，練習(xí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1.測定填料層壓強(qiáng)降與操作氣速的關(guān)系，確定在一定液體噴淋量下的液泛氣速
。
2.固定液相流量和入塔混合氣二氧化碳的濃度，在液泛速度以下
，分別測量塔的傳質(zhì)能力（傳質(zhì)單元數(shù)和回收率）和傳質(zhì)效率（傳質(zhì)單元高度和體積吸收總系數(shù)）
。
3.進(jìn)行純水吸收混合氣體中的二氧化碳、用空氣解吸水中二氧化碳的操作練習(xí)
，同時(shí)測定填料塔液側(cè)傳質(zhì)膜系數(shù)和總傳質(zhì)系數(shù)。
三
、實(shí)驗(yàn)原理：
氣體通過填料層的壓強(qiáng)降：
壓強(qiáng)降是塔設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)
，氣體通過填料層壓強(qiáng)降的大小決定了塔的動力消耗
。壓強(qiáng)降與氣
、液流量均有關(guān)，不同液體噴淋量下填料層的壓強(qiáng)降
與氣速
的關(guān)系如圖
1所示：
圖1 填料層的
～關(guān)系
當(dāng)液體噴淋量
時(shí)
，干填料的
～
的關(guān)系是直線
，如圖中的直線
0。當(dāng)有一定的噴淋量時(shí)
，
～
的關(guān)系變成折線
，并存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，下轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為“載點(diǎn)”
，上轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為“泛點(diǎn)”。這兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)將
～
關(guān)系分為三個(gè)區(qū)段：既恒持液量區(qū)
、載液區(qū)及液泛區(qū)。
傳質(zhì)性能：吸收系數(shù)是決定吸收過程速率高低的重要參數(shù)
，實(shí)驗(yàn)測定可獲取吸收系數(shù)
。對于相同的物系及一定的設(shè)備（填料類型與尺寸），吸收系數(shù)隨著操作條件及氣液接觸狀況的不同而變化
。
若氣液平衡關(guān)系遵循享利定律，即平衡曲線為直線
，可用解析法解得填料層高度的計(jì)算式，亦即可采用下列平均推動力法計(jì)算填料層的高度或液相傳質(zhì)單元高度：
（11）
（12）
式中
為液相平均推動力
，即
其中：
,
，
為大氣壓
。
二氧化碳的溶解度常數(shù)：
（14）
式中：
——水的密度
，
——水的摩爾質(zhì)量， 
；
——二氧化碳在水中的享利系數(shù)（見表1）
，
Pa 。
因本實(shí)驗(yàn)采用的物系不僅遵循亨利定律
，而且氣膜阻力可以不計(jì)，在此情況下
，整個(gè)傳質(zhì)過程阻力都集中于液膜，即屬液膜控制過程
，則液側(cè)體積傳質(zhì)膜系數(shù)等于液相體積傳質(zhì)總系數(shù)
，亦即
表1 二氧化碳在水中的亨利系數(shù) E×10-5，kPa
|
氣體
|
溫度，℃
|
|
0
|
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
45
|
50
|
60
|
|
CO2
|
0.738
|
0.888
|
1.05
|
1.24
|
1.44
|
1.66
|
1.88
|
2.12
|
2.36
|
2.60
|
2.87
|
3.46
|
四、實(shí)驗(yàn)裝置：
填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D＝0.05m 塔高1.20m 填料層高度Z＝0.94m
內(nèi)裝φ10×10mm瓷拉西環(huán)； 風(fēng)機(jī)型號：XGB-12
；
圖1 填料吸收實(shí)驗(yàn)裝置流程圖
1- CO2鋼瓶；2- CO2瓶減壓閥
；
3- 吸收氣泵；
4-吸收液水泵
；
5- 解吸液水泵
；
6-解吸風(fēng)機(jī)
；
7- 空氣旁通閥
；
8- V1-V19閥門；
9-
F1-F5轉(zhuǎn)子流量計(jì)
；10- T1-T2溫度計(jì)
五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟：
1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作：
首先將水箱1和水箱2灌滿蒸餾水或去離子水
，接通實(shí)驗(yàn)裝置電源并按下總電源開關(guān)。
準(zhǔn)備好10ml移液管
、
100ml的三角瓶、酸式滴定管
、洗耳球、
0.1M左右的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液
、
0.1M左右的
Ba（
OH）
2標(biāo)準(zhǔn)溶液和甲基紅等化學(xué)分析儀器和試劑備用。
2.測量解吸塔干填料層（
）～u關(guān)系曲線：
打開空氣旁路調(diào)節(jié)閥V7至全開
，啟動解吸風(fēng)機(jī)
6。打開空氣流量計(jì)
F4下的閥門
V4,逐漸關(guān)小閥門
V7的開度
，調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量。穩(wěn)定后讀取填料層壓降△
P即
U形管液柱壓差計(jì)的數(shù)值
，然后改變空氣流量，空氣流量從小到大共測定
6-10組數(shù)據(jù)
。在對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，在對數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速
