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实验指导--填料塔吸收传质系数的测定一、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；5．了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。
二、基本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，所以气体吸收实验常选择CO 2作为溶质组分。
本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。
一般CO 2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO 2气体通入空气中混合以提高空气中的CO 2浓度，水中的CO 2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。
i. 计算公式填料层高度H 为0b a H y OG OG y ya G dy H dh H N K y y *===⋅-⎰⎰式中： G 气体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2·s)；K ya 以△y 为推动力的气相总体积传质系数，kmol / (m 3·s)；H OG 气相总传质单元高度，m ； N OG 气相总传质单元数，无因次。
令：吸收因数A=L/mG ，S=1/A1ln[(1)]1b a OG a ay mx N S S S y mx -=-+-- ii. 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）测定填料层高度H 和塔径D ；（3）测定塔顶和塔底气相组成y a 和y b ；（4）平衡关系。
本实验的平衡关系可写成y = mx式中： m 相平衡常数，m=E/P ；E 亨利系数，E ＝f(t)，Pa ，根据液相温度查得； P 总压，Pa ，取1atm 。
对清水而言，x a =0,由全塔物料衡算()()b a b a G y y L x x -=-可得x b 。
三、实验装置1〕装置流程1、2、13－球阀； 3－气体流量调节阀； 4－液体流量调节阀；5－气体转子流量计；6－液体转子流量计；7－喷淋头；8、11－填料层；9－液体再分布器；10－塔底；11－支撑板；12－压差计；14－二氧化碳转子流量计；15－气体混合罐.吸收装置流程图本实验装置流程：由自来水源来的水送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。
试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定1.实验目的本实验旨在通过填料吸收塔的操作，测定其中一种气体在液体中的吸收特性，并计算其吸收传质系数。
2.实验原理填料吸收塔是一种用于气体吸收液体的设备，常用于废气治理和化学工艺中。
填料吸收塔的主要组成部分包括填料层和液相层。
气体从塔底进入填料层，通过填料与液相进行接触，在质量传递的作用下，溶于气体中的物质被液相吸收，并由塔顶排出。
吸收传质系数是描述气体在液体中传质性能的参数，通常用k来表示。
吸收塔中气体的吸收速率与扩散速率成正比，与接触面积成反比。
传质速率可通过如下公式计算：NTU = k * A * (Cg - Cgi)其中，NTU为传质单位时间内的传质量，k为吸收传质系数，A为塔内液相与气相的有效接触面积，Cg为塔底气相的浓度，Cgi为塔顶气相的浓度。
通过测量塔底和塔顶气相的浓度，以及塔底传质率，即可计算出吸收传质系数k。
3.实验步骤（1）准备工作：将填料装入填料层，根据需要确定填料层的高度；（2）连接好气相和液相导管，并确保无漏气现象；（3）启动搅拌器，使液相均匀分布在填料层上；（4）将适量的气体通入塔底，并记录下通气时间；（5）在通气过程中，采集塔底和塔顶气相的样品，并测定其浓度；（6）根据浓度和通气时间计算塔底传质率；（7）根据传质率、填料表面积等参数计算吸收传质系数k。
4.实验注意事项（1）操作过程中需注意安全，避免吸入有害气体；（2）确保气相和液相导管的连接紧密，无泄漏现象；（3）在取样时，保持塔内气相的稳定，避免因取样产生扰动；（4）实验结束后，清洗设备，存放妥善。
5.计算与分析根据实验测得的塔底和塔顶气相浓度，以及通气时间，计算出塔底传质率。
根据塔底传质率、填料表面积等参数，计算出吸收传质系数k。
6.结论通过填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定，可以了解其中一种气体在液体中的吸收特性，并进一步计算其吸收传质系数。
吸收传质系数的测定可用于化学工程中的设计与优化。
填料吸收塔的流体力学性能及其吸收总传质系数的测定讲稿一、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.了解填料吸收塔的流体力学特性，测定压降与空塔气速的关系；4.学习吸收总传质系数K Y a的测定方法。
