实验五填料塔液侧传质膜系数的测定
填料塔中传质系数的测定
填料塔中传质系数的测定实验六吸收实验⼀、实验⽬的⼆、基本原理三、计算⽅法、原理、公式四、设备参数和⼯作原理五、操作步骤六、实验报告要求七、思考题⼋、注意事项实验⽬的1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、了解填料特性的测量与计算⽅法；3、⽓液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及液泛现象；4、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；5、测定在操作条件下的总传质系数K；6、了解吸收过程的基本操作与控制⽅法。
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。
在双对数坐标系中⽤压降对⽓速作图得到⼀条斜率为1.8-2的直线（图中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logbcdaa log△PU填料层压降空塔⽓速关系图1、填料塔流体⼒学特性：增⼤，压降-⽓速线向上弯曲，斜率变⼤，（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。
测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动⼒消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适的⽓液负荷。
log b c da a log △PU 填料层压降空塔⽓速关系图2、传质实验：填料塔与板式塔内⽓液两相的接触情况有着很⼤的不同。
在板式塔中，两相接触在各块塔板上进⾏，因此接触是不连续的。
但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表⾯上进⾏，需计算的是完成⼀定吸收任务所需填料⾼度。
填料层⾼度计算⽅法有传质系数法、传质单元法以及等板⾼度法。
总体积传质系数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。
它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料⾼度的重要数据。
本实验是⽔吸收空⽓-氨混合⽓体中的氨。
混合⽓体中氨的浓度很低。
吸收所得的溶液浓度也不⾼。
⽓液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。
化工基础实验 填料塔液侧传质膜系数
5.5 5 4.5 4 3 3.5
lg(
4 Sherwood-Hollway关联图
L
L
)
CO2亨利系数E/Pa CO2溶解度系数H/ kmolm-3 Pa-1 体积流率，Vs,L/m3•s-1
[7]
[8] [9] [10] [11] [12] [13]
由13°C的物性数据
由13°C的物性数据
液 喷淋密度，W/m3m-2h-1 c L/kgm-2s-1 相 质量流速， A
平衡浓度， kmolm-3
GA kl A(c Ai c A )
以气相分压和液相浓度表示的总速率方程式为： G K A ( c GA KG A( pA p A ) A L A cA ) 若气液相平衡关系遵循亨利定律： c A
1 1 1 KG kg Hkl 1 H 1 KL kg kl
计算公式见下页
塔底浓度，cA,1 / kmolm-3
平均推动力，Δ cA,m/ kmolm-3 液相传质单元高度，HL/m
[14]
[15] [16]
液相传质单元数，N L
液相体积传质总系数，KLa/s-1 液膜体积传质膜系数，kl a/s-1
[17]
[18] [19]
1 [9] H MS E
2.测定并记录实验数据
实验序号 塔底温度，T1/°C
气 相
塔顶温度，T1/°C 塔底压强，p/MPa CO2流量，Vs,g/ m3•h -1 塔底温度，T1/°C 塔顶温度，T1/°C 10 20 20 30 40 50 0.1 0.1
液 相
水的流量，Vs,L/L•h -1
塔底采液量，V/mL
（或10）
dGA K L (c cA )aSdh
化工原理实验考题答案
离心泵特性能曲线与串并联总特性曲线的测定1、流体流经离心泵所获能量以何种方式存在：1、动能2、位能3、静压能2、开启离心泵有时候不出水，为什么？怎么办？不能形成真空，发生气缚，打开所有开关，灌水排气。
3、试述离心泵并联线路及仪表作用。
（对照装置）4、试述离心泵并联线路及仪表作用。
（对照装置）5、离心泵并联时两泵相同的参数是什么？扬程―出口压力6、离心泵串联时两泵相同的参数是什么？流量7．为什么在启动时要关闭出口阀门？离心泵在零载荷启动时功率最小，从而保护电机。
8．流量如何测得？用体积法，见装置9、阀门何方向为开启逆时针液-液套管换热器传热系数的测定1、 试述换热器的工作原理1、对于液液不变相换热系统，由热量衡算知：hc hH ph in out c c pc outin Q Q Q Q G c T T Q G c t t 损 2、换热器的换热量：（考虑误差后的数值） 2hc Q Q Q3、传热速率方程：Q KA t4、本次实验即用实验法测量换热器的传热系数K ：Q KA t 2、 如何改变换热器的冷水流向：四个换向阀同时到位（顺流或逆流）3、 冷水流量如何调节？把流量计上的阀门开至最大，然后通过调节自来水龙头来调节流量。
