填料塔压降曲线和吸收系数的测定

填料塔压降曲线和吸收系数的测定

姓名：陈晨

班级：05310701

学号：20071676

实验时间：2010年4月14号

同组：陈咪梓，吴松娉

1. 实验目的

①了解填料吸收塔的结构、性能、基本流程与操作。

②熟悉填料式传质设备的流体力学性能。

③掌握总传质单元高度和总体积传质系数的测定方法。

2. 实验原理

填料塔通常采用圆柱形塔体，在塔内，填料装填在带孔的支撑板上形成填料层，装填方式多种多样，一般可采用“乱堆”方式。气体一般由塔的下放进入，通过支撑板向上通过填料层；液体入塔后通过塔上方的分布器均匀喷洒在填料层上，在填料表面形成液膜，与通过床层缝隙向上流动的气体进行接触，完成传质。

填料塔传质性能好坏与操作条件密切相关，该方面性能的直接体现就是填料塔的流体力学特性，包括填料层压强降和液泛规律。气体通过填料层的压降p ∆与空塔气速 u 的关系可表示为

n u p =∆ （错误!文档中没有指定样式的文

字。-1）

在双对数坐标中p ∆-u 应为一条直线，直线斜率为 n 。p ∆-u 关系曲线受喷淋密度影响，对干填料层，n 值为1.8~2.0，在有喷淋液时，随喷淋量增加，n 值增加，最大可达到10左右。在n 取值较大时，随空塔气速增加，床层压降迅速增加，直至造成液泛，破坏操作。测定填料层p ∆-u 曲线成为控制操作气速和喷淋密度的必要前提。

填料塔在特定条件下的吸收能力可以填料层的体积吸收系数表示。在满足低浓度吸收假定，塔正常逆流操作时，填料层高度H 的计算式可分别表示为： m

y OG OG y y y a K G N H H ∆出入-⋅=⋅= （错误!文档中没有指定样式

的文字。-2）

m

x OL OL x x x a K L N H H ∆入出-⋅=⋅= （错误!文档中没有指定样式的文字。-3）

式中：G — 通过单位面积床层的气体流量（气流密度），)s m kmol 2⋅

L — 通过单位面积床层的液体流量（液流密度），()s m kmol 2⋅

入y 、出y — 入、出塔的气相摩尔分率，无因次

入x 、出x — 入、出塔的液相摩尔分率，无因次

OG H 、OL H — 气、液相传质单元高度，m

OG N 、OL N — 气、液相传质单元数，无因次

a K y 、a K x — 气、液相体积传质系数，()s m kmol 3⋅

计算式中im y ∆、m x ∆分别为气相或液相传质平均推动力，其计算式为：

出

入出入y y ln y y y m ∆∆∆∆∆-= （错误!文档中没有指定样式的文字。-4）

出

入出入x x ln x x x m ∆∆∆∆∆-= （错误!文档中没有指定样式的文字。-5）

若气液平衡关系可表示为mx y =，逆流操作时，气、液推动力可表示为：

出入入入入mx y y y y *-=-=∆

入出出出出mx y y y y *-=-=∆

入出入入入x m y x x x *-=-=∆

出入出出出x m y x x x *-=-=∆

测定吸收塔稳态操作时进出塔的气、液浓度；操作温度以及床层直径D 和

填料层高度Z ，进而确定平衡常数m ，气、液流密度G 、L ，即可得到气、液相总传质单元数OG N 、OL N 和总体积吸收系数a K y 、a K x 。

3. 实验内容 ①测定干填料层及不同液体喷淋密度下单位床层阻力降Z p 与空塔气速u 的关系曲线，并确定液泛气速。

②测量在固定液体喷淋量、不同气体流量时，用水吸收空气–氨混和气体中氨的总传质单元数OG N 和总体积吸收系数a K y 。

4. 实验装置与流程

（1） 实验装置流程图

（2） 流程简介

如图3-4所示，空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量流量，流量由放空阀2调节，温度由流量计处的温度温度传感器4传送至显示仪表。氨气由氨

放空

图3-4 填料吸收塔实验装置流程图

1-鼓风机、 2-空气流量调节阀、 3-空气转子流量计、 4-空气温度传感器、

5-液封管、 6-吸收液取样口、 7-填料吸收塔、 8-氨气瓶阀门、 9-氨气转子流量计、 10-氨气流量调节阀、 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、 20-吸收液温度传感器、

21-空气进入流量计处压力 16

瓶送出,•经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量流量，其流量由阀10调节，然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部，由于氨气通过转子流量计处的温度不易测量，由实验时的室温近似代替。混合气经填料层后由塔顶放空。水来自自来水管，由阀12调节流量并经水转子流量计11计量流量后进入塔顶，喷洒经过填料层后，由液封管5排出，釜液温度由温度温度传感器20传送至显示仪表。

（3）设备主要技术数据及附件

①鼓风机：XGB型旋涡气泵，型号2，最大压力1176kpa，最大流量h

75m3。

②填料塔：玻璃管内径0.075m,内装5

1

⨯

⨯瓷拉西环, 填料层高度

10.

10

Z。

=

0.4m

③空气转子流量计：型号LZB-25，流量范围m

~

2.53，精度2.5级。

25

④水转子流量计：型号LZB-6，流量范围h

6，精度2.5级。

~

60

L

⑤氨转子流量计：型号LZB-6，流量范围h

~

0.063，精度2.5级。

m

0.6

⑥浓度测量：塔顶尾气吸收瓶, 量气管, 水准瓶一套。

⑦温度测量：两点温度转换器及显示仪表一套，转换开关：0-空气温度，1-

吸收液温度。

5.实验方法及步骤

（1）测量干填料层(p∆/Z)-u关系曲线

将调节阀2全开后启动鼓风机，用阀2调节进塔的空气流量，按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降p∆，转子流量计读数和流量计处空气温度,•然后在双对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，以单位填料层高度的压降Z

∆

p

为纵坐标，绘制干填料层(p∆/Z)-u关系曲线。