实验八填料吸收塔流体力学性能测定

五、实验数据记录及处理
塔径Ф = 100 mm 填料层总高度2000 mm 填料名称：金属丝网波纹θ环乱堆填料室温：20℃
4.液体流量在600L/h下的实验数据记录
作图得：
液体流量200L/h时，未观察到液泛现象，400L/h时，当空气流量大于25.0 m3·h-1时，有明显的液泛现象，此时压降约为1570Kpa。

600L/h时，空气流量在20.0m3·h-1以上，有液泛出现，此时压降为4190Kpa；而在800L/h时，空气流量大于19.0 m3·h-1就出现液泛，此时压降约为3900Kpa。

六、思考题
1.实验过程中，为什么要在填料塔塔底设有液封？液封高度如何确定？
液封的目的是保证塔内的操作压强。

液封设置时： U形管作液封时，为防止管顶部积存气体，影响液体排放，应在最高点处设置放空阀或设置与系统相连接的平衡管道。

液封高度大于吸收塔内相对压力*1.1（视正负压确定方向）。

实验八二氧化碳吸收填料塔实验一、实验目的⒈了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。

⒉学习填料塔的液膜传质膜系数、总传质系数的测定方法，加深对传质过程原理的理解。

二、实验内容1．测定填料层压强降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。

2．采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液膜传质膜系数和总传质系数。

三、实验原理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，不同喷淋量下的填料层的压强降ΔP与气速u的关系如图8-1所示：图8-1 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．传质系数填料塔在传质过程的有关单元操作中，应用十分广泛，实验研究传质过程的控制步骤，测定传质膜系数和总传质系数，尤为重要。

根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A的传质速率方程可分别表达为气膜 GA=kgA(pA-pAi) （8－1）液膜 GA=klA(CAi-CA) （8－2）式中：GA——A组分的传质速率，kmoI⋅s；A——两相接触面积，m2； -1PA——气侧A组分的平均分压，Pa；PAi——相界面上A组分的平均分压，Pa；CA——液侧A 组分的平均浓度，kmol⋅m-3CAi ——相界面上A组分的浓度kmol⋅m-3kg ——以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol⋅m-2⋅s-1⋅Pa-1; kl——以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m⋅s-1。

P2，FL PAPA+d PP1A。

1，FL图8-2双膜模型的浓度分布图图8-3 填料塔的物料衡算图以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为GA=KGA(pA-p*A) （8－3）GA=KLA(CA-CA) （8－4）式中：pA——液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa；CA——气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol⋅m；KG——以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，*-3**kmol⋅m-2⋅s-1⋅Pa-1；KL——以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，m⋅s。

