雙驅(qū)動攪拌器測定氣液傳質(zhì)系數(shù).doc

1、實驗七雙驅(qū)動攪拌器測定氣液傳質(zhì)系數(shù)word文檔可編輯A實驗?zāi)康臍庖簜髻|(zhì)系數(shù)是設(shè)計計算吸收塔的重要數(shù)據(jù)。工業(yè)上應(yīng)用氣液傳質(zhì)設(shè)備的場合非常多,而且處理物系又各不相同，加上傳質(zhì)系數(shù)很難完全用理論方法計算得到,因此最可靠的方法就是借用實驗手段得到。測定氣液傳質(zhì)系數(shù)的實驗設(shè)備多種多樣,而且都具有各自的優(yōu)缺點。本實驗所采用的雙驅(qū)動攪拌吸收器不但可以測定傳質(zhì)系數(shù),而且可以研究氣液傳質(zhì)機理。本實驗的目的是通過了解雙驅(qū)動攪拌吸收器的特點，明瞭該設(shè)備的使用場合以及測定氣液傳質(zhì)系數(shù)的方法，進而對氣液傳質(zhì)過程有進一步的了解。B實驗原理氣液傳質(zhì)過程中由于物系不同，其傳質(zhì)機理可能也不相同，被吸收組分從氣相傳遞到液相的整個

2、過程決定于發(fā)生在氣液界面兩側(cè)的擴散過程以及在液相中的化學(xué)反應(yīng)過程,化學(xué)反應(yīng)又影響組分在液相中的傳遞?；瘜W(xué)反應(yīng)的條件、結(jié)果各不相同，影響組分在液相中傳遞的程度也不同，通?；瘜W(xué)反應(yīng)是促進了被吸收組分在液相中的傳遞?；蛘邔⑦@個過程的傳質(zhì)阻力分成氣膜阻力與液膜阻力， 就需要了解整個傳質(zhì)過程中哪一個是傳質(zhì)的主要阻力,進而采取一定的措施，或者提高某一相的運動速度，或者采用更有效的吸收劑,從而提高傳質(zhì)的速率。氣膜阻力為主的系統(tǒng)、液膜阻力為主的系統(tǒng)或者氣膜阻力與液膜阻力相近的系統(tǒng)在實際操作中都會存在，在開發(fā)吸收過程中要了解某系統(tǒng)的吸收傳質(zhì)機理必須在實驗設(shè)備上進行研究。雙驅(qū)動攪拌吸收器的主要特點是氣相與液相攪拌

3、是分別控制的，攪拌速度可以分別調(diào)節(jié),所以適應(yīng)面較寬?？梢苑謩e改變氣、液相轉(zhuǎn)速測定吸收速率來判斷其傳質(zhì)機理,也可以通過改變液相或氣相的濃度來測定氣膜一側(cè)的傳質(zhì)速率或液膜一側(cè)的傳質(zhì)速率。測定某條件下的氣液傳質(zhì)系數(shù)必需采取切實可行的方法測出單位時間單位面積的傳質(zhì)量，并通過操作條件及氣液平衡關(guān)系求出傳質(zhì)推動力,由此來求得氣液傳質(zhì)系數(shù)。傳質(zhì)量的或是通過測定攪計算可以通過測定被吸收組分進攪拌吸收器的量與出吸收器的量之差求得, 拌吸收器里的吸收液中被吸收組分的起始濃度與最終濃度之差值來確定。本實驗以熱碳酸鉀吸收二氧化碳作為系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收過程:K2CO3 CO2 H2OL2KHCO3(1

4、)co從氣相主體擴散到氣液界面， 在液相界面與KCO進行化學(xué)反應(yīng)并擴散到液相主體中若氣膜去，由于co在K2CO的溶液中的反應(yīng)為快速反應(yīng)，使原來液膜控制的過程有所改善。阻力可以忽略時，吸收速率的公式可寫成:或 Nco2叱02KgKl caCalHC02 r'A PalK PA PAL式中Nco2 單位時間單位面積傳遞的CO量;增大因子;Kl 液相傳質(zhì)系數(shù);Kg 氣相傳質(zhì)系數(shù);CA氣相中co分壓的平衡濃度;Cal 液相中的C濃度;Hco2 - CO 2的溶解度系數(shù);Pa - CO 2分壓，為總壓與吸收液面上飽和水蒸氣壓之差;Pa”l 吸收液上CO的平衡分壓;K - K 2CO吸收CQ的氣液

