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1、氧解吸实验数据记录及数据处理结果（数据源于化工10901班化工原理实验第12小组）一、水力学特性测试实验表1 氧解吸塔流体力学性能实验数据记录与数据处理数据记录（塔内径0.1m；填料高度0.8m；填料名称：金属环散装填料；室温23）数据处理列符号ABCDEFGHIJK项目及行序号水流量 L空气流量V1空气温度T2 入塔空气压力 p2空气流量校正V2全塔压降p填料高度z空塔气速u填料层p/zLh-1m3h-1Kp2表记 / Pap2绝 / kPam3h-1p/Pamms-1Pa(m填料)-1干填料压降特性101236.0309.151450102.812.481300.80.4416321836
2、.0309.151750103.118.663100.80.6638832137.0310.152320103.621.724200.80.7752542438.0311.152720104.024.815300.80.8866352739.0312.153200104.527.876800.80.9985063041.5314.653750105.131.058500.81.10106373243.5316.654180105.533.209800.81.17122583547.0320.154890106.236.4611900.81.291488湿填料压降特性150940.0313.15
3、1320102.69.4901500.80.3418821241.5314.651590102.912.682900.80.4536331542.0315.151910103.215.834600.80.5657541842.0315.152360103.718.917100.80.6788852143.0316.152970104.322.0010100.80.78126362443.5316.653690105.025.0114600.80.89182572644.0317.154850106.226.8423000.80.95287582845.5318.655040106.328.99
4、30300.81.0337881100743.5316.651220102.57.4711200.80.2615021044.5317.651460102.810.682600.80.3832531344.5317.651810103.113.844700.80.4958841545.0318.152610103.915.876100.80.5676351645.0318.152320103.616.987900.80.6098861946.0319.153080104.420.0713900.80.71173872245.5318.654500105.822.9025400.80.81317
5、582346.5319.655490106.823.7933800.80.8442251150645.0318.151200102.56.4351000.80.231252945.5318.651420102.79.6482500.80.3431331145.5318.651700103.011.764200.80.4252541346.0319.152010103.313.886400.80.4980051646.5319.652760104.116.9812500.80.60156361847.0320.154460105.818.8321000.80.67262572047.0320.1
6、54930106.220.8333100.80.74413882247.5320.655710107.022.7839500.80.814938表1几点说明：1F列空气流量校正值V2由下面的公式校正：式中的V1为空气转子流量计在操作状态下的示值，其数字记录于B列中，和为空气转子流量计在标定状态下空气的温度和压强(T1293K；p1101.3kPa)，和为操作状态下空气的温度和压强，其对应值分别记录于C列和E列，然后将C列和E列数值转化为绝对温度和绝对压强，结果分别列于D列和F列；2全塔压降p直接从压差计读出，其结果记录于H列；3空塔气速u由下式计算：式中的D为塔径(D0.1m)，计算结果列于J
7、列；4单位高度填料层压降p/z，直接用H列数据除以I列数据即得，计算结果列于K列；5以J列数据为横坐标，K列数据为纵坐标作双对数坐标图得如下结果：从图中可以看出：干塔操作条件下，之间表现出较好的对数线性关系，塔内不存在滞液量和气-液两相逆流的交互影响；在同一操作气速下，随着喷淋量L的增大，单位填料层压降显著增大，说明滞液量和气-液两相逆流的交互影响十分显著；四条曲线没有出现明显的载点和泛点，这主要是载点本身并不明显，曲线是连续渐进变化的，而泛点可以看出其趋势，但因风机的风量较小，U型压差计读数范围也不大，致使泛点出现之后的压降无法读出所致。8二、传质特性测试实验表2 传质特性测试实验记录和数据
8、处理表2-1 数据记录(塔内径0.1m；填料高度0.8m；填料名称：金属环散装填料；室温23)列符号ABCDEFGHIJKL项目及行序号水流量 L空气流量/(m3h-1)空气温度T2空气压力 p2全塔压降 p富氧水1贫氧水2水温t水Lh-1记录V1校正V2Kp2表记 / Pap2绝 / kPaPakPamgL-1mgL-115066.34440.0313.151150102.4500.0529.3412.4520.0299.54441.5314.651330102.51400.1429.7210.8020.031111.6742.0315.151420102.62100.2130.2012.2
9、520.041414.8142.0315.151750103.03100.3130.8811.7520.051717.9743.0316.152170103.45400.5431.2410.8620.062021.0743.5316.652660103.98700.8731.5911.5020.072324.1144.0317.153330104.512101.2133.9311.3220.082627.1545.5318.654240105.418001.8034.9111.5620.0110066.41143.5316.651200102.41000.1029.1511.0620.0299
