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CO2吸收-解吸试验资料
附件6：CO 2吸收-解吸实验资料一、实验流程图本实验是在填料塔中用水吸收空气和CO 2混合气中的CO 2，和用空气解吸水中的CO 2以求取填料塔的吸收传质系数和解吸系数。
图1. 吸收与解吸实验流程图阀门：V A01—吸收液流量调节阀，V A02—吸收塔空气流量调节阀，V A03—解吸塔空气流量调节阀，V A04—解吸液流量调节阀，V A05—吸收塔CO 2流量调节阀，V A06—风机旁路调节阀，V A07—吸收泵放净阀，V A08—水箱放净阀，V A09—解吸液回流阀，V A10—吸收泵回流阀，AI01—吸收塔进气采样阀， AI02 —吸收塔排气采样阀， AI03—解吸塔进气采样阀， AI04—解吸塔排气采样阀，AI05—吸收塔塔顶液体采样阀，AI06—解吸塔塔顶液体采样阀，AI07—解吸塔塔底液体采样阀，V A11—吸收塔放净阀，V A12—解吸塔放净阀，V A13—缓冲罐放净阀风压6kPa，风量55m3/hCO2钢瓶温度：TI01—液相温度流量：FI01—吸收塔空气流量，FI02—吸收液流量，FI03—解吸塔空气流量，FI04—解吸液流量，FI05—CO2气体流量图2. CO2吸收‐解吸实验装置实物照片二、实验设备结构参数吸收塔：塔内径100 mm；填料层高550 mm；填料为陶瓷拉西环；丝网除沫解吸塔：塔内径100 mm；填料层高550 mm；填料为φ6不锈钢θ环；丝网除沫风机：旋涡气泵，6kPa，55m3/h；吸收泵：扬程12m，流量14L/min；解吸泵：扬程14m，流量3.6m3/h；饱和罐：PE，50L温度：Pt100传感器流量计：水涡轮流量计：200～1000L/h；气相质量流量计：0～1.2 m3/h；气相转子流量计：1～4 L/min；三、实验注意事项1.在实验中，两个水流量计的读数要尽量保持一致；2.测取液泛数据点时，等待时间不要过长，避免液泛过于强烈导致液体喷出塔外；3.调节解吸塔的空气流量时要求在不液泛的情况下，尽量维持在较大的气量；4.泵是机械密封，必须在泵有水时使用，若泵内无水空转，易造成机械密封件升温损坏而导致密封不严，严禁泵内无水空转；5.液相采样和滴定时，要保证规范操作，以免影响测定和数据分析；6.实验结束时，注意按顺序关闭风机、水泵和阀门等。
二氧化碳吸收与解吸
实验四二氧化碳吸收与解吸、实验目的1 •了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。
2 •学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
、设备主要技术数据及附件1. 设备参数：⑴ 风机：XGB-12 型，550W;⑵ 填料塔：玻璃管内径 D = 0.1m，内装$ 10X 10mm鲍尔环，填料层高度Z= 1.2m;⑶ 填料塔：玻璃管内径 D = 0.1m，内装$ 10X 10mm鲍尔环，填料层高度Z= 1.2m;⑷二氧化碳钢瓶1个、减压阀1个（用户自备）。
2. 流量测量：⑴CO2转子流量计: :型号：LZB-6 ; 流量范围：0.06 〜0.6m3/h; 精度: 2.5%⑵空气转子流量计: 型号：LZB-10 ; 流量范围：0.25 〜2.5m3/ h; 精度: 2.5%⑶空气转子流量计: 型号：LZB-10 ; 流量范围：0 〜50m3/ h; 精度：2.5%⑷水转子流量计：型号：LZB-25 ; 流量范围：0 〜20m3/ h; 精度： 2.5%⑸ 解吸收塔水转子流量计：型号：LZB-6流量范围：60〜600L/h 精度：2.5%3. 浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析：定量化学分析仪一套4. 温度测量：PT100铜电阻，液温度。
三、实验装置图3图1二氧化碳吸收解吸实验装置流程1-水箱；2-解吸液泵；3-吸收液泵；4-风机；5-空气旁通阀；6-空气流量计；7-吸收液流量计；8-解吸塔；9-解吸收塔底取样阀；10、11-U 型管放；12-吸收塔；13-吸收塔底取样阀；14-解吸液流量计；15- CO2流量计；16-吸收用空气流量计解；17-吸收用空气泵；18- CO2钢瓶；19-水箱放水阀；20-减压阀；21-解吸液取样阀；22-吸收液取样阀吸收质（纯二氧化碳气体或与空气的混合气）由钢瓶经二次减压阀和转子流量计15,进入吸收塔塔底，气体由下向上经过填料层与液相水逆流接触，到塔顶经放空；吸收剂（纯水）经转子流量计7进入塔顶，再喷洒而下；吸收后溶液流入塔底液料罐中由解吸泵2经流量计14进入解吸塔，空气由6流量计控制流量进入解吸塔塔底由下向上经过填料层与液相逆流接触，对吸收液进行解吸，然后自塔顶放空，U形液柱压差计用以测量填料层的压强降。
二氧化碳填料吸收与解吸实验.