5、傳質(zhì)系數(shù)。實驗中以鋼瓶裝CC2作氣源，經(jīng)過穩(wěn)壓，控制氣體流量、增濕后進入雙驅(qū)動攪拌吸收器,氣體為連續(xù)流動，吸收液固定在吸收器內(nèi)，操作一定的時間后取得各項數(shù)據(jù)，可計算出 值，此為一個平均值。從每CO在整個吸收過程的傳質(zhì)量可用©co中的KHCO曽加量來確定，即可用酸解法來得到,毫升吸收液在吸收前后所持有CC2量的差可以確定CQ總吸收量（操作方法見實驗步驟中的分析方 法）。吸收在60C下操作，使用1.2M的&CO吸收液，它的平衡分壓可用下式計算:28160Pco 1.98 108 C° 4 exp 21 f式中 Pc02 - co 2平衡分壓MPaC - K 2CO 的濃

6、度mol/LT 吸收溫度KC HCOQf 轉(zhuǎn)化度無因次f薯 hc?360 C時熱鉀堿上水蒸汽分壓較大,應(yīng)從總壓中扣除水蒸汽分壓后才是界面上CO的分壓。60 C堿液上水蒸汽分壓可按下式計算:Fw 0.017511 0.3 f式中 Pw冰蒸汽分壓MPa吸收液的起始轉(zhuǎn)化度和終了轉(zhuǎn)化度均可用酸解法求?。ㄒ姺治龇椒ǎ榱丝疾炱渌锵挡煌僮鳁l件對吸收速率的影響，可以分別改變氣相的攪拌速度與液 相的攪拌速度，測得傳質(zhì)系數(shù)后進行綜合比較，確定系統(tǒng)的傳質(zhì)的情況。C預(yù)習(xí)與思考本實驗需要記錄哪些數(shù)據(jù)？如何求取Ncq、Pa、Pal。本實驗測定過程中的誤差來源是什么?本實驗用純CO有什么目的?實驗前為何要用CO排代實

7、驗裝置中的空氣?(5)氣體進入吸收器前為何要用水飽和器?氣體穩(wěn)壓管的作用是什么?實驗時測定大氣壓有何用處?(8)酸解出的CO為何要同時測定溫度?D實驗裝置與流程41Q10卩廠-J匚=1II21415氣體出口圖2-11雙驅(qū)動攪拌器實驗流程示意圖1 -氣體穩(wěn)壓管；2、12-氣體溫度計；3、14皂膜流量計5 4-氣體調(diào)節(jié)閥;5、15-壓差計；6氣體增濕器；7-雙驅(qū)動攪拌吸收器；8-吸收液取樣閥:9、10-直流電機；1彈簧夾；13-吸收劑瓶氣體從鋼瓶經(jīng)減壓閥送出，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后由氣體調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)適當(dāng)流量，用皂膜流量 計計量后進入水飽和器6,飽和器放置在超級恒溫槽內(nèi)，雙驅(qū)動攪拌吸收器7的吸收溫度也由恒溫

8、槽控制，增濕的氣體從吸收器中部進入，與吸收液接觸后從上部出口引出，出口氣體經(jīng)另一皂膜流量計后放空。雙驅(qū)動攪拌吸收器是一個氣液接觸界面已知的設(shè)備,氣相攪拌軸與液相攪拌軸都與各自吸收器中液面的位置應(yīng)控制的磁鋼相連接，攪拌漿的轉(zhuǎn)速分別通過可控硅直流調(diào)速器調(diào)節(jié)。在液相攪拌漿上漿的下緣1mm左右，以保證漿葉轉(zhuǎn)動時正好刮在液面上，以達到更新表面的 目的。吸收液從吸收劑瓶一次準(zhǔn)確加入。E實驗步驟及方法(1)實驗操作步驟:1) 開啟總電源。開啟超級恒溫槽，將恒溫水調(diào)節(jié)到需要的溫度。CQ置換裝置內(nèi)的空氣。調(diào)節(jié)氣相2) 關(guān)閉氣體調(diào)節(jié)閥，開啟CQ鋼瓶閥，緩慢開啟減壓閥，觀察穩(wěn)壓管內(nèi)的鼓泡情況,再開氣體調(diào)節(jié)閥并通過皂

