实验8吸收实验氨水实验一.docx
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实验8吸收实验氨水实验一
实验8、吸收实验（氨-水）实验一
一、实验原理
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，在低气速下（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，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。
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的高度。
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等。
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。
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。
混合气体中氨的浓度很低。
吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y坐标系为直线）。
故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：
所以
其中
式中
GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]。
KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]。
Vp—填料层体积[m3]。
△Ym—气相对数平均浓度差。
Y1—气体进塔时的摩尔比。
Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。
Y2—气体出塔时的摩尔比。
Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。
3、计算方法、公式：
（1）氨液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系：
温度[℃]：
01020253040
亨利系数E[atm]：
0.2930.5020.7780.9471.2501.938
（2）总体积传质系数KYa及气相总传质单元高度Hog整理步骤
a、标准状态下的空气流量V0：
[m3/h]
式中：
V1——空气转子流量计示值[m3/h]
T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强
T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强
T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强
b、标准状态下的氨气流量V0’
[m3/h]
式中：
V1’——氨气转子流量计示值[m3/h]
ρ01——标准状态下氨气的密度1.293[kg/m3]
ρ02——标定状态下氨气的密度0.7810[kg/m3]
如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量V0’’为：
V0’’=0.98*V0’
c、惰性气体的摩尔流量G：
G=V0/22.4
d、单位时间氨的吸收量GA：
GA=G*（Y1-Y2）
e、进气浓度Y1：
f、尾气浓度Y2：
式中：
Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度[N]
Vs——加入分析盒中的硫酸溶液体积[ml]
V——湿式气体流量计所测得的空气体积[ml]
T0——标准状态下的空气温度[K]
T——空气流经湿式气体流量计时的温度[K]
g、对数平均浓度差（ΔY）m：
Ye2=0
Ye1=mx1*
P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2
m=E/P
x1=GA/Ls
式中：
E——亨利常数
Ls——单位时间喷淋水量[kmol/h]
P——系统总压强
h、气相总传质单元高度：
式中：
G’——混合体气通过塔截面的摩尔流速
二、实验设备流程
设备参数：
基本数据：
塔径Φ0.10m，填料层高0.75m
填料参数：
12×12×1.3[mm]瓷拉西环，a1—403[m-1]，ε—0.764，a1/ε3—903[m-1]
尾气分析所用硫酸体积：
1ml，浓度：
0.00968N
上图是吸收实验装置界面，氨气钢瓶来的氨气经缓冲罐，转子流量计与从风机来经缓冲罐、转子流量计的空气汇合，进入吸收塔的底部，吸收剂（水）从吸收塔的上部进入，二者在吸收塔内逆向流动进行传质。
从塔顶出来的尾气进到分析装置进行分析，分析装置由稳压瓶、吸收盒及湿式气体流量计组成。
稳压瓶是防止压力过高的装置，吸收盒内放置一定体积的稀硫酸作为吸收液，用甲基红作为指示剂，当吸收液到达终点时，指示剂由红色变为黄色。
三、实验操作
第一步：
启动风机，开始送风
点击电源开关的绿色按钮接通电源，就可以启动风机，并开始工作。
第二步：
调节空气流量，测量干塔压降
调节空气流量。
打开空气流量调节阀，调节空气流量。
由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前都有压差计（测表压）和温度计，和流量计共同使用，转换成标准状态下的流量进行计算和比较。
将空气流量调节阀的开度调节到100，稍许等待，进行下一步。
2、读取数据
鼠标左键点击空气的转子流量计，读取空气的流量，如下图所示：
鼠标左键点击空气的压差计，读取空气的当前流量下的压差。
鼠标左键点击空气缓冲罐上的温度计，读取温度。
鼠标左键点击吸收塔两侧的压差计分别读取塔的压降和塔顶的压力，左边的压差计指示塔的压降，右边的压差计指示塔顶压力。
3、记录数据
鼠标左键点击实验主画面左边菜单中的“数据处理”，可调出数据处理窗口，点击干塔数据页，按标准数据库操作方法在各项目栏中填入所读取的数据，也可以使用自动记录功能进行自动记录。
第三步：
进水，测量湿塔压降
1、降低空气流量。
干塔压降测量完毕后，在进水之前，应减少空气流量，因为如果空气流量很大，会引起强烈的液泛，有可能损坏填料。
2、进水，湿润填料。
打开水流量调节阀，调节进水的流量（建议80l/h）。
然后慢慢增大空气流量直到液泛，鼠标左键点击塔身可看到塔内的状况。
液泛一段时间使填料表面充分润湿，然后减小气量到较少的水平。
注意：
本实验是在一定的喷淋量下测量塔的压降，所以水的流量应不变。
在以后实验过程中不要改变水流量调节阀的开度。
3、读取数据
测量湿塔的压降与测量干塔的压降所读取的数据基本一致，参见“测量干塔压降”的“读取数据”，但只多了一项水的流量，点击水的转子流量计即可读取。
逐渐加大空气流量调节阀的开度，增加空气流量，多读取几组塔的压降数据。
同时注意塔内的气液接触状况，并注意填料层的压降变化幅度。
液泛后填料层的压降在气速增加很小的情况下明显上升，此时再取1~2个点就可以了，不要使气速过分超过泛点。
第四步：
传质系数测定
建议的实验条件：
水流量：
80l/h空气流量：
20m3/h氨气流量：
0.5m3/h
以上为建议实验条件，不一定非要采用，但总体上要注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则引起数据严重偏离.
1、通入氨气
将鼠标移动到钢瓶阀上，鼠标会变成扳手形状，此时左键点击打开，右键点击关闭（不能在此调节流量）。
氨气流量计前也有压差计和温度计，用氨气调节阀调节氨气流量（实验建议流量:
0.5m3/h）。
2、进行尾气分析
通入氨气后，鼠标左键点击实验主窗口右边的命令键“去分析装置”，进入分析装置画面。
打开考克，让尾气流过吸收盒，同时湿式气体流量计开始计量体积。
当吸收盒内的指示剂由红色变成黄色时，立即关闭考克，记下湿式气体流量计转过的体积和气体的温度。
3、读取数据
按照数据处理的要求读取各项数值，按标准数据库操作方法在各项目栏中填入所读取的数据，也可以用自动记录功能记录数据。
四、数据处理
在流体力学和吸收数据项可看到自动记录的数据（或手工记录后填写的数据）。
在实验结果项（吸收系数）处可以看到自动计算的结果（点击键可自动计算），也可以把手工计算的结果填入数据栏中。
在数据曲线项可自动绘制出压降和空气速率的曲线。
在完成计算后，点击键可自动绘制曲线。
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