版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱圓盤塔CQ吸收液膜傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)間同組成員1實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法;2、測(cè)定氧解吸塔空塔氣速與液體流量對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響;3、掌握氣液吸收過(guò)程液膜傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法;4、關(guān)聯(lián)圓盤塔液膜傳質(zhì)系數(shù)與液流速率之間的關(guān)系。1.2實(shí)驗(yàn)原理圖1圓盤塔?吸收實(shí)驗(yàn)流程1、貯液罐 2、水泵 3、高位槽4、流量計(jì) 5、皂膜流量計(jì)6、加熱器7、U型測(cè)壓管8、圓盤塔 9、加熱器10、水飽和器11、CO2鋼瓶 12、三通閥13、琵琶型液封器圓盤塔是一種小型實(shí)驗(yàn)室吸收裝置,液體從一個(gè)圓盤流至另一個(gè)圓盤,類似于填充塔中液體從一 個(gè)填料流至下一個(gè)填料,流體在
2、下降吸收過(guò)程中交替地進(jìn)行了一系列混合和不穩(wěn)定傳質(zhì)過(guò)程,整個(gè)流 程裝置如圖1所示。裝置中的有關(guān)尺寸:圓盤塔中的圓盤為素瓷材質(zhì),圓盤塔系一根不銹鋼絲串連四十個(gè)相互垂直交叉的圓盤而成。每一圓盤的尺寸為直徑 ??= 14.3 mm,厚度??= 4.3 mm,平均液流周邊數(shù)?殳(2?/4 + ?),吸收面積??= 40(2?/4 + ?)在圓盤塔中進(jìn)行液膜傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定,液相處于流動(dòng)狀態(tài),氣相處于靜止?fàn)顟B(tài)。簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)手段及數(shù)據(jù)處理,減少了操作過(guò)程產(chǎn)生的誤差。實(shí)驗(yàn)證明,本方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Stephens-Morris總結(jié)的圓盤塔中Kl的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式相吻合。Sherwood和Hollowag將有關(guān)填充塔液膜傳
3、質(zhì)系數(shù)數(shù)據(jù)整理成如下形式:1? ? 34? ? °.5厲(袖 =?(T ?(7?rx? ?式中:石(??)13修正后的舍伍德準(zhǔn)數(shù)??4?石一雷諾準(zhǔn)數(shù)?石廠施密特準(zhǔn)數(shù)?模型參數(shù),在 0.780.54之間變化而Stephens-Morris總結(jié)圓盤塔中的??準(zhǔn)數(shù)關(guān)系為:1? ? 33'(R = 3.22 X 10-3 ?' ?4? 0.7? 0.5?(幣)?(須?實(shí)驗(yàn)證明,Stephens-Morris與Sherwood-Hollowag的數(shù)據(jù)極為吻合。這說(shuō)明Stephens-Morris所創(chuàng)造的小型標(biāo)準(zhǔn)圓盤塔與填充塔的液膜傳質(zhì)系數(shù)與液流速度的關(guān)系式極相似。因此,依靠圓盤
4、塔所測(cè)定的液膜傳質(zhì)系數(shù)可直接用于填充塔設(shè)計(jì)。本實(shí)驗(yàn)氣相采用純CO2氣體,液相采用蒸餾水,測(cè)定純CO2- H2o系統(tǒng)的液膜傳質(zhì)系數(shù),并通過(guò)關(guān)聯(lián)液膜傳質(zhì)系數(shù)與液流速率之間的關(guān)系,求得模型參數(shù)??直。基于雙膜理論:??= ? 狗?1T? 1+? ?= ?)?當(dāng)采用純CQ氣體時(shí),因?yàn)???? t 0,所以??T8,即??= ?式中:?-一液膜傳質(zhì)分系數(shù),mol ? m 3h?m2 ' mol? CO2吸收速率,mol/h ;?吸收表面積,m2 ; ?液相濃度的平均推動(dòng)力,3mol/m1.3實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)在圓盤塔CO2吸收液膜傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,按如下步驟進(jìn)行操作:(1 )開(kāi)啟水泵,讓水充滿
