* Y2 Y2*
lnY1 Y2
Y1* Y2*
化工原理 实验七
流量 压强 温度 填料塔的尺寸
化工原理 实验七
主要设备尺寸 （1）填料塔 有机玻璃塔内径：D=120mm 填料：不锈钢网环及陶瓷拉西环。 规格：8，10，15。 （2）DC—4型微音气泵一台。 （3）气体流量计;液体流量计 （4）LML—2型湿式气体流量计，。 （5）水银温度计。
A
lgቤተ መጻሕፍቲ ባይዱu
化工原理 实验七
当气速超过B点时，气体对液 膜的曳力较大，对液膜流动产生 阻滞作用，使液膜增厚，填料层 的持液量随气速的增加而增大， 此现象称为拦液。开始发生拦液 现象时的空塔气速称为载点气速 ，曲线上的转折点B，称为载点 。
lg p
液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
2. 测量固定液体喷淋量和气体流量时， 用水吸收空气-氨混和气体中氨的体积吸 收系数KYa。
化工原理 实验七
了解填料塔的流体力学特性是为了计 算填料塔所需动力消耗，确定填料塔 适宜操作范围以及选择适宜的气液负 荷。填料塔的流体力学特性的测定主 要是确定适宜操作气速。
化工原理 实验七
本实验用水吸收空气-氨混合气体中的氨气。 氨气为易溶气体，操作属于气膜控制。在 其他条件不变的情况下，随着空塔气速增 加，吸收系数相应增大。当空塔气速达到 某一值时，将会出现液泛现象，此时塔的 正常操作被破坏。所以适宜的空塔气速应 控制在液泛速度之下。
化工原理 实验七
压 在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠 降 重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜
的摩擦阻力形成了填料层的压降。
压降与气速的关系：
气体通过干填料层（L=0）压降 p 与
空塔气速 u 的关系在双对数坐标上是 一直线，斜率在1.8~2.0之间。
当填料层有一定持液量时， p ~ u 关
（3）标准状态下空气的体积流量V0空
V0
V空
T0 p0
p1 p2 T1T2
化工原理 实验七
（4）标准状态下氨气的体积流量V0NH3
V0NH3
VNH3
T0 p0
0空 p2p1 0NH3 T2T1
（5）塔底气相浓度Y1和塔顶气相浓度Y2
Y1
V0NH3 V0空
nNH3 n空
化工原理 实验七
用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待 测气体，有
lg p
液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
B
B’
A’
A
lg u
原因：喷淋液体在填料上形成液膜，占据部分空隙，减小 了气体的流通截面，对相同空塔气速压降升高。
化工原理 实验七
在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大 致可分为三段：
记录各压差计的零位读数。 检查气路系统。开风机之前必须全开放空阀，
以免风机烧坏。检查转子流量计阀门是否关闭， 以免风机开动转子突然上升将流量计管打破。
化工原理 实验七
2、实验操作
1．流体力学特性实验 （1）启动风机，测定干填料阻力降与空塔气速的大小。
测量8～9组数据,记录每次流量下的塔顶表压、填料层 压降、流量大小、计前表压、温度等参数。 （2）开动供水系统，慢慢调节流量接近液泛，使填料 完全润湿后再降到预定气速进行实验。 （3）测定湿填料压降，固定两个不同的液体喷淋量分 别进行测定。 每固定一个喷淋量，调节空气流量，从 小到大测量8～9组数据。
化工原理 实验七
填料吸收塔的操作和 吸收系数的测定
化工原理 实验七
➢1. 了解填料吸收塔的结构、填料特性 及吸收装置的基本流程。
➢２. 熟悉填料塔的流体力学性能。 ➢３. 掌握总传质系数KYa测定方法。
化工原理 实验七
1. 测定干填料及不同液体喷淋密度下填 料的阻力降P与空塔气速u的关系曲线， 并确定液泛气速。
当气速低于A点时，气体流动 对液膜的曳力很小，液体流动不 受气流的影响，填料表面上覆盖 的液膜厚度基本不变，因而填料 层的持液量不变，该区域称为恒 持液量区。此时△P/Z～u为一直 线，位于干填料压降线的左侧， 且基本上与干填料压降线平行。
lg p
液泛 L2 气速
B’
L1 L=0 C 载液 区
B
A’
化工原理 实验七
主要结构：
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塔体：一般取为圆筒形。 液体
内件：包括填料支承与压紧装置、液
6
5
体与气体分布器、液体再分布器以
及气体除沫器等。
4
8
3
操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀
2
分布于填料上，依靠重力作用沿填
