吸收系數(shù)的測定-

汲取系數(shù)的測定一、實(shí)訓(xùn)目的了解填料汲取裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)；掌握汲取系數(shù)的測定方法；了解空塔氣速和噴淋密度對(duì)總汲取系數(shù)的影響；了解氣體空塔流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系。二、基本原理依據(jù)傳質(zhì)速率方程：即；所以；通過實(shí)驗(yàn)分別測定和計(jì)算〔單位時(shí)間汲取的組分量〕、〔氣液兩相接觸面積〕、〔平均傳質(zhì)推動(dòng)力〕的值，便可代入上式計(jì)算得汲取系數(shù)的值。單位時(shí)間汲取的組分量G〔Kmol/h〕上式中：V(惰性氣體流量)用空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測定；Y1(進(jìn)塔氣體組成)可通過測定進(jìn)塔時(shí)氨及空氣流量來計(jì)算得到；Y2(出塔氣體組成)采納化學(xué)法進(jìn)行尾氣分析測定和計(jì)算得到。氣液兩相接觸面積F(m2)上式中：V—填料的總體積(m3)Z—填料層高度(m)D—汲取塔的內(nèi)徑(m)a—有效比表面積(m2/m3)式中：at—干填料的比表面積(m2/m3)η—填料的表面效率，可依據(jù)最小潤濕分率查圖表〔參看教材〕最小潤濕分率=式中：填料的最小潤濕分率=3/m2.h(規(guī)定的最少潤濕率)操作的潤濕率=W/at(m3/m2.h)式中：W—噴淋密度，每小時(shí)每平方米塔截面上的噴淋的液體量。平均傳質(zhì)推動(dòng)力本實(shí)驗(yàn)的汲取過程處于平衡線是直線的狀況下，所以可用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算。上式中：P=大氣壓+塔頂表壓+1/2塔內(nèi)壓差液相濃度5%以下時(shí)亨利系數(shù)與溫度的關(guān)系：溫度〔oC〕01020253040E(atm)本實(shí)驗(yàn)中：X1由公式計(jì)算，其中：X2=0轉(zhuǎn)子流量計(jì)的計(jì)算公式：1〕實(shí)驗(yàn)中用的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以20oC,1atm的空氣為介質(zhì)來標(biāo)定刻度的，如果工作介質(zhì)不是該狀態(tài)下的空氣，可用下式來換算刻度指示值：2〕如果還需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〔0oC,1atm〕下的體積Q,則代入下式計(jì)算：3〕如果測定的是其它氣體，而且是非20oC,1atm狀態(tài)空氣下則代入下式計(jì)算：4〕如果還需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值：上式中：分別表示20oC,1atm狀態(tài)下標(biāo)定氣體和被測氣體的密度。5、尾氣分析法計(jì)算Y2以稀硫酸〔0.02N〕為指示液，酚酞為指示液，將經(jīng)計(jì)量的尾氣通入裝有紅色的汲取液〔稀硫酸和酚酞〕的汲取瓶中，汲取液和尾氣中的氨反應(yīng)當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，汲取液變?yōu)榧t色，馬上關(guān)閉氣體進(jìn)口考克，記錄尾氣進(jìn)入量，并依據(jù)硫酸的濃度先將濕式氣體流量計(jì)口讀得的空氣流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量V0：〔V－空氣流量讀數(shù)〕氨的體積：SNS(VS－硫酸溶液的體積ml;NS－硫酸溶液的當(dāng)量濃度N毫克當(dāng)量/毫升)最后：三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程如圖為汲取實(shí)訓(xùn)設(shè)備流程圖?？諝庥娠L(fēng)機(jī)1供給，閥2用于調(diào)節(jié)空氣流量〔放空法〕。在氣管中空氣與氨混合入塔，經(jīng)汲取后排出，出口處有尾氣調(diào)壓閥9，這個(gè)閥在不同的流量下能自動(dòng)維持一定的尾氣壓力，作為尾氣通過分析器的推動(dòng)力。水經(jīng)總閥15進(jìn)入水過濾減壓器16，經(jīng)調(diào)解器17及流量計(jì)18入塔。氨氣由氨瓶23供給，開啟氨瓶閥24，氨氣即進(jìn)入自動(dòng)減壓閥25中，這法能自動(dòng)將輸出氨氣壓力穩(wěn)定在范圍內(nèi)，氨壓力表26指示氨瓶內(nèi)部壓力，而氨壓力表27則指示減壓后的壓力。為了確保安全，緩沖罐上還裝有安全閥29，以確保進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的氨壓不超過安全同意規(guī)定值〔/m2〕,安全閥的排出口用塑料管引到室外。為了測量塔內(nèi)壓力和填料層壓力降，裝有表壓計(jì)20和壓差計(jì)19。此外，還有大氣壓力計(jì)測量大氣壓力。