4、 试述操作步骤(开实验的顺序)总电源――加热器（三个）――冷水――热水水泵开关5、 实验中需记录那些数据热水流量、冷水流量、热水出口温度、冷水出口温度6、 对照装置，说出换热器中热水流动的路线7、 对照装置，说出换热器中冷水逆流时流动的路线8、 对照装置，说出如何读取温度值。
9、 为何冷水的流量要小而热水的流量要大要使冷水的温升大，从而减少系统误差液体流量的测定与流量计的校正1、 孔板式流量计特点？变压差流量计，结构简单，阻力损失大。
2、 变截面流量计的使用条件为（从雷诺数角度考虑）雷诺数不能太小（4000），因为流动需要是湍流3、 孔板式流量计与文氏管流量计的各自流量系数哪个大：后者大4、 为何孔板式流量计的下游测压孔在小孔的后方而不在小孔处？因为流速的最小截面积在小孔的下游处5、 试述实验中两种获得流量的方法通过压强差计算，或在标准流量计上读数。
实验填料塔液相传质系数的测定lun
实验四填料塔液相传质系数的测定环工021 伦裕旻15号一、实验目的：吸收是传质过程的重要操作，应用非常广泛。
为强化吸收过程，必须研究传质过程的控制步骤，测定传质膜系数和总传质系数。
本实验采用水吸收CO2，测定填料塔的液相传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确定液相传质系数和各项操作条件的关系。
通过本实验，学习并掌握研究物质传质过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。
二、实验原理：根据双膜模型的基本假设，气相和液相的吸收质A的传质速率方程可分别表达为气膜D A=KgA(P A—P A i) (1)液膜G A=K1A（C Ai—C A）(2)公式中G A——A组分的传质速率，kmol．S-1;A——两相接触面积，m2;P A————气相A组分的平均分压，paP A i——相界面A组分的分压，paC A————液相A组分的平均浓度，kmol.m-3Kg——以分压表达推动力的气相传质膜系数，kmol.m-3K1————以物质的浓度表达推动力的液相传质膜系数，m.s-1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：D A=K G A(P A—P A*) (3)G A=K L A（C A*—C A）(4)式中P A*为液相中Ａ组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，paC A*为气相中Ａ组分的实际分压所要求的饿液相平衡浓度，kmol.m-3K G 为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，kmol.m -２.S -1. pa -1K L 为以液相浓度表示推动力的总传质系数或 简称为液相传质总系数，m ．S -1; 若气液相平衡关遵循亨利定理：A A HP C =，则 ：1111Hk K k g G += （５）111k K H k g L += （６） 当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程受气膜传质速率控制，此时，g L 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 =。
填料塔中传质系数的测定
实验六吸收实验一、实验目的二、基本原理三、计算方法、原理、公式四、设备参数和工作原理五、操作步骤六、实验报告要求七、思考题八、注意事项实验目的1、了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、了解填料特性的测量与计算方法；3、气液两相逆向通过填料层的压降变化规律以及液泛现象；4、喷淋密度对填料层压降和泛点速度的影响；5、测定在操作条件下的总传质系数K；6、了解吸收过程的基本操作与控制方法。
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。
在双对数坐标系中用压降对气速作图得到一条斜率为1.8-2的直线（图中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logbcdaa log△PU填料层压降空塔气速关系图1、填料塔流体力学特性：增大，压降-气速线向上弯曲，斜率变大，（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。
测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适的气液负荷。
log b c da a log △PU 填料层压降空塔气速关系图2、传质实验：填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。
在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。
但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。
填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。
