吸收实验—填料塔吸收传质系数的测定

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CO 2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CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2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CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定K x a 和H OL 。

⒈计算公式：填料层高度h 为：

OL N H d a K L d ?=-Ω

X X X h

X X h h

令：吸收因数

mV L

A =

，则：

]

X Y X Y )

1ln[(11b

b a b A m m A A

N OL +----=

OL x OL N h a K L H =

Ω=

OL X H L a K

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，m 2；

K x a ──以△X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m 3〃s)； H OL ──液相总传质单元高度，m ； N OL ──液相总传质单元数，无因次；

X a ，X b ──CO 2在塔顶、塔底液相中的摩尔比浓度，无因次； Y a ，Y b ──CO 2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y b 和y a ； (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)X X ()Y Y

(V a b a b

-=-L ，可得

X b 。

三、实验装置与流程

⒈装置流程

本实验装置流程如图所示：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。

⒉主要设备

(a)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。

(b)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；

(c)转子流量计；

介质条件

（d）低噪涡轮风机XGB-13；

（e）二氧化碳钢瓶；

（f）气相色谱仪（型号：Gc－2000A）。

四、实验步骤

⒈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；

⒉打开仪表电源开关及风机电源开关；

⒊开启进水总阀，使水的流量达到600l/h左右。让水进入填料塔润湿填料；

⒋塔底液封控制：仔细调节阀门①、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；

⒌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0.2Mpa左右；

⒍仔细调节空气流量阀至2m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在80l/h；

⒎仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值；

⒏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；

⒐实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。

五、实验数据与处理

⒈原始数据表：

填料塔吸收系数的测定班级同组者

实验日期装置编号指导教师

⒉列出实验结果与计算示例。

六、思考题

⒈本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？

⒉测定Kxa有什么工程意义？

⒊为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？

⒋当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？

实验四填料塔吸收传质系数的测定

4 填料塔吸收传质系数的测定 4.1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. 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； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。 4.2 实验原理气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2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CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。 1）计算公式填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 （6－1）式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。令：吸收因数A=L/mG （6－2） ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= （6－3） 2）测定方法（1）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。（2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2；（3）平衡关系。本实验的平衡关系可写成 y = m x （6－4）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 Pa ，取压力表指示值。对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 )()(2121x x L y y G -=- 可得x 1 。 4.3实验装置与流程 1〕装置流程

填料吸收传质系数的测定

序号：40 化工原理实验报告实验名称：填料吸收传质系数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺

1、熟悉填料塔的构造与操作。 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 的测定方法并分析影响因素。 4、学习气液连续接触式填料塔，利用船只速率方程处理传质问题的办法。一、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a x K ，并进行关联，得到 b a V AL K ?=a x 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 ???=

实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

实验四填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定姓名：学号：；学院专业级班；同组同学姓名：；；。实验日期：；天气：；室温：大气压：；成绩： . 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构和操作流程； 2.掌握产生液泛现象的原因和过程。 3.明确吸收塔填料层压降p与空塔气速u在双对数坐标中的关系曲线及其意义，了解实际操作气速与泛点气速之间的关系 4.了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 5. 掌握气相总容积吸收传质系数Ky,α的测定方法二、基本原理吸收是指利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而分离气体混合物的操作。在吸收过程中，所用液体成为吸收剂（或溶剂）；气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质；不被溶解的气体组分称为惰性气体或载体；吸收操作所得到的液体称为溶液（主要成分为吸收剂和溶质）；剩余的气体为尾气，主要成分为惰性气体，还有残余的吸收质。 1.气液相平衡关系大多数气体物质A溶解形成稀溶液时，稀溶液上方溶质A的平衡分压p A*与其在溶液中的摩尔分数x A成正比： p A* = Ex A (4-1) 这就是亨利定律。式中，E为亨利系数（kPa）。若气相组成也用平衡摩尔分数y*表示，则(3-4-1)式可写为：

