專業(yè)專業(yè).專注實(shí)用文檔北京化工大學(xué)

化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):序號(hào)：同組人:氧解吸實(shí)驗(yàn)化工第套2014-4-01設(shè)備型號(hào)：第套2014-4-01實(shí)驗(yàn)日期：一、實(shí)驗(yàn)摘要本實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同氣速下干塔和濕塔的壓降 ，得到了填料層壓降一空塔氣速關(guān)系曲線，確定塔的處理能力及找到最佳操作點(diǎn) 。然后用吸收柱使水吸收純氧形成富氧水 ，送入解析塔再用空氣進(jìn)行解吸，進(jìn)而可計(jì)算出不同氣液流量比下液相體積總傳質(zhì)系數(shù) Kxa,液相總傳質(zhì)單兀高度Hol,液相總傳質(zhì)單元數(shù)Nol。關(guān)鍵詞:氧氣解吸液相體積總傳質(zhì)系數(shù) 液相總傳質(zhì)單元高度 液相總傳質(zhì)單元數(shù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量填料塔的流體力學(xué)性能 ；2、 測(cè)量填料塔的吸收-解吸傳質(zhì)性能；3、比較不同填料的差異it三、實(shí)驗(yàn)原理it1、填料塔流體力學(xué)性能為保證填料塔的正常運(yùn)行，通常需要控制操作氣速圖1、塔壓降一氣速關(guān)系0.78540.122、填料塔傳質(zhì)性能考察氧解吸過程的液相體積傳質(zhì)系數(shù)Kxa。以氧氣為溶質(zhì)，解吸塔內(nèi)空氣、水的摩爾流率不變，水溫恒定。根據(jù)低含量氣體吸收X0.78540.122、填料塔傳質(zhì)性能考察氧解吸過程的液相體積傳質(zhì)系數(shù)Kxa。以氧氣為溶質(zhì)，解吸塔內(nèi)空氣、水的摩爾流率不變，水溫恒定。根據(jù)低含量氣體吸收X2解吸全塔傳質(zhì)速率方程可知 ：H=HO；NolL， Kxa%dx 。x-xe氧氣在水中的平衡含量xe與在空氣中的分壓Po2服從亨利定律:Po2=Exe，或處于液泛氣速的0.5~0.8倍之間。如圖1,在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，氣體自下而上通過干填料層時(shí)，塔壓降A(chǔ)P與空塔氣速u復(fù)合關(guān)系式△PF1"2.0。當(dāng)有液體噴下，低氣速操作時(shí)，APxu1.8~2.0,此時(shí)的△P比無液體噴淋時(shí)要高。氣速增加到d點(diǎn)，氣液兩相的流動(dòng)開始相互影響，△Pxu0.2以上，此時(shí)的操作點(diǎn)成為載液 2點(diǎn)。氣速再增加到e點(diǎn)時(shí)，氣液兩相的交互影響惡性發(fā)展，導(dǎo)致塔內(nèi)大量積液且嚴(yán)重返混 ‘△P^u10以上，此時(shí)的操作點(diǎn)稱為液泛點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的氣速就是液泛氣速。本實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量填料塔性能參數(shù) ，確定其液泛氣速，還可用公式法、關(guān)聯(lián)圖法等確定。全塔壓降直接讀儀表，空塔氣速u由孔板流量計(jì)測(cè)定：v0.610.78540.0182（2.P孔板1000-1.25）0.5u m/s。A -E—亨利系數(shù)，kPa;t—水溫度，C；P02—吸收時(shí)取103kPa,解吸時(shí)取20.9kPa。解吸dx Xdx X2-X1N°L=x2』xx1 :..lnx2 ~x2,e ：-lnW2 ~W2e ;為x—xe x1 —x1,ew^ ~w1,eL0.0555V水0.7854 0.12'H—填料高度，0.75m;L—水摩爾流率，kmolm-2.h-1;V水一水流量，L/h;Kxa—液相體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol.m-3.h-1;W2—富氧水質(zhì)量濃度，mg/L;W1—貧氧水質(zhì)量濃度，mg/L;W2,e、W1,e—富氧水、貧氧水平衡含氧量，查表或?qū)嶒?yàn)測(cè)定，mg/L。根據(jù)以上各式，測(cè)量出水溫度t、水流量V水、氧濃度W1、W2，即可算出填料塔傳質(zhì)系