5、高位槽。(2) 開(kāi)啟加熱設(shè)備以及二氧化碳鋼瓶,將水流量調(diào)節(jié)到合適的圍,進(jìn)行吸收操作。(3) 打開(kāi)二氧化碳閥門,向皂泡流量計(jì)中鼓入皂泡,用秒表測(cè)量皂泡流量計(jì)中皂膜下降固定長(zhǎng)度(實(shí)為體積)的時(shí)間,計(jì)算出二氧化碳吸收液膜傳質(zhì)系數(shù)。(4) 在416 L/h的水流量圍中選取 5種水流量進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)測(cè)量3次。1? ?34? ? 0.5(5) 利用公式(齊2)=(6) 使用CO2鋼瓶務(wù)必遵守相關(guān)安全操作規(guī)定,不得急速開(kāi)關(guān)閥門,以防損壞設(shè)備。2數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄如表1所示。表1圓盤塔???吸收實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表水流量(L/h)CQ體積 (mL)下降時(shí)間(s)塔頂水溫CC)塔頂氣溫(C)塔底水溫(C)塔
6、底氣溫(C)隔套溫度(C)424.0054.2121.723.922.424.223.963.2265.78624.005821.623.922.424.423.961.1562.4824.0056.0621.72422.324.523.957.9857.311024.0056.321.72422.124.82454.3455.861224.0052.5821.724.122.224.924.152.4154.813實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論3.1數(shù)據(jù)處理求算每一水流量下,所測(cè)得三組皂膜下降時(shí)間的平均值,結(jié)果如表2所示。表2皂膜平均下降時(shí)間水流量(L/h )4681012皂膜平均下降時(shí)間(s)61.076
7、0.5257.1255.5053.27下以水流量為4 L/h實(shí)驗(yàn)組為例,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:(1)計(jì)算純CO2 - H2O系統(tǒng)的液膜總傳質(zhì)系數(shù) Kl根據(jù)雙膜理論:Na = Kl ?F?Am,如果已知CO2吸收速率Na、圓盤塔吸收表面積 F和液相濃度的 平均推動(dòng)力Ac,就可以計(jì)算出液膜總傳質(zhì)系數(shù) Kl的值:?=? ?????計(jì)算CO,吸收速率Na 由于,由此可以得到:?。2?所以co,吸收速率?=座= ? ?CQ被吸收時(shí),皂膜近似勻速下降,皂膜CO2的壓力與實(shí)驗(yàn)氣壓相等,取實(shí)驗(yàn)前后氣壓值的平均數(shù),即p = (100.38 + 100.37)/2 kPa = 100375 Pa ;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所計(jì)量的時(shí)長(zhǎng)
8、始終是皂膜流量計(jì)中皂膜從60.00 mL 刻度下降到 84.00 mL 刻度所經(jīng)歷的時(shí)長(zhǎng),故 V= (84.00 - 60.00) mL = 2.400 X 10-5 m3;摩 爾氣體常數(shù)R= 8.314 J/(mol ?K);溫度T為皂膜流量計(jì)中CO2的溫度,即為圓盤塔氣體進(jìn)口處的溫度值。 所以對(duì)于水流量為4 L/h的情況,可以得到:100375 X 2.400 X 10-5?Co2?*?=-= =?8.314 X (273.15 + 24.2) X 37.85計(jì)算圓盤塔吸收表面積F40個(gè)圓盤,每一圓盤的尺寸為直徑d = 14.3 mm,厚度3 =多的信息,假設(shè)這兩個(gè)尺寸都是精確值。故圓盤塔