二氧化碳填料吸收与解吸实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013．06一、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，练习对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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 进行纯水吸收二氧化碳、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 的关系如图一所示：图一 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。
1.二氧化碳吸收-解吸实验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 )(Ai A g A p p A k G -= （1）液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积，m 2；A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ；Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ；A C —液侧A 组分的平均浓度，3-⋅m kmolAi C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-⋅s m 。
二氧化碳吸收与解吸实验
二氧化碳吸收与解吸实验一、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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 进行纯水吸收二氧化碳、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 的关系如图一所示：123L 3L 2L 1L 0 =＞＞0图一 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。
ΔP , k P a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。
1.二氧化碳吸收-解吸实验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 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积，m 2；A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ；A C —液侧A 组分的平均浓度，3-⋅m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-⋅s m 。
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二氧化碳吸收与解吸实验一、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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3.进行纯水吸收二氧化碳、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的关系如图一所示：L 3＞ L 2＞ L 1aPk,P32L 0 = 01u , m/s图一填料层的P ～u关系当液体喷淋量 L00 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。
1.二氧化碳吸收 - 解吸实验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G A k g A( p A p Ai ) （ 1）液膜G A k l A(C Ai C A ) （2）式中： G A—A组分的传质速率， kmoI s 1；2A —两相接触面积， m；P A—气侧A组分的平均分压，Pa；P Ai—相界面上A组分的平均分压，Pa；C A—液侧A组分的平均浓度， kmol m 3C Ai—相界面上A组分的浓度kmol m 3k g—以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol m 2s 1Pa 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。
二氧化碳吸收与解吸实验说明书
实用文档二氧化碳吸收与解吸实验装置说明书仁爱化工基础实验中心王立轩2014．05一、实验目的：1.了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。
2．学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 采用纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳，测定填料塔的液侧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，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ∆与气速u 的关系如图1-1所示：图1-1 填料层的P ∆～u 关系当无液体喷淋即喷淋量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：恒持液量区、载液区与液泛区。
2. 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。
对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。
（1）二氧化碳吸收-解吸实验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 )(Ai A g A p p A k G -= （1-1）液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （1-2）式中：A G —A 组分的传质速率，1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积，m 2；A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ；Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-⋅m kmolAi C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-⋅s m 。
二氧化碳的吸收与解吸实验报告
二氧化碳的吸收与解吸实验报告摘要：本实验旨在研究二氧化碳的吸收与解吸过程，并观察其对环境条件的敏感性。
通过使用氢氧化钠（NaOH）溶液作为吸收剂，测量二氧化碳溶液中的pH值和溶液的体积变化，以评估吸收和解吸的效果。
实验结果表明，二氧化碳能够被NaOH 溶液吸收，并在一定条件下释放。
1. 引言二氧化碳（CO2）是一种常见的气体，它在大气中的浓度增加与全球气候变化密切相关。
因此，研究CO2的吸收与解吸过程对于理解和控制大气中CO2浓度的变化至关重要。
本实验旨在模拟CO2吸收与解吸的过程，并观察其在不同条件下的反应情况。
2. 实验步骤2.1 实验材料：-氢氧化钠（NaOH）固体-蒸馏水-二氧化碳气源- pH计-称量器具-实验室玻璃器皿2.2 实验过程：（1）准备NaOH溶液：称取适量的NaOH固体，加入一定量的蒸馏水中，搅拌溶解。
