吸收(二氧化碳水)实验讲义.doc

蒅肁虿填料吸收塔(CO2-H2O)实验讲义衿膆蒈实验目的薅蒂蚇了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。莇袅袂学****填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。蚄虿螂聿蚄薈实验内容螄肀袃测定填料层压强降与操作气速的关系,确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。蒇螇薄采用水吸收二氧化碳,空气解吸水中二氧化碳,测定填料塔的液侧传质膜系数和总传质系数。袄蒁蒀腿蒆薈实验原理袄袂芄气体通过填料层的压强降蚆芅羂羄罿艿ΔP,kPa压强降是塔设计中的重要参数,气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气液流量有关,不同喷淋量下的填料层的压强降ΔP与气速u的关系如图6-1-1所示:莈肃蚈肄荿蚅图6-1-1填料层的ΔP~u关系袆肆蚄当无液体喷淋即喷淋量L0=0时,干填料的ΔP~u的关系是直线,如图中的直线0。当有一定的喷淋量时,ΔP~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ΔP~u关系分为三个区段:恒持液量区、载液区与液泛区。膄螀肈传质性能薈袅螇吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数,而实验测定是获取吸收系数的根本途径。对于相同的物系及一定的设备(填料类型与尺寸),吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。芄膁肆(1)膜系数和总传质系数羆薄膂根据双膜模型的基本假设,气相侧和液相侧的吸收质A的传质速率方程可分别表达为莃薂蕿气膜(6-1-7)螈蚇莅液膜(6-1-8)蒃蝿蚁式中:—A组分的传质速率,;蒀莆莂A—两相接触面积,m2;蒃膀莈—气侧A组分的平均分压,Pa;袈膅蒅—相界面上A组分的平均分压,Pa;薃薁肂—液侧A组分的平均浓度,薀羄袀—相界面上A组分的浓度蚃羂***kg—以分压表达推动力的气侧传质膜系数,;肇羆薅kl—以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数,。螃肈蒃蝿螅薂dh袃葿膀相界面芇蒄蚅距离羃袀袄液罿薇肀膜肂芁罿气莇莆螅膜肂蚂芅浓度 P2=PA2CA2,FL腿肅螁 PA膂蝿螇薇袄袅 PAi节膀蒁 CAi艿袇腿 莂蚁蒆CAPACA螆蚅袅 蒂肁袂PA+dPACA+dCA蒈蒄羁 P1=PA1CA1,FL薂蒂蕿羆蒇羅图6-1-2双膜模型的浓度分布图图6-1-3填料塔的物料衡算图蚂蕿芃蚈芆荿以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为蚁羀芈(6-1-9)莀羅肄(6-1-10)螁莁蚄式中:—液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压,Pa;螈螄肁—气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度,;袁螂肇KG—以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数,;薀螇膄KL—以气相分压表示推动力的总传质系数,或简称为液相传质总系数,。羁衿肅若气液相平衡关系遵循享利定律:,则羈薆蕿(6-1-11)肁芀肀(6-1-12)虿莄芄当气膜阻力远大于液膜阻力时,则相际传质过程式受气膜传质速率控制,此时,KG=kg;莅蚀膂反之,当液膜阻力远大于气膜阻力时,则相际传质过程受液膜传质速率控制,此时,KL=kl。***莇芁如图6-1-3所示,在逆流接触的填料层内,任意截取一微分段,并以此为衡算系统,则由吸收质A的物料衡算可得:蒅肁衿(6-1-13a)衿膆莄式中:FL—液相摩尔流率,;薅蒂薃ρL—液相摩尔密度,。莇袅羃根据传质速率基本方程式,可写出该微分段的传质速率微分方程:蚄虿蚈(6-1-13b)聿蚄蒄联立上两式可得:螄肀羄(6-1-13c)蒇螇蒀式中:a—气液两相接触的比表面积,m2·m-1;袄蒁莆S—填料塔的横载面积,m2。腿蒆蒄本实验采用水吸收二氧化碳,已知二氧化碳在常温常压下溶解度较小,因此,液相摩尔流率FL和摩尔密度ρL的比值,亦即液相体积流率(Vs)L可视为定值,且设总传质系数KL和两相接触比表面积a,在整个填料层内为一定值,则按下列边值条件积分式(6-1-13c),可得填料层高度的计算公式: