化工原理实验课件

化工原理实验福州大学化工原理实验室二○一五年五月修订吸收实验实验五吸收实验福州大学化工原理实验室一实验目的二实验任务三实验原理四实验流程五操作要点六浓度分析七报告要求八方案设计吸收实验装置一、实验目的熟悉填料吸收塔的结构与操作方法。掌握塔的传质能力和传质效率的测定方法。通过实验了解－曲线和对工程设计的重要意义。学会分析操作条件变化对塔性能的影响。uZpaKY二、实验任务完成流体力学性能及传质性能的测定塔的传质能力（NOG和）传质效率（HOG和）AaKY喷淋量L=40l/h（湿塔）流体力学性能喷淋量L=0l/h（干塔）流体力学性能三、实验原理——填料塔流体力学特性测定填料塔的压降和液泛气速是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择合适的气液负荷。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。在双对数坐标系中以对作图,得到一条斜率为1.8～2的直线，如下页图所示。当有喷淋量时，随着气速的增加，塔内的持液量也开始增大，渐渐会出现载点和液泛点。出现液泛点后，塔内液体返混和气体的液沫夹带现象严重，传质效果极差。zpu三、实验原理——填料塔流体力学特性图1填料层压降～空塔速度的关系图载点液泛点u恒持液区拦液喷淋密度载液区三、实验原理——填料塔流体力学特性（2）空气的空塔气速式中：——空塔气速，m3/(m2s)即m/s；——操作条件下空气的流量，m3/h；——塔的直径，m。（其它符号说明略）（1）每米填料层的压降——填料层压差，mmH2O；—填料层高度m。zppZuairVD24/3600DVuair)81.910013.1()20273(10013.1)273(551ptVVair用空气和水进行实验三、实验原理—传质能力和传质效率的测定1、传质能力和传质效率的主要计算公式2OG)4/(DHVKBYaOGOGNZHmYYYN21OG%100121YYY三、实验原理2、相关计算公式)20273()273(33NH2NHtVVair)81.910013.1()20273(10013.1)273(551ptVVair2924.10046.010125ttair7603.00027.010726NH3ttairairairBMVV0X2）（量量气管TT4222Y0SOHSOH24242V.VM相关计算公式2121lnYYYYYm符号说明详见实验教材airVVY3NH12931.00123.010624ttm100018242421样品VVMXSOHSOH111mXYY222mXYY四、实验流程一张完整的流程图还需要什么？填料喷淋头填料塔空气流量计水、氨气流量计空气、吸收液温度计水准瓶量气管填料塔压差吸收瓶空气压差空气流量调节阀实验装置背面风机放空口阀门（在正面）水流量调到50l/h全开空气流量调节阀启动鼓风机用调节阀慢慢加大气速到接近液泛之后再全开调节阀关闭供水系统五、操作要点—填料塔流体力学测定操作（1）1、干填料层－关系曲线：1）润湿填料Zpu若不润湿会怎么样？用空气和水进行实验为什么全开五、操作要点—填料塔流体力学测定操作（1）2）参数测定。空气流量从小到大建议空气转子流量计的读数分别取5、7、9、11、13、15、17、19、21共9个数据点。空气转子流量计的读数对应空气流量的压强降空气流量计处空气温度填料层的压降24/3600DVuair)81.910013.1()20273(10013.1)273(551ptVVairZp五、操作要点—填料塔流体力学测定操作（2）2、测定某喷淋量下填料层－关系曲线：将水喷淋量调节为40L／h，其它方法同上。切不可使气速过分超过泛点。出现液泛现象时，仍需继续测三组数据。建议空气转子流量计的读数按4、5、6……的顺序递增，接近液泛时，进塔气体量可缓慢增加，比如按0.5来递增。uZp1、确定氨气流量。混合气体中氨组分为0.02-0.03左右摩尔比。两次吸收实验的混合气体中氨组分浓度应一致。五、操作要点—总传质系数测定的操作(1)建议：第一次：空气6m3/h,氨气0.15m3/h第二次：空气10m3/h,氨气0.25m3/h3、流量调节及参数测定：空气流量水流量氨流量参数见原始数据记录表。两次水流量均为30l/h2、氨气系统的开动：钢瓶上氨气减压阀的使用。氨气减压阀氨气钢瓶五、操作要点—总传质系数测定的操作（2）1、启动鼓风机前，务必将空气流量调节阀2全开。同理，实验完毕要停机时，也要将此阀全开。（为什么？）2、测定干填料压强降时，塔内填料务必事先润湿一遍。（为什么？）3、做传质实验时，水流量不能超过40L／h，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。4、两次传质实验所用的进气氨浓度必需一样。五、操作要点（注意点）六、尾气、塔底吸收液浓度分析方法1、塔顶尾气浓度分析方法:（1）量气管水面刻度调零。（2）向吸收瓶中加5mL浓度为0.005Ｍ左右的硫酸、加1─2滴甲基橙指示液。（3）将水准瓶放在下层架子上，缓慢地旋转旋塞，让塔顶尾气通过吸收瓶。尾气浓度测定方法（4）观察瓶内液体的颜色变化,中和反应达到终点时立即关闭旋塞,读取量气管内空气的体积。若一个量气管的量程不够，则启用另一个量气管，让尾气继续通过吸收瓶。塔底吸收液浓度的分析方法2．塔底吸收液的分析方法1）用三角瓶接取塔底吸收液样品,约150mL并加盖。（为什么要加盖？）2）用移液管取塔底吸收液10mL置于另一个三角瓶中,加入2滴甲基橙指示剂（颜色如图1）。3）滴定三角瓶中的塔底吸收液至终点（颜色如图2所示）。图1图2七、实验报告要求报告在实验结束一周内交。上述部分材料以及所需的对数坐标纸可从教师提供的材料中下载。实验报告要求传质部分的实验结果与讨论要求先从理论上用公式分析：若吸收实验中其他条件不变而入塔气量适当增加时,则、、、、、如何变化？对两次传质实验的、和值进行分析比较(例如与理论分析是否相符等)讨论；以及对物料衡算的结果进行分析讨论。aKY2YaKYOGHOGNS2Y八、实验方案设计格式实验名称：吸收实验实验小组成员：方案设计时间：一.实验方案设计思路二.实验所需仪器、设备三.实验应测试的参数四.实验步骤五.实验注意事项要测哪些参数，为什么？（用公式表达）原始数据记录表（应包括符号和单位）每组一份，在实验前交给实验指导教师。无实验方案的小组将不能参加实验。实验设计方案,用A4复印纸书写。纸张左侧留2cm装订位置。