五、实验数据记‎录与处理1、实验数据的‎记录塔内径10‎00mm 填料高度0‎.8m 填料名称：拉西环室温：20℃1.1、干填料塔下‎的实验数据‎记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 7 27.7 0.36 0.28 20.2 0.122 9 27.5 0.52 0.43 20.2 0.153 11 27.4 0.68 0.58 20.1 0.194 13 27.7 0.86 0.75 20.0 0.225 15 27.8 1.07 0.94 20.1 0.276 17 27.9 1.28 1.15 20.1 0.317 19 28.1 1.53 1.38 20.1 0.368 21 28.4 1.8 1.64 20.0 0.419 23 28.6 2.07 1.9 20.0 0.4610 25 28.8 2.38 2.19 20.0 0.5211 27 29.3 2.72 2.51 20.0 0.5912 29 29.5 3.08 2.85 20.0 0.6613 31 29.8 3.48 3.22 20.0 0.73 1.2、在水流量为‎50L/h下的填料‎塔的实验数‎据记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 7 27.3 0.39 0.27 12.9 0.172 9 27.4 0.58 0.41 12.9 0.243 11 27.4 0.8 0.58 13 0.314 13 27.6 1.02 0.74 13 0.385 15 27.8 1.27 0.94 13 0.476 17 28 1.53 1.14 13 0.567 19 28.2 1.82 1.36 13 0.678 21 28.4 2.15 1.63 13 0.779 23 28.6 2.53 1.9 13 0.9210 25 28.9 2.91 2.18 13 1.0611 27 29.2 3.37 2.51 13 1.2412 29 29.4 3.85 2.85 13 1.4413 31 29.7 4.38 3.22 13 1.64 1.3、在水流量为‎70L/h下的填料‎塔的实验数‎据记录实验次数空气流量/m3*h-1空气温度/℃空气压力/KPa孔板压降/KPa水温度/℃全塔压降/KPa1 4 28.2 0.2 0.12 13 0.12 5 27.8 0.26 0.17 13 0.123 6 27.7 0.32 0.21 13 0.144 7 27.6 0.39 0.26 13 0.175 8 27.6 0.49 0.34 12.9 0.26 9 27.6 0.58 0.41 13 0.247 10 27.7 0.71 0.5 13 0.288 11 27.8 0.8 0.57 12.9 0.329 12 27.9 0.92 0.66 13 0.3610 13 28 1.03 0.75 13 0.411 14 28.1 1.14 0.83 12.9 0.4412 15 28.2 1.26 0.92 12.9 0.4813 16 28.3 1.41 1.03 12.9 0.5314 17 28.4 1.56 1.14 13 0.5915 18 28.5 1.68 1.25 12.9 0.6216 19 28.6 1.85 1.38 13 0.6917 20 28.7 2.02 1.49 13 0.7618 21 28.8 2.21 1.63 12.9 0.8319 22 29.1 2.38 1.75 12.9 0.8820 23 29.2 2.58 1.9 12.9 0.9721 24 29.3 2.77 2.04 13 1.0522 25 29.4 3 2.2 13 1.1523 26 29.5 3.24 2.35 12.9 1.2624 27 29.9 3.46 2.5 13 1.3525 28 30 3.73 2.66 13 1.4826 29 30.1 4.04 2.85 13 1.6327 30 30.6 4.33 3 13 1.7828 31 30.8 4.66 3.21 13 1.9529 32 31.1 5 3.4 13 2.1230 33 31.2 5.27 3.64 13 2.152、实验数据的‎处理2.1干填料塔‎与水流量为‎50L/h的实验数‎据处理2.2 水流量为7‎0L/h时填料塔‎的实验数据‎处理实验次数Δp/z v/A lg(Δp/z)lg(v/A) 实验次数Δp/z v/A lg(Δp/z)lg(v/A)1 0.125 0.142 -0.903 -0.849 16 0.863 0.672 -0.064 -0.1722 0.150 0.177 -0.824 -0.752 17 0.950 0.708 -0.022 -0.1503 0.175 0.212 -0.757 -0.673 18 1.038 0.743 0.016 -0.1294 0.213 0.248 -0.673 -0.606 19 1.100 0.779 0.041 -0.1095 0.250 0.283 -0.602 -0.548 20 1.213 0.814 0.084 -0.0896 0.300 0.319 -0.523 -0.497 21 1.313 0.849 0.118 -0.0717 0.350 0.354 -0.456 -0.451 22 1.438 0.885 0.158 -0.0538 0.400 0.389 -0.398 -0.410 23 1.575 0.920 0.197 -0.0369 0.450 0.425 -0.347 -0.372 24 1.688 0.955 0.227 -0.02010 0.500 0.460 -0.301 -0.337 25 1.850 0.991 0.267 -0.00411 0.550 0.495 -0.260 -0.305 26 2.038 1.026 0.309 0.01112 0.600 0.531 -0.222 -0.275 27 2.225 1.062 0.347 0.02613 0.663 0.566 -0.179 -0.247 28 2.438 1.097 0.387 0.04014 0.738 0.602 -0.132 -0.221 29 2.650 1.132 0.423 0.05415 0.775 0.637 -0.111 -0.196 30 2.688 1.168 0.429 0.0673、实验结果在双对数坐‎标系中以l‎g(Δp/z)为纵坐标，以lg(v/A)为横坐标绘‎制在以上三‎种不同情况‎下的图形如‎下：图2、填料塔-氧解吸实验‎流程1、氧气钢瓶2、减压阀3、氧气缓冲罐‎4、氧气流量计‎5、水缓冲罐6、水流量调节‎阀7、水流量计8、涡轮流量计‎9、氧气吸收柱‎ 10、风机 11、空气缓冲罐‎ 12、空气流量调‎节阀 13、空气流量计‎ 14、计前压差计‎ 15、全塔压差计‎ 16、孔板流量计‎ 17、富氧水取样‎口 18、氧气解吸塔‎ 19、贫氧水取样‎口。