（2）装置实验装置：将NaOH溶液倒入实验室玻璃器皿中，置于实验台上。
（3）测量初始条件：使用pH计测量NaOH溶液的初始pH 值，并记录初始溶液的体积。
（4）注入CO2气体：将二氧化碳气体缓慢地通入NaOH溶液中，观察溶液的变化，并记录每次通气的时间和CO2气体的体积。
（5）测量pH值：定期使用pH计测量溶液的pH值，并记录下来。
（6）测量溶液体积：测量在吸收和解吸过程中溶液的体积变化，并记录下来。
3. 实验结果实验期间，我们记录了二氧化碳气体通入溶液的时间、CO2气体的体积以及溶液的pH值变化。
根据实验结果，我们绘制了相应的数据表和图表。
4. 讨论与分析根据实验结果，我们观察到二氧化碳气体通入NaOH溶液后，溶液的pH值逐渐下降，说明二氧化碳被NaOH吸收并生成了碳酸。
随着二氧化碳的继续通入，溶液的体积也有所增加，这是由于二氧化碳的溶解导致溶液的体积增大。
在观察解吸过程时，我们停止通入二氧化碳气体，溶液开始释放二氧化碳，并逐渐恢复到初始状态。
此时，溶液的pH 值逐渐升高，说明碳酸在解吸过程中分解为二氧化碳和水，并释放出二氧化碳气体。
二氧化碳吸收与解吸实验说明书
二氧化碳吸收与解吸实验装置说明书仁爱化工基础实验中心王立轩2014．05一、实验目的：1.了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。
2．学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 采用纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳，测定填料塔的液侧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，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ∆与气速u 的关系如图1-1所示：图1-1 填料层的P ∆～u 关系当无液体喷淋即喷淋量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：恒持液量区、载液区与液泛区。
2. 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。
对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。
（1）二氧化碳吸收-解吸实验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 )(Ai A g A p p A k G -= （1-1）液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （1-2）式中：A G —A 组分的传质速率，1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积，m 2；A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ；A C —液侧A 组分的平均浓度，3-⋅m kmolAi C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-⋅s m 。
二氧化碳吸收与解吸实验汇总情况
二氧化碳吸收与解吸实验一、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根本理论的理解,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〔传质单元高度和体积吸收总系数〕.3. 进展纯水吸收二氧化碳、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 的关系如图一所示：图一 填料层的P ∆～u 关系 液体喷淋量00=L 时,干填料的P ∆～u 的关系是直线,如图当中的直线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、载液区与液泛区.传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率上下的重要参数,实验测定可获取吸收系数.对于一样的物系与一定的设备〔填料类型与尺寸〕,吸收系数随着操作条件与气液接触状况的不同而变化.根据双膜模型的根本假设,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 )(Ai A g A p p A k G -= 〔1〕液膜 )(A Ai l A C C A k G -= 〔2〕 式中：A G —A 组分的传质速率,1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积,m 2；A P —气侧A 组分的平均分压,Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压,Pa ；A C —液侧A 组分的平均浓度,3-⋅m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数,112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数,1-⋅s m .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： )(*-=A A G A p p A K G 〔3〕)(A A L A C C A K G -=*〔4〕式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压,Pa ；*A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度,3-⋅m kmol ；G K —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,112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ；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 .假如气液相平衡关系遵循享利定律：A A Hp C =,如此：lg G HK k K 111+= 〔5〕 lg L k k H K 11+= 〔6〕P 2=P A2 C P A 浓度P AiC AiC A P A C AP A +d P A C A +dC AP 1=P A1 C A1,F L图二 双膜模型的浓度分布图图三 填料塔的物料衡算图当气膜阻力远大于液膜阻力时,如此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,如此相际传质过程受液膜传质速率控制,此时,l L k K =.如图三所示,在逆流接触的填料层内,任意载取一微分段,并以此为衡算系统,如此由吸收质A 的物料衡算可得：A LLA dC F dG ρ=〔7a 〕式中：L F ——液相摩尔流率,1-⋅s kmol ；L ρ——液相摩尔密度,3-⋅m kmol .根据传质速率根本方程式,可写出该微分段的传质速率微分方程：aSdh C C K dG A A L A )(-=*〔7b 〕联立上两式可得： AA A L L L C C dCaS K F dh -⋅=*ρ 〔8〕式中：a ——气液两相接触的比外表积, m 2·m -1；S ——填料塔的横载面积,m 2.