u為橫坐標(biāo)
，單位高度的壓降
為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層
()～
u關(guān)系曲線
。
3.測量解吸塔在不同噴淋量下填料層()～u關(guān)系曲線：
將水流量固定在100 l/h左右（水流量大小可因設(shè)備調(diào)整），采用上面相同步驟調(diào)節(jié)空氣流量
，穩(wěn)定后分別讀取并記錄填料層壓降△
P、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處所顯示的空氣溫度
，操作中隨時(shí)注意觀察塔內(nèi)現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)液泛
，立即記下對應(yīng)空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為
100 l/h時(shí)的（
）～
u關(guān)系曲線（見圖
2）
，并在圖上確定液泛氣速，與觀察到的液泛氣速相比較是否吻合
。
4.二氧化碳吸收傳質(zhì)系數(shù)測定：
（1）關(guān)閉吸收液泵4的出口閥，啟動吸收液泵4
，關(guān)閉空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)
F1，二氧化碳轉(zhuǎn)子流量計(jì)
F2與鋼瓶連接
。
（2）打開吸收液轉(zhuǎn)子流量計(jì)F3，調(diào)節(jié)到60 l/h
，待有水從吸收塔頂噴淋而下，從吸收塔底的π型管尾部流出后
，啟動吸收氣泵
3，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)
F1到指定流量
，同時(shí)打開二氧化碳鋼瓶調(diào)節(jié)減壓閥，調(diào)節(jié)二氧化碳轉(zhuǎn)子流量計(jì)
F2 ，按二氧化碳與空氣的比例在
10—20%左右計(jì)算出二氧化碳的空氣流量。
（3）吸收進(jìn)行15分鐘并操作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后
，測量塔底吸收液的溫度，同時(shí)在塔頂和塔底取液相樣品并測定吸收塔頂、塔底溶液中二氧化碳的含量
。
（4）溶液二氧化碳含量測定
用移液管吸取0.1M左右的Ba（OH）2標(biāo)準(zhǔn)溶液10ml，放入三角瓶中
，并從取樣口處接收塔底溶液
10 ml，用膠塞塞好振蕩
。溶液中加入
2～
3滴甲基紅（或酚酞）指示劑搖勻，用
0.1M左右的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到粉紅色消失即為終點(diǎn)
。
按下式計(jì)算得出溶液中二氧化碳濃度：
六
、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：
1.開啟CO2總閥門前，要先關(guān)閉減壓閥
，閥門開度不宜過大。
2.分析CO2濃度操作時(shí)動作要迅速
，以免
CO2從液體中溢出導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確
。
七
、數(shù)據(jù)記錄
1、填料塔流體力學(xué)特性
二氧化碳轉(zhuǎn)子流量計(jì)矯正系數(shù)為0.78
表2 填料塔流體力學(xué)性能測定（干填料）
|
L=0 填料層高度Z=0.94m 塔徑D=0.05m
|
|
|
序
號
|
填料層壓強(qiáng)降mmH2O
|
單位高度填料層壓強(qiáng)降mmH2O/m
|
空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h
|
空塔氣速
m/s
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
|
0.5
|
|
|
|
2
|
3
|
|
0.8
|
|
|
|
3
|
5
|
|
1.1
|
|
|
|
4
|
7
|
|
1.4
|
|
|
|
5
|
10
|
|
1.7
|
|
|
|
6
|
13
|
|
2
|
|
|
|
7
|
16
|
|
2.3
|
|
|
|
8
|
20
|
|
2.5
|
|
|
表3 填料塔流體力學(xué)性能測定（濕填料）
|
L=100L/h 填料層高度Z=0.94m 塔徑D=0.05m
|
|
|
序
號
|
填料層壓強(qiáng)降 mmH2O
|
單位高度填料層壓強(qiáng)降
mmH2O/m
|
空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h
|
空塔氣速
m/s
|
操作現(xiàn)象
|
|
|
|
|
|
|
1
|
3
|
|
0.25
|
|
|
|
|
2
|
7
|
|
0.50
|
|
|
|
|
3
|
16
|
|
0.70
|
|
|
|
|
4
|
21
|
|
0.90
|
|
|
|
|
5
|
31
|
|
1.10
|
|
|
|
|
6
|
48
|
|
1.30
|
|
|
|
|
7
|
80
|
|
1.50
|
|
|
|
|
8
|
125.0
|
|
1.60
|
|
|
|
|
9
|
150.0
|
|
1.70
|
|
|
|
|
10
|
180.0
|
|
1.80
|
|
|
|
2、吸收系數(shù)的測定
二氧化碳轉(zhuǎn)子流量計(jì)矯正系數(shù)為0.78
空氣的流量qv1= 二氧化碳的流量qv2=
吸收劑流量L=
表4 二氧化碳含量的測定
|
序號
|
|
滴定前酸式滴定管讀數(shù)/ml
|
滴定后酸式滴定管讀數(shù)/ml
|
|
1
|
吸收塔塔頂水溶液
|
|
|
|
2
|
吸收塔塔底水溶液
|
|
|
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