化工原理吸收塔实验报告
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- 1 - 化工原理吸收塔实验报告
篇一：化工原理实验报告_吸收
填料塔流体力学特性与吸收系数的测定
一、实验目的：
1．观察填料塔内气液两相流动情况和液泛现象
2．测定干、湿填料层压降，在双对数坐标纸上标绘出空塔气速与湿填料层压降的关系曲线。
3．了解填料吸收塔的流程及构造。
4．测定在一定条件下，用水吸收空气中氨的吸收系数。
二、实验原理：
填料塔压降和泛点与气、液相流量的关系是其主要的流体力学特性。吸收塔的压降与动力消耗密切相关，而根据泛点则可确定吸收塔的适宜气、液相流量。
气体通过填料塔时，由于存在形体及表皮阻力而产生压力降。无液体喷淋时，气体的压力降仅与气体的流速有关，在双对数坐标纸上压力降与空塔速度的关系为一直线，称为干填料压降曲线。当塔内有液体喷淋时，气体通过填料塔的压力降，不仅与气体流速有关，而且与液体的喷淋密度有关。在一定的喷淋密度下，随着气速增大，依次出现载点和泛点，相应地?P/Z?U曲线的斜率也依次增大，成为湿填
- 2 - 料压降曲线。因为液体减小了空隙率，所以后者的绝对值和斜率都要比前者大。
吸收系数是吸收设备的主要性能参数，影响吸收系数的因素包括气体流速、液体喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物化性质等。
本吸收实验以水为吸收剂，吸收空气－氨气体系中的氨。因为氨气为易溶气体，所以此吸收操作属气膜控制。吸收系数随着气速的增大而增大，但气速增大至某一数值时，会出现液泛现象，此时塔的正常操作将被破坏。
本实验所用的混合气中，氨气浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可认为符合亨利定律
Y
*
?mX
吸收过程的传质速率方程为：NA?KYa?V填?Ym 吸收过程的物料衡算式为：NA?V?Y1?Y2? 式中：
N——氨的吸收量，kmol/s
V——空气流量，kmol/s
Y1——塔底气相浓度，kmolNH3/kmolairY2——塔顶气相浓度，kmolNH3/kmolair
- 3 - KYa——以气相摩尔比差为推动力的体积吸收系数，kmol/m
3
?s
本实验所用装置与流程如图1所示，清水的流量由转子流量计显示。空气和氨气的流量也分别由转子流量计显示，二者混合后再进入吸收塔，所以其中氨气的摩尔比可用下式计算得到：
1
Y1?
VNH3Vair
图1. 填料吸收塔实验装置示意图
出口气体中氨气的浓度利用酸碱滴定的方法测定，其摩尔比可用下式计算
Y2?
(V?N)HClVair
?T0??T?1
?
?/22.4??
V为盐酸的体积（L），N为浓度（mol/L），Vair为湿式气体流量计的读数，T1为空气的温度。 计算过程中需要根据亨利定律计算气体的平衡浓度，亨利常数可根据附录的水温关系表内插得到，以
- 4 - 水温为基准。气体的总压取塔顶和塔低的平均值。
P?
VL
P1?P2
2
m?
*
EP
X1?
??Y1?Y2??X2Y1?mX1
*
X2?0 Y2?mX
2
平均传质推动力为
?Ym?
?Y?YY?Y?
Y?Yln
Y?Y*
*
1
- 5 - *1*2
2
体积吸收系数为
KYa?