一、实验目的1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。

2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。

3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。

4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。

二、实验原理本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。

同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

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△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。

而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。

随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。

图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。

压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。

当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

图1 填料层压降-空塔气速关系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。

本实验对富氧水进行解吸。

由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

得速率方程式：m p X A x V a K G ∆••=m p A x X /V G a K ∆=• 2211ln)22()11(e e e e m x x x x x x x x x --∆---=)x -L(x G 21A = 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 dx a K LZ •=-Ω=⎰12 OL OLN ZH = 其中，m x x e OL x x x x x dx N ∆-=-=⎰2112 Ω=a K L H x OL 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Kx=kx 。

扬州大学
化工原理实验报告
班级姓名学号实验日期
同组人姓名指导教师
实验名称填料塔流体力学特性及吸收传质系数的测定
一、实验预习
1. 实验目的
2. 实验原理
3. 写出下图所示的实验流程示意图中各编号所代表的设备、仪器或仪表的名称。

填料塔吸收实验流程示意图
4. 简述实验所需测定的参数及其测定方法
5. 实验操作要点
二、实验数据表
（一）原始数据表
1. 填料塔液体力学实验测定记录
指导教师（签字）
2. 体积吸收系数测定记录
指导教师（签字）
（二）数据处理结果
1. 填料塔液体力学实验
（1）水流量：
（2）水流量：
（3）水流量：
2. 体积吸收系数
三、计算举例（并绘制填料塔压降与空塔气速关系图）
四、问题讨论
1. 测定a K y ⋅ 和p ∆有何实际意义？为测定a K y ⋅
需测得哪些参数？
2. 实验中气速对a K y ⋅
及p ∆有何影响？
3. 若气体温度与吸收液温度不同，应按哪种温度计算享利系数？。

化工原理课程实验报告L K —以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，1-⋅s m 。

若气液相平衡关系遵循享利定律：A A Hp C =，则：l g G HK k K 111+= lg L k k H K 11+= （3-24）C A1，F L图3-10 双膜模型的浓度分布图 图3-11 填料塔的物料衡算图 当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程式受气膜传质速率控制，此时，g G k K =；反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质过程受液膜传质速率控制，此时，l L k K =。

本实验采用转子流量计测得CO2、空气和水的流量。

根据实验条件(温度和压力)折算为实际流量，最后按有关公式换算成CO2、空气和水的摩尔流量。

填料塔物料衡算如图3-11所示。

气体校正公式：v =√ρ₀ρ （3-26）式中：V 。

——流量计读数；V ——被测流体实际流量；ρ₀，ρ——标定流体和被测流体在标定状态(T 。

，p 。

)下的密度。

测定塔顶和塔底液相组成C A1和C A2，利用滴定法测定吸收液浓度，根据吸收液消耗盐酸体积量可计算塔底吸收液浓度：C A1=2C Ba(OH)2V Ba(OH)2−C HCl V HCl2V 溶液(3-27)吸收剂(水)中含有少量的二氧化碳，根据吸收剂(水)滴定消耗盐酸体积量可计算出塔顶吸收剂(水)中CO ，浓度为：dh相 界 面距离液 膜气膜浓度图1 二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示意图1-CO2钢瓶；2-减压阀；3-CO2流量计；4-吸收风机；5-吸收塔空气流量计；6-吸收水泵；7-吸收塔水流量计；8-吸收尾气传感器；9-吸收塔；10、15-液封；11-解吸液罐；12-解吸尾气传感器；13-吸收液罐；14-解吸塔；16-压差计；17-解吸水泵；18-解吸塔水流量计；19-解吸风机；20-解吸塔空气流量计； 21-空气旁路调节阀；22-π型管。

实验八吸收实验—填料塔吸收传质系数的测定一、实验目的⒈了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；⒉掌握总体积传质系数的测定方法；⒊测定填料塔的流体力学性能；⒋了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；⒌了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法；二、基本原理气体吸收是典型的传质过程之一。

