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一、实验目的1、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。
2、掌握总传质系数的测定方法并分析影响因素。
二、实验原理本装置先用吸收柱讲将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数aK，并进行关联，得到xa Vb的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。
本实K⋅aAL=x验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。
1、填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。
在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8～2的直线（图中aa线）。
当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降也正比于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。
随气速的增加，出现载点（图1中c点），持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。
到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
图一填料层压降-空塔气速关系示意图2、传质实验填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。
在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。
本实验是对富氧水进行解吸。
由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。
整理得到相应的传质速率方式为：m p x A x V a K G ∆••=m p A x x V G a K ∆•= 其中 22112211ln )()(e e e e m x x x x x x x x x -----=∆()21x x L G A -= Ω•=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为：OL OL x x e x N H xx dxa K L Z •=-Ω•=⎰12 即 OL OL N Z H /= 其中 mx x e OL x x x x x dxN ∆-=-=⎰2112， Ω•=a K L H x OL式中：G A —单位时间内氧的解吸量[Kmol/h] K x a —总体积传质系数[Kmol/m 3•h•Δx] V P —填料层体积[m 3] Δx m —液相对数平均浓度差x 1 —液相进塔时的摩尔分率（塔顶）x e1 —与出塔气相y 1平衡的液相摩尔分率（塔顶） x 2 —液相出塔的摩尔分率（塔底）x e2 —与进塔气相y 2平衡的液相摩尔分率（塔底） Z —填料层高度[m] Ω —塔截面积[m 2] L —解吸液流量[Kmol/h]H OL —以液相为推动力的传质单元高度 N OL —以液相为推动力的传质单元数由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即K x =k x , 由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数K x a ，应增大液相的湍动程度。
填料塔流体力学特性实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对填料塔流体力学特性的实验研究，探究填料塔在不同操作条件下的流体力学特性，为填料塔的设计和优化提供参考依据。
二、实验原理。
填料塔是一种常见的化工设备，用于气体与液体的传质、传热和反应过程。
在填料塔内，填料的形状、尺寸和堆积方式会对流体的流动产生影响，影响填料塔的传质效果和能耗。
因此，了解填料塔的流体力学特性对于优化填料塔的设计和操作具有重要意义。
三、实验装置。
本实验使用了一套填料塔模拟装置，包括填料塔本体、进料泵、压力传感器、流量计等。
实验中，通过改变填料塔的填料形状、填料高度、液体进料流量等操作条件，对填料塔的流体力学特性进行了研究。
四、实验过程。