本实验采用水吸收纯二氧化碳,且二氧化碳在常温常压下溶解度较小,因此,液相摩尔流率L F 和摩尔密度L ρ的比值,亦即液相体积流率L s V )(可视为定值,且设总传质系数K L 和两相接触比外表积a,在整个填料层内为一定值,如此按如下边值条件积分式〔8〕,可得填料层高度的计算公式：⎰-⋅=*12A A C C AA AL sL C C dC aS K V h 〔9〕 距离液 膜气膜C A令 aSK V H L sLL =,且称H L 为液相传质单元高度〔HTU 〕； ⎰-=*12A A C C AA AL CC dC N ,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L L N H h ⨯= 〔10〕假如气液平衡关系遵循享利定律,即平衡曲线为直线,如此式〔9〕为可用解析法解得填料层高度的计算式,亦即可采用如下平均推动力法计算填料层的高度或液相传质单元高度：AmA A L sL C C C aS K V h ∆-⋅=21 〔11〕 SK V hH h N L sLL L α==〔12〕 式中m A C .∆为液相平均推动力,即2211221121.21ln )()(A A A A A A A A A A A A AmC C C C C C C C C C In C C C -----==∆∆∆-∆=∆**** 〔13〕 其中：1110A A C Hp Hy p *==, 2220A A C Hp Hy p *==,0P 为大气压.二氧化碳的溶解度常数：EM H ww1⋅=ρ13--⋅⋅Pa m koml 〔14〕 式中：w ρ——水的密度, ;3-⋅m kgw M ——水的摩尔质量, 1-⋅kmol kg ；E ——二氧化碳在水中的享利系数〔见化工原理下册第78页〕,Pa. 因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律,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,如此液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数,亦即AmA A sL L l C C C hS V a K a k ∆-⋅==21 〔15〕 四、实验装置： 主要技术参数：填料塔：玻璃管内径 D ＝0.050m 塔高1.00m 内装φ10×10mm 瓷拉西环； 填料层高度Z ＝0.78m ； 风机：XGB-12型 550W ； 二氧化碳钢瓶 1个； 减压阀1个〔用户自备〕. 流量测量仪表：CO 23／h ；3／h ；吸收水转子流量计： 型号LZB-10 流量X 围16～160 L ／h ； 解吸水转子流量计： 型号LZB-10 流量X 围16～160 L ／h浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析准备定量化学分析仪器〔用户自备〕； 温度测量：PT100铂电阻,用于测定测气相、液相温度. 2.二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示意图<见图四>图四二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示意图1- CO 2流量计；2- CO 2瓶减压阀；3- CO 2钢瓶；4-吸收用空气流量计；5- 吸收用气泵；6、8-喷头； 7、19- 水箱放水阀；9- 解吸塔；10- 解吸塔塔底取样阀；11- 解吸液储槽；12、15- U 型管液柱压强计；13- 吸收液流量计；14-解吸液液泵；16- 吸收液储槽；17- 吸收塔；18- 吸收塔塔底取样阀；20- 解吸液流量计；21- 吸收液液泵；22-空气流量计；23- 空气旁通阀；24- 风机 3．实验仪外表板图<见图五>图五 实验装置面板图五、实验方法与步骤：1. 测量吸收塔干填料层〔△P ／Z 〕～u 关系曲线〔只做解吸塔〕：打开空气旁路调节阀5至全开,启动风机.打开空气流量计,逐渐关小阀门5的开度,调节进塔的空气流量.稳定后读取填料层压降△P 即U 形管液柱压差计11的数值,然后改变空气流量,空气流量从小到大共测定8-10组数据.在对实验数据进展分析处理后,在对数坐标纸上以空塔气速 u 为横坐标,单位高度的压降△P ／Z 为纵坐标,标绘干填料层<△P ／Z>～u 关系曲线.2. 测量吸收塔在喷淋量下填料层<△P／Z>～u关系曲线：将水流量固定在104L／h〔水流量大小可因设备调整〕,采用上面一样步骤调节空气流量,稳定后分别读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度,操作中随时注意观察塔内现象,一旦出现液泛,立即记下对应空气转子流量计读数.根据实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为100L ／h时的〔△P／z〕～u•关系曲线,并在图上确定液泛气速,与观察到的液泛气速相比拟是否吻合.3. 二氧化碳吸收传质系数测定：吸收塔与解吸塔〔水流量控制在40L/h〕〔1〕打开阀门5,关闭阀门9、13.3/h左右.〔3〕吸收进展15分钟后,启动解吸泵2,将吸收液经解吸流量计7计量后打入解吸塔中,同时启动风机,利用阀门5 调节空气流量〔约0.5 m3／h〕对解吸塔中的吸收液进展解吸.〔4〕操作达到稳定状态之后,测量塔底的水温,同时取样,测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量.〔实验时注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值要一致,并注意解吸水箱中的液位,两个流量计要与时调节,以保证实验时操作条件不变〕〔5〕二氧化碳含量测定用移液管吸取Ba〔OH〕2溶液10mL,放入三角瓶中,并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10 mL,用胶塞塞好振荡.溶液中参加2～3滴酚酞指示剂摇匀,用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失即为终点.按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：六、实验须知事项：2总阀门前,要先关闭减压阀,阀门开度不宜过大.2.实验中要注意保持吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值一致,并随时关注水箱中的液位.2浓度操作时动作要迅速,以免CO2从液体中溢出导致结果不准确.七、实验数据记录1.实验装置填料塔流体力学性能测定〔干填料〕解吸塔盐酸浓度标定氢氧化钡浓度标定 八、实验数据处理 1．实验数据计算与结果:实验数据计算过程 <以一组数据为例>. 实验数据计算示例〔1〕填料塔流体力学性能测定〔以解吸填料塔干填料数据为例〕3/h ； 填料层压降U 管读数2.0 mmH 2O空塔气速：07.0050.0)4/36005.024/36002=⨯⨯⋅⨯=ππ（＝）（D Vu 〔m/s 〕 单位填料层压降：6.278.0/2=∆＝Z P 〔mmH 2O/m 〕〔2>传质实验CO 2转子流量计读数0.200〔m 3／h 〕、CO 2转子流量计处温度 16.1〔℃〕 ℃下二氧化碳气体密度2co ρ Kg/m 3CO 2实际流量V CO22co Air ρρ=976.1204.1〔m 3／h 〕 空气转子流量计读数V Air =0.500 〔m 3／h 〕 △吸收液浓度计算吸收液消耗盐酸体积V 1=30.10 ml,如此吸收液浓度为：=1021.30111.01017982.02⨯⨯⨯⨯－=0.01277<kmol/m 3>△吸收剂二氧化碳浓度计算因纯水中含有少量的二氧化碳,所以纯水滴定消耗盐酸体积V=32.3ml,如此塔顶水中CO 2浓度为：=1023.32111.01017982.02⨯⨯-⨯⨯ <kmol/m 3>△塔底的平衡浓度计算℃,由附录可查得CO 2×105 KPa 如此CO 2的溶解度常数为：E M H ww 