气液传质系数

液液传质系数的测定A 实验目的(1) 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； (2) 测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数;(3) 探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。

B 实验原理实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。

为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。

近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。

工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。

但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。

因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。

1954年刘易斯[1](Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。

本实验即采用改进型的刘易斯池[2] [3]进行实验。

由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。

()*W W W W W C C K dtdC A V -=⋅-(1)()0*0000C C K dtdC A V -=⋅ (2)若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则W W mC C mC C ==*00*,(3)式(1)、(2)中的dtdC值可将实验数据进行曲线拟合然后求导数取得。

（完整版）13液液传质系数的测定液液传质系数的测定A 实验⽬的(1) 掌握⽤刘易斯池测定液液传质系数的实验⽅法； (2) 测定醋酸在⽔与醋酸⼄酯中的传质系数;(3) 探讨流动情况、物系性质对液液界⾯传质的影响机理。

B 实验原理实际萃取设备效率的⾼低，以及怎样才能提⾼其效率，是⼈们⼗分关⼼的问题。

为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。

近⼏⼗年来，⼈们虽已对两相接触界⾯的动⼒学状态，物质通过界⾯的传递机理和相界⾯对传递过程的阻⼒等问题进⾏了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些⼯程问题不得不借助于实验的⽅法或凭经验进⾏处理。

⼯业设备中，常将⼀种液相以滴状分散于另⼀液相中进⾏萃取。

但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相⾼度的分散和强烈的湍动，传质过程和分⼦扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触⾯积、传质推动⼒都难以确定。

因此，在实验研究中，常将过程进⾏分解，采⽤理想化和模拟的⽅法进⾏处理。

1954年刘易斯[1](Lewis)提出⽤⼀个恒定界⾯的容器，研究液液传质的⽅法，它能在给定界⾯⾯积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成⼀个相内全混，界⾯⽆返混的理想流动状况，因⽽不仅明显地改善了设备内流体⼒学条件及相际接触状况，⽽且不存在因液滴的形成与凝聚⽽造成端效应的⿇烦。

本实验即采⽤改进型的刘易斯池[2] [3]进⾏实验。

由于刘易斯池具有恒定界⾯的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率⽅程获得传质系数。

()*W W W W W C C K dtdC A V -=?-(1)()0*0000C C K dtdC A V -=? (2)若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则W W mC C mC C ==*00*,(3)式(1)、(2)中的dtdC值可将实验数据进⾏曲线拟合然后求导数取得。

化工专业实验报告实验名称：双驱动搅拌器测定气-液传质系数学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师：同组姓名：日期：一、实验目的气液传质系数是设计计算吸收塔的重要数据。

工业上应用气液传质设备的场合非常多，而且处理物系又各不相同，加上传质系数很难完全用理论方法计算得到，因此最可靠的方法就是借用实验手段得到。

测定气液传质系数的实验设备多种多样，而且都具有各自的优缺点。

本实验所采用的双驱动搅拌吸收器不但可以测定传质系数，而且可以研究气液传质机理。

本实验的目的是通过了解双驱动搅拌吸收器的特点，明了该设备的使用场合以及测定气液传质系数的方法，进而对气液传质过程有进一步的了解。

二、实验原理气液传质过程中由于物系不同，其传质机理可能也不相同，被吸收组分从气相传递到液相的整个过程决定于发生在气液界面两侧的扩散过程以及在液相中的化学反应过程，化学反应又影响组分在液相中的传递。

化学反应的条件、结果各不相同，影响组分在液相中传递的程度也不同，通常化学反应是促进了被吸收组分在液相中的传递。

或者将这个过程的传质阻力分成气膜阻力与液膜阻力，就需要了解整个传质过程中哪一个是传质的主要阻力，进而采取一定的措施，或者提高某一相的运动速度，或者采用更有效的吸收剂，从而提高传质的速率。