10、.63044.5317.651380102.62100.2128.1511.6520.031212.8044.5317.651670102.93500.3529.0610.1820.041414.9245.0318.151960103.25300.5329.5310.7920.051617.0045.0318.152300103.58000.8027.5411.1520.062021.0946.0319.153360104.616201.6228.0812.2520.072323.9145.5318.654740105.925902.5928.0610.2320.082626.7846.531
11、9.656060107.335103.5129.0310.4120.0115066.43945.0318.151240102.41400.1429.1611.3220.0299.65245.5318.651470102.73000.3027.2211.2820.031212.8445.5318.651700102.94500.4525.3111.2220.041515.9546.0319.152485103.712201.2224.5611.5620.051616.8546.5319.653660104.919501.9524.4410.6320.061818.8947.0320.154220
12、105.431903.1926.7210.3420.072020.8547.0320.154930106.137503.7524.5010.6520.082222.7647.5320.655900107.141704.1726.0312.4820.0表2-1说明：C列V2校正同表1中的V2，G列的p2绝 = 101.3+ p2表记/1000，I列中的p由H列求得，表2-1数据处理结果见表2-2。表2-2 数据处理（对表2-1中数据进行处理）MNOPQRSTWXYZ空气流量m0空气流率Gx1x2Emx1ex2exmNOLHOLKxakgh-1kmolm-2h-1kPamkmolm-3h-17.2
13、3231.771.650E-057.003E-064068522401535.230E-065.230E-061.031E-050.9210.869407.3910.8547.651.672E-056.075E-064068522401355.232E-065.232E-061.116E-050.9530.839421.7113.2658.241.699E-056.891E-064068522401225.234E-065.234E-061.091E-050.9260.864409.4316.8774.131.737E-056.609E-064068522401025.237E-065.237
14、E-061.150E-050.9350.855413.7620.4990.011.757E-056.109E-064068522400565.243E-065.243E-061.200E-050.9550.838422.4224.11105.91.777E-056.469E-064068522399915.251E-065.251E-061.200E-050.9420.849416.6927.72121.81.909E-056.367E-064068522399255.260E-065.260E-061.339E-050.9500.842420.2231.34137.71.964E-056.5
15、02E-064068522398095.275E-065.275E-061.386E-050.9470.844419.087.23231.771.640E-056.221E-064068522401435.231E-065.231E-061.076E-050.9460.846836.8310.8547.651.583E-056.553E-064068522401225.234E-065.234E-069.967E-060.9310.859823.7514.4663.541.635E-055.726E-064068522400945.238E-065.238E-061.095E-050.9700
16、.825857.8116.8774.131.661E-056.069E-064068522400585.242E-065.242E-061.105E-050.9540.839843.7119.2984.711.549E-056.272E-064068522400055.249E-065.249E-069.798E-060.9410.850832.3924.11105.91.579E-056.891E-064068522398455.270E-065.270E-069.658E-060.9220.868815.5627.72121.81.578E-055.754E-064068522396565
17、.296E-065.296E-061.034E-050.9700.825857.9431.34137.71.633E-055.856E-064068522394795.319E-065.319E-061.083E-050.9670.827855.347.23231.771.640E-056.367E-064068522401355.232E-065.232E-061.067E-050.9400.8511247.610.8547.651.531E-056.345E-064068522401045.236E-065.236E-069.572E-060.9370.8541242.914.4663.5
18、41.424E-056.311E-064068522400745.240E-065.240E-068.493E-060.9330.8571238.318.0879.421.381E-056.502E-064068522399235.260E-065.260E-067.911E-060.9240.8651226.619.2984.711.375E-055.979E-064068522397805.279E-065.279E-068.187E-060.9490.8431259.021.7095.301.503E-055.816E-064068522395415.311E-065.311E-069.