9、膜流量計調(diào)節(jié)到適當(dāng)流量，并讓 及液相攪拌轉(zhuǎn)速在指定值附近。3）待恒溫槽到達所需溫度，排代空氣置換完全，進入吸收器的氣體流量適宜且氣體穩(wěn)壓管里有氣泡冒出，此時可向吸收器內(nèi)加吸收液，使吸收劑的液面與液相攪拌器上面一個漿葉的下緣相切。要一次正確加入。液相的轉(zhuǎn)速不能過大，以防液面波動造成實驗誤差過大。此時記作為吸收過程開始4)吸收2小時，從吸收液取樣閥8中迅速放出吸收液，用250ml量筒接取，并精確量出吸收液體積。5)用酸解法分析初始及終了的吸收液中CO2的含量。6)關(guān)閉吸收液取樣閥門、氣體調(diào)節(jié)閥、CO2減壓閥、鋼瓶閥，關(guān)閉超級恒溫槽的電源，使氣液相轉(zhuǎn)速回"零",關(guān)閉兩個轉(zhuǎn)速表開關(guān)

10、，關(guān)掉總電源。采取有效措施防止壓強計上的水柱倒灌。（2）酸解法分析吸收液中CO2含量。1）原理:熱鉀堿與HbSQ的反應(yīng)放出CO,用量氣管測量CO體積，即可求出溶液的轉(zhuǎn)化度。反應(yīng)式為:(7)K2CO3 H 2SO4 K2SO4 CO2 H 202KHC0 3 H2SO4 K2SO4 CO2 2H 2。2）儀器與試劑:&儀器裝置，參考實驗"熱鉀堿溶液吸收CQ的吸收速率系數(shù)的測定"。B.1 ml移液管1支，5ml移液管1支。C.3mol/l 濃度的 hhSO"3)分析操作及計量:準(zhǔn)確吸取吸收液1 ml置于反應(yīng)瓶的內(nèi)瓶中，用 5ml移液管移5ml 3mol HSQ

11、置于反l/o搖應(yīng)瓶的外瓶內(nèi)，提高水準(zhǔn)瓶，使液面升至量氣管的上刻度處，塞緊瓶塞，使其不漏氣后，調(diào)整水準(zhǔn)瓶的高度，使水準(zhǔn)瓶的液面與量氣管內(nèi)液面相平，記下量氣管的讀數(shù)動反應(yīng)瓶使”SQ與堿液充分混合,反應(yīng)完全（無氣泡發(fā)生）,再記下量氣管的讀數(shù)V2O可計算出吸收液中CQ含量。溶液中：VcQaml/ml堿液V2 Vi(10)式中:Vco2 每ml吸收液含CQ的ml量ml / ml校正系數(shù),273.2 (P Ph2Q)word文檔可編輯101.3式中P大氣壓,(KPa);T-酸解時器內(nèi)CQ溫度,(K);Ph2Q - t C時的飽和水蒸氣壓,(KPa);(11)Ph2o = 0.1333exp18.3036 3816.4 年 T 46.13 , (KPa):溶液轉(zhuǎn)化度可按下式計算:(12)CfCof 吸收液的轉(zhuǎn)化度?？捎脕碛嬎阄找荷螩O的平衡分壓與水的飽和蒸汽壓。Cf> C° 吸收后和吸收前1ml吸收液酸解后放出的C校正后體積數(shù)(ml)。CQ傳遞量，換算成摩爾數(shù),F實驗數(shù)據(jù)處理從記錄的實驗原始