气膜阻力为主的系统、液膜阻力为主的系统或者气膜阻力与液膜阻力相近的系统在实际操作中都会存在，在开发吸收过程中要了解某系统的吸收传质机理必须在实验设备上进行研究。

双驱动搅拌吸收器的主要特点是气相与液相搅拌是分别控制的，搅拌速度可以分别调节，所以适应面较宽。

可以分别改变气、液相转速测定吸收速率来判断其传质机理，也可以通过改变液相或气相的浓度来测定气膜一侧的传质速率或液膜一侧的传质速率。

测定某条件下的气液传质系数必需采取切实可行的方法测出单位时间单位面积的传质量，并通过操作条件及气液平衡关系求出传质推动力，由此来求得气液传质系数。

传质量的计算可以通过测定被吸收组分进搅拌吸收器的量与出吸收器的量之差求得，或是通过测定搅拌吸收器里的吸收液中被吸收组分的起始浓度与最终浓度之差值来确定。

界面湍动对气液传质的影响
马友光;杨雄文;冯惠生;余国琮
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2004(32)4
【摘要】气液传质过程中经常伴有界面湍动.界面湍动由传质的不均匀性引起,反过来又极大地促进传质.介绍了界面湍动的产生机理和形成条件,对4种不同Ra和Ma准数的情况分别进行了分析.讨论了界面湍动强度对气液传质系数的影响关系.传质系数与Man成正比,其中n随着Marangoni对流胞类型的不同而在1/3和1之间变化.在气液系统中,液相与气相阻力比越大,由界面湍动引起的传质的增强效应越显著.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】马友光;杨雄文;冯惠生;余国琮
【作者单位】天津大学,化学工程研究所,天津,300072;天津大学,化学工程研究所,天津,300072;天津大学,化学工程研究所,天津,300072;天津大学,化学工程研究所,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TQ021.4
【相关文献】
1.气液传质相界面湍动现象的实验及分析 [J], 王勇;张泽廷
2.湍球塔气液相界面结构及传质面积 [J], 王征;李季;周加贝;陈德权
3.双光路纹影仪观察气液传质界面湍动现象 [J], 陈杰;曾爱武;袁希钢
4.气液传质界面湍动现象投影观察 [J], 沙勇;李樟云;林芬芬;吐松;肖宗源;叶李艺
5.气液传质过程的界面湍动 [J], 马友光;刘永莉;成弘
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万方数据化工学报第６０卷引言淤浆法是生产高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）的重要工艺之一，在装置扩容改造中，副产物低分子量聚乙烯（低聚物）常常过量产生，影响了反应器内的汽液平衡与气液传质。

在淤浆聚合过程中，气液传质是聚合反应动力学的控制步骤，气体溶解度则是研究气液传质的基础ｕｊ，因此，考察低聚物存在下反应器内的汽液平衡与气液传质具有重要的理论与实际意义。

针对汽液平衡和气液传质，国内外均有研究报道。

Ｍｉｚａｎ等ｒ２ｊ利用气体间歇吸收技术测定了压力１．１～５．５ＭＰａ、温度２９７～３３３Ｋ下乙烯和氢气在液态丙烯中的溶解度和气液传质系数。

Ｌｉ等［１。

测定了温度３１３～３５３Ｋ、压力ｏ．２～５．５ＭＰａ范围内氢气、乙烯及丙烯在正己烷中的溶解度及液相体积传质系数，并以ＰＲ状态方程关联了溶解度数据，考察了温度、压力、转速以及聚丙烯颗粒含量对气液传质的影响。

Ａｔｉｑｕｌｌａｈ等［３１测定了温度２７３～３３３Ｋ、压力Ｏ．１～１ＭＰａ下乙烯和丙烯在甲苯中的溶解度，并以ＳＲＫ及ＰＲ状态方程关联了相平衡关系。

Ｌｅｅ等¨３研究了温度３２３．１５～４２３．１５Ｋ、压力Ｏ．５～２．５ＭＰａ、乙烯一冰片烯共聚物（ＣＯＣ）浓度Ｏ～４０％时，乙烯在甲苯、冰片烯及ＣＯＣ混合溶液中的溶解度，选用ＰＲ状态方程分别结合ｖｄｗ一１混合律及Ｚ—Ｍ混合律，通过泡点压力计算法关联实验数据。

张光旭等∞］测定了Ｃ０ｚ、Ｃ０、Ｎ：和Ｏ：在纯苯酚中的溶解度数据，采用ＲＫ方程的维里展开式和正规溶液理论推算得到溶解度与温度和压力的关系式，并对数据进行了三参数关联。

在目前已有的文献中，尚未有与乙烯淤浆聚合工艺相关的气体在低聚物溶液中的汽液平衡及气液传质的研究。

为此，本文采用气体间歇物理吸收技术，测定乙烯一正己烷、丙烯一正己烷、乙烯一正己烷一低聚物及丙烯一正己烷一低聚物体系的气体平衡溶解度与液相体积传质系数，并试图使用ＰＣ—ＳＡＦＴ状态方程对汽液平衡数据进行关联，建立液相体积传质系数的经验关联式。

实验CO 2－水吸收传质系数的测定一、实验目的1. 掌握气液吸收过程传质系数测定的基本原理；2. 熟悉实验装置，学习实验基本操作及数据处理方法；3. 测定一定液流速率范围内的不同流速的吸收速率，求表征传质系数与湿润率的关系中的润湿指数和填料单元特性常数，了解作为填充模型的圆盘塔的液膜特性。

