丙酮水吸收实验.doc

基本原理
实验目的：
  1、了解调料吸收塔的结构，学会操作
  2、测定体积吸收系数Kya和吸收率η
  3、吸收剂用量对吸收操作的影响
  4、吸收剂温度对吸收操作的影响
实验原理及计算方法：

  1、利用全塔物料衡算，平衡关系和吸收速率方程求取逆流时的体积吸收系数Kya和吸收率η
     G=V空（Y1-Y2）=L水（X1-X2）
  2、吸收剂用量对于吸收操作的影响

 根据物料衡算操作线方程

当V空计量不变，增加L水计将使操作线斜率变大，如果Y1和X2不变，Y2和X1将变小，如图中所示a线，传质量增大，吸收率提高。
实验原理及计算方法：  
  2、吸收剂用量对于吸收操作的影响

根据物料衡算操作线方程

当V空计量不变，增加L水计将使操作线斜率变大，如果Y1和X2不变，Y2和X1将变小，如图中所示a线，传质量增大，吸收率提高。
设备参数：
    本试验所用的吸收塔塔身由透明玻璃管制成，两端面磨光，且与中心线垂直。塔φ41X3，塔身高度600mm，填料为瓷质拉西环，填料层高度390 mm，填料尺寸6 X 6 X 1 mm。实验装置包括空气输送，空气和丙酮鼓泡接触以及吸收剂供给和气液两相在填料塔中逆流接触等部分组成。
    来自空气压缩机的空气，经压力定值器定值在0.03 Mpa左右，并经转子流量计计量后，再经空气加热器加热到8-15 oC（T1），进入鼓泡器使空气和液体丙酮.鼓泡接触，带有丙酮蒸汽的空气（温度变为T2）进入填料塔的底部，和自塔顶喷下温度为T3的水逆流接触，被吸收掉大部分丙酮后，从塔顶排出。
    塔顶的水来自液体衡压槽，经转子流量计计量，再经水加热器加热到10-20oC，进入填料塔吸收空气中丙酮后，温度变为T4，流入吸收液储槽。
计算方法、原理、公式：
利用全塔物料衡算，平衡关系和吸收速率方程求取逆流时的体积吸收系数Kya和吸收率η
（1）G=V空（Y1-Y2）=L水（X1-X2）
  ①y1和y2为混和气中的丙酮的mol%

  ②T3和T4为水进出口温度，求水的定性，查出ρ水

  ③标准状态下空气的流量

式中：
T—室温，K
P—压力，数值为气动压力定值器压力表读数+当地大气压，mmtg
  ④X2=0，可以得到

（2）平衡关系
对于稀溶液来说，丙酮与空气的混和气体服从亨利定律，其相平衡常数是温度的函数，其数值如下：
温度（℃）
10
20
30
40
m
0.881
1.49
2.43
3.83
因为水吸收空气与丙酮混和气体中的丙酮属于非等温物理吸收，所以填料塔的操作温度为塔顶盒塔底的算术平均值：

根据此温度值求相平衡常数。
（3）

 （4）

式中：
D—填料塔的内直径，m
H—填料层的高度，m 
（5）吸收率

注意事项：
建议的实验条件：
1. 水流量：2-8升/时
2. 空气流量：200-800升/时
3. 空气压强：0.03Mpa

实验步骤
1启动风机
进入实验后，显示如上图所示的主界面。试验开始时，用鼠标左键点击右边的绿色开关启动空气压缩机（绿灯亮表示空气压缩机已开启）。如下图所示
2打开控制面板
点击图中的控制面板显示其放大的图：

用鼠标左键点击控制面板上红线所圈的部分，就会出现这个部分放大的窗口，各部分所对应的仪器如下：

1、 气动压力定值器 2、空气转子流量计 3、空气加热器 4、水转子流量计

5、水加热器 6、温度显示器 7、加热电源总开关
3打开加热电源
点击控制面板7号位置，弹出加热电源总开关画面，点击左下的绿色开关打开加热电源（绿灯亮）。
4调节水流量
到控制面板点击4号位置，出现水转子流量计画面。鼠标左键点击转子流量计下面的黑色调节旋钮增加开度(旋钮顺时针转动)，右键点击减小开度（旋钮逆时针转动）。适当调节旋钮开度大小使水转子流量计流量在2-8升/时，
5调节水温
到控制面板点击5号位置，出现水加热器画面：

用鼠标左键点击圆形旋钮使其顺时针旋转（用鼠标右键点击使旋钮逆时针旋转），调节加热电源电压到88伏特左右，加热水到10-20℃（T3）。点击控制面板6号位置，用温度显示器可查看水温。点击温度显示器下的一排红色按钮可查看对应的温度，从左到右依次为：T1、T2、T3、T4，单位为摄氏度。如图所示：

6调节空气流量
在控制面板1号位置点击鼠标左键，出现气动压力定值器窗体，用鼠标左键点击右边黑色旋钮增加空气压力调节阀开度（可观察到旋钮顺时针旋转），用鼠标右键点击减少空气压力调节阀开度，同时左边的压力表实时显示空气压力大小。调节适当的开度使气动压力定值器上压力表读数为0.03Mpa。
到控制面板点击2号位置，出现空气转子流量计画面，操作方法同水转子流量计，使空气流量为200-800升/时。
然后到控制面板点击3号位置，用和调节水温度相同的方法调节空气加热器使空气温度为8-15℃（T1）。
7稳定实验条件
当空气和水的流量和温度都稳定后，在主界面用鼠标点击填料塔塔身或者底部弹出对话框显示塔顶和塔底的组份和气液两相温度，要求塔底入口混合气体中丙酮的含量在10-18%左右，如果达不到要求可适当微调空气加热器温度或空气的流量，直到满足要求为止。
再次等到空气和水的流量和温度都稳定，读取塔顶和塔底的组分和温度（T3、T4），以及水和空气的流量，气动压力定值器读数。点击控制面板6号位置弹出温度显示器画面，记录水与空气的温度：T1、T2、T3、T4。