V?Y1?Y2Z??Ym
2
主要技术数据
1# 、2# 塔
填料层高度：陶瓷拉西环填料为0.35米 塔内径50mm 3#、4#塔
塔内径100 mm填料层高度塑料鲍尔环700mmS=0.00785m2
三、实验步骤
1. 打开仪表开关，启动气泵。
2. 调节空气流量8次，读取干填料时的塔顶、塔底压力。 3. 开启进水阀，水由塔顶进入塔内，将填料润湿。
4. 当水流量为20L/h（1# 、2# 塔）或60L/h（3#、4#塔）时，由小到大改变空气流量6~8次，直至液泛现象发生，读取湿填料时的塔顶、塔底压力，记录下载点、液泛点时的空气流量。
1．用移液管量取一定量的已知浓度的盐酸溶液（0.5-1mol，0.008662mol/L），放入吸收盒，加入几滴（2-3）甲基橙作指示剂，
- 6 - 再加蒸馏水至一定位置，连接好管路。
2．开启水流量调节阀，使填料充分润湿，将水流量调节至要求值（1# 、2# 塔：20L/h，3#、4#塔：60L/h）。
3．启动气泵，调节空气流量至规定值，调节氨气流量至规定值，待系统稳定后，慢慢打开吸收盒阀门，注意通过吸收盒的气速不易过快。
1# 、2# 塔
空气：2m3/h，氨气：75L/h 空气：1.5m3/h，氨气：50 L/h 3#、4#塔
空气：10m3/h，氨气：250L/h
空气：14m3/h，氨气：350 L/h
4．待甲基橙的颜色由橙色变为黄色时，实验结束，记录相关数据，洗净吸收盒。
注意事项：
1.氨气的实际流量=氨气流量计读数*4/3
2.亨利系数由吸收剂水的温度查表得到。
3.塔顶、底压力表的读数为表压力，单位为kPa。
4.进行尾气分析时，要密切观察溶液颜色的变化，一旦变色马上记取湿式流量计所走刻度的数值
5.实验完毕，先关闭氨气系统，再关水、空气泵 四、实验报告
- 7 - 实验测得1#实验装置的干、湿填料压降与空塔速度的关系列于表1中。其中，塔的横截面积为：
S?
?
4
22
(0.05)?0.00196m
在双对数坐标纸上绘出空气通过干、湿填料层的压降与空塔速度的曲线，即?P/Z?U曲线，如图2所示。
3
表1. 1#填料塔的流体力学特性数据
)
m/aPk( Z/PatledU (m/s)
图2. 实验测定的干、湿填料的压降曲线
计算在不同空塔速度下的吸收系数KYa。
水流量为20L/h 空气流量为2m3/h氨气流量为75?(4/3)=100L/h 水的温度为13?C查附表知亨利系数为E=0.57atm
盐酸用量为1ml，其当量浓度为C=0.00862mol/L，湿式流量计测得空气的体积为0.3L。计算过程如下：
- 8 - YNH3
1?
VV0
?
100air
2000
?0.05
4
Y2?
(V?N)HCl?T0
Vair?
?T1
?
?/22.4?
?
1?100.3?(172
?3
?0.00862
)/22.4
273273?13
- 9 - ?0.000674
P?
P1?P2
2
?
?101.3?109.8kPa
m?
EP
?
0.57?101.3
109.8
?0.53
X2=0 Y2?0
*
V?
109.8?10?28.314?286
20?1018
921111.1
3
3
- 10 - ?92kmol/h
L?
?1111.1kmol/h
(0.05?0.000674)?0?0.0041
X1?
VL
??Y1?Y2??X2?
Y1?mX
?Ym?
*
1
?0.53?0.0041?0.0022 ?
(0.05?0.0022)?(6.74?10
ln
0.05?0.00226.74?10
?4
?4
?Y
?Yln
*
- 11 - ?
1
??Y?Y
*
?
2
?0)
YY?Y?Y
**
?0.011
1
2
?0
?167kmol/(m?s)
3
KYa?
V?Y1?Y2?
??Z??Ym
?
92?(0.05?0.000674)0.00196?0.35?0.011?3600
- 12 - 实验测得3#实验装置的干、湿填料压降与空塔速度的关系列于表2中。其中，塔的横截面积为：
表2. 3#填料塔的流体力学特性数据
5
篇二：化工原理实验报告吸收实验
姓名
专业 月 实验内容吸收实验 指导教师
一、 实验名称：
吸收实验
二、实验目的：
1.学习填料塔的操作；
2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.
三、实验原理：
对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
（一）、空塔气速与填料层压降关系
气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。
若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?P[mmH20/m]
