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填料吸收装置 实验指导书 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； 5．了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。 二、基本原理 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气体的吸收过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定Kxa和HOL。 1、计算公式 填料层高度Z为  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 ? 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、2、13－球阀； 3－气体流量调节阀； 4－液体流量调节阀；5－气体转子流量计；6－液体转子流量计；7－喷淋头；8、11－填料层；9－液体再分布器；10－塔底；11－支撑板；12－压差计；14－气压表；15－二氧化碳转子流量计；16－气体混合罐 图5-1 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 空气 4m3/h 0.1 m3/h 空气 20℃ 1.0133×105Pa CO2 60 L/h 10 L/h 空气 20℃ 1.0133×105Pa 水 600L/h 20 L/h 水 20℃ 1.0133×105Pa （4）空气风机：型号：旋涡式气泵 （5）二氧化碳钢瓶； （6）气相色谱仪分析。 四、实验步骤与注意事项 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，仔细调节液体转子流量计，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）启动风机，打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀； （6）仔细调节风机出口阀门的开度（并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在某一值；） （7）待塔中的压力靠近某一实验值时，仔细调节尾气放空阀14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、压差计、压力表上读取各温度、压力、塔顶塔底压差读数，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）实验完毕，关闭CO2钢瓶和转子流量计、水转子流量计、风机出口阀门，再关闭进水阀门，及风机电源开