实验八填料吸收塔流体力学性能测定.doc

实验八 填料吸收塔流体力学性能测定
一、实验目的
1.了解吸收过程的流程、设备结构；
2.在不同空塔气速下，观察填料塔中流体力学状态。测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。
3. 通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。
二、实验原理
吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。
填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性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，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据
气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE段。当气速增大到E点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E称为泛点。

图1 填料层的ΔP～u关系

三、实验装置

1风机 2空气调节阀 3油分离器 4空气流量计 5填料塔 6栅板 7排液管 8莲蓬头 9尾气调压阀
10尾气取样管 11稳压瓶 12考克 13吸收盒 14湿式气体流量计15总阀 16水过滤减压阀 17水调节阀
18水流量计 19压差计 20塔顶表压计 21表压计 22温度计 23氨瓶 24氨瓶阀 25氨自动减压阀
26氨压力表 27缓冲罐 28转子流量计 29表压计 30闸阀
图2实验装置流程图
空气由风机1供给，阀2用于调节空气流量（放空法），阀2开大，空气入塔流量减少。这是因为容积式风机不能用启闭出口阀门来调节空气流量的缘故，当然，如果采用离心式风机，也可不用这种调节方法。在气管中空气与氨混合入塔，经吸收后排出，出口处有尾气调压阀9，这个阀在不同的流量下能自动维持一定的尾气压力（约90至130mmH2O柱），作为尾气通过分析器的推动力。
水经总阀15进入水过滤减压器16，经调节阀17及流量计18入塔，水过滤减压器一方面滤去水中铁锈和污泥，另方面能自动稳定压力，以消除自来水压力波动引起的流量波动。
氨气由氨瓶23供给，开启氨瓶阀24，氨气即进入自动减压阀25中。这阀能自动将输出氨气压力稳定在0.5～1kg/cm2范围内。由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。
为了测量塔内压力和填料层压降，装有表压计20和压差计19，另外还需用大气压力计（由用户自备）以测量大气压力。塔底压强测量口有一小段斜管是用以避免水堵现象。
排液管7可以上下移动，使液面控制在管子内部而不上升到塔截面内。
闸阀32不是用来调节流量的，它的作用是提高风机利用率，当不做吸收实验时，可将此阀关闭，从油分离器3的预留管口接出旁管以供应其他地方用气。
四、实验步骤和实验方法
在各种喷淋量下（包括喷淋量为零）测量气速和压降的关系，并且记录塔内拦液和液泛的现象。
1.主要步骤：
1)打开风机，测定干塔数据。
2)打开水阀，使填料塔先预液泛，填料充分润湿。
3)固定喷淋量，慢慢加大气速，测量气速和压降的关系，并且记录塔内拦液和液泛的现象。
4)改变喷淋量，重复上述实验。
2.主要实验方法：
1)测定干填料压强降时，塔内填料务必事先吹干，调节空气调节阀开度，测定塔压降，得到ΔP—u关系。
2)测定湿填料压强降
a、测定前要进行预液泛时，使填料表面充分润湿。
b、实验接近液泛时，进塔气体的增长速度要放慢，不然图中泛点不易找到。密切观察填料表面气液接触状况，并注意填料层压降变化幅度，待各参数稳定后再读数据。液泛后填料层压降在几乎不变气速下明显上升，务必要掌握这个特点。稍稍增大气量，再取一、二个点就可以了，并注意不要使气速过分超过泛点，避免冲破填料。
3)要注意空气转子流量计的调节阀要缓慢开启和关闭，以免冲碎玻璃管。
五、数据记录
设备编号： 大气压力： 填料高度：0.8m
水温： 塔平均内径：0.111m
空气流量计标定状态：760mmHg 20oC空气标定
1.干塔数据
序号
水流量[升/时]
空气流量
压强降
塔内现象

流量计示值[米3/时]
计前表压[mmHg]
气温[℃]
塔顶表压[cmH2O]
填料层压差[mmH2O]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2.一定喷淋量下数据1
序号
水流量[升/时]
空气流量
压强降
塔内现象

流量计示值[米3/时]
计前表压[mmHg]
气温[℃]
塔顶表压[cmH2O]
填料层压差[mmH2O]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

一定喷淋量下数据2：
序号
水流量[升/时]
空气流量
压强降
塔内现象

流量计示值[米3/时]
计前表压[mmHg]
气温[℃]
塔顶表压[cmH2O]
填料层压差[mmH2O]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

六、报告要求
计算干填料以及一定喷淋量下湿填料在不同空塔气速下每米填料层高度的压强降，即ΔP/Z，并在双对数坐标上作图，找出载点和泛点。
七、讨论题
1、阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征。
2、填料塔结构有什么特点？
3、测定干填料压强降时，塔内填料表面吹得不太干，对测定结果有什么影响？
4、说明填料塔的流体力学特性是确定适宜操作气速的依据。
5.填料塔液泛与哪些因素有关？
6.什么是载点和泛点速度，增大塔顶喷淋密度后，载点和泛点速度如何变化？
八、注意事项
1）转子流量计如果突然增加流量或突然减少流量，转子波动太剧烈就会打烂玻璃锥管，因此必须注意风机起动或停车时，一定要将旁通闸阀2全开，让大量空气从旁路排走，以保证风机起动或停车时转子不会突然升起或下降；并注意调节流量时要缓慢。
2）本实验在固定喷淋液量（参考值100-130升/时）下，改变气体流量测定 关系，在接近液泛时，气量应缓慢增加，并注意观察气液接触状况和压降 变化幅度，注意不要使气速过分超过泛点，以避免冲破和冲跑填料。