數(shù)Kxa。四、實(shí)驗(yàn)流程和設(shè)備j]8eoairfl數(shù)Kxa。四、實(shí)驗(yàn)流程和設(shè)備j]8eoairfl排入地溝1、氧氣鋼瓶2、氧減壓閥 3、氧壓力表 4、氧緩沖罐5、氧壓力表6、安全閥 7、氧氣流量調(diào)節(jié)閥 8、氧轉(zhuǎn)子流量計(jì) 9、吸收塔10、水流量調(diào)節(jié)閥11、水轉(zhuǎn)子流量計(jì) 12、富氧水取樣閥13、風(fēng)機(jī)14、空氣緩沖罐15、溫度計(jì)16、空氣流量調(diào)節(jié)閥 17、空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)18、解吸塔19、液位平衡罐 20、貧氧水取樣閥21、溫度計(jì)22、壓差計(jì)23、流量計(jì)前表壓計(jì) 24、防水倒灌閥吸收塔：塔徑32mm,填料高度0.5m,調(diào)料類型是66不銹鋼B環(huán);解吸塔：塔徑0.1m填料高度0.75m,4種填料分別是陶瓷拉西環(huán)、不銹鋼B環(huán)、塑料星型環(huán)、不銹鋼波紋絲網(wǎng)規(guī)整填料溶氧儀：0~50.00mg/L（質(zhì)量濃度），還能測(cè)量樣品溫度，C；填料參數(shù)表：尺寸/mm徑次高乂厚比表面積盹/lu+ttV'空跟率干填料闔子瓷拉西環(huán)叩2淇12袒3910.655139(1金屬0環(huán)(plOxlOxO.3469090552\星型填料914x9x0,366408641031波紋絲網(wǎng)CY型盟弘1007000.97767五、實(shí)驗(yàn)操作1、關(guān)閉閥門啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，從小到大改變氣量，記錄數(shù)據(jù)完成干填料實(shí)驗(yàn)；2、啟動(dòng)水泵，增大水流量至液泛，即刻關(guān)空氣閥門；3、固定水流量，從小到大改變氣量，每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)；4、 塔開始液泛時(shí)，記錄最后一組數(shù)據(jù)，粗略確定泛點(diǎn)，完成濕填料實(shí)驗(yàn)；5、 調(diào)節(jié)氣量到當(dāng)前值的一半，穩(wěn)定2min,塔釜取樣測(cè)量we；6、檢查氧氣罐壓力約為0.05MPa,打開防水倒灌閥和流量調(diào)節(jié)閥通氧氣 ；7、 載點(diǎn)附近完成解吸操作，每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)定3min,頂、釜同時(shí)取樣（2次）測(cè)量氧濃度；8、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉防水倒灌閥門、總水閥、溶氧儀等。注意事項(xiàng)：1、每次取樣品約400ml,轉(zhuǎn)速一樣，溶氧儀穩(wěn)定后讀數(shù)

2、探頭豎直放置，每次的位置最好一樣，不能碰到轉(zhuǎn)子；3、排隊(duì)測(cè)量富氧水濃度時(shí)，最好蓋住上口，數(shù)值大于20mg/L；4、 測(cè)量后的廢水倒入循環(huán)水罐。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及計(jì)算舉例表1.干填料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表干填料數(shù)據(jù)：水流量L=0L/h填料高度h=0.75m塔徑d=0.1m單位填孔板壓全塔壓空塔氣料高壓降降空氣流量速降序號(hào)AP/kPa△P/kPaV/m3巾-1u/m.s-1kPa.m-110.760.033.00.690.04021.270.1813.10.890.24031.820.4823.81.070.64042.420.8532.01.231.13353.141.2437.91.401.65363.331.3341.01.441.773計(jì)算舉例：（以第一組數(shù)據(jù)為例）空塔氣速：V0.610.78540.0182(2.p孔板100^1.25)0.5u—A一 0.78540.120.610.78540.0182(20.76100^1.25)°'52078540.12=°.69ms/單位填料高壓降看二譬=0.040kPam-1表2.濕填料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表濕塔填料數(shù)據(jù)：L=100L/hh=0.75md=0.1m單位填料孔板壓降全塔壓降空氣流量空塔氣速高壓降序號(hào)AP/kPaAP/kPaV/m3h-1u/m.s-1kPa.m-110.200.033.00.350.04020.390.033.00.490.04030.600.033.00.610.04040.810.043.00.710.05350.970.033.00.780.04061.220.159.00.870.20071.370.2512.50.930.33381.540.5715.50.980.760

