化工原理实验报告~氧解析实验.doc

化工原理实验报告 实验名称：氧解析实验 实验目的：1、熟悉填料塔的构造与操作。 2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3、掌握液相体积总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。 4、学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 实验仪器： 吸收塔及解吸塔设备、9070型测氧仪 实验原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALaVb关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa’）。当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速的增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 l lg u a lg△p a’ b c d 填料层压降—空塔气速示意 2、传质实验 在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方程为 GA=KxaVp△x m 即Kxa= GA / （Vp△x m） 其中 x1 x1 y1 y2 x2 GA=L（x2-x1） Vp=Z? 相关填料层高度的基本计算式为 即 其中 ，HOL= 式中GA——单位时间内氧的解吸量，kmol/(m2?h) Kxa——液相体积总传质系数，kmol/(m3?h) Vp——填料层体积，m3 x m——液相对数平均浓度差 x2——液相进塔时的摩尔分数（塔顶） xe2——与出塔气相y1平衡的摩尔分数（塔顶） x1——液相出塔的摩尔分数（塔底） xe1——与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底） Z——填料层高度，m ?——塔截面积，m2 L——解吸液流量，kmol/(m2?h) HOL——以液相为推动力的总传质单元高度，m NOL——以液相为推动力的总传质单元数 由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。 实验流程图： 下图是氧气吸收解吸装置流程图。氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀2进入氧气缓冲罐4，稳压在0.03～0.04[Mpa],为确保安全，缓冲罐上装有安全阀6，由阀7调节氧气流量，并经转子流量计8计量，进入吸收塔9中，与水并流吸收。含富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。空气由风机13供给，经缓冲罐14，由阀16调节流量经转子流量计17计量，通入解吸塔底部解吸富氧水，解吸后的尾气从塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐19排出。 自来水经调节阀10，由转子流量计17计量后进入吸收柱。 由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。空气流量计前装有计前表压计23。为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计22。 在解吸塔入口设有入口采出阀12，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀20取样。 两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。 氧气吸收与解吸实验流程图 1、氧气钢瓶 9、吸收塔 17、空气转子流量计 2、氧减压阀 10、水流量调节阀 18、解吸塔 3、氧压力表 11、水转子流量计 19、液位平衡罐 4、氧缓冲罐 12、富氧水取样阀 20、贫氧水取样阀 5、氧压力表 13、风机 21、温度计 6、安全阀 14、空气缓冲罐 22、压差计 7、氧气流量调节阀 15、温度计 23、流量计前表压计 8、氧转子流量计 16、空气流量调节阀 24、防水倒灌阀 实验步骤： 流体力学性能测定 （1）、测定干填料压