由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO2作为溶质组分是最为适宜的。

本实验采用水吸收空气中的CO2组分。

一般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。

又CO2在水中的溶解度很小，所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程。

因此，本实验主要测定Kxa和HOL。

⒈计算公式：填料层高度h为：h=⎰h0dh=LKXaΩ⎰XbdXX-X*Xa=HOL⋅NOL A=LmV，则：NOL=11-Aln[(1-A)Yb-mXaYb-mXb+A]令：吸收因数HOL=LKxaΩ=hNOLKXa=LHOLΩ式中：h──填料层高度，m；L──液体的摩尔流量，kmol/s；Ω──填料塔的横截面积，m2；Kxa──以△X为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m3〃s)；HOL──液相总传质单元高度，m；NOL──液相总传质单元数，无因次；Xa，Xb──CO2在塔顶、塔底液相中的摩尔比浓度，无因次；Ya，Yb──CO2在塔顶、塔底气相中的摩尔比浓度，无因次。

⒉测定方法(a)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。

(b)测定塔顶和塔底气相组成yb和ya；(c)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，根据液相温度测定值由附录查得；P──总压，Pa。

对清水而言，Xa=0,由全塔物料衡算V(Yb-Ya)=L(Xb-Xa)，可得Xb。

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。

实验八、板式塔流体力学性能测定一、实验目的1．观察塔板上气、液两相流动状况。

2．测定气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系、雾沫夹带率与空塔气速的关系、泄漏率和空塔气速的关系。

3．研究板式塔负荷性能图的影响因素并做出筛板塔的负荷性能图。

二、实验原理板式塔为逐级接触的气～液传质设备，当液体从上层塔板经溢流管流经塔板与气体形成错流通过塔板，由于塔板上装有一定高度的堰，使塔板上保持一定的液层，然后越过堰从降液管流到下层塔板。

气体从下层塔板经筛孔或浮阀、泡罩齿缝等，上升穿过液层进行气液两相接触，然后与液体分开继续上升到上一层塔板。

塔板传质的好坏很大程度取决于塔板上的流体力学状况。

1．塔板上的气液两相接触状况及不正常的流动现象。

（1）气液两相在塔板上接触的三种状态：1）当气体的速度较低时，气液两相呈鼓泡接触状态。

塔板上存在明显的清液层，气体以气泡形态分散在清液层中间，气液两相在气泡表面进行传质。

2）当气体速度较高时，气液两相呈泡沫接触状态，此时塔板上清液层明显变薄，只有在塔板表面处才能看到清液，清液层随气速增加而减少，塔板上存在大量泡沫，液体主要以不断更新的液膜形态存在于十分密集的泡沫之间，气液两相以液膜表面进行传质。

3）当气体速度很高时，气液两相呈喷射接触状态，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中间，气液两相以液滴表面进行传质。

（2）塔板上不正常的流动现象1）漏液当上升的气体速度很低时，气体通过塔板升气孔的动压不足阻止塔板上液层的重力，液体将从塔板的开孔处往下漏而出现漏液现象。

2）雾沫夹带当上升的气体穿过塔板液层时，将板上的液滴挟裹到上一层塔板引起浓度返混的现象称为雾沫夹带。

3）液泛当塔板上液体量很大，上升气体速度很高，塔板压降很大时，液体不能顺利地从降液管流下，于是液体在塔板上不断积累，液层不断上升，使塔内整个塔板间都充满积液的现象称为液泛。

2．流体力学性能测定（1）压降在塔板的上面和下面气液分离空间中各设置一个测压口，分别连在U型压差计的两端，可以测定气体通过塔板的压降。

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mX Y =*吸收过程的传质速率方程为：m Y A Y V a K N ∆⋅=填 吸收过程的物料衡算式为：()21Y Y V N A -= 式中：A N ——氨的吸收量，kmol/sV ——空气流量，kmol/s1Y ——塔底气相浓度，kmolNH 3/kmolair 2Y ——塔顶气相浓度，kmolNH 3/kmolaira K Y ——以气相摩尔比差为推动力的体积吸收系数，s kmol/m 3⋅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。