19、548E-060.9650.8291280.524.11105.91.378E-055.991E-064068522394335.325E-065.325E-068.194E-060.9510.8411261.626.52116.51.464E-057.020E-064068522393535.336E-065.336E-068.321E-060.9160.8731215.5表2-2说明：M列空气流量m0由下式算出：式中的p由表2-1中的G列数据产生，V由表2-1中的C列数据产生，M为空气分子量29，R取8.314，T取表2-1中的E列数据；N列空气流率G根据M列数据由下式算出：O列和P列数据
20、分别根据J列和K列数据依下式求出：；Q列数据由下式生成：kPa（式中的t取水温20）R列数据由Q数据依下式得出：（式中的，为I列数据）S列和T列数据分别由下式求得：；（）W列数据依下式计算得出：X列数据由下式计算：Y列数据由下式计算：（式中的H为填料层高度，本实验H = 0.8m，NOL为X列数据）Z列数据由下式计算（式中的L为A列数据，为水的密度，此处可取，M为水的分子量，M = 18kg / kmol，为塔截面积）数据回归利用表2中的C列和Z列数据作图有：图A 四种喷淋流量下之间的对应关系 图B 三种空气流量下之间的对应关系说明：从图中可以看出，三种喷淋流量下的总传质系数比较平缓，空气流量
21、的变化没有导致氧解吸总传质系数明显的变化，这说明气提空气的流量的大小不是影响氧解吸的主要因素，倒是喷淋流量的改变导致发生了显著地变化，说明此解吸主要由液膜所控制；基于液膜控制，应重点寻找出之间的对应关系，由于本实验喷淋量变化点取的太少，不便关联出之间的对应关系式，这是本实验的一个疏忽。思考题为什么易溶气体的吸收和解吸属于气膜控制过程，难溶气体的吸收和解吸属于液膜控制过程？答：无论是吸收还是解吸，其传质阻力关系式均表示为和对于易溶气体，m很小，此时，无论是吸收还是解吸，过程总阻力约等于气膜阻力，即，故属于气膜控制过程。对于难溶气体，m很大，此时，故属于液膜控制过程。本实验中氧在水中的m值在104
22、数量级，故属于液膜控制过程。测定Kxa有什么工程意义？为什么氧气吸收过程属于液膜控制？答：在吸收塔或解吸塔的设计型计算或是操作型计算中，均需要用到总传质系数的值，特别是对于液膜控制，Kxa的值必不可少。虽然我们可以借用准数关联式估算传质系数，但其关联结果的可靠性和准确性一般都较差，这将直接影响到塔设备的设计出现较大的偏差；加之并非所有物系的传质系数都能从手册中查到，因此实验测定在所难免。氧气吸收过程属于液膜控制主要是氧在水中的溶解度很低(只有几mg/L)，即溶解度系数H太小，导致m值很大，之故。当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？答：应采用液相温度计算亨利系数。液泛的特征是什
23、么？本装置的液泛现象是从塔顶部开始，还是塔底部开始？如何确定液泛气速？答：在吸收和解吸操作中，但发生液泛时回出现气-液两相的反相，即液相由液泛前的分散相变成了连续相，而气相则由液泛前的连续相变成了分散相，液泛时，气体以鼓泡的方式穿过填料层，造成塔压明显上升，出现急剧的雾沫夹带，甚至大量液体被迫从塔顶带出，传质效率急剧恶化，严重者可是液相全部从塔顶带出，塔底则得不到液相流。填料塔底部的出口管为什么要液封？液封高度如何确定？答：为防止气流从填料塔底部的出口管流出，一般要将填料塔底部的出口管液封掉，液封高度可根据塔底压强和塔底液位高度按流体静力学方程确定。何谓持液量？持液量的大小对传质性能有什么影响
24、？在喷淋密度达到一定数值后，气体流量如何影响持液量？答：对填料塔而言，塔内单位体积填料床层持有的液体量简称持液量(其他类型塔也存在)，持液量过小，可能造成填料内外表面润湿不均匀或是不能完全被润湿，气液传质效果差；持液量增大，填料孔隙度下降，液膜变厚，膜内传质阻力加大，传质受阻，另外还导致气相流通自由截面变小，塔压降上升，塔的流通性变差；若持液量过大，塔的生产能力将下降，严重时则易于产生液泛。比较液泛时单位填料高度压降和Eckert关系图中液泛压降值是否相符，一般乱堆填料液泛时单位填料高度压降为多少？答：本实验单位高度填料层压降在1630mmH2O之间，而在Eckert关系图中，一般乱堆填料液泛
25、时单位高度填料层压降为20mmH2O，本实验结果与Eckert关联图中给出结果基本一致。工业上，吸收是在低温、加压下进行，而解吸是在高温、常压下进行，为什么？答：吸收的推动力是，加压可提高p，低温是为了获得一个较小的；解吸则刚好相反，解吸时的推动力为，高温提供一个较大的，常压是为了获得一个适当的p，虽然真空操作可获得更小的p，但真空操作的操作费和设备费均较大，一般不予采用。填料塔结构有什么特点？比较波纹填料与散装填料的优缺点。答：填料塔设备结构简单，对于小直径塔因充装填料不多造价相对低廉；开孔率大，生产能力高。填料塔内件的开孔率通常在50以上，板式塔塔板的开孔率一般占塔截面积的713；而填料层
26、的空隙率则超过90，一般液泛点较高，单位塔截面积上的生产能力高；分离能力大，一般情况下，工业上常用填料塔每米理论级为28级，一般都高于板式塔；压降小，填料塔由于空隙率高，每个理论级压降约为0.010.3kPa，远远小于板式塔，等等。波纹整装填料与散装填料相比有明显的优越性，乱堆的散装填料塔内气液两相的流径是随机的，加之填料装填时难以做到均布，容易产生沟流和壁流现象，降低了塔的效率；规整填料是预先按一定的规则，将填料制作成塔径大小的填料盘，然后整齐地堆砌在塔内。它在塔内按均匀的几何图形排列，使气液的通道“规范化”，减少了沟流和壁流现象，减小了压力降，提高了传质、传热的效果。若要实现计算机在线采集和控制，应如何选用测试传感器及仪表？如何设置控制点？答：要实现计算机在线采集和控制，应选用数字式传感器及仪表，控制点应根据所需测量参数和灵敏部位进行设定。实验报告内容提纲：实验目的、实验任务、实验原理、装置流程、操作方法、注意事项、数据记录、数据处理、结果分析、建议与改进措施、思考题等，本文中未涉及的请补上，谢谢。