y A* = Ex A/p (4-2) 令E/p= m，则 y A* = mx A (4-3) 式中，m为相平衡系数，量纲为1。吸收过程中，溶液和气体的总量在不断变化，使得吸收过程的计算比较复杂。为了简便起见，工程计算中采用在吸收过程中数量不变的惰性气体（如空气）和纯吸收剂为基准，用物质的量之比（也称为比摩尔分数）来表示气相和液相中吸收质A的含量，并分别用Y A和 X A表示。平衡时，其关系式为： Y A*= mX A/(1?(1?m)X A) 当溶液浓度很低时，X A很小，则1+(1－m)X A?1，式(3-4-4)可简化为： Y A*＝mX A 2.填料吸收塔流体力学特性填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料塔上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。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，由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降△P的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数，它包括压强降液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。在填料塔中，当气体自下而上通过干填料（L=0）时，与气体通过其它固体颗粒床层一样，气压降△P与空塔气速u的关系可用式△P=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线，斜率为 1.8— 2.0。在有一条喷淋（L≠0）时，气体通过床层的压降除与气速和填料有关外，还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下，当气速小时，阻力与空塔速度仍然遵守△P∝u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在，填料中的空隙减小，填料空隙中的实际速度增大，因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时。由于上升气流与下降液体的摩擦阻力增大，开始阻碍液体的顺利下流，以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加，此现象称为拦液现象，此点为载点，开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后，当空塔气速再进一步增大，则填料层内拦液量不断增高，到达某一气速时，气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动，填料层的压力将急剧升高，在△P∝u n关系式中，n的数值可达10左右，此点称为泛点。在不同的喷淋密度下，在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加，填料层的载点气速和泛点气速下降。本实验以水和空气为工作介质，在一定喷淋密度下，逐步增大气速，记录填料层的压降与塔顶表压的大小，直到发生液泛为止。 3.吸收速率方程式

【报告】填料塔吸收传质系数的测定

【关键字】报告化工原理实验报告学院：专业：班级：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．了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。二、实验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，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定Kxa 和HOL 。计算公式填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =??* 1 2 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2·s)； 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。令：吸收因数A=L/mG ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= 测定方法（1）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。（2）测定填料层高度Z 和塔径D ；（3）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2；（4）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，根据液相温度由附录查得； P 总压，Pa，取1atm。对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1 。三、实验装置 1．装置流程 1－液体出口阀2；2－风机；3－液体出口阀1；4－气体出口阀；5－出塔气体取样口；6－U型压差计；7－填料层；8－塔顶预分布器；9－进塔气体取样口；10－玻璃转子流量计（0.4~4m3/h）；11－混合气体进口阀1；12－混合气体进口阀2；13－孔板流量计；14－涡轮流量计；15－水箱；16－水泵图7-1 吸收装置流程图本实验装置流程：由自来水源来的水送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由风机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后，一起进入气体混合罐，然后再进入塔底，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，整个实验过程看成是等温操作。 2．主要设备（1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网波纹规整填料或θ环散装填料，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：金属丝网波纹规整填料：型号JWB—700Y，规格φ100×100mm，比表面积700m2/m3。（3）转子流量计：介质条件常用流量最小刻度标定介质标定条件 CO22L/min0.2 L/min CO220℃ 1.0133×105Pa （4）空气风机：型号：旋涡式气机（5）二氧化碳钢瓶；（6）气相色谱分析仪。四、实验步骤 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）打开混合罐底部排空阀，排放掉空气混合贮罐中的冷凝水；（3）打开仪表电源开关及风机电源开关，进行仪表自检；（4）开启进水阀门，让水进入填料塔润湿填料，仔细调节玻璃转子流量计，使其流量稳定在某一实验值。（塔底液封控制：仔细调节液体出口阀的开度，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）；

实验四填料塔吸收传质系数的测定

实验四填料塔吸收传质系数的测定公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= （6－3） 2）测定方法（1）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。（2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2；（3）平衡关系。本实验的平衡关系可写成 y =m x （6－4）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 ，取压力表指示值。对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算可得x 1。 4.3实验装置与流程 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。

(完整版)13液液传质系数的测定

液液传质系数的测定 A 实验目的 (1) 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； (2) 测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数; (3) 探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。 B 实验原理实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。 1954年刘易斯[1] (Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。本实验即采用改进型的刘易斯池 [2] [3] 进行实验。由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。 () * W W W W W C C K dt dC A V -=?- (1) () 0* 0000C C K dt dC A V -=? (2) 若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则

实验四填料塔吸收传质系数的测定

4填料塔吸收传质系数的测定实验目的 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. 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； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。实验原理气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2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CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定K xa 和H OL 。 1）计算公式填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 0 （6－1）式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(m 2·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m 3 ·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。令：吸收因数A=L/mG （6－2） ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= ?（6－3）

