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1、化工原理实验教案填料吸收收塔的操操作及吸吸收传质质系数的的测定一、实验验目的 1了解填填料吸收收塔的结结构和流流程； 2了解吸吸收剂进进口条件件的变化化对吸收收操作结结果的影影响； 3掌握吸吸收总传传质系数数Kya的测测定方法法 4. 学学会使用用GC二、实验验原理吸收操作作是分离离气体混混合物的的方法之之一，在在实际操操作过程程中往往往同时具具有净化化与回收收双重目目的。因因而，气气体出口口浓度yy2是度量量该吸收收塔性能能的重要要指标，但但影响yy2的因素素很多，因因为吸收收传质速速率NAA由吸收收速率方方程式决决定。(一). 吸收收速率方方程式：吸收传质质速率由由吸收速速率方程程决定 ：
2、 或 式中： Kyy 气相总总传系数数，mool/mm3.s；A 填料的的有效接接触面积积，m22；ym塔塔顶、塔塔底气相相平均推推动力， V填填 填料层层堆积体体积，mm3； Kyya 气相相总容积积吸收传传质系数数，mool/mm2.s。从前所述述可知，NNA的大小小既与设设备因素素有关，又又有操作作因素有有关。 (二).影响响因素： 1设设备因素素： V填与与填料层层高度HH、填料料特性及及放置方方式有关关。然而而，一旦旦填料塔塔制成，VV填就为一一定值。 2操操作因素素： a气气相总容容积吸收收传质系系数Kyya 根据双双膜理论论，在一一定的气气温下，吸吸收总容容积吸收收传质系系数Ky
3、ya可表表示成： 又有文献献可知：和，综合合可得，显显然Kyya与气气体流量量及液体体流量均均有密切切关系。比比较a、bb大小，可可讨论气气膜控制制或液膜膜控制。 b气气相平均均推动力力ym将操作线线方程为为：的吸吸收操作作线和平平衡线方方程为：ymmx的平平衡线在在方格纸纸上作图图，从图图5-11中可得得知：图5-11 吸收收操作线线和平衡衡线其中 ；，另外外，从图图5-11中还可可看出，该该塔是塔塔顶接近近平衡。 (三). 吸吸收塔的的操作和和调节： 吸收操操作的结结果最终终表现在在出口气气体的组组成y22上，或或组分的的回收率率上。在在低浓度度气体吸吸收时，回回收率可近似似用下式式计算：
4、吸收塔的的气体进进口条件件是由前前一工序序决定的的，控制制和调节节吸收操操作结果果的是吸吸收剂的的进口条条件：流流率L、温温度t、浓浓度x22三个因因素。由吸收分分析可知知，改变变吸收剂剂用量是是对吸收收过程进进行调节节的最常常用方法法，当气气体流率率G不变变时，增增加吸收收剂流率率，吸收收速率NNA增加，溶溶质吸收收量L增增加，那那么出口口气体的的组成yy2减小，回回收率增大。当液相阻阻力较小小时，增增加液体体的流量量，传质质总系数数Kya变化化较小或或基本不不变，溶溶质吸收收量的增增加主要要是由于于传质平平均推动动力yym的增大大而引起起，即此此时吸收收过程的的调节主主要靠传传质推动动力的
5、变变化。当液相阻阻力较大大时增加加液体的的流量。传传质系数数Kya大幅幅度增加加，而平平均推动动力可能能减小，但但总的结结果使传传质速率率NA增大，溶溶质吸收收量增大大。 吸收剂剂入口温温度对吸吸收过程程影响也也甚大，也也是控制制和调节节吸收操操作的一一个重要要因素。降降低吸收收剂的温温度，使使气体的的溶解度度增大，相相平衡常常数减小小。 对于液液膜控制制的吸收收过程，降降低操作作温度，吸吸收过程程的阻力力将随之之减小，结结果使吸吸收效果果变好，yy2降低，而而平均推推动力ym或许会会减小。对对于气相相控制的的吸收过过程，降降低操作作温度，过过程阻力力不变但平均均推动力力ym增大，吸吸收效果果
6、同样将将变好。总总之，吸吸收剂温温度的降降低，改改变了相相平衡常常数，对对过程阻阻力及过过程推动动力都产产生影响响，其总总的结果果使吸收收效果变变好，吸吸收过程程的回收收率增加加。 吸收剂剂进口浓浓度x22是控制制和调节节吸收效效果的又又一重要要因素。吸吸收剂进进口浓度度的降低低，液相相进口处处的推动动的增大大，全塔塔平均推推动力也也将随之之增大而而有利于于吸收过过程回收收率的提提高。 应当注注意，当当气液两两相在塔塔底接近近平衡（LL/Gm）（见见图52a）欲欲降低yy2，提高高回收率率，用增增加吸收收剂用量量的方法法更有效效。但是是当气液液两相在在塔顶接接近平衡衡时（LL/Gm）（见见图5
7、2b）提高高吸收剂剂用量，即即增大LL/G并并不能使使y2明显的的降低，只只有用降降低吸收收剂入塔塔浓度xx2才是有有效的。 aa b图5 - 2 LL/G大大小对操操作的影影响三、实验验要点1 单元操作作 - 吸收收单元操操作的特特点；回回收率的影响响因素；2 实验结果果 - 双膜膜理论、分分析吸收收过程属属于气膜膜控制或或液膜控控制；3 实验测量量 - 气体体转子流流量计的的读数以以及校正正；4 实验流程程 - 液泛泛现象及及预防，液液封的作作用及控控制；5 实验设备备 - 填料料吸收塔塔的结构构及操作作及填料料介绍。四、实验验装置示示意图及及流程五、实验验步骤(一).设备： 本实验验装置