总体积传质系数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。
它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。
本实验是水吸收空气-氨混合气体中的氨。
混合气体中氨的浓度很低。
吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。
填料塔流体力学性能及传质
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 QQ γ==Ω0T -----273K 0P =760mmHg 0r -----空气密度 1.293Kg/m 3Ω-----塔截面积24DπΩ=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=yK ----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 olm ol 组分载体］（２）两相接触面积214F aV a D Xπ==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。
填料吸收塔操作及吸收传质系数的测定
填料精馏塔的操作与塔效率的测定金世成2014301040177实验数据处理装置编号：塔型：浆叶式搅拌萃取塔塔内径：37mm 溶质：A ：苯甲酸稀释剂B ：煤油萃取剂S ：水连续相：水分散相：煤油重相密度：997.5kg·m -3轻相密度：800kg·m -3流量计转子密度ρf ：7900kg·m -3塔的有效高度：0.75m 塔内温度t ＝23.6℃多次测得的数据取平均值，得如下表格1、重相水的密度：ρH2O =-0.0055×23.62+0.0228×23.6+999.99=997.5kg·m -32、轻相煤油的密度：800kg·m -33、塔底重相质量m 1:m 1=ρH2O ×V H2O =0.9975×25g =24.94g4、塔底轻相质量m 2:m 2=ρ煤油×V 煤油=0.8×10g =8g5、根据X Rb =（C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ）/（m 2+C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ），可依次得到实验序号为1，2，3的X Rb 值6、根据X Rt =（C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ）/（m 2+C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ），可依次得到实验序号为1，项目\实验序号123桨叶转速转/分200258296水转子流量计读数L ·h -14煤油转子流量计读数L ·h -16校正得到的煤油实际流量L ·h -14.53浓度分析NaOH 溶液浓度mol ·L -10.01052塔底轻相X Rb样品体积mL 101010NaOH 体积mL 6.73 6.60 6.67塔顶轻相X Rt 样品体积mL 101010NaOH 体积mL 4.15 3.30 2.50塔底重相Y Eb样品体积mL 102525NaOH 体积mL 0.200.874.21计算及实验结果塔底轻相浓度X RbkgA/kgB 3.539×10-4 3.470×10-4 3.507×10-4塔顶轻相浓度X Rt kgA/kgB 2.182×10-4 1.735×10-4 1.315×10-4塔底重相浓度Y Eb kgA/kgB 8.436×10-61.468×10-57.103×10-5水流量S kgS ·h -1 3.99煤油流量B kgB ·h -14.8传质单元数N OE 0.0304350.0594940.35448传质单元高度H OE 24.6426812.60631 2.11578体积总传质系数Y E a[m ·h ·(kgA/kgS)]150.5884294.36871753.922，3的X Rt值7、Y Eb=（C NaOH×V NaOH×M NaOH）/（m1+C NaOH×V NaOH×M NaOH），可依次得到实验序号为1，2，3的Y Ebt值9、作操作线，操作线方程B（X Rb-X Rt）=S(Y Eb-Y Et),由操作线上取一系列X R值，再由平衡曲线找出一系列对应的Y E*值。
填料塔传质系数测定
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。
实验五填料塔液侧传质膜系数的测定
实验五填料塔液侧传质膜系数的测定一、实验目的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。
本实验采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确立液侧传质膜系数与各项操作条件的关系。
通过实验，学习掌握研究物质传递过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。
