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填料塔吸收傳質系數的測定介紹

編輯:安徽明業專業填料有限公司   時間:2014/06/24   字號:
摘要:填料塔吸收傳質系數的測定介紹

1.了解填料塔吸收裝置的基本結構及流程;

  2.掌握總體積傳質系數的測定方法;

  3.了解氣相色譜儀和六通閥的使用方法。

  氣體吸收是典型的傳質過程之一。由于co2氣體無味、無毒、廉價,所以氣體吸收實驗常選擇co2作為溶質組分。本實驗采用水吸收空氣中的co2組分。一般co2在水中的溶解度很小,即使預先將一定量的co2氣體通入空氣中混合以提高空氣中的co2濃度,水中的co2含量仍然很低,所以吸收的計算方法可按低濃度來處理,并且此體系co2氣體的解吸過程屬于液膜控制。因此,本實驗主要測定kxa和hol。

  1. 計算公式

  填料層高度z為

  式中:

  l 液體通過塔截面的摩爾流量,kmol / (m2·s);

  kxa 以△x為推動力的液相總體積傳質系數,kmol / (m3·s);

  hol 液相總傳質單元高度,m;

  nol 液相總傳質單元數,無因次。

  令:吸收因數a=l/mg

  2. 測定方法

 ?。?)空氣流量和水流量的測定

  本實驗采用轉子流量計測得空氣和水的流量,并根據實驗條件(溫度和壓力)和有關公式換算成空氣和水的摩爾流量。

 ?。?)測定填料層高度z和塔徑d;

 ?。?)測定塔頂和塔底氣相組成y1和y2;

 ?。?)平衡關系。

  本實驗的平衡關系可寫成

  y = mx

  式中: m 相平衡常數,m=e/p;

  e 亨利系數,e=f(t),pa,根據液相溫度由附錄查得;

  p 總壓,pa,取1atm。

  對清水而言,x2=0,由全塔物料衡算

  可得x1 。

  1. 裝置流程

  1-水箱;2-排水閥;3-水泵;4-渦輪流量計;5-液體進口閥;6-液體溫度計;7-孔板流量計;

  8-氣體進口閥;9-氣體溫度計;10-二氧化碳鋼瓶;11-二氧化碳流量計;12-氣體混合灌;

  13-進塔氣體取樣口;14-風機;15-風機旁路;16-噴淋頭;17-填料層;18-液體再分布器;

  19-塔底液封;20-u型壓差計;21-出塔氣體取樣口;22-氣體出口閥;23-液體出口閥

  本實驗裝置流程:由自來水源來的水送入填料塔塔頂經噴頭噴淋在填料頂層。由風機送來的空氣和由二氧化碳鋼瓶來的二氧化碳混合后,一起進入氣體混合罐,然后再進入塔底,與水在塔內進行逆流接觸,進行質量和熱量的交換,由塔頂出來的尾氣放空,由于本實驗為低濃度氣體的吸收,所以熱量交換可略,整個實驗過程看成是等溫操作。

  2.主要設備

 ?。?)吸收塔:高效填料塔,塔徑100mm,塔內裝有金屬絲網波紋規整填料或θ環散裝填料,填料層總高度2000mm.。塔頂有液體初始分布器,塔中部有液體再分布器,塔底部有柵板式填料支承裝置。填料塔底部有液封裝置,以避免氣體泄漏。

 ?。?)填料規格和特性:金屬絲網波紋規整填料:型號jwb—700y,規格φ100×100mm,比表面積700m2/m3。

 ?。?)轉子流量計:

 ?。?)空氣風機:型號:旋渦式氣機

 ?。?)二氧化碳鋼瓶;

 ?。?)氣相色譜分析儀。

  1.實驗步驟

 ?。?)熟悉實驗流程及弄清氣相色譜儀及其配套儀器結構、原理、使用方法及其注意事項;

 ?。?)打開混合罐底部排空閥,排放掉空氣混合貯罐中的冷凝水;

 ?。?)打開儀表電源開關及空氣壓縮機電源開關,進行儀表自檢;

 ?。?)開啟進水閥門,讓水進入填料塔潤濕填料,仔細調節液體轉子流量計,使其流量穩定在某一實驗值。(塔底液封控制:仔細調節液體出口閥的開度,使塔底液位緩慢地在一段區間內變化,以免塔底液封過高溢滿或過低而泄氣);

 ?。?)啟動風機,打開co2鋼瓶總閥,并緩慢調節鋼瓶的減壓閥;

 ?。?)仔細調節風機旁路閥門的開度(并調節co2調節轉子流量計的流量,使其穩定在某一值;)建議氣體流量3-5 m3/h;液體流量0.6-0.8 m3/h;co2流量2-3l/min。

 ?。?)待塔操作穩定后,讀取各流量計的讀數及通過溫度、壓差計、壓力表上讀取各溫度、塔頂塔底壓差讀數,通過六通閥在線進樣,利用氣相色譜儀分析出塔頂、塔底氣體組成;

 ?。?)實驗完畢,關閉co2鋼瓶和轉子流量計、水轉子流量計、風機出口閥門,再關閉進水閥門,及風機電源開關,(實驗完成后我們一般先停止水的流量再停止氣體的流量,這樣做的目的是為了防止液體從進氣口倒壓破壞管路及儀器)清理實驗儀器和實驗場地。

  2.注意事項

 ?。?)固定好操作點后,應隨時注意調整以保持各量不變。

 ?。?)在填料塔操作條件改變后,需要有較長的穩定時間,一定要等到穩定以后方能讀取有關數據。

  1.將原始數據列表。

  2.在雙對數坐標紙上繪圖表示二氧化碳解吸時體積傳質系數、傳質單元高度與氣體流量的關系。

  3.列出實驗結果與計算示例。

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