二、实验原理水吸收二氧化碳属液膜控制过程，常压下吸收完全符合亨利定律。

吸收宏观动力学方程为：N K C A L m =∆ (1)式中：N A 为吸收速度，即单位时间内，单位传质表面上吸收的物质的量，可用下式计算： N C F Q C C F A ==-/()/12 [千摩尔/米2·小时] (2)式中：C—— 单位时间内吸收的物质的量 [千摩尔/小时] F—— 传质表面积[米2] Q —— 液体流量[米3/小时]——为液体出入塔被吸收组分的分子浓度[千摩尔/米3]，对采用直流水吸收C 2=0 ∆C m 为液相以摩尔浓度表示的对数平均推动力（千摩尔/米3），可由下式计算：∆C C C C C C C C C m =-----()()ln ****22112211(3) C C 12**,为出、入塔液相被吸收组分的平衡浓度[千摩尔/米3]可由亨利定律求出:C=Hp=H ·P ·y (4)H ——溶解系数[千摩尔/米3·大气压]p ——被吸收组分气相分压[大气压]P ——总压[大气压]Y ——气相被吸收组分的摩尔分数KL：液相以分子浓度差表示推动力时的传质总系数。

液膜控制时，等于液相传质分系数[米/时]，与流动状况、装置特征、流体物性有关。

１、从吸收速率方程可知，欲测定传质系数，必先测出一定条件下的吸收速率和对数平均推动力。

它们可以根据气、液相CO2浓度、操作温度、压力、液流速率、圆盘尺寸、及数目等按式（2）、（3）、（4）求出。

２、对水与CO2系统，其液流速率对液相传质系数有显著影响。

实验二 圆盘塔中二氧化碳吸收的液膜传质系数测定一、 实验目的1. 掌握气液吸收过程液膜传质系数的测定方法2. 了解圆盘塔结构及操作3. 根据实验数据求出液膜传质系数与液流速率之间关系式。

二．实验原理1.传质系数的测定方法有两种:动力法和静力法动力法是在一定条件下，当气、液两相处于逆向流动状态下，测定其传质系数，此方法无法探讨传质过程机理。

圆盘塔液膜传质系数测定是基于动力原理，并进行改进，其差异在于液相处于流动状态，而气体在测定时处于不流动的封闭系统中，改进后简化了实验手段和实验数据的处理，减少操作过程产生的误差。

2.圆盘塔：根据不稳定传质理论，认为液体从一个圆盘流至另一个圆盘时，类似于填充塔中液体从一个填料流至下一个填料，液体表面处于不断更新之中，使气-液界面较大，液体在圆盘表面展开，接触面积大，表面不断更新。

3.根据Sherwood 及Hollowage 有关填充塔液膜传质系数关联式5.031224⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Γ⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛D a g D K m L ρμμρμ对圆盘塔 5.07.03312241022.3⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Γ⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-D g D K L ρμμρμ 液流速率lLρ=Γ温度一定时，D 、µ、ρ 一定，可得㏑K L =A ㏑Γ +B 为直线关系 4．基于双膜理论：m G m L A p F K c F K N ∆⋅⋅=∆⋅⋅= 气体吸收速率SRT pV N CO A 2=则 K L = N A /F △C 三．实验装置1251312101198764TTTT四．实验步骤1.开启二氧化碳钢瓶，调减压阀为0.1-0.15MP (可保证塔内为常压)，调节二氧化碳进气微调阀，三通阀打到置换，使气体进入塔底自下而上由塔顶出来，经皂膜流量计后排空。

一般经5-10min 置换，即可着手进行测定。

2．开启恒温槽，调节温度比室外温高3-5℃，由水泵将恒温水注入圆盘塔的隔套层，使恒温水不断地循环流动。

用溶解氧反映co2的体积传质系数
溶解氧和二氧化碳在水中的传质系数是描述气体在液体中的溶
解速率的参数。

传质系数通常用来表征气体在液体中的溶解过程。

对于溶解氧和二氧化碳，它们的传质系数可以通过Fick定律来描述。

Fick定律指出，气体的传质通量与浓度梯度成正比，与传质系数成
反比。

因此，对于溶解氧和二氧化碳，传质系数可以用来计算气体
在液体中的溶解速率。

具体来说，溶解氧和二氧化碳的传质系数可以通过以下公式来
计算：
传质通量 = -D ΔC/Δx.
其中，D是传质系数，ΔC/Δx是浓度梯度。

传质系数D可以通
过实验测定得到，通常取决于气体、液体和温度等因素。

对于溶解
氧和二氧化碳在水中的传质系数，一般可以在文献中查到已有的实
验数值。

传质系数的大小反映了气体在液体中的溶解速率，传质系数越大，气体的溶解速率越快。

因此，通过传质系数的计算和实验测定，
可以更好地理解溶解氧和二氧化碳在水中的溶解过程，为相关领域的研究和应用提供参考和依据。

总之，溶解氧和二氧化碳的传质系数是描述气体在液体中溶解速率的重要参数，可以通过实验测定和计算来获取。

这些传质系数的数值对于理解气体在水中的溶解过程具有重要意义，对于相关领域的研究和应用具有一定的指导作用。