六、数据处理1 、干填料塔流体力学性能测定（干填料时）由U 形管压差计读得ΔP ，计算单位填料层高度上的压降ΔP/Z ，塔中空气流速(空塔气速)为2)4(3600D V u nπ=因为空气流量计处温度不是20℃，需要对读数进行校正，空气实际体积流量V n 为： 第一套装置空气实际流量20273t 273++=转V V n (m 3/h)第二套装置空气实际流量()()实标实读实P PV V ⨯+⨯+⨯=20273t 273 (m 3/h)在对数坐标纸上以ｕ为横坐标，ΔP/Z 为纵标坐图，标绘ΔP/Z ~ ｕ关系曲线。

2、湿填料塔流体力学性能测定在一定的液体喷林密度下进行试验,测定液体在塔截面上的喷林密度,其他试验测定数据和数据处理的方法及要求与干填料塔流体力学性能测定时相同。

喷淋密度U=][]/[23m h m 塔截面积流体流量 3、传质实验 （1）空气实际流量 第一套装置空气实际流量20273t 273++=转V V n （m 3/h ）第二套装置空气实际流量()()实标实读实P PV V ⨯+⨯+⨯=20273t 273 （m 3/h ）（2）氨气实际流量为：实氨气空气读t 27320273++⨯=ρρV V n （m 3/h ） a) 塔底气相浓度 Y 1 =氨气流量空气流量(kmol 氨气/ kmol 空气)注意空气流量、氨气流量的单位相同. ；b)塔顶气相浓度Y 2=24242()22.4H SO H SO M V T V T ⨯⨯÷量气管量(kmol 氨气/ kmol 空气)式中:M H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的摩尔浓度， mol/l ； V H2SO4------滴定时所消耗标准硫酸溶液的体积， L ； V 量气管-----滴定时量气管中的体积变化值， L ； T 量------操作条件下量气管中的绝对温度， K ； T 0------标准状态时绝对温度， T 0=273.2K ；22.4-----气体在标准情况下的常数， 22.4L ／mol c)塔底液相浓度X 1=242432100018H SO H SO NH M V V ⨯⨯(kmol 氨气/ kmol 水)式中:V NH3-----为滴定所准确吸取的塔底流出液的体积 ， ml ； M H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的摩尔浓度, mol/l ； V H2SO4------滴定所用标准硫酸溶液的体积, ml ； d)求△Y m平衡浓度：Y 1*＝mX 1 平衡浓度：Y 2*＝mX 2 ΔY 1=Y 1-Y 1* ΔY 2=Y 2-Y 2*平均浓度差 ΔY m = (△Y 1-△Y 2)/㏑(△Y 1/△Y 2) （kmol 氨气/ kmol 空气） 气相总传质单元数 N oG =(Y 1-Y 2)/△Y m 气相总传质单元高度 OG OGZH N = （m ） 空气的摩尔流量 0360022.4h V TV T=⨯⨯ ( kmol/s)塔的横截面积 24D πΩ=(m 2)气相总体积吸收系数 Ya OG V K H =⨯Ω〔kmol/(m 3．S)〕回收率 121Y Y Y -η=附：相平衡常数m 与温度T 关系曲线本实验为低浓度吸收，当操作温度压力一定时，m 为常数。

化工原理吸收实验报告 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】一、实验目的1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。

2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。

3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。

4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。

二、实验原理本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。

同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

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△P/Z对G＇作图得到一条斜率为～2的直线（图1中的aa线）。

而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。

随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。

图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。

压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。

当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

图1 填料层压降-空塔气速关系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。

本实验对富氧水进行解吸。

由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

得速率方程式：相关的填料层高度的基本计算式为：OL OLN ZH = 其中，m x x e OL x x x x x dx N ∆-=-=⎰2112 Ω=a K L H x OL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Kx=kx 。

实验六填料塔流体力学特性实验一、实验目的1、了解填料塔的构造、流程及操作2、了解填料塔的流体力学性能。

3、学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。

4、掌握以 Y为推动力的总体积吸收系数K Y a的测定方法。

二、实验内容（一）、填料塔流体力学性能测定1、测量干填料层（ΔP/Z）－ｕ关系曲线2、测量某喷淋量下填料层（ΔP/Z）－ｕ关系曲线：选择液相流量，在该液相流量下于最小和最大气体流量之间选择不同的值测定塔的压降，得到塔压降与空塔气速的关系，确定出液泛气速。

