化工基礎實驗 填料塔液側傳質膜系數ppt課件

1、填料塔液側傳質膜系數的測定預習復習系統實驗目的實驗原理 實驗安裝圖實驗步驟本卷須知思索題實驗數據記錄及處置一、實驗目的1.掌握氣體吸收的根本原理2.經過本實驗測定填料塔的液相傳質膜系數、總傳質系數和傳質單元高度 3.了解傳質膜系數與吸收操作條件的關系二、實驗原理1.填料塔填料分類： 散堆填料拉西環(huán)、階梯環(huán)、鮑爾環(huán)，矩鞍形、環(huán)矩鞍規(guī)整填料孔板波紋填料、絲網波紋填料填料的作用：增大汽液接觸面積；增大汽液接觸面的湍動程度填料性能評價目的：比外表積、空隙率、壓降KLa確實定本實驗用水吸收純CO2 氣膜： 液膜 ：以氣相分壓和液相濃度表示的總速率方程式為： 假設氣液相平衡關系遵照亨利定律： 當氣膜阻力遠

2、大于液膜阻力時，那么稱氣膜傳質控制過程，此時， 當液膜阻力遠大于氣膜阻力時，那么稱液膜傳質控制過程，此時， 由圖2所示，在逆流接觸的填料層內，恣意截取一微分段，作吸收質A的物料衡算可得： 式中 Vs,L液相體積流量 m3s-1根據傳質速率方程，可寫出該微分段的傳質速率方程： 聯立以上二式可得： a氣液兩相有效接觸比外表積 m2m-3S填料塔的橫截面積 m2 知二氧化碳在常溫常壓下溶解度教小，因此液相體積流量Vs,L可視為定值。按以下邊值條件積分c式，可得填料層高度的計算式為：h=0 h=h HL為液相傳質單元高度HTU NL為傳質單元數NTU 因此： 假設氣液平衡關系遵照亨利定律，即氣液曲線為

3、直線時，那么7式可用解析法求的填料層高度的計算式 cA,m液相平均推進力= H二氧化碳溶解度系數kmolm-3 Pa-1 p二氧化碳的壓強 Pa由于本實驗用純水吸收純CO2，那么cA,2 =0, 式中：S 水的密度 kgm-3 MS水的摩爾質量 kgmol-1 E亨利系數 Pa因此9式可化簡為： 在此情況下，整個傳質過程阻力都集中于液膜，即液膜控制過程對于填料塔，液側體積傳質膜系數與主要影響要素之間的關系，曾有不少研討者由實驗得出各種關聯式。其中Sherwood-Holloway得出如下關聯式：式中：DL吸收質在水中的分散系數 m2s-1 L液體質量流速 kgm-2s-1 L液體粘度 Pas

4、L液體密度kgm-3 應留意的是Sherwood-Holloway關聯式不是真正的無因次準數關聯式，該式中A、m和n的詳細數值，需在一定條件下由實驗求取。三、驗安裝圖 圖3 常溫、常壓下水吸收二氧化碳安裝圖1.二氧化碳鋼瓶 2減壓閥 3二氧化碳流量計 4填料塔5.滴定計量球 6壓差計 7水流量計 8高位水槽實驗安裝四、實驗步驟 1. 封鎖出口閥, 啟動泵。2.啟進水調理閥，水流量可在10一50L/h范圍內選取。 普通在 此范圍內選取 5 一 6 個數據點，本實驗取10L/h 、20L/h 、30L/h、40L/h、50L/h。3.緩慢開啟進氣調理閥。二氧化碳流量普通控制在0.1m3/h左右為宜

5、。4.當操作到達定常形狀之后，丈量塔頂和塔底的水溫暖氣溫，同時，測定塔底溶液中二氧化碳的含量。5. 關泵，停頓實驗。溶液中二氧化碳含量的測定方法： 用移液管移取Ba(OH)2溶液10mL,放人三角瓶中，并由塔底附設的計量管滴人塔底溶液20mL ，再加人酚酞指示劑數滴，最后用0.1mol/L鹽酸滴定，直至其脫除紅色的瞬時為止。由空白實驗與溶液滴定用量之差值，按下式計算得出溶液中二氧化碳的濃度：kmolm-3 式中:VHCl為規(guī)范鹽酸溶液的濃度； VHCl為實踐滴定用量，即空白實驗用量與滴定試樣時 用量之差值，mL； V為塔底溶液采樣量mL 。 六、本卷須知1.調理流量時一定要留意堅持高位 穩(wěn) 壓

6、水槽有適量溢流水流出，以保證水壓穩(wěn)定。2. 數據處置時，氣體轉子流量計需求進展校正。七、思索題1如何計算鋼瓶內二氧化碳的濃度， 并寫出濃度的表達式。2吸收條件對KLa有何影響，并討論緣由。1丈量并記錄實驗根本參數(1)填料柱：柱體內徑 d0.050 mm 填料型式 塑料拉西環(huán)填料規(guī)格 d0=882mm填料層高度 h =0.30 mm (2)大氣壓力： p=0.1 MPa(3)室 溫： T= (4)試 劑： 吸收劑的密度 = 998.2 kg/m3 Ba(OH)2溶液濃度 M Ba(OH)2= 用量V Ba(OH)2=10ml HCl濃度MHCl= 空白實驗HCl的用量VHCl=19.3ml八、

7、實驗記錄數據及處置2.測定并記錄實驗數據實驗序號氣相塔底溫度，T1/C塔頂溫度，T1/C塔底壓強，p/MPa0.1CO2流量，Vs,g/ m3h -10.1液相塔底溫度，T1/C塔頂溫度，T1/C水的流量，Vs,L/Lh -110 20 30 40 50塔底采液量，V/mL20 （或10）鹽酸滴定量，V/mL11.3 13.3 13.8 14.2 14.7鹽酸實際用量，V/mL8 6 5.5 5.1 4.63.氣體流量計的校正4.整理實驗數據，并可參考下表做好記錄：實驗序號氣相平均溫度，Tg/C以13C為例CO2密度，g/kgm-31.811空塔速度，u0/ms-1計算公式液相平均溫度，Tl/

8、C4液體密度，L /kgm-35由13C的物性數據液體粘度，L/Pas6由13C的物性數據CO2擴散系數，DL/ m2s-17由13C的物性數據CO2亨利系數E/Pa8由13C的物性數據CO2溶解度系數H/ kmolm-3 Pa-19 計算公式見下頁體積流率，Vs,L/m3s-110噴淋密度，W/m3m-2h-111質量流速，L/kgm-2s-112平衡濃度， kmolm-313塔底濃度，cA,1 / kmolm-314平均推動力，cA,m/ kmolm-315液相傳質單元高度，HL/m16液相傳質單元數，N L17液相體積傳質總系數，KLa/s-118液膜體積傳質膜系數，kl a/s-119910111213 141516171819式中：p為