双驱动搅拌器测定气-液传质系数.pptx

1、实验七实验七 双驱动搅拌器测定气双驱动搅拌器测定气-液传液传质系数质系数 实验目的n了解双驱动搅拌吸收器的特点 n明了该设备的使用场合以及测定气液传质系数的方法讨论主题n进一步的了解气液传质过程 实验原理一n被吸收组分从气相传递到液相的整个过程决定于发生在气液界面的两侧的扩散过程以及在液相中的化学反应过程，化学反应又影响组分在液相中的传递。n气膜阻力为主的系统、液膜阻力为主的系统或者气膜阻力与液膜阻力相近的系统在实际操作中都会存在，在开发吸收过程中要了解某系统的吸收传质机理必须在实验设备上进行研究。实验原理二n要测定某条件下的气液传质系数，就必须采取切实可行的方法测出单位时间单位面积的传质质量

2、，并通过操作条件下及气液平衡关系求出操作推动力。传质量的计算可以通过测定吸收组分进入搅拌吸收器的量与流出吸收器的量之差求得，或者通过测定搅拌吸收器里的吸收液中被吸收组分的起始浓度与最终浓度之差值来确定。实验原理三n本实验以热碳酸钾吸收二氧化碳作为系统,该系统是一个伴有化学反应的吸收过程:(1)CO2从气相主体扩散到气液界面,在液相界面与K2CO3进行化学反应并扩散到液相主体中去,由于CO2在K2CO3的溶液中的反应为快速反应,使原来液膜控制的过程有所改善。若气膜阻力可以忽略时，吸收速率的公式可写成：实验原理四n (2)n或 (3)(4)式中 单位时间单位面积传递的CO2量；增大因子；KL液相传

3、质系数；KG气相传质系数；cA*气相中CO2分压的平衡浓度；cAL液相中的浓CO2度；HCO2CO2的溶解系数；pACO2分压,为总压与吸收液面上饱和水蒸气压之差；pAL*吸收液上CO2的平衡分压；KK2CO3吸收CO2的气液传质系数。实验原理五n实验中以钢瓶装CO2作气源，经过稳压，控制气体流量、增湿后进入双驱动搅拌吸收器。气体为连续流动，吸收液固定在吸收器内。操作一定的时间后取得各项数据，可计算出K值，作为一个平均值。nCO2在整个吸收过程的传质量可用K2CO3中的KHCO3增加量来确定,即可用酸解法来得到，从每毫升吸收液在吸收前后所持有CO2量的差可以确定CO2总吸收量（操作方法见实验步

4、骤中的分析方法）。实验原理六n吸收在60下操作，使用浓度为1.2mol/L的K2CO3吸收液，它的平衡分压可用下式计算：(5)式中pCO2平衡分压，MPa;cK2CO3 的浓度,mol/L；T吸收温度，K；f转化度，无量纲，。、实验原理七n60时热钾碱上水蒸气分压较大，应从总压中扣除水蒸气分压后才是界面上 CO2的分压。60碱液上水蒸气分压可按下式计算：(6)式中pW水蒸气分压，MPa；n吸收液的起始转化度和终了转化度均可用酸解法求取（见分析方法）。预习与思考一n1.本实验需要记录那些数据？如何求取NCO2、pA、pAL*？n2.本实验测定过程中的误差来源是什么？n3.本实验用纯CO2有什么目

5、的？n4.实验前为何要用CO2排代实验装置中的空气？预习与思考二n5.气体进入吸收器前为何要用水饱和器？n6.气体稳压管的作用是什么？n7.实验时测定大气压有何用处？n8.酸解出的CO2为何要同时测定温度？实验装置及流程一n如图2-11所示，气体从钢瓶经减压阀送出，经稳压管稳压后由气体调节阀4调节适当流量，用皂膜流量计计量后进入水饱和器6；饱和器放置在超级恒温槽内；双驱动搅拌器7的吸收温度也由恒温槽控制；增湿的气体从吸收器中部进入，与吸收液接触后从上部出口引出；出口气体经另一皂膜流量计后放出。实验装置及流程二n双驱动搅拌器是一个气液接触界面已知的设备。气相搅拌轴与液相搅拌轴都与各自的磁钢相连接

