一、實驗?zāi)康?.了解填料吸收裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)；2.了解氣體流速與壓強降的關(guān)系；5.掌握填料塔水動力性能的測量方法。2、實驗裝置的特性測量流體力學(xué)性能是吸收實驗的一項重要內(nèi)容，填料塔流體力學(xué)特性包括壓強降和液泛規(guī)律。計算填料塔需用動力時，必須知道壓強降的大小。而確定吸收塔的氣、液負載量時，則必須了解液泛的規(guī)律。實驗用空氣與水進行，在各種噴淋量下，逐步增大氣速，記錄必要的數(shù)據(jù)直至剛出現(xiàn)液泛時止。必須注意，不要使氣速過分超過泛點，避免沖跑和沖破填料。三、實驗裝置流程如圖四、實驗內(nèi)容與步驟（一）填料塔流體力學(xué)特性的測定本項實驗操作不要開動氨氣系統(tǒng)，僅用水對空氣進行操作。1.首先啟動供水系統(tǒng)。首先打開出水閥，然后緩慢打開進水閥，啟動供水系統(tǒng)中的濾水器。注意：如果入口閥在出口閥關(guān)閉時打開，則水過濾器可能超壓。2.開動空氣系統(tǒng)。開動時要首先全開葉氏風(fēng)機的旁通閥，然后再啟動葉氏風(fēng)機，風(fēng)機啟動后再通過關(guān)小旁通閥的方法調(diào)節(jié)空氣流量。否則風(fēng)機一開動，系統(tǒng)內(nèi)氣速突然上升可能碰壞空氣轉(zhuǎn)子流量計。3.緩慢增加氣體速度，使其接近溢流，充分濕潤填料一次，然后返回預(yù)定氣體速度進行正式測量。4.正式測量時，固定一定的噴淋量，測量填料在一定氣速下的壓降，并根據(jù)實驗記錄表記錄數(shù)據(jù)。5.實驗結(jié)束后，停止機器。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降后，完全打開旁通閥并停止機器。否則，如果機器突然停止，氣流突然停止，轉(zhuǎn)子將突然下降，損壞流量計。（2）傳質(zhì)系數(shù)的測定1.確定好操作條件(氨氣流量、空氣流量、噴淋量)，準備好尾氣分析器。2.開動水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)，一切準備就緒后開動氨氣系統(tǒng)。3.啟動氨系統(tǒng)。了解氨自動減壓閥的結(jié)構(gòu)。啟動時，先松開自動減壓閥彈簧，使自動減壓閥關(guān)閉，再打開氨瓶頂閥。此時，自動減壓閥的高壓壓力表應(yīng)有指示。然后，關(guān)閉氨轉(zhuǎn)子流量計前的調(diào)節(jié)閥，然后緩慢按下減壓閥彈簧打開閥門，觀察低壓氨壓力表，直到壓4.然后用轉(zhuǎn)子流量計前的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣流量，按照設(shè)計的參數(shù)進行實驗，做好數(shù)據(jù)記錄工作。5.實驗完畢，隨即關(guān)閉氨氣系統(tǒng)，盡可能節(jié)約氨氣，關(guān)閉氨氣系統(tǒng)的步驟和開動步驟相反。關(guān)閉空氣系統(tǒng)，先全開旁通閥，待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降下來以后再停機。（三）尾氣濃度的測定尾氣分析法在這里很難應(yīng)用它。因此，我們?nèi)匀皇褂酶哽`敏度和準確度的化學(xué)方法。我們還進行了改革，以避免滴定操作的麻煩。該儀器可直接讀取結(jié)果，簡單可行。我們已經(jīng)檢查了樣品氣體的已知成分，以確認儀器是準確的。（2）儀器的工作原理請參看圖10，預(yù)先往吸收管（8）裝入稀硫酸作為吸收液，加入指示劑，（兩滴甲基紅）分析開始，打開考克（5），被測氣體通過吸收管后其中的氨被吸收而空氣則由濕式氣體流量計計量所流過的總體積，當吸收液到達終點時（由紅變黃）立即關(guān)閉考克5，因為吸收液是已知量，被吸收的氨量也就固定，所以濕式氣體流量計所計量的空氣總體積就直接反映出被測氣的濃度（見例題2）吸收管安裝在透明吸收箱內(nèi)。