二、实验原理图1 双膜模型浓度分布图 图2 填料塔的物料衡算图双膜模型的基本假设，气侧和液测得吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 G A = k gA (p A －p Ai ) (1) 液膜 G A = k lA (C Ai －C A ) (2) 式中：G A －A 组分的传质速率，kmol ·s -1 A －两相接触面积，m 2；p A －气侧A 组分的平均分压，P a ； p Ai －相界面上A 组分的分压，P a ；C A － 液侧A 组分的平均浓度，kmol ·m 3； C Ai －相界面上A 组分的浓度，kmol ·m 3；k g －以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol ·mv ·s -1·Pa -1； k l －以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m ·s -1。
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G A = K GA (p A －p A *) (3) G A = K LA (C A *－C A ) (4) 式中：p A *为液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ；C A *为气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol · m 3；K G 为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，kmol ·m 2·s -1·Pa -1；K L 为以液相浓度表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，m ·s -1。
填料塔吸收传质系数的测定实验报告
填料塔吸收传质系数的测定实验报告大家好，今天我要给大家分享一下我们实验室做的填料塔吸收传质系数的测定实验。
这个实验可是非常有趣的哦，而且对我们以后的学习和工作都有很大的帮助呢！我们要了解一下什么是填料塔。
填料塔是一种常见的化工设备，主要用于气液两相的传质过程。
而传质系数就是衡量这种传质过程的重要参数之一。
那么，传质系数又是什么呢？简单来说，传质系数就是单位时间内通过单位面积的传质质量。
我们做实验的目的就是要测定填料塔中液体和气体之间的传质系数，以便更好地了解填料塔的工作性能。
接下来，我们就要开始实验了。
我们需要准备好实验所需的仪器和材料。
这些仪器包括：天平、滴定管、烧杯、量筒、玻璃棒等；材料包括：标准溶液、乙醇、水等。
还有我们可爱的填料塔模型啦！在实验开始之前，我们首先要对填料塔进行清洗。
因为如果填料塔内有杂质，那么测量出来的传质系数就会受到影响。
所以，我们要把填料塔里的每一个角落都清洗干净，确保没有残留物。
清洗完毕后，我们就可以开始实验了。
我们需要将一定量的液体倒入烧杯中，然后用滴定管逐滴加入乙醇。
在加入乙醇的过程中，我们要不停地摇晃烧杯，使得液体与乙醇充分混合。
接着，我们要用天平称出一定量的气体(如空气),并将其通过玻璃棒导入烧杯中。
在这个过程中，我们要保持天平的稳定，以免影响测量结果。
当液体与气体充分混合后，我们就可以开始测量了。
我们需要用量筒量取一定量的混合液体，然后倒入装有标准溶液的烧杯中。
接着，我们要用滴定管逐滴加入已知浓度的标准溶液，直到混合液体的颜色达到我们预期的程度。
在这个过程中，我们要保持滴定速度的稳定，以免影响测量结果。
我们就可以开始计算传质系数了。
根据传质系数的计算公式：C = Q / A * M * V,其中C表示传质系数，Q表示单位时间内通过单位面积的传质质量，A表示固体表面的面积，M表示液体的粘度，V表示液体的流速。
我们可以根据实验数据代入公式进行计算。
在计算过程中可能会遇到一些问题，比如说计算结果与理论值相差较大等。
化工原理实验报告-填料吸收塔传质系数的测定
化工原理实验报告——填料吸收塔传质系数的测定姓名： XXX学号： XXXXXXXXXXX学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺年级： 20XX 级实验日期： 20XX年XX月XX日实验条件：空气流量5.0m3/h，CO2流量3.0L/min，水流量0.40m3/h福建师范大学Fujian Normal University填料吸收塔传质系数的测定一、实验目的1、掌握吸收总传质系数K Ya或K Xa的测定方法；2、了解填料吸收塔的结构和流程，能定性分析操作条件的变化对结果的影响；3、熟悉各仪器仪表的读数方法，了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。
二、实验内容本实验采用水吸收气相物流中的CO2，在不同条件下，测定气相中CO2进出口浓度，并计算溶质的吸收率E A，过程平均推动力或吸收因子，传质单元数N OL,液相总传质单元高度H OL和总传质系数K Xa。
三、实验原理1、吸收原理（1）吸收操作吸收操作主要是利用气体混合物的各组分在液体中的溶解性质不同，将其与适当的液体接触，混合气中易溶的一个或几个组分便溶于该液体内形成溶液，而不能溶解的组分则仍留在气相，从而实现气体混合物的分离。
