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篇一：实验七填料塔吸收实验
实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定
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。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。４.了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。
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下，不同气体流量时，用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数KYa。
三、基本原理
1．填料塔流体力学特性
填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式，填料分为实体填料和网体填料两大类，如拉西环、鲍尔环、?网环都属于实体填料。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。
吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时,由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降?p的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数,它包括压强降和液泛规律。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。
在填料塔中,当气体自下而上通过干填料（L=0）时,与气体通过其它固体颗粒床层一样,气压降?p与空塔气速u的关系可用式?p=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线,斜率为1.8-2.0。在有液体喷淋（L?0）时,气体通过床层的压降除与气速和填料有关外,还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下,当气速小时,阻力与空塔速度仍然遵守?p?u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填
料表面有液膜存在,填料中的空隙减小,填料空隙中的实际
速度增大,因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时,由于上升气流与下降液体间的摩擦阻力增大,
开始阻碍液体的顺利下流,以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加,此现象称为拦液现象,此点为载点，开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后,当空塔气速再进一步增大,则填料层内拦液量不断增高,到达某一气速时,气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动,填料层的压力将急剧升高,在?p?un关系式中,n的数值可达10左右，此点称为泛点。在不同的喷淋密度下,在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加,填料层的载点气速和泛点气速下降。
本实验以水和空气为工作介质，在一定喷淋密度下,逐步增大气速，记录填料层的压
降与塔顶表压的大小,直到发生液泛为止。2．体积吸收系数KYa的测定
在吸收操作中，气体混合物和吸收剂分别从塔底和塔顶进入塔内,气液两相在塔内逆流接触,使气体混合物中的溶
质溶解在吸收质中，于是塔顶主要为惰性组分,塔底为溶质与吸收剂的混合液。反映吸收性能的主要参数是吸收系数，影响吸收系数的因素很多,其中有气体的流速、液体的喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物
理化学性质等。吸收系数不可能有一个通用的计算式，工程上常对同类型的生产设备或中间试验设备进行吸收系数的
实验测定。对于相同的物料系统和一定的设备(填料类型与
尺寸)，吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而
变化。
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。
本实验所用的混和气中氨气的浓度很底（?10%）,吸收
所得溶液浓度也不高,气液两相的平关系可以被认为服从亨
利定律,相应的吸收速率方程式为：
gA=KYa·Vp·?Ym（7—1）式中gA——单位时间在塔内
吸收的组分量，kmol吸收质/h；
KYa——气相总体积吸收系数，kmol吸收质/（m3填料·h）；Vp——填料层体积，m3；
塔底气相浓度差(Y—Y*)的对数平均值，kmol吸收质
/kmol惰性气?Ym——塔顶、
体。
（1）填料层体积Vp
Vp=π·DT2·Z/4（7—2）式中DT——塔内经，m；Z—
—填料层高度，m。（2）gA由吸收塔的物料衡算求得gA=V（Y1—Y2）（7—3）式中V——空气流量，kmol/h；
Y1——塔底气相浓度，kmolnh3/kmol空气；Y2——塔顶气相浓度，kmolnh3/kmol空气。（3）标准状态下空气的体积流量V0空
T0
V0?V空??
p0p1p2T1T2
（7—4）
式中V0空——标准状态下空气的体积流量，m3/h；V空——转子流量计的指示值，m3/h；
T0、p0——标准状态下空气的温度和压强，273K、101.33kpa；T1、p1——标定状态下空气的温度和压强，293K、101.33kpa；
T2、p2——操作状态下温度和压强，K、kpa。（4）标准状态下氨气的体积流量V0nh3
V0nh3?Vnh3?
?0空p2?p1T0??p0?0nh3T2?T1
（7—5）
3
式中V0nh3——转子流量计的指示值，m/h；
T0、p0——标准状态下空气的温度和压强，273K、
101.33kpa；T1、p1——标定状态下空气的温度和压强，T2、p2——操作状态下温度和压强，?0空——标准状态下空气的密度，?0nh3——标准状态下氨气的密度，（5）塔底气相浓度Y1和塔顶气相浓度Y2
YV0空
nnh31?V?
0nh3n空
式中nnh3——nh3的摩尔数；
n空——空气的摩尔数
用一定浓度，一定体积的硫酸溶液分析待测气体，有
nnh3=2×mh2so4×Vh2so4×10—3式中mh2so4——硫酸的摩尔浓度，mol/l；Vh2so4——硫酸溶液体积，ml。
n空?(V空?
T0pp?2
)/22.40T2
式中V空气––—湿式气体流量计测出的空气体积，T0、p0——标准状态下的温度和压强，22.4——标准状态下一摩尔气体所占有的体积，则Y2=nnh3/n空同样塔顶气相浓度(:填料塔吸收综合实验报告)Y2也可通过取样分析来获得。（6）平衡关系
Y*?
mx1?(1?m)x
