实验五填料吸收塔实验一、实验目的及任务1.了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2.掌握总体积吸收系数的测定方法；3.了解气体空塔速度和喷淋密度对总吸收系数的影响；4.了解气体流速与压降的关系；5.测定规定条件下的总吸收系数；6.综合几个组的实验结果，分析操作条件对总吸收系数的影响；3.测定填料塔的流体力学性能。二、基本原理2.1流体力学实验填料塔的压力降与泛点气速是填料塔设计与操作的重要流体力学参数。气体通过填料层的压力降将随气液流量的变化而改变。填料层的压力降△P/Z与空塔气速U的关系如图所示。当无液体喷淋（L=0）时，△P/Z～U关系在双对数座标中为一斜率在1.8～2.0之间的直线。如图中AB线。当有一定的喷淋量时，（图中曲线1，2，3对应的流体喷淋量依次增大）。△P/Z～U的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将△P/Z～U的关系线分为三个区段，即恒持液量区、载液区与液泛区。当液体喷淋密度达到一定值（如L=L1）后，液体以液膜状流径填料表面，A1B1为恒持液区，此区段中空塔气速较低，气体流速对填料表面上覆盖的液膜厚度无明显影响，填料层内的持液量与空塔气速无关，仅随喷淋量的增加而增大。此区段的△P/Z～U关系线与AB线平行，由于持液使填料层空隙率减小，故压降高于相同空塔气速下的干塔压降。随着气速的增加，上升气流与下降液体间的摩擦力开始阻碍液体下流，使填料层的持液量随气速的增加而增加，此种现象称为拦液现象。开始发生拦液现象时的空塔气速称为载点气速（如B1点）。超过载点气速后，△P/Z～U关系线的斜率大于2。在实测时，载点并不明显。如果气速继续增大，由于液体不能顺利下流，而使填料层内持液量不断增多，以致几乎充满了填料层中的空隙，此时，压强降急据升高。△P/Z～U关系线斜率可达10以上。压强降曲线近于垂直上升的转折点称为泛点。（如C1）达到泛点时的空塔气速称为液泛气速或泛点气速。2.2传质性能实验：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，影响吸收系数的因素非常复杂，诸如：塔设备、操作条件、物系、填料类型、材质、尺寸、填料的装填情况、温度、压力等，所以△PZKPa/mL3L2L1L03210μm/1迄今没有通用的计算方法。因此借助实验是获得吸收系数的最佳途径。本实验所用物系为（氨—空气—水系统，用水吸收氨是易溶气体的吸收，此种吸收的阻力主要在气膜中，属“气膜控制”。气体混合物中氨的浓度很低（摩尔浓度为0.02～0.03，所得吸收液浓度也不高。因此可认为气—液平衡关系服从亨利定律，可用Y=m某表示。又因是常压操作，相平衡常数m值仅是温度的函数。式中Y—与该液相成平衡的气相中溶质的摩尔分率；某—液相中溶质的摩尔分率；m—相平衡常数，无因次。用水吸收氨时，若某<0.01时则E值如下表所示：液相浓度<0.01下的亨利系数与温度关系：温度（℃）01020250.947301.250Y2401.938某2;L502.82604.20亨利系数（大气压）0.2930.5020.778（1）NOG，HOG，KYa，ψA，可依下列公式进行计算：Y1Y2NOG△YmψAY1Y2Y1△Ym△Y1△Y2△Y1ln△Y2ZHOGNOGKYVY1Y2ZYmV;Y1某1式中：Z—填料层高度m；HOG—气相总传质单元高度m；NOG—气相总传质单元数；无因次；Y1，Y2—进、出口气体中溶质组分的摩尔浓度△Ym—所测填料层两端面上气相推动力的平均值；△Y2，△Y1—分别为填料层上、下端面上气相推动力；△Y1=Y1-m某1；△Y2=Y2-m某2某2，某1—进、出口液体中溶质组分的摩尔浓度KYa—气相总体积吸收系数，Kmol/m·hV—空气的摩尔流率，Kmol溶质/h2Ω—填料塔截面积m，D—塔Ω3Kmol溶质Kmol不溶气Kmol溶质Kmol溶剂π2D径42ψA—混合气中氨被吸收的百分率（吸收率），无因次。（2）操作条件下液体喷淋密度的计算：液体流量[m3/h]喷淋密度U塔截面积[m2]（3）物料衡算，对气体带进塔溶质的量与液体吸收的溶质量进行衡算：V(Y1-Y2)=L(某1-某2)式中：V—进塔空气的摩尔流量，Kmol/hL—进塔溶剂（水）的摩尔流量，Kmol/h显然等式两端越接近，说明搭的操作及分析手段越准确。（4）空塔气速，即按空塔截面积计算的气体线速度：u33V空V氨m/Ω36002式中：V空m/hV氨m/hΩ塔截面积m三、实验装...
