填料吸收传质系数的测定Word文件下载.docx
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一、实验步骤
1、实验流程
图二是氧气吸收解吸装置流程图。
氧气由氧气钢瓶供给,经减压阀2进入氧气缓冲罐4,稳压在0.03~0.04[Mpa],为确保安全,缓冲罐上装有安全阀6,由阀7调节氧气流量,并经转子流量计8计量,进入吸收塔9中,与水并流吸收。
含富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。
空气由风机13供给,经缓冲罐14,由阀16调节流量经转子流量计17计量,通入解吸塔底部解吸富氧水,解吸后的尾气从塔顶排出,贫氧水从塔底经平衡罐19排出。
自来水经调节阀10,由转子流量计17计量后进入吸收柱。
由于气体流量与气体状态有关,所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。
空气流量计前装有计前表压计23。
为了测量填料层压降,解吸塔装有压差计22。
在解吸塔入口设有入口采出阀12,用于采集入口水样,出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀20取样。
两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。
2、操作要点
(1)、流体力学性能测定
①、测定干填料降压时,塔内填料务必实现吹干
②、测定湿填料压降
A、测定前要进行预液泛,使填料表面充分润湿
B、实验接近液泛时,进塔气体的增加量要减少,否者图中泛点不容易找到。
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,务必让各参数稳定后再读数据,液泛后填料层降在几乎不变气速下明显上升,务必要掌握这个特点。
稍微增加气量,再取一。
二个点即可。
注意不是要使气速过分超过泛点,避免冲破和冲跑填料。
③、注意空气转子流量计的调节阀要缓慢开启和关闭,以免撞玻璃管。
(2)、传质实验
①、氧气减压后进入缓冲罐,罐内压力保持0.03~0.04[MPa],不要过高,并注意减压阀使用方法。
为防止水倒灌进入氧气转子流量计中,开水前要关闭防倒灌阀24,或先通入氧气后通水。
②、传质实验操作条件选取
水喷淋密度取10~15m3/m2.h,空塔气速0.5~0.8m/s氧气入塔流量为0.01~0.02m3/h,适当调节氧气流量,使吸收后的富氧水浓度控制在19.9ppm。
③、塔顶和塔底液相氧浓度测定
分别从塔顶与塔底取出富氧水和贫氧水,用测氧仪分析各自氧的含量。
实验完毕,关闭氧气时,务必先关氧气钢瓶总阀,然后才能关闭减压阀2及调节阀8。
检查总电源。
总水阀及各管路阀门,确实安全后方可离开。
二、原始实验数据(附页)
三、数据处理
1、流体力学性能测定
表一测定干填料压降数据记录
空气流速(
)
8
12
15
18
20
22
24
28
吸收塔压降(Pa)
30
50
80
100
130
150
190
空气缓冲罐压降(Pa)
1160
1280
1380
1540
1660
1800
1860
2260
空气缓冲罐温度(℃)
26
33.5
36
38
39
40
表二测定湿填料压降数据记录
90
170
210
230
270
440
1170
1300
1440
1610
1760
1950
2080
2470
42.5
43
43.5
44
44.5
45
46
46.5
根据上表所得的数据得:
图三填料层压降—空塔气速关系图
2、实验数据处理
公式:
①使用状态下的空气流量V2
V2=V1*P1*T2/(P2*T1)
V1—空气转子流量计示值〔m3/h〕
T1、P1—标定状态下空气的温度和压强〔K〕〔KPa〕
T2、P2—使用状态下空气的温度和压强〔K〕〔KPa〕
②V2=1/4×
π×
d2×
ud=0.1m
③Δp=ρgΔh
④T1=22℃,p1=101.3KPa,T2=40℃,p2=Δp
传质实验:
水流量L/L.h-1
富氧水x1/ppm
贫氧水含量x2/ppm
200
19
10
可求得:
x1=(19÷
1000÷
32)/(19÷
32+1000÷
18)=1.069×
10-5
x2=(10÷
32)/(10÷
18)=5.62×
10-6
1、单位时间氧解吸量GA
L=200L/h=200×
18×
(1-1.061×
10-5)=11.11Kmol/h
GA=L(x1-x2)=11.11×
(1.069×
10-5-5.62×
10-6)=5.633×
10-5Kmol/h
2、对数平均浓度差ΔXm=[(x1-xe1)-(x2-xe2)]/ln[(x1-xe1)/(x2-xe2)]
氧气在不同温度下的亨利系数E可用下式求取:
E=〔-8.5694×
10-5t2+0.07714t+2.56〕×
106
=〔-8.5694×
10-5×
293.152+0.07714×
293.15+2.56〕×
=1.781×
107KPa
P=大气压+1/2(填料层压差)=101.3+1/2×
0.118=101.359KPa
m=E/P=1.781×
107/101.359=1.757×
105
进塔气相浓度y2,出塔气相浓度y1
y1=y2=0.21
xe1=y1/m=xe2=y2/m=0.21/1.757×
105=1.195×
前面已求得:
x1=1.069×
10-5
x2=5.620×
因此,代入各数据可得:
ΔXm=3.87×
3、液相总体积传质系数
Kxa=GA/(Vp×
ΔXm)=GA/(1/4×
d2×
H×
ΔXm)
=5.633×
10-5/(0.25×
3.14×
0.12×
0.8×
3.87×
10-6)=2317.76Kmol/(m3·
h)
4、液相总传质单元高度
HLo=
=11.11/(2317.76×
0.25×
0.12)=0.67m
四、结果分析与讨论
1.由图可知,我们的实验比较不成功,在测定干填料压降时得到的数据比较大,实验仪器和操作比较粗糙,但趋势是正确的,在测定湿填料压降时,由于控制空气流速的间隙太小,使实验的图像趋势不明显。
2.从实验仪器可以大致知道液相总传质单元高度大约在1米左右,与实验计算结果相差较大。
3.欲提高传质系数,可通过增加液体的流速,以加强液相的湍流程度来提高传质系数。
4.水喷淋密度取10~15(m3/m2.h),空塔气速则维持在0.5~0.8(m/s),氧气流0.01~0.02(m3/s)。
5.直径一定的塔,可供气、液两相自由流动的截面是有限的。
二者之一的流量若增大到某个限度,降液管内的液体便不能顺畅地流下;
当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时,便要漫到上层板,产生不正常积液,最后可导致两层板之间被泡沫液充满。
这种现象,称为液泛,亦称淹塔。
由定义可知,液泛即从塔底开始,由下至上。