1—風(fēng)機(jī)2—空氣調(diào)節(jié)閥3—油分開器4—空氣流量計(jì)5—填料塔6—柵板7—排液管8—蓮蓬頭9—尾氣調(diào)節(jié)閥10—尾氣取樣管11—穩(wěn)壓瓶12—旋塞13—汲取盒14—濕式氣體流量計(jì)15—總閥16—水過濾減壓閥17—水調(diào)節(jié)閥18—水流量計(jì)19—壓差計(jì)20—塔頂表壓計(jì)21—表壓計(jì)22—溫度計(jì)23—氨瓶24—氨瓶閥25—氨自動(dòng)減壓閥26—氨壓力表27—氨壓力表28—緩沖罐29—膜式安全閥30—轉(zhuǎn)子流量計(jì)31—表壓計(jì)32—空氣進(jìn)口閥四、實(shí)訓(xùn)步驟1、填料塔流體力學(xué)測定操作1〕這項(xiàng)操作不要開動(dòng)氨氣系統(tǒng)，僅用水對(duì)空氣進(jìn)行操作即可。2〕可以先開動(dòng)供水系統(tǒng)。開動(dòng)供水系統(tǒng)中的濾水器時(shí)，要注意首先打開出口端閥門才慢慢打開進(jìn)水閥，如果在出口端閥門關(guān)閉的狀況下開進(jìn)水閥，濾水器就可能超壓。3〕開動(dòng)空氣系統(tǒng)。開動(dòng)時(shí)要首先全開葉氏分機(jī)的旁通閥，然后再啟動(dòng)葉氏風(fēng)機(jī)，否則風(fēng)機(jī)一開動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)氣速突然上升可能碰壞空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后再用關(guān)小旁路閥的辦法調(diào)節(jié)空氣流量。同樣道理，實(shí)驗(yàn)完畢要停機(jī)時(shí)，也要全開旁通閥，待轉(zhuǎn)子降下來以后在停機(jī)，如果突然停機(jī)，氣流突然停止，轉(zhuǎn)子就會(huì)猛然掉下，打壞流量計(jì)。4〕一般總是慢慢加大氣速到接近液泛，測定每一間隔氣速下的填料壓降。5〕正式測定是固定某一噴淋量，測定每一間隔下的填料壓降。2、傳質(zhì)系數(shù)的測定：1〕事先確定好操作條件〔如氮?dú)饬髁俊⒖諝饬髁?、噴淋量〕，?zhǔn)備好尾氣分析氣，開動(dòng)水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)，一切準(zhǔn)備就緒后再開動(dòng)氨氣系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)完畢立即關(guān)閉氨氣系統(tǒng)，以盡可能節(jié)約氨氣。水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)的開動(dòng)和關(guān)閉方法同上。/厘米2時(shí)即可停止。然后用轉(zhuǎn)子流量計(jì)前的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣流量，便可正常使用。關(guān)閉氨氣系統(tǒng)的步驟和開動(dòng)步驟相反。3〕尾氣分析器的操作：尾氣分析儀用取樣管3、汲取管8、濕式氣體流量計(jì)等組成，在汲取管中裝入一定濃度一定體積的稀硫酸作為汲取液并加入指示劑〔甲基紅〕，當(dāng)被分析的尾氣樣品通過汲取管后，尾氣中的氨被硫酸汲取，其余部分〔空氣〕由濕式氣體流量計(jì)計(jì)量。由于加入的硫酸數(shù)量和濃度是已知量，所以被汲取的氨量便可計(jì)算出來。濕式氣體流量計(jì)所計(jì)量的空氣量可以反映出尾氣濃度，空氣量越大表示濃度越低。分析操作開始時(shí)先紀(jì)錄濕式氣體流量計(jì)的初始值，然后開啟閥5讓尾氣通過取樣管并觀察汲取液的顏色〔汲取管是透明的，可以看清汲取液的顏色〕，當(dāng)汲取液剛改變顏色〔由紅變黃〕時(shí)，表示汲取到達(dá)終點(diǎn)，應(yīng)馬上關(guān)閉閥門5，讀取濕式氣體流量計(jì)終示值。操作是要注意控制閥5的開度，使尾氣成單個(gè)氣泡連綿不斷進(jìn)入汲取管，如果開度過大，氣泡成大氣團(tuán)通過則汲取不完全，開度過小，則拖延分析時(shí)間。尾氣濃度計(jì)算參看基本原理。附：數(shù)據(jù)整理過程示例：〔一、〕、求空氣流量：Q=19m3/hTO=273KPOP1=760mmHgP2T1=273+20=293KT2=273+16=289K(二)、求氨氣流量：Q=3/hTO=273KT1=293KT2=289KPO=760mmHgP1P23/h(三)、計(jì)算Y1(四)、計(jì)算Y2(五)、計(jì)算G:(六)、計(jì)算：D=aT=403m2/m3z=操作潤濕率=w/a=6.317/403=0.0157(m2/h)查教材上填料得表面效率和最小潤濕率關(guān)系圖得：15OC時(shí)：〔七〕、求KY：五、數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理汲取系數(shù)的測定混合氣組成：氨、空氣汲取劑：水填料：名稱：拉西環(huán)規(guī)格：12*13*個(gè)數(shù)：3750個(gè)比表面積：m2/m3堆積形式：亂堆填料層高度：815mm汲取塔內(nèi)徑：110mm數(shù)據(jù)紀(jì)錄表：序號(hào)項(xiàng)目例1234空氣流量計(jì)示值m3/h計(jì)前表壓mmHg溫度OC氨氣計(jì)前表壓mmHg溫度OC16水計(jì)量計(jì)示值m3/h60×10-3溫度OC尾氣流量計(jì)示值m3/h硫酸體積ml1硫酸濃度〔N〕溫度OC壓強(qiáng)大氣壓〔mmHg〕720塔頂表壓(cmH2O)塔內(nèi)壓強(qiáng)(cmH2O)汲取組分量G〔kmol/h〕噴淋密度W(m3/m2.h)填料表面效率接觸面積F(m2)Y1Y2YmK