文档介绍：北京化工大学学生实验报告院(部): 化学工程学院姓名: 学号: 专业: 化工班级: 同组人员: 课程名称: 化工原理实验实验名称: 氧吸收实验实验日期: 2014-4-15 批阅日期: 成绩: 教师签名: 实验名称: 氧解析实验报告摘要: 本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层, 测流体流动引起的填料层压降与空塔气速的关系,利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度,利用 K a=G A/( V p△x m)])( )( ln[ )()x-x( 11 22 21 e2 2me e exx xx xx??????? G A =L (x 2-x 1 )求出 H OL=?aK L X 一、实验目的及任务: 1) 熟悉填料塔的构造与操作。 2) 观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。 3) 掌握液相体积总传质系数 K xa 的测定方法并分析影响因素。学****气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质问题的方法。二、基本原理: 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后, 送入解吸塔顶再用空气进行解吸, 实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数 K a ,并进行关联,得到 K a =AL aV b 关联式,同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 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。填料层压降—空塔气速关系示意图如下, 在双对数坐标系中, 此压降对气速作图可得一斜率为 ~ 2 的直线( 图中 aa’)。当有喷淋量时, 在低气速下(c 点以前) 压降正比于气速的 ~2 次幂, 但大于相同气速下干填料的压降(图中 bc段) 。随气速的增加,出现载点(图中 c点) ,持液量开始增大,压降—气速线向上弯,斜率变陡(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。 lgu a lg △ p a’ b c d 填料层压降—空塔气速示意 2 、传质实验在填料塔中, 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, 如图下所示。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, 及平衡线位置线, 操作线也是直线, 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 G A=K aV p△x m即K a=G A/( V p△x m) 其中])( )( ln[ )()x-x( 11 22 21 e2 2me e exx xx xx??????? G A =L (x 2-x 1)V p=Z ?相关填料层高度的基本计算式为 OL OL xxexNHxx dx aK LZ???????即 OL OLNZH/?其中 m xxe OLx xxxx dx N?????? 21, H OL=?aK L X 式中 G A ——单位时间内氧的解吸量, kmol/(m 2? h) K a——液相体积总传质系数, kmol/(m 3? h) V p ——填料层体积, m 3△ x m——液相对数平均浓度差 x 2 ——液相进塔时的摩尔分数(塔顶) x e2 ——与出塔气相 y 1 平衡的摩尔分数(塔顶) x 1 ——液相出塔的摩尔分数(塔底) x e1 ——与进塔气相 y 1 平衡的摩尔分数(塔底) Z ——填料层高度, m ?——塔截面积, m 2L ——解吸液流量, kmol/(m 2? h) H OL ——以液相为推动力的总传质单元高度, m N OL ——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K x =k x, 由于属液膜控制过程, 所以要提高液相体积总传质系数 K a, 应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。三、装置和流程图: 实验仪器: 吸收塔及解吸塔设备、 9070 型测氧仪吸收解析塔参数解析塔径Φ= , 吸收塔径Φ= , 填料高度 ( 陶瓷拉西环、星形填料和金属波纹丝网填料)和 ( 金属θ环) 。填料数据如下: x 1y 1 y 2x 2 陶瓷拉西环金属θ环属波纹丝网填料星形填料( 塑料) (12 × 12× )mm a t =403m 2 /m 3ε= 3/m 3 (10 × 10× )mm a t =540m 2 /m 3ε= 3/m 3 CY 型 a t =700m 2 /m 3ε= 3/m 3( 15× × )mm a t =850m 2 /m 3 实验流程图: (参照教材和实际工艺流程) 下图是氧气