二、实验内容1.在各种喷淋量下（包括喷淋量为零）测量气速和压降的关系，并记录塔内拦液和液泛的现象。
2. 固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取某一气相流量，测定气体进出口浓度，由此计算组分回收率η，传质推动力ΔY m和总传质系数K Y a。
内容拓展：(1)填料塔吸收的工业应用。
(2)填料塔技术的发展趋势。
(3)各种填料的认识（教具）和新型填料开发介绍。
三、基本原理1.气体通过填料层的压强降压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。
压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP与空塔气速u的关系如下图所示：图1 填料层的ΔP～u关系当无液体喷淋即喷淋量L0=0时，干填料的ΔP～u的关系是直线，如图中的直线0。
当有一定的喷淋量时，ΔP～u的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。
这两个转折点将ΔP～u关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。
2.吸收塔的操作和调节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η可按下式计算：121211Y Y Y Y Y -=-=η 吸收塔的气体进口条件是由前一道工序决定的，吸收剂的进口条件：流率L 、温度T 、浓度X 2是控制和调节吸收操作的三要素。
3．吸收总传质系数的计算实验物系是清水吸收氨，惰性气体为空气，气体进口中氨浓度Y 1＜10%，属于低浓度气体吸收。
传质速率式：m t Y A Y V a K N ∆⋅⋅= （1）物料衡算式：)()(2121X X L Y Y V -=- （2）相平衡式： mX Y = （3）(1)和(2)式联立得：mt Y Y V Y Y V a K ∆-=)(21 （4） 22112211ln )()(mX Y mX Y mX Y mX Y Y m -----=∆ （5） 式中t V ——填料层体积，m 3四、实验装置和流程（可先由同学介绍，再进行补充讲解，注意指出实验的关键之处）实验装置包括氨气钢瓶、风机、填料塔与尾气分析装置等，其流程如图所示。
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定操作规程
(1.熟悉实验工艺流程，了解气相色谱仪的使用方法。
2.水箱充入清洁水，液位高度须超过80%。
丙酮加入溶剂储罐中，液位高度须超过50%。
3.关闭气、水流量计，启动空压机（控制压力调节在0.4～0.5MPa），出口压力减至0.05MPa 左右。
通过压力定值器，控制实验操作压力保持稳定在0.02～0.03MPa（不能太大）。
4.打开塔顶放气（出口取样）考克（实验中始终处在全开状态），关闭塔底液体（实验中液位高度保持在1/3～1/2）出口阀。
5.打开空气流量计调节空气流量（400～500mL/h），打开水流量计调节水流量（2～ 3L/h）。
待稳定（3～5分钟）后，取样分析。
6.分析所得的结果合格后方可改变空气或水流量再重复操作中，以此类推，直至所需数据测取完毕。
7.所有实验数据测试完毕并经指导教师检查同意后，按色谱操作规程并闭色谱，停水，最后关停风机。
注意事项：
气相色谱使用请严格按照气相色谱开关机步骤操作，实验结束后，先关电，至温度降到一定值后，才能关气，然后恢复到实验前状态。
实验四十六 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、熟悉吸收传质系数的测定方法及实验装置；2、了解操作条件改变对吸收率、平均推动力及传质系数的影响。
二、实验内容1、测定丙酮、空气-水吸收系统在填料吸收塔内作逆流接触的吸收传质系数K y a 或K x a2、分别改变吸收剂流量L 和进口温度t 1进，稳定操作后测定气体进、出口浓度y 1、y 2，计算回收率和吸收率传质系数K y a 或K x a 。
三、基本原理吸收操作的目的是使进塔气体混合物中被吸收组分的出口浓度达到一定要求。
影响2y 的因素有：塔的结构、填料类型、吸收剂性能以及操作条件。
1、吸收传质速率方程式及传质系数吸收传质速率： A N =y m K A y ∆ （1） 式中： y K —气相总传质系数，2/mol m h ;传质系数：my y Z y G y G aK ∆⋅⋅Ω-=2211 （2）ak m a k a K x y y +11＝（3）m y ∆—塔顶、塔底气相平均推动力, 2121ln y y y y y m ∆∆∆-∆∆＝（4） A —填料的有效接触面积2m ，2Z,=4A a D π=⋅Ω⋅Ω （5）全塔物料衡算：m y y Z a K y G y G ∆⋅⋅Ω⋅=-2211 （6）平均推动力： 221122112121ln )()(ln mx y mx y mx y mx y y y y y y m -----=∆∆∆-∆∆＝（7） 由文献可知：a y bx K a AG k a BL==显然：a b y k a CG L = （8）2、吸收塔的操作和调节：在塔结构、填料类型及吸收剂一定情况下，影响y 2、K y a 、m y ∆的因素主要是操作条件。