（2）吸收操作所用的液体称为吸收剂或溶剂（S）；混合气中被溶解吸收的组分称为吸收质或溶质（A）；不被吸收的组分称为惰性组分或载体（B）；所得到的溶液称为吸收液；排出气体称为吸收尾气。
2、吸收计算（1）吸收率E AE A=被吸收的溶质量（kmol）吸收前气相中的溶质总数=V(Y0−Y e)=1−Y eY0、Y e——分别表示初始与吸收终了时气体中溶质的摩尔比；V——惰性气体B的流量，kmol/h。
吸收率愈高表示气体混合物的分离愈完全。
（2）对数平均推动力法传质单元数的表达式中Y∗或X∗是液相或气相的平衡组成，需要用相平衡关系确定，CO2在水中的溶解平衡可视为直线，因此本实验传质单元数的求解可用对数平均推动力法或吸收因数法。
以下标“1”表示塔底截面，下标“2”表示塔顶截面，对数平均推动力法相关公式如下：N OL=X1−X2∆X m式中ΔXm 为过程平均推动力，即∆X m=∆X1−∆X2ln∆X1∆X2=(X1∗−X1)−(X2∗−X2)lnX1∗−X1X2∗−X2吸收因数法的相关公式如下：N OL=11−Aln[(1−A)Y1−mX2Y1−mX1+A]其中A=L mV⁄,称为吸收因子，A愈大愈容易吸收。
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实验五 填料塔液侧传质膜系数的测定一、实验目的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。
本实验采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确立液侧传质膜系数与各项操作条件的关系。
通过实验，学习掌握研究物质传递过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。
二、实验原理图1 双膜模型浓度分布图 图2 填料塔的物料衡算图双膜模型的基本假设，气侧和液测得吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 G A = k gA (p A －p Ai ) (1) 液膜 G A = k lA (C Ai －C A ) (2) 式中：G A －A 组分的传质速率，kmol ·s -1 A －两相接触面积，m 2；p A －气侧A 组分的平均分压，P a ； p Ai －相界面上A 组分的分压，P a ；C A － 液侧A 组分的平均浓度，kmol ·m 3； C Ai －相界面上A 组分的浓度，kmol ·m 3；k g －以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol ·mv ·s -1·Pa -1； k l －以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m ·s -1。
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G A = K GA (p A －p A *) (3) G A = K LA (C A *－C A ) (4)式中：p A *为液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ；C A *为气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol · m 3；K G 为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，kmol ·m 2·s -1·Pa -1；K L 为以液相浓度表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，m ·s -1。
若气液相平衡关系遵循亨利定律：C A = Hp A ，则(5)(6)当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程受气膜传质速率控制，此时，K G = k g ；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，K L =k l 。
如图2所示，在逆流接触的填料层内，任意截取一微分段，并以此为衡算系统，则由吸收质A 的物料衡算可得：ALLA dC F dG ρ=(a)式中：F L 为液相摩尔流率，kmol ·s -1； ρL 为液相摩尔密度，kmol ·s 3；根据传质速率基本方程，可写出该为分段的传质速率微分方程： dG A = K L (C A *－C A )aSdh (b) 联立(a)和(b)两式可得：(c)式中:a 为气液两相接触的比表面积，m 2/m 3， S 为填料塔的横截面积，m 2本实验采用水吸收纯二氧化碳，且已知二氧化碳在常温下溶解度较小，因此，液相摩尔流率F L 和摩尔密度ρL 的比值，亦即液相体积流率(V s )L 可视为定值，且设总传质系数K L 和两相接触比表面积a ，在整个填料层内为一定值，则按下列边值条件积分(c)式，可得填料层高度的计算公式： h=0 C A =C A ，2 h=h C A =C A ，1；(7)令 ，且称H L 为液本传质单元高度（HTU ）；，且称N L 为液相传质单元数（NTU ）。