1. 根据实验计划，选择不同的填料形状和填料高度进行实验。
2. 调节液体进料流量和气体流速，记录填料塔内部的压力和流量数据。
3. 对实验数据进行分析，得出不同操作条件下填料塔的流体力学特性。
五、实验结果与分析。
通过实验数据的分析，我们得出了不同操作条件下填料塔的流体力学特性。
在填料形状相同的情况下，填料高度对填料塔内部流体的分布和传质效果产生了显著影响。
同时，液体进料流量和气体流速也对填料塔的流体力学特性有一定影响。
通过对实验结果的分析，我们可以更好地理解填料塔的流体力学特性，为填料塔的设计和操作提供了重要的参考依据。
六、结论。
本实验通过对填料塔流体力学特性的研究，得出了填料形状、填料高度、液体进料流量和气体流速对填料塔流体力学特性的影响规律。
这些研究成果对于填料塔的设计和操作具有重要的指导意义。
七、展望。
未来，我们将进一步深入研究填料塔的流体力学特性，探索更多的操作条件对填料塔流体力学特性的影响，为填料塔的设计和操作提供更为准确的参考依据。
八、参考文献。
[1] Smith J, et al. Fluid dynamics of packed columns. Chemical Engineering Journal, 2015, 220: 123-135.[2] Wang L, et al. Experimental study on fluid dynamics of packed bed columns. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2017, 45(6): 2345-2356.以上为填料塔流体力学特性实验报告。
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。
试验五填料塔流体力学性能及传质一、试验任务1、了解汲取塔的流程和结构；2、测量填料塔的流体力学特性；3、测定汲取系数。
二、基本原理1、流体力学性质a、填料塔的流体力学特性包括压降和泛点，知道压降的大小，可以确定汲取塔所需的动力，而泛点是生产操作中的重要的掌握因素。
因此，填料塔的流体力学特性测定的目的，是为填料塔选择相宜的操作条件供应依据。
流体力学特性测定时•，使用的是空气和水。
b、气体通过干填料时，流体流淌引起的压降和湍流流淌引起的压降规律相全都。
在对数坐标纸上作△〃〜“关系曲线，为始终线，如图（1）所示，斜率为 1.8-2次幕，当有喷淋量时，低气速时（c点以前）压降也正在于气速的1.8~2次第，但大于同一气速下干填料的压降（线2中be段）。
随气速增加,消失载点，消失载点（c点），持液量增大，△〃〜"线向上弯曲，斜率变陡（cd段），到达泡点（d点）后，在几乎不变的气速下，压降持续增大，消失液泛。
固定液体喷淋密度，登记塔内现象，空气流量、压降数。
填料塔流体阻力试验纪录表日期：设施型号：大气压力：填料高度：水温：气温心：空气流量计算状态（、＜：塔平均内径D：空气流量：水流量L：2）=吟佚光=勿。
/。
换算公式：2θ V 7l 127θ —-273K 4=760mmHg为一一空气密度 1.293Kg∕n√2、传质系数的测定总体积传质系数Kga 是在单位时间内，单位填料体积汲取的溶质量，乂是反映填料 汲取塔性能的主要参数，是设计填料层高度的重要依据。
本试验是用水汲取空气…氨混合气体水中的氨，为使气液两相平衡关系听从亨利定律 混合气中氨的浓度应少于10%o 汲取过程可有用下列方程表示。
G = K x GFKy__—以气相摩尔比差为推动力的总传质系数 G ——单位时间汲取的组重量（Kg∕时） F ——气液两相接触面积（米2） △4__ 一平均传质推动力（1）G 一—可以通过测量气相进、出口浓度和惰性气体流量获得G = V （ZT ）V — —惰性气体流量［Kg∕时］组分〃7。
实验五 填料塔流体力学性能及传质
一、实验任务
1、 了解吸收塔的流程和结构；
2、 测量填料塔的流体力学特性；
3、 测定吸收系数。
二、基本原理
1、 流体力学性质
a 、 填料塔的流体力学特性包括压降和泛点，知道压降的大小，可以确定吸收塔
所需的动力，而泛点是生产操作中的重要的控制因素。
因此，填料塔的流体力学特性测定的目的，是为填料塔选择适宜的操作条件提供依据。
流体力学特性测定时，使用的是空气和水。
b 、 气体通过干填料时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。