9、的吸收表面積為:mol/s = 1.60 X10-5 mol/s4.3 mm,為讓最終計(jì)算結(jié)果能提供更997.8?= 40 X (2 X?4 + ?計(jì)算液相濃度的平均推動(dòng)力對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力的表達(dá)式為:Am?- ? =?其中??= ?- ?為塔頂以液相濃度表示的傳質(zhì)推動(dòng)力,??= ?- ?為塔底以液相濃度表示的傳質(zhì)推動(dòng)力;? ?分別為塔頂和塔底的實(shí)際液相濃度,? ?分別為與塔頂和塔底氣相平衡的液相濃度。根據(jù)圓盤塔吸收的實(shí)際情況,可近似?。?1.60 X10-5乙3?=?/?= 14.4 ?/? ?= 0?4 X 10-3 /3600CQ微溶于水,在水中的平衡濃度可以用亨利定律描述:?=? ? =
10、?- ?%?)其中p為溶液的密度,由于溶液濃度低,可以視為純水處理;MS為溶劑水的摩爾質(zhì)量;E為CO2水溶液在液相溫度下的亨利系數(shù),可以利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)通過(guò)曲線擬合的方法得到;p CO2為塔頂或塔底CO2的分壓,??= ? ?, pH20為塔頂或塔底水溫對(duì)應(yīng)的水飽和蒸汽壓, 可以通過(guò)水的安托因方程得到。表3 ?水溶液的亨利系數(shù)?/ C0510152025303540455060?/108 Pa0.7380.8881.051.241.441.661.882.122.362.602.873.46嘗試后發(fā)現(xiàn)用二次多項(xiàng)式擬合亨利系數(shù)與溫度的關(guān)系已能達(dá)到讓人滿意的效果,擬合結(jié)果為:?/Pa= 24141.8
11、6(?/ 3096613.39 ?/ +G2829870.13水在060 C時(shí)的安托因方程為:?2o/Pa =1013257608.10765-x 101750.286 ?/ C +235所以對(duì)于水流量為4 L/h的情況,可以得到:?=?CO2997.81.51 x 108 X0.018X(100375 -2965.4 ) mol/m 3 = 36.0 mol/m997.63091.3 ) mol ?m3 = 35.3 mol/m 3a?%= ?O2 = 1.54 x 108 x 0.018 X (100375 -A ? ? ?= (36.0 - 14.4) mol ?m3 = 21.7 mo
12、l/m 3A ?= ?%- ?= (35.3 - 0) mol ?m3 = 35.3 mol/m 3所以液相濃度的平均推動(dòng)力為 ? ?3A ?= 27.9 mol/mln喬綜上,純CQ - H2O系統(tǒng)的液膜總傳質(zhì)系數(shù)為?1.60 x 10-55?=m?s = 2.77 x 10 5 m/s? ? 0.0206 x 27.9當(dāng)水流量取其他值時(shí),液膜總傳質(zhì)系數(shù)Kl的計(jì)算過(guò)程是相同的,將最終計(jì)算結(jié)果匯總于下表:表4不同水流量?下圓盤塔中的液膜總傳質(zhì)系數(shù)??水流量(L/h )4681012Na ( x 10-5 mol/s )1.601.611.701.751.82A ? ( mol/m 3)27.9
13、30.731.732.532.9液膜總傳質(zhì)系數(shù)?3? ( x 10-5 m/s )2.772.552.612.612.69(2)關(guān)聯(lián)液膜傳質(zhì)系數(shù)與液流速率之間的關(guān)系,計(jì)算模型參數(shù)m值Sherwood與Hollowag將有關(guān)填充塔液膜傳質(zhì)系數(shù)數(shù)據(jù)整理成如下形式:? ? 34? ? 0.54?*? 0.5石(詡 =?(£ ?(韻? =?(=? ?(韻?觀察上式中的變量,除去需要關(guān)聯(lián)的液膜總傳質(zhì)系數(shù)Kl和液體流量L,剩下的都是物性參數(shù)(密度p、粘度卩、擴(kuò)散系數(shù)D)和設(shè)備參數(shù)(平均液流周邊數(shù)l)以及重力加速度g和方程參數(shù)(方程系數(shù)a、 幕指數(shù)m)。在本實(shí)驗(yàn)體系里,設(shè)備參數(shù)、重力加速度都是常數(shù)
