化工基础实验 填料塔液侧传膜系数.pptVIP

填料塔液侧传质膜系数的测定 预习复习系统 实验目的 实验原理 实验装置图 实验步骤 注意事项 思考题 实验数据记录及处理 二、实验原理 1.填料塔 填料分类： 散堆填料（拉西环、阶梯环、鲍尔环，矩 　　鞍形、环矩鞍） 　规整填料（孔板波纹填料、丝网波纹填料） 　填料的作用： 　　增大汽液接触面积； 　　增大汽液接触面的湍动程度． 　填料性能评价指标： 　　比表面积、空隙率、压降 三、验装置图 实验装置 四、实验步骤 六、注意事项 1.调节流量时一定要注意保持高位 稳 压水槽有适量溢流水流出，以保证水压稳定。 2. 数据处理时，气体转子流量计需要进行校正。 七、思考题 1．如何计算钢瓶内二氧化碳的浓度， 并写出浓度的表达式。 2．吸收条件对KLa有何影响，并讨论原因。 * * 一、实验目的 1.掌握气体吸收的基本原理 2.通过本实验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 3.了解传质膜系数与吸收操作条件的关系 ２．KLa的确定 本实验用水吸收纯CO2 气膜： 液膜 ： 以气相分压和液相浓度表示的总速率方程式为： 若气液相平衡关系遵循亨利定律： 当气膜阻力远大于液膜阻力时，则称气膜传质 控制过程，此时， 当液膜阻力远大于气膜阻力时，则称液膜传质控制过程，此时， 由图2所示，在逆流接触的填料层内，任意截取一微分段，作吸收质A的物料衡算可得： 式中 Vs,L—液相体积流量 m3?s-1 根据传质速率方程，可写出该微分段的传质速率方程： 联立以上二式可得： a—气液两相有效接触比表面积 m2?m-3 S—填料塔的横截面积 m2 已知二氧化碳在常温常压下溶解度教小，因此液相体积流量Vs,L可视为定值。按下列边值条件积分（c）式，可得填料层高度的计算式为： h=0 h=h HL为液相传质单元高度（HTU） NL为传质单元数（NTU） 因此： 若气液平衡关系遵循亨利定律，即气液曲线为直线时，则（7）式可用解析法求的填料层高度的计算式 ΔcA,m—液相平均推动力 = H—二氧化碳溶解度系数kmol?m-3 Pa-1 p—二氧化碳的压强 Pa 因为本实验用纯水吸收纯CO2，则cA,2 =0, 式中：ρS —水的密度 kg·m-3 MS—水的摩尔质量 kg·mol-1 E—亨利系数 Pa 因此（9）式可化简为： 在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，即液膜控制过程 对于填料塔，液侧体积传质膜系数与主要影响因素之间的关系，曾有不少研究者由实验得出各种关联式。其中Sherwood-Holloway得出如下关联式： 式中：DL—吸收质在水中的扩散系数 m2·s-1 L—液体质量流速 kg·m-2·s-1 μL—液体粘度 Pa·s ρL—液体密度kg·m-3 应注意的是Sherwood-Holloway关联式不是真正的无因次准数关联式，该式中A、m和n的具体数值，需在一定条件下由实验求取。 图3 常温、常压下水吸收二氧化碳装置图 1.二氧化碳钢瓶 2．减压阀 3．二氧化碳流量计 4．填料塔5.滴定计量球 6．压差计 7．水流量计 8．高位水槽 1. 关闭出口阀, 启动泵。 2.启进水调节阀，水流量可在10一50L/h范围内选取。 一般在 此范围内选取 5 一 6 个数据点，本实验取10L/h 、20L/h 、30L/h、40L/h、50L/h。 3.缓慢开启进气调节阀。二氧化碳流量一般控制在0.1m3/h左右为宜。 4.当操作达到定常状态之后，测量塔顶和塔底的水温和气温，同时，测定塔底溶液中二氧化碳的含量。 5. 关泵，停止实验。 溶液中二氧化碳含量的测定方法： 用移液管移取Ba(OH)2溶液10mL,放人三角瓶中，并由塔底附设的计量管滴人塔底溶液20mL ，再加人酚酞指示剂数滴，最后用0.1mol/L盐酸滴定，直至其脱除红色的瞬时为止。由空白实验与溶液滴定用量之差值，按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度： kmol?m-3 式中:VHCl为标准盐酸溶液的浓度； VHCl为实际滴定用量，即空白试验用量与滴定试样时 用量之差值，mL； V为塔底溶液采样量mL 。