化原仿真实验操作手册.docx

1、化原仿真实验操作手册化原仿真实验操作手册-化工原理实验仿真系统实验7、吸收实验（流程一）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1.82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1.82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

2、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）

3、。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/m3h。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 ： 0 10 20 25 30 40亨利系数E atm： 0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938（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

4、态下的空气流量V0： m3/h式中：V1空气转子流量计示值 m3/hT0、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 / h01标准状态下氨气的密度1.293 kg / m302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=0.98V0c、惰性气体的摩尔流量G：G=V0 / 22.4d、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

5、当量浓度 NVs加入分析盒中的硫酸溶液体积 mlV湿式气体流量计所测得的空气体积 mlT0标准状态下的空气温度 KT空气流经湿式气体流量计时的温度 Kg、对数平均浓度差（Y）m：Ye2=0Ye1=m x1*P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2m=E / P x1=GA / Ls 式中：E亨利常数Ls单位时间喷淋水量 kmol / hP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、实验设备及流程设备参数：基本数据：塔径0.10m，填料层高0.75m填料参数：12121.3mm瓷拉西环，a1403m-1，0.764，a1/3903m-1尾气分析所用硫酸体积：1ml，

6、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、实验步骤第一步：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1、调节空气流量。 打开空气流量调节阀，调节

7、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

8、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80 l/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，

9、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12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：80 l/h 空气流量：20 m3/h 氨气流量：0.5 m3/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

10、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: 0.5 m3/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）。

11、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。实验10、吸收实验(流程二)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。 在双对数座标系中用压降对气速作图得到一条斜率为1.82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1.82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

12、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。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。 本实验是水吸收空气-氨混合气体中的氨

13、。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座标系为直线）。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/m3h。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 ： 0 10 20 25 30 40亨利系数E atm： 0.293

14、0.502 0.778 0.947 1.250 1.938（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/hT0、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/h01标准状态下氨气的密度1.293 kg/m302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=0.98V0c、惰性气体的摩尔流量G：G=V0 / 22.4d、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 NVs加入分析盒中的硫酸体积 mlV湿式气体流量计所得的空气体积 mlT0标准状态下的空气温度T空气流经湿式气体流量计时的温度g、对数平均浓度差（Y）m：Ye2=0Ye1=m*x1m=E/P P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2x1=GA/Ls 式中：