填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
填料吸收塔是化学工程中常用的气液分离设备，广泛应用于石油化工、化学工业、环境保护等领域。其操作和吸收传质系数的测定对于设计和优化填料吸收塔的性能具有重要意义。
一、实验目的及任务
1. 了解吸收过程的流程、设备结构，并掌握吸收操作方法。
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. 本实验采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数。
4. 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
1. 填料塔的流体力学特性
填料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，产生压强降。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。
2. 传质实验图
双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质 A 的传质速率方程可分别表达为：
气膜 GA = ｋｇＡ（pA—p Ａｉ）
液膜ＧＡ = kL A（Ｃ Ai—CA）
式中ＧＡ-－Ａ组分的传质速率,k ｍ o ｌ · ｓ–１Ａ——两相接触面积，m2；ｐＡ—－气侧 A 组分的平均分压，P ａ； ｐ A，i——相界面上Ａ组分的分压，P ａ； C Ａ——液侧Ａ组分的平均浓度，kmol · m–3；ＣＡ,ｉ——相界面上 A 组分的浓度，kmol · m–３；kg－-以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmo ｌ · ｍ–２ · s–１ · Ｐ a–1；kL—-以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m · ｓ –1.
以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为：
Ｇ A ＝ Ｋ G A(ｐＡ—pA)
GA = Ｋ L Ａ(C Ａ—Ｃ A)
式中ｐ A为液相中 A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压,Pa；C Ａ-－气相中 A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmo ｌ · m–3;KG--以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，ｋ mｏ l·ｍ–２·s–1·Ｐ a–１;ＫＬ--以液相浓度表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，m· s –１。
三、实验方法
本实验采用水吸收二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数。实验步骤如下：
1. 测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。
2. 然后，测定填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数。
3. 分析实验结果，讨论 ΔP—ｕ曲线和传质系数对工程设计的重要意义。
四、结论
通过实验，测定了填料塔的液侧传质膜系数、总传质系数，并分析了 ΔP—ｕ曲线和传质系数对工程设计的重要意义。实验结果表明，填料塔的操作和吸收传质系数对设计和优化填料吸收塔的性能具有重要意义。
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