為分析的每個氣體樣品更換一個盒子。如果添加吸收液后液位未達到劃線，應(yīng)補充蒸餾水，使吸收液正常循環(huán)。在測量過程中，注意控制軟木塞5的開口。它太小，無法將吸收液夾帶到大氣中并延遲時間。要求其盡可能大，且無夾帶。（1）分析方法的選擇：成份分析現(xiàn)時最流行是色譜，但在本實驗中，被分析的是氨和空氣混合氣，這兩種氣體導(dǎo)熱系數(shù)很接近，而尾氣中氨的濃度本來就很低，更加和空氣沒有什么區(qū)別，因此，基于導(dǎo)熱系數(shù)差異而進行分析的色譜法（3）、儀器刻度的制作尾氣通過吸收塔。當其中的硫酸剛剛被尾氣中的氨完全中和時，如果可通過的空氣體為：[比分子分數(shù)（6-1v'pot1式中：V’-通過濕氣流量計測量的體積[ml]P1，T1，流經(jīng)濕氣流量計的空氣的壓力和溫度[mmHg]，[k]Po，至[760mmHg]，[273k]pm式中：vs——加入吸收管的硫酸溶液體積[ml]ns——硫酸溶液的當量濃度注：n——是當量濃度的單位1n=1（克當量/升）=1[毫克當量/毫升]方程式（6-4）的推導(dǎo)見附錄。組合式（6-4）、（6-3）、（6-1）：y2=22.1(c=22.1vsns=const.ns=0.04637[n]到吸收液剛中和時濕式氣體流量計示值：升尾氣的濃度是多少？解：廣州地區(qū)平均大氣壓760.4mmhg,cp1y2=22.1×0.04637?1(303)比分子分數(shù)1.5?1000?273=22.1倍0.04637?22831o?=0.212?10-230c:Y2（30）=0.227×10v'圖11V’-濕氣流量計顯示的空氣體積[l]（4）附錄：式（6-4）的推導(dǎo)過程：式（6-4）：vo氨=22.1vsns氨的重度=0.7708[/升]或[毫克/毫升另外：1mg分子氨的重量為17.03mg1毫克分子氨在標準狀態(tài)下的體積：[ml/Mg分子]硫酸吸收氨時反應(yīng)方程如下：2nh3+h2so4=）o4nh3的分子量=17H2SO4分子量=98h2so4的當量=98/2=49克當量硫酸反應(yīng)完全。也就是說當吸收管中的硫酸到達中和時參與反應(yīng)的氨的毫克分子數(shù)在數(shù)值上與所加入的硫酸的毫克當量數(shù)相等。加入吸收管中的硫酸的毫克當量數(shù)為：填料塔流體阻力實驗記錄表實驗設(shè)備編號：；實驗日期：年月日。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實驗介質(zhì)：空氣、水；填料種類：拉西壞；填料層高度：m；塔內(nèi)徑：m填料規(guī)格：12mm×12mm×1.3mm.2．操作記錄大氣壓強傳質(zhì)系數(shù)測量記錄氣體類型：氨和空氣混合物；吸收劑：水；填料類型：瓷環(huán)（拉希格環(huán)）；填充高度m；自由體積：；填料規(guī)格（外徑×高×壁厚）；比表面積m/m;塔內(nèi)徑m。2．操作記大氣壓八、思考題預(yù)習(xí)思考題1.簡要描述本實驗中空氣系統(tǒng)的啟動過程和實驗結(jié)束時空氣系統(tǒng)的關(guān)閉過程。驗中空氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、氨系統(tǒng)的開啟順序是什么？3．逆流操作的吸收塔，若其他條件不變，增大液相流量，氣液出口濃度如何變化？最小液汽比它是如何變化的？作業(yè)線的坡度是如何變化的？4．逆流操作的吸收塔，若其他條件不變，增大氣相中溶質(zhì)的體積分數(shù)，氣液出口濃度如何變化？最小液汽比是如何變化的？作業(yè)線的坡度是如何變化的？實驗報告思考題吸收過程可用下列方程表示：g=kyαvp△ym式中，KYα——氣相驅(qū)動的體積吸收系數(shù)。