填料塔吸收流体力学性能测定实验

实验填料塔吸收流体力学性能测定实验

一、实验目的

1. 了解吸收过程的流程、设备结构，并掌握吸收操作方法。

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. 了解填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数的测定方法。

4.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

1. 填料塔的流体力学特性

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。

三、实验装置

1、二氧化碳阀

2、6二氧化碳压表

3、减压阀

4、二氧化碳瓶

5、11温度计 7、

空气缓冲罐 8、二氧化碳压表 9、15、28转子流量计 10、二氧化碳压计 12、空气缓冲罐 13、放净阀 14、空气调节阀 16、塔顶尾气压力计 17、填料支撑板 18、排液管 19、塔压降 20、填料塔 21、喷淋器 22、尾气稳压阀 23、尾气采样管 24、稳压瓶 25、采样考克 26、吸收分析盒 27、湿式体积流量计 29、放净阀 30、进水调节阀

空气由风机供给进入空气缓冲罐12再由阀14调节空气流量，经空气转子流量计15计量，并在管路中与二氧化碳（经转子流量计9计量）混合后进入塔底，混合气在塔中经水吸收后，尾气从塔顶排出。出口处有尾气稳压阀22，以维持一定的尾气压力（约100-200mmH2O）作为尾气通过分析器26的推动力。吸收剂—水，经转子流量计计量后，进入塔顶喷淋气喷出，塔底吸收液经排液管流入地沟。排液管18可上下移动，使液面控制在管子内部而不上升到塔截面内，保证液封。吸收质纯二氧化碳由钢瓶4供给，缓慢开启二氧化碳瓶阀1，二氧化碳气即进入自动减压阀3，稳压1Mpa范围以内。压力表2指示钢瓶内部压力，压力表6指示减压后的压力。二氧化碳气体通过转子流量计，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。因气体流量与状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。为了测量塔内压力和塔压降，装有表压计16和压差计19。另外还需要大气压力计测量大气压强。尾气分析器由吸收盒26和湿式气体流量计27。

四、流体力学性能测定实验方法

（1）测定于填料压强降时，塔内填料务必事先吹干，为开空气调解阀，开启气泵，缓慢调解改变空气流量6次左右，测定塔压降，得到ΔP—U关系。

（2）测定式填料压强降。

a、测定前要进行预液泛时，使填料表面充分润湿。

b、实验接近液泛时，进塔气体的增长速度要放慢，不然图中泛点不易找到。密切观察填料表面气液接触状况，并注意填料层压降变化幅度，待各参数稳定后再读数据。液泛后填料层压降在几乎不变气速下明显上升，务必要掌握这个特点。稍稍增大气量，再取一、二个点就可以了，并注意不要时气速过分超过泛点。避免冲破和冲破填料。

（3）要注意空气转子流量计的调节阀要缓慢开启和关闭，以免冲碎玻璃管，切开停车之前要微开调解阀。

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 = 0.1m

填料型式陶瓷拉西环

填料规格12╳12╳1.3 mm

填料层高度h = 300 mm

(2)大气压力：P n = MP a

六、报告要求

计算干填料以及一定喷淋量下湿填料在不同空塔气速下氮每填料层高度的压强降，即ΔP/Z[Pa/m]。并在双对数坐标系作图。找出载点和泛点。

七、讨论题

1、阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征。

2、填料塔结构有什么特点？

3、测定干填料压强降时，塔内填料表面吹得不太干，对测定结果有什么影响？