（二）传质实验：固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和总体积吸收系数）。

三、实验装置（一）、实验装置流程及示意图空气由鼓风机送入空气转子流量计，空气通过流量计处的温度由温度计测量，空气流量由放空阀调节。

氨气由氨瓶送出，经过氨瓶总阀进入氨气转子流量计，氨流量由流量计调节,氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。

氨气进入空气管道与空气混合后进入吸收塔底部。

水由自来水管经水转子流量计进入塔顶，水的流量由水转子流量计调节。

分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶和量气管。

•在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶内放入5mL已知浓度的硫酸用于吸收尾气中氨。

塔底吸收液可用三角瓶于塔底取样口取样。

填料层压降用U形管压差计测定。

鼓风机氨瓶总阀自来水吸收液取样口液封管填料塔温度计空气转子流量计氨转子流量计水转子流量计氨流量调节阀水流量调节阀U型管压差计吸收瓶量气管水准瓶仪表盘填料吸收塔实验装置流程示意图放空阀图1 填料吸收塔实验流程示意图（第一套）图2 填料吸收塔实验流程示意图（第二套）1-鼓风机；2-空气流量调节阀；3-空气转子流量计；4-空气温度；5-液封管；6-吸收液取样口；7-填料吸收塔；8-氨瓶阀门；9-氨转子流量计；10-氨流量调节阀；11-水转子流量计；12-水流量调节阀；13-U 型管压差计；14-吸收瓶；15-量气管；16-水准瓶；17-氨气瓶；18-氨气温度；20-吸收液温度；21-空气进入流量计处压力。

实验八填料吸收塔流体力学性能测定一、实验目的1.了解吸收过程的流程、设备结构；2.在不同空塔气速下，观察填料塔中流体力学状态。

测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。

3. 通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。

二、实验原理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，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。

填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。

测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。

气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。

当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。

随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE段。

当气速增大到E点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E称为泛点。

图1 填料层的ΔP～u关系调压阀调节阀18水流量计19压差计20塔顶表压计21表压计22温度计23氨瓶24氨瓶阀25氨自动减压阀26氨压力表27缓冲罐28转子流量计29表压计30闸阀图2实验装置流程图空气由风机1供给，阀2用于调节空气流量（放空法），阀2开大，空气入塔流量减少。

这是因为容积式风机不能用启闭出口阀门来调节空气流量的缘故，当然，如果采用离心式风机，也可不用这种调节方法。

在气管中空气与氨混合入塔，经吸收后排出，出口处有尾气调压阀9，这个阀在不同的流量下能自动维持一定的尾气压力（约90至130mmH2O柱），作为尾气通过分析器的推动力。

填料塔流体力学性能测定实验报告化原实验报告-填料塔流体力学性能扬州大学化工原理实验报告班级姓名学号实验日期同组人姓名指导教师实验名称填料塔流体力学特性及吸收传质系数的测定一、实验预习1. 实验目的2. 实验原理3. 写出下图所示的实验流程示意图中各编号所代表的设备、仪器或仪表的名称。