14、;Stephens-Morris總結(jié)圓盤塔中的KL準(zhǔn) 數(shù)關(guān)系,告訴我們此方程的方程參數(shù)也是常數(shù)。物性參數(shù)是溫度和壓力的函數(shù),此實(shí)驗(yàn)中盡管水流量 在變化,但塔頂、塔底的氣溫和水溫都沒(méi)有明顯的變化,可以認(rèn)為上述物性參數(shù)均為常數(shù)。如此可將 原關(guān)聯(lián)式簡(jiǎn)化為:?= ?A為除Kl和Lm以外的各常數(shù)的函數(shù)。在上式兩邊同取自然對(duì)數(shù),可以得到:ln?= ?ln ?+ In?其中InA為函數(shù)In Kl- I nL的截距,是常數(shù);我們所要求的模型參數(shù)m為函數(shù)的斜率,為求其值,只需在直角坐標(biāo)系中作出In Kl- I nL散點(diǎn)圖,采用最小二乘法擬合出上述直線的表達(dá)式,即可得到模 型參數(shù)m的值。計(jì)算In Kl- I nL
15、對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5所示。表5? ?對(duì)應(yīng)關(guān)系(除去量綱)In ?1.391.792.082.302.48In ?-10.1-9.70-9.61-9.58-9.31在直角坐標(biāo)系中作出液相總傳質(zhì)系數(shù) Kl-液相流量L的雙對(duì)數(shù)無(wú)量綱散點(diǎn)圖及其擬合直線如下:圖2? - ?無(wú)量綱散點(diǎn)圖及其擬合直線由上圖知,自左至右第 1個(gè)點(diǎn)誤差較大,應(yīng)予以剔除。易V除后得到的散點(diǎn)圖及其擬合直線如下:圖3?- ?無(wú)量綱散點(diǎn)圖及其擬合直線(四組數(shù)據(jù))擬合直線的表達(dá)式為:InKl= 0.0713 InL - 10.7,相關(guān)系數(shù)r = 0.951。所以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的 模型參數(shù)的值為m = 0.713 。若同時(shí)刪去4所示此時(shí)擬合直線的
16、表達(dá)式為:InKl = 0.0788 InL- 10.72,相關(guān)系數(shù)r = 0.99992。通過(guò)這組擬合, 實(shí)驗(yàn)確定的模型參數(shù)的值為m = 0.788。3.2結(jié)果分析(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論匯總圓盤塔中CQ吸收液膜總傳質(zhì)系數(shù) KL與水流量L的關(guān)系:表6不同水流量?下圓盤塔中的液膜總傳質(zhì)系數(shù) ?§?水流量(L/h)4681012液膜總傳質(zhì)系數(shù)?( x 10-5 m/s )2.772.552.612.612.69上表所示關(guān)系可采用Sherwood-Hollowag填充塔液膜傳質(zhì)系數(shù)與液相流量關(guān)聯(lián)式1Kl 34 pLm0.5JT = a?()?()D g p11pD進(jìn)行來(lái)描述,上表結(jié)果確定該關(guān)聯(lián)式中
17、模型參數(shù)m的值為0.0788 (舍去誤差點(diǎn))(2 )誤差分析CO2吸收液膜總傳質(zhì)系數(shù) Kl與水流量L的對(duì)應(yīng)數(shù)值沒(méi)有辦法直接檢驗(yàn)其合理性,但模型參數(shù)m可以間接反映出液膜總傳質(zhì)系數(shù)Kl與水流量L的關(guān)系。Sherwood-Hollowag 填充塔液膜傳質(zhì)系數(shù)與液相流量關(guān)聯(lián)式模型給出模型參數(shù)m的合適圍為0.540.78 ,Stephens-Morris總結(jié)圓盤塔中的KL準(zhǔn)數(shù)關(guān)系時(shí),給出對(duì)應(yīng)的模型參數(shù) m的值為0.7;但是本次實(shí)驗(yàn)給出 m= 0.0788,并不在建議圍之。造成這一差別的原因有很多:數(shù)據(jù)處理造成的誤差。為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理的過(guò)程,在計(jì)算過(guò)程中做了一些假設(shè)和近似,如近似認(rèn)為塔底液相中CC2的實(shí)際