1⨯=ρ=8109735.01181000⨯⨯×10-7〔13--⋅⋅Pa m kmol 〕 塔底混和气中二氧化碳含量： y 1=5.0156.0156.0+＝*1A C H ×P A1=H ×y 1×P 0×10-7××101325=0.013759〔kmol/m 3〕△塔顶的平衡浓度计算由物料平衡得塔顶二氧化碳含量 L<C A2- C A1>=V<y 1-y 2>y 2=y 1- VC C L A A )(12-⨯)4.225.0()00056.001277.0()100040(-⨯*2A C = H ×P A2=H ×y 2×P 0×10-7××〔kmol/m 3〕△液相平均推动力计算01277.001249.000056.00137.0ln)01277.0016521.0()00056.00137.0(----- = 0.0044<kmol/m 3>因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律,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,属液膜控制过程,如此液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数,即=0049.0)00056.001277.0(4/)050.0(14.38.03600/104023-⨯⨯⨯⨯-=0.0049 <m/s> 实验结果列表如下：表一 实验装置填料塔流体力学性能测定〔干填料〕表二 实验装置填料塔流体力学性能测定〔湿填料〕表三：实验装置填料吸收塔传质实验技术数据表.在对数坐标纸上以空塔气速u 为横坐标,Z P ∆为纵坐标作图,标绘Z P ∆～u 关系曲线.图六 实验装置Z P ∆～u 关系曲线图九、附录二氧化碳在水中的亨利系数 E ×10-5,kPa。
二氧化碳吸收与解吸实验报告
二氧化碳吸收与解吸实验报告一、实验目的通过实验观察二氧化碳在不同环境下的吸收和解吸情况，了解二氧化碳在自然界中的循环过程。
二、实验材料二氧化碳气体、水、氢氧化钠溶液、酚酞指示剂、容量瓶、试管、滴定管、酒精灯等。
三、实验原理二氧化碳在自然界中的循环过程包括二氧化碳的吸收和解吸，其中吸收后的二氧化碳可以被植物利用进行光合作用，解吸后的二氧化碳则会进入大气层中。
实验中，利用二氧化碳和水反应生成碳酸酸，再通过与氢氧化钠溶液反应，使碳酸酸转化为碳酸钠，观察其变化。
四、实验步骤1. 取一定量的二氧化碳气体，放入容量瓶中。
2. 加入一定量的水，使其中溶解的二氧化碳达到饱和状态。
3. 取一定量的氢氧化钠溶液，滴入试管中。
4. 加入少量的酚酞指示剂，观察其颜色变化。
5. 缓慢将第2步中的饱和二氧化碳气体通过试管中的氢氧化钠溶液中。
6. 观察指示剂的变化，记录颜色变化时间和颜色变化程度。
7. 重复实验，改变环境温度等条件，观察结果。
五、实验结果在常温下，通过饱和二氧化碳气体通入氢氧化钠溶液中，指示剂由粉红色变为无色，表明有二氧化碳吸收反应发生。
当环境温度提高时，吸收二氧化碳的速度会加快，颜色变化时间会缩短，颜色变化程度也会加深。
六、实验分析本实验通过观察酚酞指示剂颜色变化，可以判断二氧化碳气体是否被吸收。
在自然界中，植物通过光合作用吸收二氧化碳气体，并利用其进行生长等活动。
同时，二氧化碳也会通过植物的呼吸、动物的呼吸和燃烧等过程释放出来，进入大气层中。
通过本实验的观察，我们可以更加深入地了解二氧化碳在自然界中的循环过程。
七、实验结论通过本实验，我们可以得出以下结论：1. 二氧化碳气体可以被水吸收，并与水反应生成碳酸酸。
2. 碳酸酸可以与氢氧化钠溶液反应，生成碳酸钠。
3. 通过酚酞指示剂的变化，可以判断二氧化碳气体是否被吸收。
4. 环境温度的变化会影响二氧化碳的吸收速率。
八、实验注意事项1. 实验过程中要小心操作，防止产生危险。
《吸收解吸实训实验》word版
目录一、前言 (3)二、实训目的 (4)三、实训原理 (4)四、吸收解吸实训装置介绍 (5)(一) 装置介绍 (5)(二) 吸收解吸工艺 (6)(三) 工艺流程图 (6)(四) 吸收解吸配置单 (8)(五) 装置仪表及控制系统一览表 (10)(六) 设备能耗一览表 (11)五、实验步骤 (11)(一) 开机准备 (11)(二) 正常开机 (11)(三) 正常关机 (16)(四) 液泛 (17)(五) 记录数据表 (17)一、前言职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型人才，而实训设备是培养这种能力的关键环节。
传统的实验设备更多是验证实验原理，缺乏对学生实际动手能力的培养，更无法实现生产现场的模拟，故障的发现，分析，处理能力等综合素质的培养。
为了实现职业技术人才的培养，必须建立现代化的实训基地，具有现代工厂情景的实训设备。
本吸收解吸实训装置把化工技术、自动化技术、网络通讯技术、数据处理等最新的成果揉合在了一起，实现了工厂模拟现场化、故障模拟、故障报警、网络采集、网络控制等培训任务。
按照“工学结合、校企合作”的人才培养模式，以典型的化工生产过程为载体，以液——液传质分离任务为导向，以岗位操作技能为目标，真正做到学中做、做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式。
以任务驱动、项目导向、学做合一的教学方法构建课程体系，开发设计吸收解吸操作技能训练装置。
本吸收解吸实训装置具有以下特点：课程体系模块化；实训内容任务化；技能操作岗位化；安全操作规范化；考核方案标准化；职业素养文明化。
二、实训目的1) 了解填料塔的结构和特点；2) 能正确使用设备、仪表，及时进行设备、仪器、仪表的维护与保养；3) 能及时掌握设备的运行情况，随时发现、正确判断、及时处理各种异常现象，特殊情况能进行紧急停车操作；4) 掌握填料吸收、解吸塔的基本操作、调节方法； 5) 了解吸收、解吸总传质系数的意义； 6) 了解影响吸收解吸的主要因素； 7) 学会做好开车前的准备工作；8) 正常开车，按要求操作调节到指定数值；9) 完成水吸收空气中CO 2操作，分析吸收前后的浓度，并计算传质系数、传质单元高度； 10) 完成空气解吸水中CO 2操作，分析解析前后的浓度，并计算传质系数、传质单元高度； 11) 能进行故障点的排除工作； 12) 正常停车；13) 了解掌握工业现场生产安全知识。
吸收(解吸)实验报告
实验名称:吸收（解吸）实验一、实验目的1 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；2 掌握总体积传质系数的测定方法；3 测定填料塔的流体力学性能；4 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；5 了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法；6 学会化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程示意图及实验流程简述1〕装置流程本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。
由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。
2〕主要设备（1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度2000mm.。
塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。
填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。
（2）填料规格和特性：金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m2/m3。