91.930.5718.91.100.760102.010.7321.51.120.973112.280.9424.11.191.253122.571.1826.51.271.573133.031.5929.51.382.120143.541.6031.41.492.133計(jì)算舉例：（以第一組數(shù)據(jù)為例）空塔氣速：V0.610.78540.0182(2 孔板 1000一：一1.25)0.5u 2A 0.78540.120.610.78540.0182(20.201000-：一1.25)°.507854X0.12=0.35ms’單位填料高壓降罟405J。4。?m-1表3.解吸傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解吸傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)：h=0.75md=0.1mt水=°Cw平衡=11.13mg/L平氧氣流水流空氣流全塔均量量量壓降富氧水濃平均富氧貧氧水濃平均貧氧水V氧V水V空△度水濃度度水濃度溫體積傳質(zhì)系數(shù)/Lmin-1/Lh-1/m3h-1P/kPaW1/mg.L-1W1/mg.L-1W2/mg.L-1W2/mgL-1t/CKxa/kmolm-3h-1HoL/m

0.410015.00.5625.6025.65511.1511.19012.55172.00.13725.7111.230.615015.00.4125.3525.73011.4111.45513.85377.50.19726.1111.50計(jì)算舉例：（以第一組數(shù)據(jù)為例）平均富氧水濃度w1^w1￡竺二竺71/5655mg/L0.410015.00.5625.6025.65511.1511.19012.55172.00.13725.7111.230.615015.00.4125.3525.73011.4111.45513.85377.50.19726.1111.50計(jì)算舉例：（以第一組數(shù)據(jù)為例）平均富氧水濃度w1^w1￡竺二竺71/5655mg/L2-平均貧氧水濃度w2-叱，1FJ"5 11.23=11.!90mg/L傳質(zhì)單元數(shù)：NolwiWe=ln(1刊為(25.655一11.13)=5.489w2_we 11.190二1.13傳質(zhì)單元高度：H0.75Hol五丹4137m0.0555V水0.0555100Hol0.7854X0.12XHOl 0.7854X0.12X0.137七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果作圖及分析結(jié)果分析：從圖中可以看出，本次試驗(yàn)做的并不成功，干填料曲線與濕填料曲線幾乎重合。造成本次試驗(yàn)誤差的主要原因可能是讀數(shù)帶來的誤差以及試驗(yàn)裝置本身的誤差 。八、思考題1、吸收填料塔的傳質(zhì)單元高度Hol、Hog和精餾填料塔的等板高度 HETP有什么區(qū)別？答：吸收填料塔：塔高度=傳質(zhì)單元高度X傳質(zhì)單元數(shù)精餾填料塔：塔高度=等板高度X塔板數(shù)兩者相類似，但對(duì)于吸收塔而言，傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)是沒有什么實(shí)際的物理意義，只能通過公式進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)于精餾塔而言，等板高度HETP（即分離效果相當(dāng)于一塊理論版的填料高度）是真實(shí)存在的，但不能用什么理論公式來進(jìn)行計(jì)算 ，一般它的確定都是工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同型號(hào)的塔板，它都有自己約定俗稱的等板高度 。2、根據(jù)埃克特泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，估計(jì)實(shí)驗(yàn)中的液泛氣速和壓降是多少 ？. 專業(yè).專注專業(yè)專業(yè).專注答：液泛氣速為1.27,壓降為1.5733、用w代替x計(jì)算所得的NOL誤差為多少？（分別用摩爾分率和質(zhì)量分率算 ，看差多少）答：（以第一組數(shù)據(jù)計(jì)算為例）nO2X-n水富氧水：x2貧氧水：x1w10-332f'水18嚴(yán)65510-332=1.44310上10001811190皿3「32/294X10」100018平衡：xe用w計(jì)算平衡：xe用w計(jì)算Nol：-lnW2We-ln沁5“13-5.4911.190-11.13111310-332.6.26110』100018用X計(jì)算:Nol川紅竺X1-X1,e亠1.44310：-用X計(jì)算:Nol川紅竺X1-X1,e6.29410』.6.26110-6兩個(gè)NOL近似相等。4、本實(shí)驗(yàn)的最小液氣比（G/L）min和最小空氣用量 Gmin是多少？實(shí)際（G/L）是多少？答：（表3以第一組數(shù)據(jù)為例）m丈尸強(qiáng)10'*0.07714“56)沾二(曲69410'空20.0771412「2.56)渉=34641P 101.325 101.325為= mo2mo210^MO210°10-31000MO2為= mo2mo210^MO210°10-31000MO2 M水10325.6553225.6551032110-3100018=1.44310*m210^ 1119010^x2二 ^02 32 6.29410Ax2TOC\o"1-5"\h\zmO2 3 V水 10-3 1000 3 11.190 1 10-3 1000 “3-^0210°水 103 10“ 103M02 M水 32 18E=(-8.569410t2-0.07714t2.56)106=(-8.569410"512.520.077112.52.56)106=3.51106yiex13.51106101.3251.44310-5乂.500pO2~E~6=5.95410』3.51106y2