（1）G=const 时，当L 2y ↑⇒↓若气相阻力控制： a k x 不变，a k y 不变，↑∆m y ，则↓2y ； 若液相阻力控制：↑a k x ，↑↑a k y ，↑↓∆?m y ，则↓2y ； 若两相阻力联合控制：↑a k x ，↑a k y ，?m y ∆，则↓2y 。
实验七填料吸收塔的操作及其Kya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变化对吸收操作结果的影响；
3、掌握吸收传质系数的测定方法。
二、实验任务
1、固定气相流量，在不同液相流量下，测定气体进出口浓度y
1和y
2
，计算组分
回收率、传质推动力和传质系数。
2、固定液相流量，在不同气相流量下，测定气体进出口浓度y
1和y
2
，计算组分
回收率、传质推动力和传质系数。
3、固定液相流量和气相流量，在不同进水温度下，测定气体进出口浓度y
1和y
2
，
计算组分回收率、传质推动力和传质系数。
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的不同而达到分离的一种方法。
不同的组分在不同的吸收剂，不同的吸收温度，不同的液气比，不同的吸收剂进口浓度，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。
吸收操作的目标函数为y
2
，设备和操作是其主要影响因素。
1、设备因素
（1）填料塔的结构
典型的填料塔结构为塔体是一圆形筒体，筒体内分层安放一定高度的填料层，填料层底端由搁栅支撑，液体分布器和液体再分布器将吸收剂均匀地分散至
整个塔截面的填料上。
液体靠重力自上而下流动，气体靠压差自下而上流动，填料的表面覆盖着一层液膜，气液传质发生再气液接触界面上。
（2）填料的作用
a、增加气液接触面积
应满足：1) 80%以上的填料润湿。
2) 液体为分散相，气体为连续相.(反之为鼓泡塔，失去填料的作用)。
b、增加气液接触面的湍动
应满足：1) 保证气液逆流。
2) 要有适宜的液气比，若气速过大，液体下降速度为零，即发生液泛。
填料塔的操作满足了上述要求，填料才会起作用。
(3)液体分布器的作用
克服液体向壁偏流现象，为此，每隔一定高度的填料层，要装有液体再分布器。
使填料均匀润湿，从而增加气液接触面积。
2、操作因素
（1）当L/G 》m 时需降低吸收剂进口浓度
（2）当L/G《 m 时需适当增加吸收剂流量
（3）遇上强放热吸收需采用中间冷却装置
3、吸收总传质系数的测定
传质速率式： N A =K y a ·V 填·△Y m (1) 物料恒算式： 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： Ym
Y Y V G a K y ∆-=21填空 (4) ●注意：空气流量计需校正，其校正公式为：
G 空—装有测空气的流量计； V 填—与塔结构和填料层高度有关;
其中：2
211ln )()(2211mX Y mX Y m mX Y mX Y Y -----=∆ L —装有测吸收剂的流量计；
m---在吸收剂进塔与出塔处装有测液体的温度计，吸收温度 t=(t 进+t 出)/2
四、实验装置和流程
P
T T P G G N N
N N f f N N =≈--=ρρρρρρρρ)()
(
五、实验步骤
1、检查丙酮汽化器中是否需要补充丙酮；
2、打开吸收剂计量流量计至刻度为2L/h。
3、打开空气压缩机，调节压力定值器至刻度为0.02Mpa。
4、调节液封装置中的调节阀使吸收塔塔底液位处于气体进口处以下的某一固定高度。
5、调节进丙酮贮槽的空气计量流量计至刻度为200L/h。
6、固定气相流量为400L/h，分别在液相流量为2L/h 、4 L/h、6 L/h时，依次对气体出口和进口取样分析（注意：在一定流量下须稳定10分钟后，方可采集数据。
）
7、固定液相流量为6L/h，再分别采集气相为600 L/h、1000 L/h时的数据。
8、固定气相和液相流量，打开吸收剂进口温度调节器，旋至电流刻度为 1.2A 左右，使吸收剂温度高于室温15℃左右，待进出口温度显示不变时，取样分析。
9、实验结束时，先关闭吸收剂进口温度加热器、空气压缩机、空气计量流量计待温度降低后再关闭吸收剂计量流量计，上机处理数据。
六、思考题
1、如何校正空气流量计？
2、总结实验结果，分析水吸收丙酮是气膜控制过程还是液膜控制过程？
3、填料吸收塔为什么必需有液封装置？液封装置如何设计的？
七、注意事项
1、启动风机前先关闭空气流量计阀门。
2、调节液封装置中的调节阀使吸收塔塔底液位处于气体进口处以下的某一固定高度。
3、在整个实验过程中，保持压力定值器至刻度为0.02Mpa。
4、待稳定10min以上，方可同时采集实验数据，先测出口气体，后测进口气体。
5、保持气化空气流量计的刻度不变。
八、作业
1、上机处理数据，并打印处理结果，每小组打印一份。
2、完成实验报告，应包含：实验目的、实验原理、实验流程、实验步骤、原始
数据、计算示例，讨论等，其中对计算示例，同一小组同学不得采用同一组数据处理。