填料塔吸收实验流程示意图4. 简述实验所需测定的参数及其测定方法5. 实验操作要点二、实验数据表（一）原始数据表1. 填料塔液体力学实验测定记录指导教师（签字）2. 体积吸收系数测定记录指导教师（签字）（二）数据处理结果1. 填料塔液体力学实验（1）水流量：（2）水流量：（3）水流量： 2. 体积吸收系数三、计算举例（并绘制填料塔压降与空塔气速关系图）篇二：填料塔流体力学性能测定五、实验数据记录与处理1、实验数据的记录塔内径填料高度填料名称：拉西环室温： 1.1、干填料塔下的实验数据记录实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131.2、在水流量为50L/h下的填料塔的实验数据记录实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13空气流量/m3*h-1 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 空气温度/℃27.7 27.5 27.4 27.7 27.8 27.9 28.1 28.4 28.6 28.8 29.3 29.5 29.8 空气压力/KPa 0.36 0.52 0.68 0.86 1.07 1.28 1.53 1.8 2.07 2.38 2.72 3.08 3.48 孔板压降/KPa 0.28 0.43 0.58 0.75 0.94 1.15 1.38 1.64 1.9 2.19 2.51 2.85 3.22 水温度/℃20.2 20.2 20.1 20.0 20.1 20.1 20.1 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 全塔压降/KPa 0.12 0.15 0.19 0.22 0.27 0.31 0.36 0.41 0.46 0.52 0.59 0.66 0.73 空气流量/m3*h-1 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 空气温度/℃27.3 27.4 27.4 27.6 27.8 28 28.2 28.4 28.6 28.9 29.2 29.4 29.7 空气压力/KPa 0.39 0.58 0.8 1.02 1.27 1.53 1.82 2.15 2.53 2.91 3.37 3.85 4.38 孔板压降/KPa 0.27 0.41 0.58 0.74 0.94 1.14 1.36 1.63 1.9 2.182.51 2.853.22 水温度/℃12.9 12.9 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 全塔压降/KPa 0.17 0.24 0.31 0.38 0.47 0.56 0.67 0.77 0.92 1.06 1.24 1.44 1.64 1.3、在水流量为70L/h下的填料塔的实验数据记录实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30空气流量/m3*h-1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 空气温度/℃28.2 27.8 27.727.6 27.6 27.6 27.7 27.8 27.9 28 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 28.728.8 29.1 29.2 29.3 29.4 29.5 29.9 30 30.1 30.6 30.8 31.1 31.2 空气压力/KPa 0.2 0.26 0.32 0.39 0.49 0.58 0.71 0.8 0.92 1.03 1.14 1.26 1.41 1.56 1.68 1.85 2.02 2.21 2.38 2.58 2.77 3 3.24 3.46 3.73 4.04 4.33 4.66 5 5.27 孔板压降/KPa 0.12 0.17 0.21 0.26 0.34 0.41 0.5 0.57 0.66 0.75 0.83 0.92 1.03 1.14 1.25 1.38 1.49 1.63 1.75 1.9 2.04 2.2 2.35 2.5 2.66 2.85 3 3.21 3.4 3.64 水温度/℃13 13 13 13 12.9 13 13 12.9 13 13 12.9 12.9 12.9 13 12.9 13 13 12.9 12.9 12.9 1(转载于: 写论文网:填料塔流体力学性能测定实验报告)3 13 12.9 13 13 13 13 13 13 13 全塔压降/KPa 0.1 0.12 0.14 0.17 0.2 0.24 0.28 0.32 0.36 0.4 0.44 0.48 0.53 0.59 0.62 0.69 0.76 0.83 0.88 0.97 1.05 1.15 1.26 1.35 1.48 1.63 1.78 1.95 2.12 2.15 2、实验数据的处理2.1干填料塔与水流量为50L/h的实验数据处理2.2 水流量为70L/h时填料塔的实验数据处理实验次数 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Δp/z 0.125 0.150 0.175 0.213 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 0.663 0.738 0.775v/A 0.142 0.177 0.212 0.248 0.283 0.319 0.354 0.389 0.425 0.460 0.495 0.531 0.566 0.602 0.637 lg(Δp/z) -0.903 -0.824 -0.757 -0.673 -0.602 -0.523 -0.456 -0.398 -0.347 -0.301 -0.260 -0.222 -0.179 -0.132 -0.111 lg(v/A) -0.849 -0.752 -0.673 -0.606 -0.548 -0.497 -0.451 -0.410 -0.372 -0.337 -0.305 -0.275 -0.247 -0.221 -0.196 实验次数16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Δp/z 0.8630.950 1.038 1.100 1.213 1.313 1.438 1.575 1.6881.8502.038 2.225 2.438 2.650 2.688 v/A 0.672 0.7080.743 0.779 0.814 0.849 0.885 0.920 0.955 0.9911.026 1.062 1.097 1.132 1.168 lg(Δp/z) -0.064 -0.022 0.016 0.041 0.084 0.118 0.158 0.197 0.227 0.267 0.309 0.347 0.387 0.423 0.429 lg(v/A) -0.172 -0.150 -0.129 -0.109 -0.089 -0.071 -0.053 -0.036 -0.020 -0.004 0.011 0.026 0.040 0.054 0.067 3、实验结果在双对数坐标系中以lg(Δp/z)为纵坐标，以lg(v/A)为横坐标绘制在以上三种不同情况下的图形如下：图2、填料塔-氧解吸实验流程1、氧气钢瓶2、减压阀3、氧气缓冲罐4、氧气流量计5、水缓冲罐6、水流量调节阀7、水流量计8、涡轮流量计9、氧气吸收柱10、风机11、空气缓冲罐12、空气流量调节阀13、空气流量计14、计前压差计15、全塔压差计16、孔板流量计17、富氧水取样口18、氧气解吸塔19、贫氧水取样口篇三：实验9 填料塔流体力学特性测定实验实验9 填料塔流体力学特性测定实验一、计划学时4学时二、实验目的1．了解填料塔的结构及填料特性；2．观察填料塔的操作状态； 3．测定填料塔的流体力学特性，从而确定吸收适宜操作条件。