6、，搅拌桨的转速分别通过可控硅直流调速器调节。吸收器中液面的位置应控制在搅拌桨上桨的下缘1mm 左右，以保证桨叶转动的正好刮在液面上，以达到更新表面的目的。吸收液从吸收剂瓶一次准确加入。实验步骤及方法一n1）实验操作步骤：n图2-11 双驱动搅拌器实验流程示意图实验步骤及方法二n1-气体稳压管；2，12-气体温度计；3，14-皂膜流量计；4-气体调节阀；5，15-压差计；6-气体增湿器；7-双驱动搅拌吸收器；8-吸收液取样阀；9，10-直流电机；11-弹簧夹；13-吸收剂瓶n1.开启总电源。开启超级恒温槽，将恒温水调节到需要的温度。实验步骤及方法三n2.关闭气体调节阀，开启CO2钢瓶阀，缓慢开启

7、减压阀，观察稳压管的鼓泡情况，再开气体调节阀并通过皂膜流量计调节到适当流量，并让CO2置换装置内的空气。调节气相及液相搅拌转速在指定值附近。n3.待恒温槽到达所需温度,排代空气置换完全,进入吸收器的气体流量适宜且气体稳压管里有气泡冒出,此时可向吸收器内加吸收液,使吸收剂的液面与液相搅拌器上面一个浆叶的下缘相切。要一次正确加入。液相的转速不能过大,以防液面波动造成实验误差过大。此时记作为吸收过程开始的“零点”。实验步骤及方法四n4.吸收2小时,从吸收液取样阀8中迅速放出吸收液,用250ml量筒接取,并精确量出吸收液体积。n5.用酸解法分析初始及终了的吸收液中CO2的含量。n6.关闭吸收液取样阀门

8、,气体调节阀,CO2减压阀,钢瓶阀,关闭超级恒温槽的电源,使气液相转速回“零”,关闭两个转速表开关,关掉总电源。采取有效措施防止压强计上的水柱倒灌。实验步骤及方法五n2）酸解法n1.原理 热钾碱与H2SO4的反应放出CO2,用量气管测量CO2体积,即可求出溶液的转化度.反应式为:K2CO3+H2SO4=K2SO4+CO2+H2O (7)2KHCO3+H2SO4=K2SO4+CO2+2H2O (8)实验步骤及方法六n2.仪器与试剂a.仪器装置,参考实验“热钾碱溶液吸收CO2的吸收速率系数的测定”。b.1mL移液管1支,5mL移液管1支。c.3mol/L浓度的H2SO4。实验步骤及方法七n3.分析

9、操作及计量 准确吸取吸收液1mL置于反应瓶的内瓶中,用5mL移液管移5mL3mol H2SO4置于反应瓶的外瓶内,提高水准瓶,使液面升至量气管的上刻度处,塞紧瓶塞,使其不漏气后,调整水准瓶的高度,使水准瓶的液面与量气管内液面相平,记下量气管的读数.摇动反应瓶使H2SO4与碱液充分混合,反应完全(无气泡发生),再记下量气管的读数.可计算出吸收液中CO2含量.实验步骤及方法八n溶液中:（9）n式中 VCO2吸收液中CO2的含量;mL；校正系数，;（10)n式中p大气压，kPa；T酸解时器内CO2 温度，K；pH2O t 时的饱和水蒸气压，kPa；(11)实验装置及流程九n溶液转化度可按下式计算：n式中 f吸收液的转化度。可用来计算吸收液上CO2的平衡分压与水的饱和蒸汽压；cf、cf0吸收后和吸收前1 mL 吸收液酸解后放出的CO2校正后体积数（mL）。实验数据处理n从记录的实验原始数据中逐项计算出单位时间单位面积的CO2传递量,换算成摩尔数,以及从初始及终了吸收液的转化度算出吸收的推动力,求取平均推动力来计算气液传质系数,单位为。对在不同的液相转速下取得的K值进行综合比较,并得出结论。