（4）气泵：层叠式风机，风量0～90m3/h，风压40kPa；（5）二氧化碳钢瓶；（6）气相色谱仪（型号：SP6801）；（7）色谱工作站：浙大NE2000。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项1 实验步骤（1）熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项；（2）打开仪表电源开关及风机电源开关；（3）开启进水总阀，使水的流量达到400L/h左右。
让水进入填料塔润湿填料。
（4）塔底液封控制：仔细调节阀门○2的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。
（5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.1Mpa左右；（6）仔细调节空气流量阀至1m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在100L/h～160 L/h；（7）仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值；（8）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成；（9）改变水流量值，重复步骤（6）（7）（8）。
二氧化碳吸收与解吸
六、附实验数据计算举例:1．实验数据计算及结果（以实验中所取得数据的第二组数据为例）: （1）填料塔流体力学性能测定（以填料塔干填料数据为例）空气转子流量计读数：0.5m 3/h ； 填料层压降U 管读数：2.0 mmH 2O空塔气速：07.0050.0)4/36005.024/36002=⨯⨯⋅⨯=ππ（＝）（iD Vu （m/s ） 单位填料层压降5.28.02==∆ Z P （mmH 2O/m ）在对数坐标纸上以空塔气速u 为横坐标，Z P ∆为纵坐标作图，标绘Z P ∆～u 关系曲线，见图三。
(2)传质实验（以第一组数据为例）CO 2转子流量计读数0.200（m 3／h ）、CO 2转子流量计处温度 16.1（℃） 16.1℃下二氧化碳气体密度2co ρ=1.976 Kg/m 3CO 2实际流量V CO2=2co Air ρρ=976.1204.1=0.156（m 3／h ）空气转子流量计读数V Air =0.500 （m 3／h ）（a ）. 吸收液浓度计算吸收液消耗盐酸体积V 1=30.10 ml ，则吸收液浓度为：溶液V V C V C C HC HC OH Ba OH Ba A 22ll 2)()(12-==1021.30111.01017982.02⨯⨯⨯⨯－=0.01277 mol/L（b ）.吸收剂二氧化碳浓度计算因纯水中含有少量的二氧化碳，所以纯水滴定消耗盐酸体积V=32.3ml ，则塔顶水中CO 2浓度为：溶液V V C V C C HClHCl OH Ba OH Ba A 222)()(22-==1023.32111.01017982.02⨯⨯-⨯⨯=0.00056mol/L（c ）.塔底的平衡浓度计算塔底液温度t =7.9℃，由表一可查得CO 2亨利系数 E=0.9735×105 KPa 则CO 2的溶解度常数为EM H ww 1⨯=ρ =8109735.01181000⨯⨯=5.706×10-7 （ 13--⋅⋅Pa m kmol ） 塔底混和气中二氧化碳含量 y 1=5.0156.0156.0+=0.238＝*1A C H ×P A1=H ×y 1×P 0=5.7×10-7×0.2857×101325=0.016521 （mol/l ）（d ）.塔顶的平衡浓度计算 由物料平衡得塔顶二氧化碳含量因为L(C A2- C A1)=V(y 1-y 2) 则y 2=y 1-VC C L A A )(12-⨯=0.238-)4.225.0()00056.001277.0()100040(-⨯=0.216*2A C = H ×P A2=H ×y 2×P 0=5.706×10-7×0.2638×101325=0.015256 mol/L（e ）.液相平均推动力计算1*12*21*12*21221m ln )()ln A A A A A A A A A A A A A C C C C C C C C C C C C C -----∆∆∆∆∆（＝－＝ =01277.001249.000056.00137.0ln)01277.0016521.0()00056.00137.0(-----= 0.0049(kmol/m 3)因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，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，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，即AmA A sL L l C C C hS V a K a k ∆-⋅==21 =0049.0)00056.001277.0(4/)050.0(14.38.03600/104023-⨯⨯⨯⨯- =0.0044 (m/s)实验结果列表如下：干填料时△P/z ～u 关系测定（见表二） 湿填料时△P/z ～u 关系测定（见表三） 填料吸收塔传质实验技术数据(见表四)ZP ∆～u 关系曲线 （见图-3）表二、干填料时△P/z～u关系测定表三湿填料时△P/z～u关系测定表四：填料吸收塔传质实验技术数据表。
二氧化碳吸收与解吸实验解读
二氧化碳吸收与解吸实验一、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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 进行纯水吸收二氧化碳、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 的关系如图一所示：图一 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。
1.二氧化碳吸收-解吸实验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 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-⋅s kmoI ；A —两相接触面积，m 2；A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ；A C —液侧A 组分的平均浓度，3-⋅m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-⋅m kmolg k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---⋅⋅⋅Pa s m kmol ;l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-⋅s m 。
二氧化碳吸收与解吸实验解读
氧化碳吸收与解吸实验一、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（传质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 进行纯水吸收二氧化碳、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的关系如图一所示：图一填料层的P〜u关系当液体喷淋量L o =0时，干填料的丄P〜u的关系是直线，如图中的直线0 当有一定的喷淋量时，〜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。