[kmol/h·m]顯然，要知道具體某個吸收過程的吸收系數(shù)，只需設(shè)法測量出上式中其他各項即可求出吸收系數(shù)。上式其他各項的意義如下：G——單位時間內(nèi)吸收的成分[KMOL/h]v3p——填料體積[m]△ym——平均傳質(zhì)推動力（1）G，可通過測量氣相進出口濃度和惰性氣體流量計得到：g=v(y1—y2)（3-2）V-惰性氣體流量，[KMOL/S]Y1，Y2-入口和出口塔的氣相組成。(2)△YM計△y(y(y-y*)m=-y*）1（y-y*）式中y*表示平衡時的氣相濃度2、數(shù)據(jù)整理過程示例轉(zhuǎn)子流量計指示值：15.5（M3）采購訂單=760p1=760q1=15.5to=273P2=760+26.4=786.4t1=273+20=293t2=273+32=305qo=14.4M/h）（2算氨流量轉(zhuǎn)子流量計示值：1.18（米/時）轉(zhuǎn)子流量計標定介質(zhì)：空氣校準壓力：760mmhg校準溫度：20c（293k）標準狀態(tài)下的氨流量按附錄公式（5-8）計算，Q20=Q1r10p2p1r20t2t11=293q1=1.18p2=778.5標定介質(zhì)在標準狀態(tài)下重度r10=1.2928此Q20=1.45【標準米/小時】（3）計算y1、y2v=v×1.293/28.96=14.4×1.293/28.96=0.65(kmol/h)空氣分子量：28.96空氣密度：1.293（5）計算gg=v（y1-y2）=0.65×（0.099-0.00004）=0.0640[KMOL/h]（7）亨利系數(shù)當溶液濃度不大于10%時，平衡關(guān)系服從亨利定律：以摩爾比表示：當濃度很低時：mx（3-4）式中相平衡常數(shù)m=1+（1-m）x（絕對）（見圖2）P——混合氣體總壓【大氣壓】e——亨利系數(shù)【大氣壓】溫度：水溫31Cm=e/p=1.23γ水=999kg/M3M水=18塔為清水，x2=0，代入前面已計出的其他各項數(shù)值：x1=（y1-y2）=llvp=0.8×零點一×零點一×3.14/4=0.00774立方米體積吸收系數(shù)α=g/vp/△ym=813（kmol/h/m）解收過程可用下列方程表示：g=kyαvp△ym式中，KYα——氣相驅(qū)動的體積脫附系數(shù)。[kmol/h·m]顯然，要知道具體某個解吸過程的解吸系數(shù)，只需設(shè)法測量出上式中其他各項即可求出解吸系數(shù)。上式其他各項的意義如下：G——單位時間脫附成分[KMOL/h]VP——填料體積[M]△YM——平均傳質(zhì)驅(qū)動力（1）g，可以通過測量氣相進、出口濃度和隋性氣體流量計得：g=v(y1（3-5V-通過本裝置中的空氣轉(zhuǎn)子流量計測量的惰性氣體流量。，Y2—進、出口塔氣相組成（見圖3）。(2)△YM計算(y*-y)1-(y*-y)2△ym=*（y-y）1ln*式中y*表示平衡時的氣相濃度2.數(shù)據(jù)整理示例Qo=14.9m/h（計算過程與吸收相同）（）Y12y1=0v=14.9×1.293/28.96=0.67（KMOL/h）空氣分子量：28.96空氣密度：1.293（4）計算解吸量gg=v（y2-y1）=0.67（0.000365-0）=0.000244[kmol/h]（5）亨利系數(shù)當溶液濃度不超過10%時，平衡關(guān)系符合亨利定律：用摩爾比表示：1+（1-m）x當濃度很低時：其中相平衡常數(shù)M=p——混合氣體總壓[大氣壓]（絕對）ce=1.23m=e/p=1.23l=8.33[kmol/h]y1*=mx1=1.23×0.00997=0.01226y2*=mx2=1.23×0.01=0.0123代入式（3—6）△ym=0.012填料體積vp=0.8×零點一一×零點一一×3.14/4=0.00774立方米體積解吸系數(shù)kyα=g/vp/△ym=2.63kmol/h/m3可以看出，體積脫附系數(shù)（2.