8、是是空气丙酮混混合气水吸收收系统，吸吸收塔为为填料吸吸收塔，气气体是经经定值器器将压力力恒定的的室温空空气，进进入丙酮酮容器鼓鼓泡而出出，得到到的丙酮酮已达饱饱和的混混合气，吸吸收剂为为自来水水，用色色谱分析析的方法法，测定定混合气气进口浓浓度y11及混合合气出口口浓度yy2。(二).测试准准备： 1.接接通气路路，打开开水流量量计开关关，再打打开定值值器开关关，将压压力恒定定在0.02MMPa左左右，然然后，打打开气体体转子流流量计，把把水和气气的转子子流量计计调节至至测试时时的最大大值，仔仔细检查查设备是是否有漏漏液、液泛等不不正常现现象，如如果一切切正常，即即可开始始调试。 2测试： 在
9、上面面的步骤骤完成后后，用分分别改变变水流量量、空气气流量（均均由小至至大）、及及水温（升升高）的的方法，测测数组数数据。每每改变一一次水流流量或空空气流量量，均需需间隔数数分钟取取样，或或出口水水温基本本恒定。取取样时，先先取y11再取yy2。 3. 注意意事项： 气体流流量不能能超过6600 L/hh，液体体流量不不能超过过7L/h，否否则有可可能液泛泛。液封封的液位位高低由由后面的的阀门控控制。六、实验验操作原原则及内内容(一).实验操操作原则则： 11先开开水的开开关，后后开气的的开关，并并测量空空气的温温度。？ 22y11每次都都要测量量，且要要先测yy2，后测测y1，防止止影响吸吸
10、收的平平衡。 33注意意控制液液封的水水位，且且要防止止液泛。 44加热热温度要要小于550，。（电电压955伏左右右） 55改变变控制条条件时，要要经过110 155 miin时间间稳定。(二).实验内内容： 11在空空气流量量恒定条条件下，改改变清水水流量，测测定气体体进出浓浓度y11、y2，计算算组分回回收率，传质质推动力力面yym和传质质系数KKya。 2在在清水流流量恒定定条件下下，改变变空气流流量，测测定气体体进出口口浓度yy1、y2，计算算组分回回收率，传质质推动力力面yym和传质质系数KKya。3在空空气流量量和清水水流量恒恒定条件件下，改改变清水水温度，测测定气体体进出口口浓
11、度yy1、y2，计算算组分回回收率，传质质推动力力面yym和传质质系数KKya。七、实验验数据记记录及数数据处理理(一). 设备备参数： 填料料：瓷质质拉西环环； 气气液接触触方式：气 液逆逆流；(二). 操作作参数： 定值值器压力力：0.02-0.004MPPa ( 表表压 )(三).原始数数据记录录： 1常常数： 填料塔塔直径DD：400 mmm；填料料塔高度度H：2220 mm； 色谱仪仪系数：0.118；室室温：110；气压压：1001.33KPaa2实验验数据记记录：序号气体流量量G / (L/h)水流量L / (L/h)气体进口口浓度色谱峰高高气体出口口浓度色谱峰高高水进口温度/水
12、出口温度/混合气温度/12345 (四四)计算结结果序号气体流量量GKmoll / m2.h水流量LLKmoll / m2.hx1ymKya12345八、实验验数据处处理中注注意事项项说明： 1气气体流量量计在00.022MPaa下使用用，与气气体流量量计标定定时的状状态不同同，故需需校正： 2吸吸收剂的的进口温温度由半半导体温温度计测测得，需需计算全全塔平均均温度，来来查得各各组的mm值。全全塔平均均温度为为： 3色色谱仪上上读得的的峰面积积正比于于取样气气相浓度度，进出出口峰面面积之比比，等于于气体进进出口浓浓度y11， yy2之比。 4. 丙酮的的安托因因方程系系数 P：mmmHgA：6
13、.75.30B：10030.96C：2009.883t： （55455）九、实验验数据处处理结果果的讨论论及要求求 1在在空气流流量恒定定条件下下，改变变清水流流量，讨讨论组分分回收率率，传质质推动力力面yym和传质质系数KKya的变变化规律律。 2在在清水流流量恒定定条件下下，改变变空气流流量，讨讨论组分分回收率率，传质质推动力力面yym和传质质系数KKya的变变化规律律。 3从从实验数数据分析析水吸收收丙酮是是气膜控控制还是是液膜控控制，还还是两者者兼而有有之。十、思考考题 1从传质质推动力力和传质质阻力两两方面分分析吸收收剂流量量和吸收收温度对对吸收过过程的影影响？ 2从实验验数据分分析水吸吸收丙酮酮是气膜膜控制还还是液膜膜控制，还还是两者者兼而有有之？ 3填料吸吸收塔塔塔底为什什么必须须有液封封装置，液液封装置置是如何何设计的的。 4将液体体丙酮混混入空气气中，除除实验装装置鼓泡泡器中用用到的方方法外，还还可有哪哪几种？实验五 吸收实验 13 / 13