1. 二氧化碳吸收-解吸实验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G A =k g A(p A - P Ai) (1)液膜G A二k i A(C Ai -C A)(2)式中：G A—A组分的传质速率，kmoI s J;A—两相接触面积，m；P A—气侧A组分的平均分压，Pa；P Ai —相界面上A组分的平均分压，Pa；C A—液侧A组分的平均浓度，kmol m^3C Ai —相界面上A组分的浓度kmol m ^3k g —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol m^ s_1Pa J；k i —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m s J。
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氧化碳吸收与解吸实验一、 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 质单元高度和体积吸收总系数）。
3. 进行纯水吸收二氧化碳、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JP 与气速U 的关系如图一所示：图一填料层的P 〜U 关系当液体喷淋量L o =0时，干填料的丄P 〜U 的关系是直线，如图中的直线当有一定的喷淋量时，厶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。
1. 二氧化碳吸收-解吸实验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G A = k g A( P A - P Ai) ( 1)液膜G^k I A(C Ai -C A) (2)式中：G A —A组分的传质速率，kmoI S J;A —两相接触面积，m；P A —气侧A组分的平均分压，Pa;P Ai —相界面上A组分的平均分压，Pa;C A—液侧A组分的平均浓度，kmol m j3C Ai —相界面上A组分的浓度kmol m J3k g —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol m^ s^1 Pa j；kι—以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m S J。
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 G A(P A-P A)(3)G A=K L A(C A -C A)(4)式中：P A —液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa;C A —气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol m^ ；K G —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 ^2SV Pa 4；K L -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 七-1。
若气液相平衡关系遵循享利定律： C A = HP A ,则: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，K G=kg；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 O如图三所示，在逆流接触的填料层内，任意载取一微分段，并以此为衡算系统， 则由吸收质A 的物料衡算可得：F LZ、 dG AdC A(7a )T L式中：F L ——液相摩尔流率，kmol S^ ;K L1 1一 + ____k g HK i H 1一 +一k gkl(5)(6)I dhP A +d P A 图二双膜模型的浓度分布图P I = P AI C A1， F L图三 填料塔的物料衡算图CA+dC A(12)TL ---------液相摩尔密度，kmol m ^。
根据传质速率基本方程式，可写出该微分段的传质速率微分方程：dG A = K L （C A -C A ）aSdh（7b ） 联立上两式可得：dhFL匹「 （ 8）K L aSP L C A-C A式中：a 气液两相接触的比表面积，m 2 ∙ m 1;S ――填料塔的横载面积，m 。
本实验采用水吸收纯二氧化碳，且已知二氧化碳在常温常压下溶解度较小， 因此，液相摩尔流率F L 和摩尔密度TL 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 下列边值条件积分式（8），可得填料层高度的计算公式：h=h C A=C AI令H L=（K⅛ ,且称HL 为液相传质单元高度（H TU ；N L= L r CAI d C A,且称N.为液相传质单元数(NTULCA 2 C k_ C kC A CA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（10）若气液平衡关系遵循享利定律，即平衡曲线为直线，则式（9）为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：VSLC A1 _ C A2K L aS=C AmN L —H L式中^A.m 为液相平均推动力，即SLK L aSC AI dC ASC A -C A(9)(11)氧化碳的溶解度常数:M W -------- 水的摩尔质量，kg kmolE ――二氧化碳在水中的享利系数（见化工原理下册第 78页），PaO因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律， 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，亦即四、实验装置：1. 实验装置主要技术参数：填料塔：玻璃管内径 D = 0.05Om 塔高1.00m 内装φ 10× 10mm 瓷拉西环;填料层高度Z = 0.78m ； 风机：XGB-12型550W ;二氧化碳钢瓶1个；减压阀1个（用户自备）。
流量测量仪表：CO 转子流量计型号LZB-6 流量范围0.06〜0.6m 3/h ;空气转子流量计：型号LZB-10流量范围0.25〜2.5m 3/h ; 吸收水转子流量计：型号LZB-10流量范围16〜160 L /h ; 解吸水转子流量计：型号LZB-10流量范围16〜160 L /h浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析准备定量化学分析仪器（用户自备） ； 温度测量：PT100铂电阻，用于测定测气相、液相温度。
CAmCA1 ^ ■ CA2(C A1 -'C Al ) -∙(C A2 -'C A2)InL C A.1-C A2C C A1 A1InC A 2 —∙C A 2(13)其中：C A^=H p AI = Hy I P oC A 2 =HP A 2 = Hy 2P 0 , P o 为大气压。
koml m' Pa J(14)式中：6 ――水的密度,kg m j3;k l a = K L a =VL hS C A1 - C A2L CAm(15)2. 二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示意图（见图四）17图四二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示意图I- C02流量计；2- CO2瓶减压阀；3- CO2钢瓶；4-吸收用空气流量计；5-吸收用气泵；6、8-喷头；7、19-水箱放水阀；9-解吸塔；10-解吸塔塔底取样阀；II- 解吸液储槽；12、15- U型管液柱压强计；13-吸收液流量计；14-解吸液液泵；16-吸收液储槽；17-吸收塔；18-吸收塔塔底取样阀；20-解吸液流量计；21-吸收液液泵；22-空气流量计；23-空气旁通阀；24-风机3•实验仪表面板图（见图五）液相温度（o O吸收水气泵解吸水凤#1O O总电源开关图五实验装置面板图五、实验方法及步骤：1. 测量吸收塔干填料层（△ P/Z）〜U关系曲线（只做解吸塔）：打开空气旁路调节阀5至全开，启动风机。