实验八填料塔流体力学特性曲线测定一、实验目的1.了解填料吸收塔的结构和吸收操作流程；2. 测定不同喷林密度下气体流速和压强降的关系曲线；3. 测定不同不同喷林密度下的载点和泛点气速；4. 观察持液和液泛现象。

二、实验装置图1所示装置用于测定填料塔流体力学特性时，关停CO2管路即可。

填料塔是一内径为90mm的塔体，塔内装填填料采用φ8×6mm瓷拉西环，水由水泵输送，流经转子流量计至塔顶，从塔顶喷林而下，最后从塔底流回水槽。

空气由风机吸入，风机为旋涡风机，输入功率为250W，转速为2800/min,风压为10.5KPa,风量为26m3/h。

通过转子流量计后到进口管，最后在塔顶排空。

空气和水的流量均由转子流量计测量，通过床层的压强降由差压计测定。

图1填料塔流体力学特性曲线测定工艺流程图填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。

计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。

而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律，所以测量流体力学性能是吸收实验的一项内容。

实验可用空气与水进行。

在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。

测量结果经整理后标绘在双对数坐标纸上。

气体通过填料层时压降ΔP与气速u及填料特性（形状，尺寸）有关：ΔP∝u1.5～2.0（u空塔气速）。

气液两相逆流通过填料层时，气体的压降ΔP除与气速u和填料特性有关外，还取决于喷淋密度等因素。

在一定喷淋密度下，当气速较小时ΔP∝u1.5～2.0但比无喷淋时的ΔP值高。

当气速增加到一定值时。

气液间的摩擦力开始牵制液体向下流动。

液膜增厚，气流通道变小。

阻力增加较快，此时㏒ΔP～㏒u关系曲线上出现一个拐点，称为泛点。

当喷淋密度增加时，压力降增加，载点与泛点的气速下降。

一般填料塔的设计均应在泛点以下操作。

（对于一般乱堆填料当每米高的填料层压降值为200～250mmH2o左右时即产生液泛）。

如果要求压降很稳定。

则宜在载点以下，但因为很多场合下没有明显载点，难以准确确定之。

实验一 填料塔流体力学特性与吸收系数的测定一、实验目的:1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。

2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。

二、实验内容：1.测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。

2.固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度以下，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。

3.进行纯水吸收混合气体中的二氧化碳、用空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。

三、实验原理：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、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ∆与气速u 的关系如图1所示：图1 填料层的P ∆～u 关系当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ∆～u 的关系是直线，如图中的直线0。

当有一定的喷淋量时，P ∆～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P ∆～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。

传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。

对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。

若气液平衡关系遵循享利定律，即平衡曲线为直线，可用解析法解得填料层高度的计算式，亦即可采用下列平均推动力法计算填料层的高度或液相传质单元高度：Am A A L sL C C C aS K V h ∆-⋅=21（11） SK V hH hN L sL LL α==（12） 式中m A C .∆为液相平均推动力，即其中：1110A A C Hp Hy p *==, 2220A A C Hp Hy p *==，0P 为大气压。