因此，填料层高度为传质单元高度与传质单元数之乘积，即 h= H L ×N L (8)若气液平衡关系遵循亨利定律，即平衡曲线为直线，则（7）式可用解析法解得填料层高度的计算式，亦即可用下列平均推动力法计算填料层高度和液相传质单元高度：m A A A L L S C C C aS K V h ,2,1,,∆-⋅=(9)(10)式中ΔC A ,m 为液相平均推动力，即(11)因为本实验采用纯水吸收纯二氧化碳，则 C A ,1* = C A ,1*= C A *= HpA = Hp (12) 二氧化碳的溶解度常数，kmol ·m 3·Pa -1 (13)式中ρc 为水的密度，kg ·m -3；Mc 为水的摩尔质量，kg ·kmol -1；E 为亨利系数，P a 。
因此，（10）式可简化为 (14) 又因本实验采用的物系有仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计。
在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜,即属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，亦即(15)对于填料塔，液侧体积传质膜系数与主要影响因素之间的关系，曾有不少研究者由实验得出各种关联式。
其中，Sherwood －Holloway 得出如下关联式：(16)式中：DL－吸收质在水中的扩散系数，m2·s-1；L－液体质量流速，kg·m2·s-1；μL－液体粘度，P a·s或kg·m-1·s-1；ρL－液体密度，kg·m3。
应该注意的是Sherwood－Hollwoay关联式中，(kl a/DL)和(L/μL)两相没有特性长度。
因此，该式也不是真正无因次准数关联式。
该式中A，m和n的具体数值需在一定条件下由实验求取。
三、实验装置本实验装置由清华华教公司制造安装。
本实验装置由填料吸收塔、二氧化碳钢瓶、高位稳压水槽和各种测量仪表组成，其流程如图3所示。
图3 填料吸收塔液侧传质膜系数测定实验装置流程1、二氧化碳钢瓶2、减压阀3、二氧化碳流量计4、填料塔5、滴定计量球6、压差计7、水流量计8、高位水槽填料吸收塔采用直径为50mm的玻璃柱。
柱内装填Φ5mm球形玻璃填料，填充高度300mm。
吸收质——纯二氧化碳气体由钢瓶经二次减压阀、调节阀和转子流量计，进入塔底。
气体由上向下经过填料层与液相逆流接触，最后由柱顶放空。
吸收剂——水由高位稳压水槽，经调节阀和流量计，进入塔顶，再喷洒而下。
吸收后溶液由塔底经Π形管排出。
U形液柱压差计用以测量塔底压强和填料层的压强降。
四、实验方法实验前，首先检查填料塔的进气阀和进水阀，以及二氧化碳二次减压阀是否均已关严；然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀，将压力调至1MPa ；同时，向高位稳压水槽注水，直至溢流管有适量水溢流而出。
实验操作可按如下步骤进行：(1)缓慢开启进水调节阀，水流量可在10－50L ·h -1范围内选取。
一般在此范围内选取5-6个数据点。
调节流量时一定要注意保持高位稳压水槽有适量溢流水流出。
以保证水压稳定。
(2)缓慢开启进气调节阀。
二氧化碳流量一般控制在0.1m 3·h -1左右为宜。
(3)当操作达到定常状态之后，测量塔顶和塔底的水温和气温，同时，测定塔底溶液中二氧化碳的含量。
溶液中二氧化碳含量的测定方法：用吸量管吸取0.1MBa(OH)2溶液10mL ，放入三角瓶中，并由塔底附设的计量管滴入塔底溶液20mL ，再加入酚酞指示剂数滴，最后用0.1N 盐酸滴定，直至其脱除红色的瞬时为止。
由空白试验与溶液滴定用量之差值，按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度：22)()(02.0)201.0(OH Ba OH Ba HClHCl A N N V N C ⋅-=kmol ·m -3 (17)式中N HCl 为标准盐酸溶液的当量浓度，V HCl 为实际滴定用量，即空白试验用量与滴定试样使用量之差值,mL ；V 为塔底溶液采样量,mL 。
五、实验结果1、测量并记录实验基本参数 (1)填料柱：柱体内径:d= mm 填料型式:填料规格:Φ= mm 填料层高度:h= mm 比表面积:αf = m 2/m 3 堆积密度:ρb = kg/m 3 空隙率:ε=(2)大气压力：P= MPa (3)室温：T= ℃(4)试剂：Ba(OH)2溶液浓度= mol/L用量VBa(OH)2= mL 盐酸浓度= mol/L2、测定并记录实验数据实验序号 1 2 3 4 5气相塔底气温，Tg,1/℃塔顶气温，Tg,2/℃CO2流量，Vs,g/m3·h-1液相塔底液温，TL,1/℃塔顶水温，TL,2/℃水的流量，Vs,L/Lh-1塔底采样量，V/mL盐酸滴定量，VHCl/mL其中纯水的盐酸滴定量为 mL。
3、整理实验数据，并可参考下表做好记录：实验序号 1 2 3 4 5气相平均温度，Tg/ ℃CO2密度，ρg/kg·m-3液相平均温度，TL/ ℃液体密度，ρL/ kg·m-3体积流率，Vs,L/10-6m3·s-1塔顶浓度，CA,2/kmol·m-3塔底浓度，CA,1/10-2kmol·m-3传质速率，CA/10-8kmol·s-1平均推动力，ΔGA,m/kmol·m-3传质单元高度，HL/m液相体积传质总系数，KLa/10-3s-1液相体积传质膜系数，Ka/10-3s-1列出上表中各项计算式。