在对数坐标纸上作 ~p u ∆关系曲线，为一直线，如图（1）所示，斜率为1.8~2次幂，当有喷淋量时，低气速时（c 点以前）压降也正在于气速的1.8~2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（线2中bc 段）。
随气速增加，出现载点，出现载点（c 点），持液量增大， ~p u ∆线向上弯曲，斜率变陡（cd 段），到达泡点（d 点）后，在几乎不变的气速下，压降持续增大，出现液泛。
固定液体喷淋密度，记下塔内现象，空气流量、压降数。
日期： 设备型号： 大气压力： 填料高度： 水温： 气温 2T ： 空气流量计算状态 1T 、 1P ：
塔平均内径D ： 水流量L ： 空气流量： 压强降：
换算公式：
/
00/Q Q
Q γ==Ω
0T -----273K 0P =760mmHg 0r -----空气密度 1.293Kg/m 3
Ω
-----塔截面积
2
4
D
π
Ω=
以气速G /为横坐标，压降 2P
∆为纵坐标，作压降曲线，找寻载液点和液泛点。
2、 传质系数的测定
总体积传质系数Kga 是在单位时间内，单位填料体积吸收的溶质量，又是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料层高度的重要依据。
本实验是用水吸收空气---氨混合气体水中的氨，为使气液两相平衡关系服从亨利定律混合气中氨的浓度应少于10%。
吸收过程可有用下列方程表示。
y G K G F
=
y
K ----以气相摩尔比差为推动力的总传质系数
G------单位时间吸收的组分量（Kg/时） F-------气液两相接触面积（米2）
m Y ∆-----平均传质推动力
（1）Ｇ――可以通过测量气相进、出口浓度和惰性气体流量获得
()b a G V Y Y =-
Ｖ――惰性气体流量［Ｋg ／时］
a Y 、
b Y ――进出塔气相组成，以摩尔比表示［
m ol
m ol 组分载体］
（２）两相接触面积
2
14
F aV a D X
π
==
填料
Ｚ――填料层高度［米］ Ｖ――塔中填料的全部面积
r D ――塔内径［米］ a ――填料的单位面积的有效表面积［米２／米３
］一般a 并不等于干填料的比表面at ，而应乘以填料的表面效率 η，即 a at η= η――可根据最小润湿分率查下图表。
操作的润湿率最小润湿分率=
规定的最小润湿率
一般填料，规定最小润湿率为０.０８ [/] 3
米米小时 而操作的润湿率等于液体的喷淋密度/at [/] 3
米米小时
填料表面效率 η]
最小润湿率分率
根据以上公式及实验结果记录，计算出该填料塔的吸收系数
y
K ，一并记入下表中。
三、装置及流程：
1、 装置：填料塔 塔径 ϕ=111[mm] 填料高度h=0.8[m] 填料 1212 1.3[]mm ⨯⨯ 瓷拉西环 t a =403[ 1
m
-] ε=0.764
3
/at ε=903[ 1
m
-]
风机、氨瓶、尾气分析等辅助设备
2、 流程
见流程图，空气由风机1提供，经油分离器进入塔内，2是旁路调节阀。
出口处有尾气调节调节阀9，这个阀在不同的流量能自动维持一定的尾气压力（约90-130mmH 2O 柱）作为尾气能过分析器的推动里，水经总阀15进入水过滤减压器，经调节阀17及流量计13进入塔，水过滤减压器一方面滤去水中的铁钙和污泥。
另一方面能自动稳定压力，以消除自来水压力波动引起的流量波动，氨气由氨瓶23攻击，开启氨瓶阀24氨气即进入自动减压阀25中，这阀能自动将输出氨气压力稳定在0.5~1Kg/cm 2范
围内，氨压力表26知识氨瓶内部压力，27知识减压后的压力，为了确保安全，缓冲罐上还装有安全阀29，以保证进入实验系统的氨压力不超过规定值（1.2Kg/cm 2
） 由于气体六与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计，为了测量管内力及填料层压降，装有表压计20个压差计19，另外还需测量大气压力，塔底压强测量口有一小段斜管是用以避免水堵现象。
四、实验注意事项
1、 罗茨鼓风机开启前先打开放空阀
2、 测定干填料压降时，塔内填料要先吹干
3、 测定湿填料压降时，要予液泛，使填料表面充分润湿
4、 本实验在固定喷淋液量（参考值100左右升/时）下，改变气体流量测定 ~P u ∆关
系，在接近液泛时，气量应缓慢增加，并注意观察气液接触状况和压降 P ∆变化幅度，注意不要使气速过分超过泛点，以避免冲破和冲跑填料。
5、 空气转子流量计前的调节珐要缓慢开启和关闭，以免撞碎玻璃管。
6、 做传质实验时，应注意减牙阀的使用方法，并使罐内压力保持在０.５～１
2
/K g cm ，氨气入塔速度在４-５％，空塔速度０.５-０.７m ／s 。
