氧解析实验北京化工大学Word格式.docx

1、在填料塔中，两相传质主要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的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。本实验是对富氧水进行解吸，如图2所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也为直线，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程为，即式中 ：相关填料层高度的基本计算式为：即 式中： ，其中： _单位时间内氧的解吸量，kmol/（m2h）；Kxa_液相体积总传质系数，kmol/（m3h）；Vp填料层体积，m3；液相对数平均浓度差；液相进塔时的摩尔分数（塔顶）；与出塔气相y1平衡的摩尔分数

2、（塔顶）；液相出塔的摩尔分数（塔底）；与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底）；Z填料层高度，m；塔截面积，m2；L解吸液流量，kmol/（m2h）；以液相为推动力的总传质单元高度，m；以液相为推动力的总传质单元数。由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大也想的湍动程度即增大喷淋量。在y-x图中，解析过程的操作线在平衡线下方，本实验中是一条平行于横坐标的水平线（因氧气在水中浓度很小）。本实验在计算时，气液相浓度的单位用摩尔分数而不用摩尔比，这是因为在y-x图中，平衡线为直线，操作线也为直线

3、，计算比较简单。四、实验装置及流程下图是氧气吸收解吸装置流程图。氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀进入氧气缓冲罐，稳压在0.030.04Mpa，为确保安全，缓冲罐上装有安全阀，当缓冲罐在压力达到0.08MPa时，安全阀自动开启。氧气流量调节阀调节氧气流量，并经转子流量计计量，进入吸收塔中。自来水经水转子流量计调节流量，由转子流量计计量后进入吸收塔。在吸收塔内氧气与水并流接触，形成富氧水，富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。空气由风机供给，经缓冲罐，由空气流量调节阀调节流量经空气转子流量计计量，通入解吸塔底部，在塔内与塔顶喷淋的富氧水进行接触，解吸富氧水，解吸后的尾气由塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐排出。

4、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。为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计。在解吸塔入口设有入口采出阀，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀取样。两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。图-3 氧气吸收解吸装置流程图1、氧气钢瓶 2、氧减压阀 3、氧压力表 4、氧缓冲罐 5、氧压力表 6、安全阀 7、氧气流量调节阀 8、氧转子流量计 9、吸收塔 10、水流量调节阀 11、水转子流量计 12、富氧水取样阀 13、风机 14、空气缓冲罐 15、温度计 16、空气流量调节阀 17、空气转子流量计 18、解吸塔 19、液位平衡罐

5、20、贫氧水取样阀 21、温度计 22、压差计 23、流量计前表压计 24、防水倒灌阀五、实验内容及步骤1、流体力学性能测定（1） 测定干填料压降 塔内填料事先已吹干。 改变空气流量，测定填料塔压降，测取7组数据。（2） 测定湿填料压降 固定前先进行预液泛，是填料表面充分润湿。 固定水在某一喷淋量下，改变空气流量，测定填料塔压降，测取68组数据。实验接近液泛时，进塔气体的增加量不要过大，否则图1中的泛点不容易找到。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，务必等各参数稳定后再读数据，液泛后填料层压降在几乎不变的气速下明显上升，务必要掌握这个特点。稍增加气量，再取一两个点即可。注意

6、不要使气速过分超过泛点，避免冲破和冲跑填料。（3）注意空气流量的调节阀要缓慢开启和关闭，以免撞破玻璃管。将氧气阀打开，氧气减压后进入缓冲罐，罐内压力保持0.040.05Mpa，氧气转子流量计保持0.3L/Min左右。为防止水倒灌进入氧气转子流量计重，开水前要关闭防倒灌阀，或先通入氧气后通水。传质实验操作条件选取：水喷淋密度取1015m3/（m2h），空塔气速0.50.8m/s，氧气入塔流量为0.010.02m3/h，适当调节氧气流量，使吸收后的富氧水浓度控制在不大于19.9mg/L。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，用测氧仪分析其氧的含量。 实验完毕，关闭氧气时，务

7、必先关氧气钢瓶总阀，然后才能关闭氧减压阀及氧气流量调节阀。检查总电源、总水阀及各管路阀门，确实安全后方可离开。六、实验数据处理. 填料塔流体力学特性1、空塔时速度和压降的关系曲线标准状态下：T1=0， ，T2=23 表1：空塔原始数据组数V1（m3/h）空气压强Pa全塔压降Pa17108040211116050315118070419137012052314502006271640240311840300以第一组数据为例进行计算：空气压差： （绝压）=1080+101325=102125Pa其中使用状态下，空气流量：处理完后得到下表： 表2：空塔时u与的关系校正流量V2（m3/h）P/Z 塔截

8、面积m2空塔流速u（m/s） lgulgP/Z7.25053.330.007850.257-0.5901.72711.37266.670.402-0.3961.82415.52993.330.549-0.2601.97019.651160.000.695-0.1582.20423.779266.670.841-0.0752.426 27.889320.000.987-0.0062.50531.990400.001.1300.0542.6022、塔时速度与压降的关系曲线液体喷淋量为80L/h表3：湿塔原始数据11301009117013012201501313301430270171500160

9、03208211760460192055010252100710其中使用状态下，空气流量：处理完后得到一下结果： 表4：湿塔时u与校正流量v2 塔截面积m2 空塔气速u lgu 7.248133.330.256-0.5922.1259.318173.330.330-0.4822.23911.3850.403-0.3952.30113.4480.476-0.30315.510360-0.2612.55617.5724000.622-0.20619.629426.672.63021.679613.330.767-0.1152.78823.725733.330.840-0.0762.86525.76

10、6946.670.912-0.0402.976将表2和表4的数据用oringin软件绘制双对数坐标图，如下： 图1：填料层压降空塔气速双对数坐标图其中，c点为载点，d点为泛点。. 传质实验原始数据：平衡氧浓度Xe= 8.89 mg/L 表5：传质实验数据水流量Q（m3/h）100 130 进口氧浓度mg/L27.3926.2823.13出口氧浓度mg/L9.059.169.27以第一组数据为例：Q= 70m3/h条件下：贫氧水氧气摩尔分数：富氧水氧气摩尔分数： 平衡水氧气摩尔分数：液相对数平均浓度差： 解吸液流量：单位时间内氧的解吸量：填料层体积：液相体积总传质系数：总传质单元高度：通过以上计算得到一下实验结果：表6：传质实验计算结果 条件物理量V=70V-100V-1305.091E-065.152E-065.214E-061.541E-051.478 E-051.301 E-052.173E-062.308 E-062.149 E-063.8895.556