化工原理---实验七概要课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实 验,七,填料吸收塔的操作和,吸收系数的测定,实 验 七 填料吸收塔的操作和,一、实 验 目 的,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。,.熟悉填料塔的流体力学性能。,.,掌握,总传质系数K,Y,a测定方法。,一、实 验 目 的1.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸,二、实 验 内 容,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。,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K,Y,a,。,二、实 验 内 容 1.测定干填料及不同液体喷淋密度下填料,1.填料的流体力学性能,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。,1.填料的流体力学性能,2,体积吸收系数,K,Y,a,的测定,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。,2体积吸收系数KYa的测定 本实验用水吸收空气-氨混合气体,填料塔,（Packed Tower）,主要结构,：,塔体,：,一般取为圆筒形。,内件,：,包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。,操作原理,：,液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。,7,6,5,3,4,2,1,液体,气体,8,填料塔（Packed Tower）主要结构：7653421,当填料层有一定持液量时，,p,u,关系将不再为简单的直线关系（喷淋密度为,L,1,、,L,2,曲线），且存在两个较明显的转折点。,填料的流体力学性能,压降,压降与气速的关系：,载液区,高液量,低液量,C,C,B,B,A,A,L=,0,L,1,L,2,lg,u,lg,p,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1.82.0之间。,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。,载点气速,液泛气速,在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠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。,B,当填料层有一定持液量时，p u 关系将不再为简单,压降,压降与气速的关系：,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/Zu,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,。,载液区,高液量,低液量,C,B,A,A,L=,0,L,1,L,2,lg,u,lg,p,液泛气速,B,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：,压降压降与气速的关系：当气速低于A点时，气体流动对液膜,载液区,高液量,低液量,C,B,A,A,L=,0,L,1,L,2,lg,u,lg,p,载点气速,液泛气速,B,C,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,。,压降,压降与气速的关系：,载液区高液量低液量CBAAL=0L1L2lg ulg p,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,u,F,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,。,压降,压降与气速的关系：,载液区,高液量,低液量,C,B,A,A,L,1,L,2,lg,u,lg,p,载点气速,液泛气速,B,C,L=,0,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,三、基 本 原 理,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：,G,A,=K,Y,a,V,p,Y,m,（1）填料层体积V,p,V,p,=,D,T,2,Z/4,三、基 本 原 理气液两相的平关系可认为服从亨利定律，相应的,三、基 本 原 理,（2）G,A,由吸收塔的物料衡算求得,G,A,=V,（,Y,1,Y,2,）,（3）标准状态下空气的体积流量,V,0,空,三、基 本 原 理（2）GA由吸收塔的物料衡算求得,三、基 本 原 理,（4）标准状态下氨气的体积流量V,0NH3,（5）塔底气相浓度Y,1,和塔顶气相浓度Y,2,三、基 本 原 理（4）标准状态下氨气的体积流量V0NH3（,三、基 本 原 理,用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待测气体，有,n,NH3,=2MH,2,SO,4,VH,2,SO,4,10,-3,同样塔顶气相浓度Y,2,也可通过取样分析来获得。,三、基 本 原 理 用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待,三、基 本 原 理,（6）平衡关系,（7）塔底液相浓度X,1,，塔顶液相浓度X,1,当吸收剂为纯水时，塔顶X,2,=0，而,三、基 本 原 理（6）平衡关系,三、基 本 原 理,（8）气相平均浓度差,Y,m,三、基 本 原 理（8）气相平均浓度差Ym,四、测 量 参 数,流量,压强,温度,填料塔的尺寸,四、测 量 参 数,五、实验所需仪器设备,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）DC4型微音气泵一台。,（3）气体流量计;液体流量计,（4）LML2型湿式气体流量计，。,（5）水银温度计。,五、实验所需仪器设备主要设备尺寸,六、实验流程图,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,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,六、实验流程图123456789101112131 水流,六、实验流程图,六、实验流程图,七、实 验 操 作,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。,七、实 验 操 作1.实验前准备工作,七、实验操作,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89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89组数据。,七、实验操作 2、实验操作,2,体积吸收系数,K,Y,a,的测定,（1）维持一个液体喷淋量,确定操作条件。,（2）启动氨气系统。,（3）当空气、氨、水的流量计读数稳定后（约23分钟），记录各流量计的读数、温度及各压差计的读数，并分析进塔和出塔气体浓度。,2体积吸收系数KYa的测定（1）维持一个液体喷淋量,（4）,气体浓度分析方法：,用硫酸吸收气体中的氨，反应方程如下,2NH,3,+H,2,SO,4,+2H,2,O=(NH,4,),2,SO,4,+2H,2,O,到等当点时加有甲基橙指示剂的溶液变黄。,操作步骤:,打开进气管路中的考克，让混合气通过吸收盒，再立即关闭此考克，以使待测气体的管路全部充满此气体。,取一定浓度硫酸液0.51,ml,放入分析瓶，用适当的蒸馏水冲洗瓶壁，再加入,1,2,滴甲基橙指示剂。,打开进气管路中的考克，让气体流经分析瓶，吸收后的空气由湿式气体流量计来计量，待颜色刚刚变黄，关闭分析系统，记录气体体积量,（4）气体浓度分析方法：,3、实验结束,实验完毕，,首先关闭氨气系统，其次为水系统，最后停风机,。,整理好物品，作好清洁卫生工作。,3、实验结束,