料表面自上而下流动，并与在压强
1
差推动下穿过填料空隙的气体相互 气体
接触，发生传热和传质。
lg p
液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
B
A’
A
lg u
化工原理 实验七
气液两相的平关系可认为服从亨利定律，相 应的吸收速率方程式为：
GA=KYa·Vp·Ym
（1）填料层体积Vp
Vp=π·DT2·Z/4
化工原理 实验七
（2）GA由吸收塔的物料衡算求得
GA=V（Y1—Y2）
化工原理 实验七
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12 13
1
2
3
4
5
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8
9
10
6
1． 水流量计 2．氨气流量计 3．空气流量计 4氨缓冲罐 5．空气 缓冲罐 6．气泵 7．放空阀 8．计前表压 9．塔顶表压 10．填料层 压降 11．吸收塔 12．吸收瓶 13．湿式气体流量计
化工原理 实验七
化工原理 实验七
1. 实验前准备工作 熟悉实验装置及流程，弄清各部分的作用，并
B
A’
A
lg u
化工原理 实验七
若气速继续增大，到达图中C 点时，由于液体不能顺利向下流 动，使填料层的持液量不断增大， 填料层内几乎充满液体。气速增 加很小便会引起压降的剧增，此 现象称为液泛，开始发生液泛现 象时的气速称为泛点气速，以uF 表示，曲线上的点C，称为泛点。 从载点到泛点的区域称为载液区， 泛点以上的区域称为液泛区。
nNH3=2×MH2SO4×VH2SO4×10-3
同样塔顶气相浓度Y2也可通过取样分析来 获得。
化工原理 实验七
（6）平衡关系
Y*
mX
mE
1(1m)X
P
（7）塔底液相浓度X1，塔顶液相浓度X1当吸 收剂为纯水时，塔顶X2=0，而
X1
V L
(Y1
Y2 )
化工原理 实验七
（8）气相平均浓度差Ym
Ym
Y1 Y1* Y2 Y2*
lnY1 Y2
Y1* Y2*
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流量 压强 温度 填料塔的尺寸
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主要设备尺寸 （1）填料塔 有机玻璃塔内径：D=120mm 填料：不锈钢网环及陶瓷拉西环。 规格：8，10，15。 （2）DC—4型微音气泵一台。 （3）气体流量计;液体流量计 （4）LML—2型湿式气体流量计，。 （5）水银温度计。
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当气速超过B点时，气体对液 膜的曳力较大，对液膜流动产生 阻滞作用，使液膜增厚，填料层 的持液量随气速的增加而增大， 此现象称为拦液。开始发生拦液 现象时的空塔气速称为载点气速 ，曲线上的转折点B，称为载点 。
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液泛 L2
气速 载点 C’ 气速 B’
L1 L=0 C 载液 区
2. 测量固定液体喷淋量和气体流量时， 用水吸收空气-氨混和气体中氨的体积吸 收系数KYa。
化工原理 实验七
了解填料塔的流体力学特性是为了计 算填料塔所需动力消耗，确定填料塔 适宜操作范围以及选择适宜的气液负 荷。填料塔的流体力学特性的测定主 要是确定适宜操作气速。
化工原理 实验七
本实验用水吸收空气-氨混合气体中的氨气。 氨气为易溶气体，操作属于气膜控制。在 其他条件不变的情况下，随着空塔气速增 加，吸收系数相应增大。当空塔气速达到 某一值时，将会出现液泛现象，此时塔的 正常操作被破坏。所以适宜的空塔气速应 控制在液泛速度之下。
化工原理 实验七
压 在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠 降 重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜
的摩擦阻力形成了填料层的压降。
压降与气速的关系：
气体通过干填料层（L=0）压降 p 与
空塔气速 u 的关系在双对数坐标上是 一直线，斜率在1.8~2.0之间。
当填料层有一定持液量时， p ~ u 关
（3）标准状态下空气的体积流量V0空
V0
V空
T0 p0
p1 p2 T1T2
化工原理 实验七
（4）标准状态下氨气的体积流量V0NH3
V0NH3
VNH3
T0 p0
0空 p2p1 0NH3 T2T1
（5）塔底气相浓度Y1和塔顶气相浓度Y2
Y1
V0NH3 V0空
nNH3 n空
化工原理 实验七
用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待 测气体，有