2）测定方法（1）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。（2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2 ；（3）平衡关系。本实验的平衡关系可写成 y=m x（6－4）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，取压力表指示值。对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1。实验装置与流程 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。图6—1吸收装置流程图 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

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。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： A L L A 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 ）；

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

五、数据处理由PV=nRT ，→ P 0V 0/T 0=PV/T, 得： 101V 0/273.15=121*400/299.15，→V 0=434 L 。又填料塔内径：35mm ，填料层高度：400mm ，→V 填=0.25*π*0.0352*0.4=3.85*10-4m 3 G B =434/（22.4*1000）/（0.25*π*0.0352）=20.15 kmol/（m 2*h ）吸收剂流量为2L/h 时，L S =2*0997/（18*0.25*π*0.0352）=115kmol/（m 2*h ）吸收剂流量为4L/h 时，L S =4*0997/（18*0.25*π*0.0352）=230kmol/（m 2*h ）表格如下： m 、K Ya 的计算亨利定律：y*=mx ，y*= P*A /P ，根据左图不同液相浓度下温度—平衡分压关系曲线，吸收剂为2L/h 时，t2约为28℃，x1为2.64%，P*A ≈5.6kPa ， →m=5.6/(121*2.64%)=1.75 →ΔY 1=20.03%-1.75*2.64%=15.41% ，ΔY 2=4.94%-1.75*0=4.94% ，ΔY m =9.18% ，G a =20.15*（20.03-4.94）%=3.04kmol/（m 2*h ），K Ya =3.04/（0.4*9.18%）=82.71 kmol/（m 2*h ）吸收剂为4L/h 时，t2约为28.5℃，x1为1.40%，P*A ≈3.2kPa ， →m=3.2/(121*1.40%) =1.89 →ΔY 1=17.99%-1.89*1.40%=15.34% ，ΔY 2=2.06%-1.89*0=2.06% ，ΔY m =6.61% ，G a =20.15*（17.99-2.06）%=3.20kmol/（m 2*h ），K Ya =3.20/（0.4*6.61%）=121.03kmol/（m 2*h ）丙酮液相浓度在1%、 2%、3%的温度（℃）—平衡分压（kPa ）

实验四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：三、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，pa P A i——相界面A组分的分压，pa C A————液相A组分的平均浓度，kmol.m-3 Kg——以分压表达推动力的气相传质膜系数，kmol.m-3 K1————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，pa C 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-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; 若气液相平衡关遵循亨利定理：A A HP C =，则： 1 111Hk K k g G += （５） 1 11k 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 =。如图2所示，在逆流接触的填料塔层内，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： A L L A dC F dG ρ= (a) 式中L F 为液相摩尔流率，kmol ．S -1; L ρ为液相摩尔密度，kmol ．S -1; 根据传质速率基本方程，可写出该微分段的饿传质速率微分方程： Sdh C C K dG A A L A α)*(-= (b) 联立（a ）和(b)两式可得， )(*.c C C dC S K F dh A A A L L L -= ρα 式中α为气液两相接触的比表面积，3 2 .-m m ；S 为填料塔的横截面积，2 m 。本实验采用水吸收2CO ，且已知2CO 在常温下溶解度较小，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L K 和两相接触比表面积α，在整个填料层内为一个定植，按下列边值条件积分 )c （式可得填料层高度的计算公式： 0=h 2,A A C C =

填料塔吸收传质系数的测定实验doc

填料塔吸收传质系数的测定一、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．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；二、基本原理气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO 2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般CO 2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO 2气体通入空气中混合以提高空气中的CO 2浓度，水中的CO 2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO 2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定K x a 和H OL 。 a) 计算公式填料层高度Z 为： OL OL x x x Z N H x x dx a K L dZ z ?=-= =??*120 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2·s)； K x a 以△X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3·s)； H OL 液相总传质单元高度，m ； N OL 液相总传质单元数，无因次。令：吸收因数A=L/mG ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= b) 测定方法（1）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。（2）测定填料层高度Z 和塔径D ；（3）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2；（4）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 ，根据液相温度由附录查得； P 总压，Pa ，取1atm 。对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 )()(2121x x L y y G -=- 可得x 1 。三、实验装置 1〕装置流程本实验装置（如图1所示）流程：由自来水来的水经离心泵加压后送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由压缩机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后，一起进入气体中间贮罐，然后再直接进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气经转子流量计后放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程看成是等温操作。