打开空气流量计，逐渐关小阀门5的开度，调节进塔的空气流量。
稳定后读取填料层压降△P即U形管液柱压差计11的数值，然后改变空气流量，空气流量从小到大共测定8-10组数据。
在对实验数据进行分析处理后，在对数坐标纸上以空塔气速U为横坐标，单位高度的压降△ P/Z为纵坐标，标绘干填料层（△ P/Z）〜U关系曲线。
2. 测量吸收塔在喷淋量下填料层（△ P/Z）〜U关系曲线：将水流量固定在104L∕ h （水流量大小可因设备调整），米用上面相同步骤调节空气流量，稳定后分别读取并记录填料层压降厶P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度，操作中随时注意观察塔内现象，一旦出现液泛，立即记下对应空气转子流量计读数。
根据实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为100L∕h时的（△ P/Z）〜u?关系曲线，并在图上确定液泛气速，与观察到的液泛气速相比较是否吻合。
3. 二氧化碳吸收传质系数测定：吸收塔与解吸塔（水流量控制在40L∕h ）（1）打开阀门5,关闭阀门9、13（2）启动吸收液泵2将水经水流量计14计量后打入吸收塔中，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀20，向吸收塔内通入二氧化碳气体（二氧化碳气体流量计15的阀门要全开），流量大小由流量计读出，控制在0∙2m3∕h左右。
（3）吸收进行15分钟后，启动解吸泵2,将吸收液经解吸流量计7计量后打入解吸塔中，同时启动风机，利用阀门5调节空气流量（约0.5 m/h）对解吸塔中的吸收液进行解吸。
（4）操作达到稳定状态之后，测量塔底的水温，同时取样，测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。
（实验时注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值要一致，并注意解吸水箱中的液位，两个流量计要及时调节，以保证实验时操作条件不变）（5）二氧化碳含量测定用移液管吸取Ba（OH 2溶液IOmL放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10 mL，用胶塞塞好振荡。
溶液中加入2〜3滴酚酞指示剂摇匀，用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失即为终点。
按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：2C Ba(OH )2V Ba(OH )2—C HCl V HClC CO2mol L^12V溶液六、实验注意事项：1. 开启CO总阀门前，要先关闭减压阀，阀门开度不宜过大。
2. 实验中要注意保持吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值一致，并随时关注水箱中的液位。
3. 分析CO浓度操作时动作要迅速，以免CO从液体中溢出导致结果不准确。
七、实验数据记录1.实验装置填料塔流体力学性能测定（干填料）解吸塔3. 实验装置填料吸收塔传质实验数据4. 氢氧化钡及盐酸浓度标定盐酸浓度标定八、实验数据处理1.实验数据计算及结果：实验数据计算过程（以一组数据为例）。
实验数据计算示例（1）填料塔流体力学性能测定（以解吸填料塔干填料数据为例）转子流量计读数0.5m 3∕h ; 填料层压降U 管读数2.0 mmHO空塔气速：U =3600 (兀 ∕4) ■ D2单位填料层压降： 号Z =2/0.78=2.6 (mmHO∕m (2)传质实验CO 2转子流量计读数0.200 (m /h )、CO 2转子流量计处温度16.1(C)16.1 C 下二氧化碳气体密度 'C °2=1∙976 Kg∕m 3△吸收液浓度计算则C(O 的溶解度常数为:=(0.50.07 (m∕s )3600 (二 /4) 0.0502CO 2 实际流量 V C O 2=0.200P-AirP■ co21204=0.156 (m /h )1.976空气转子流量计读数 3V Air =0.500 (m /h )吸收液消耗盐酸体积 V ι=30.10 ml ,则吸收液浓度为:CAI2C Ba(OH)2V Ba(OH)2-C HCl V HCl2V 溶液2O.17982 SO -O."1 30∙1 =0.01277 (kmol∕m 3)2 10△吸收剂二氧化碳浓度计算因纯水中含有少量的二氧化碳，所以纯水滴定消耗盐酸体积 V=32.3ml ,则塔顶水中C(O 浓度为:2C Ba(OH)2vBa(OH)2-C HCi vHClC A 22V 溶液2 0∙17982 1°~111 323=0.00056 (kmol∕m 3)2 10△塔底的平衡浓度计算塔底液温度t =7.9 C,由附录可查得C(O 亨利系数 E=0.9735 × 105 KPaH=A 丄=空0 —1—M W E 18 0.9735 108-7QΛ=5.706 × 10 ( kmol m Pa )塔底混和气中二氧化碳含量： y盘⅛5 =0∙238* 73C AI = HX F AI =HX y ι× P o =5.7 × 10-× 0.238 × 101325=0.013759(kmol/m )△塔顶的平衡浓度计算由物料平衡得塔顶二氧化碳含量L(C A2- C AI )=V(y 1-y 2)40I C) () (0.01277 -0.00056) y 2=y 1-L (C A 2一 CA I) =0.238- J000=0.216V(空)22.4C A 2 = H × P A 2=H× y 2× P Q =5.706 × 10 × 0.2161 × 101325=0.012493 ( kmol/m 3) △液相平均推动力计算(0.0137 - 0.00056)-(0.016521 - 0.01277)I 0.0137-0.00056In0.01249 -0.01277因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律， 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，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，即4Q"Q J 3∕36QQ (0.01277-Q.QQQ56) …—，、=2=0.0049 (m∕s)Q.8 3.14 (Q.Q5Q) /4Q.QQ49实验结果列表如下：干填料时厶P/z 〜U 关系测定 L=Q填料层高度Z=Q.78m 塔径 D=Q.Q5m序号填料层压强降mmtO单位高度填料层 压强降 mmtO/m空气转子流量 计读数m/h空塔气速 m/s1 T2 2.6 0.5 0.07 2 4 5.1 1 0.143 7 9.0 1.5 0.21 4亍1316.7 2 0.28 5 1620.52.50.35LCAm=-C AI — - C A2IΔC A2In — = C AI(C A2 - CA2 ) I(C AII C A1)In C A2 ^ CA2 *CAI -C AIk ∣a = K L aVSLhSCAII CA2LjC Am=0.0044(kmol∕m表二实验装置填料塔流体力学性能测定（湿填料）表三：实验装置填料吸收塔传质实验技术数据表2•作图在对数坐标纸上以空塔气速U 为横坐标，P Z 为纵坐标作图，标绘 P Z 〜U 关系 曲线。