18、濃度為0,塔頂液相中CO2的實(shí)際濃度為Na/L ;在求解Sherwood-Hollowag 關(guān)聯(lián)式中的模型參數(shù) m時(shí)近似認(rèn)為各物性參數(shù)沒(méi)有變化,都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果造成一定的影響。有時(shí)候還 要考慮計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)的影響。測(cè)量誤差。測(cè)量CC2流量所使用的皂膜流量計(jì)和秒表都會(huì)帶來(lái)可觀的誤差。流量計(jì)中使用的皂 液會(huì)對(duì)CC2產(chǎn)生一定的吸收效果,輕薄易變形的皂膜在下降過(guò)程中會(huì)受到外界環(huán)境的一些影響,造成 下降速度不穩(wěn)定,流量計(jì)玻璃管徑也無(wú)法保證上下完全一致。使用秒表計(jì)時(shí),人為操作造成的誤差很 明顯,這其中包括開(kāi)始計(jì)時(shí)和停止計(jì)時(shí)的人為判斷和反應(yīng)時(shí)間的差異,有時(shí)這種影響是比較顯著的。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)在調(diào)定水流量的時(shí)候也有很大的不確定因素,在操作過(guò)程中,水流量會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)。本次實(shí)驗(yàn)中,我和同組同學(xué)分別負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)和開(kāi)關(guān),所測(cè)得皂膜下降時(shí)間變化雖然具有正確的趨勢(shì)(隨流量增大而下降速度提高,時(shí)間縮短),但整體均保持在 60s左右,與助教測(cè)得的時(shí)間相比,相差很大。如,在最后一組(12L/h )中,我們測(cè)得平均下降時(shí)間為53.27s,助教測(cè)得16s左右。但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中,我們每組的 3個(gè)數(shù)據(jù)之間能保持相對(duì)穩(wěn)定。由于實(shí)驗(yàn)結(jié)束經(jīng)助教
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 乙炔知識(shí)培訓(xùn)課件
- (教研室)2023屆山東省德州市、煙臺(tái)市高考一模生物試題 附答案
- 春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全解析
- 年產(chǎn)8萬(wàn)套臺(tái)球桿及臺(tái)球桌項(xiàng)目可行性研究報(bào)告寫作模板-申批備案
- 二零二五年度城市供水管網(wǎng)改造承包協(xié)議3篇
- 育嬰護(hù)理知識(shí)培訓(xùn)課件
- 美容院財(cái)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)課件
- 二零二五年度工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線能源躉購(gòu)電合同范本3篇
- 中國(guó)加入世界貿(mào)易組織紀(jì)念日
- 臨床低鉀血癥護(hù)理查房
- 第一講 馬克思主義中國(guó)化時(shí)代化新的飛躍PPT習(xí)概論2023優(yōu)化版教學(xué)課件
- 便攜式血糖儀管理和臨床操作規(guī)范
- 學(xué)校工作總結(jié) 學(xué)校工作總結(jié)美篇標(biāo)題(15篇)
- 高三后期班級(jí)管理方法
- 《Windows 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)》-教學(xué)教案
- 2023年醫(yī)院招聘護(hù)士考試試題及參考答案
- 花籃拉桿懸挑架培訓(xùn)課件
- GB/T 7597-2007電力用油(變壓器油、汽輪機(jī)油)取樣方法
- 新合同會(huì)簽審批表
- GA 1517-2018金銀珠寶營(yíng)業(yè)場(chǎng)所安全防范要求
- 氣體狀態(tài)方程課件
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論