实验五填料塔液传质膜系数测定

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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)

填料塔吸收实验

序号：34 化工原理实验报告实验名称：填料吸收传质系数测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09－3班姓名：曾学礼学号09402010337

同组者姓名：周锃刘翰卿指导教师：王志强日期：2011年9月20日一、实验目的 1.熟悉填料塔的构造与操作。 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Kxa的测定方法并分析影响因素。 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、实验原理本装置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K x a，并进行关联，得到K x a=AL a·V b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△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

填料塔吸收传质系数的测定

6 填料塔吸收传质系数的测定 6.1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. 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； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO 2浓度和测量方法。 6.2 实验原理气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO 2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO 2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO 2组分。一般将配置的原料气中的CO 2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CO 2在水中的溶解度很小，所以此体系CO 2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 。 1）计算公式填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =? ?* 1 2 （6－1）式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m 2 ·s)； K xa △X 为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m 3 ·s)； H OL 传质单元高度，m ； N OL 传质单元数，无因次。令：吸收因数A=L/mG （6－2） ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= （6－3） 2）测定方法（1）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。（2）测定塔顶和塔底气相组成y 1和y 2；（3）平衡关系。本实验的平衡关系可写成 y = mx （6－4）式中： m m=E/P ； E E ＝f(t)，Pa ，根据液相温度测定值由附录查得； p Pa ，取压力表指示值。对清水而言，x 2=0,由全塔物料衡算 )()(2121x x L y y G -=- 可得x 1 。 6．3实验装置与流程 1〕装置流程

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 log b c d a a log△P U 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 d a a log △P U 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。

填料塔吸收传质系数的测定

化工原理实验报告学院：专业：班级：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．了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。二、实验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，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定Kxa 和HOL 。计算公式填料层高度Z 为 OL OL x x xa Z N H x x dx K L dZ z ?=-= =??* 1 2 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2·s)； 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。令：吸收因数A=L/mG ])1ln[(11 1 121A mx y mx y A A N OL +----= 测定方法（1）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。（2）测定填料层高度Z 和塔径D ；（3）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2；（4）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 ，根据液相温度由附录查得； P 总压，Pa ，取1atm 。

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 Q Q γ==Ω 0T -----273K 0P =760mmHg 0r -----空气密度 1.293Kg/m 3 Ω -----塔截面积 2 4 D π Ω= 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 = y K ----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 ol m ol 组分载体］（２）两相接触面积 2 14 F aV a D X π == 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。

填料塔总传质系数的测定

填料塔总传质系数的测定 1. 实验基本参数 1）室温：17℃ 2）试剂 NaOH 的浓度C NaOH =0.05mol/L 用量V NaOH =25.00mL 盐酸浓度C HCl =0.1mol/L CO 2流量：0.1m 3/h 2. 实验原始数据整理如下表： 3. 经查文献，一些常数如下：大气压强P A =100KPA ； 20℃时CO 2的亨利系数E 为1.44*108 PA ；填料层的高度H 为0.3米；料塔的横截面积S 为1.9625*10-3 ㎡；因为液测体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，则 k L =K L *ɑ= c c c h m A A A s s V ,2 ,1,_?* 又 ?C A,m = c c c c A A A A Ln 1 ,2,2 ,1,???-?= c c c c c c c c A A A A A A A A Ln 1 ,* 1,2,* 2,1,* 1,2,2 ,)()(-----* 常温常压下CO 2在水中的溶解度非常小，可以忽略不计，即C A ，2=0 故?C A,m = c c c c A A A A Ln 1 ,* * 1,-，因此传质膜总系数=L k * hS V s c c c c A A A A Ln 1 ,** 1,- 由亨利定律得：C*A,1= C*A,2= C*A =HP A =0.0386Kmol/m 3 根据公式：m v c c kmol V HCl HCl A 3 ?=（注：V HCl 为实际用量，即空白实验用量与滴定试验用量之差）

计算结果如下表：绘制传质膜总系数k l —水流量V s 的关系如下图：R=0.95（注： R 为相关系数，越接近1，表示相关性越好）传质膜总系数k 水流量有实验数据可知，当水流量V s 为30L/h 时，滴定所消耗的盐酸用量有误，应舍去，则传质膜总系数k l —水流量传质膜总系数k 水流量 E Adj. R-Squar B B