七、实验数据处理（一）、实验内容、实验操作、实验数据及数据处理总体思路重述安排： 1、解吸塔内流体力学实验（注：在实际实验中，教材中的氨吸收实验为另外，在二氧化碳吸收分析实验中，比书上多做了一个干塔实验）干塔实验：在只打开解吸塔涡流气泵的前提下，通过调节采用涡流空气泵测量解吸塔在相同填料高度、不同空气流量下对应的压力差，从而绘制无液体喷淋量时分析塔在双对数坐标下的关系曲线。 湿塔实验：同时启动两台水泵，保持两塔流量一致（整个实验调整一致），开启涡流气泵，测量解吸塔对应的压差在相同填料高度、不同空气流量下，通过调节涡流气泵，使液体喷雾量时分析柱的关系曲线呈双对数坐标。 补充：实验过程中记录气流的同时，应记录相应的空气温度，以帮助校正气流。 结合上述两个实验产生的图像，可以进一步总结液体喷雾量和流量对解吸塔功耗的影响。 注：流量数据必须根据温度进行修正后才能进一步转换为实际风速。 2、二氧化碳吸脱附传质系数的测定实验内容：同时启动两台水泵，保持两塔流量一致（整个实验调整一致），打开各塔主阀门二氧化碳钢瓶，然后调节减压阀，保持吸收塔内的空气。 流量和二氧化碳气体流量恒定。

待填料塔充分润湿，吸收-脱附达到稳定状态后，测量吸收塔顶部和塔底二氧化碳和空气的流量和温度（用于校正）。 其中，塔釜液相中的二氧化碳浓度采用自动滴定仪进行滴定。 由此可以计算出实验内容的目的。 在这个实验中，两个流速各测量一次。 计算思路：对于两塔流量一定：（i）传质能力计算：上面测得传质单元数和吸收率，通过温度修正空气和二氧化碳的流量。 之后，利用修正后的二氧化碳浓度和塔顶、塔底的变化即可得到相应的吸收速率，并可得到平均驱动力，进一步计算出传质单元的数量。 （二）传质效率的计算：传质单元的高度和吸收系数或传质系数可进一步由吸收塔填料层的高度计算（注：吸收塔填料层的高度） (1)中的解吸塔用 ) 和传质单元数 传质单元高度表示，然后根据上一部分计算的传质能力（平均驱动力）和这次计算的传质效率（传质单元高度）。 注：由于二氧化碳检测仪的不准确，塔顶二氧化碳浓度应通过物料平​​衡计算。 以数据为例（具体处理结果：表）对解吸塔内空气孔板流量计进行修正：计算实际风速：计算填料层单位长度的压降：因为没有液体喷淋，L0 =0米/秒。

(2)湿塔实验：以第三行数据为例（具体处理结果：表）对进入塔的解吸塔空气孔板流量计进行修正： ②计算实际空气流量：计算单位长度填料层： 计算液体喷淋密度： 单位长度填料层压降△PZ /(Pa/m) (3) 根据实验数据处理结果，制作对数坐标图，如下图所示：填料层单位长度压降△P载荷点A载荷点A在盘点B图中的填充关系（对数坐标excel绘图）（3）、流体力学实验结果分析讨论： （部分参考《化工原理（第2版）》P112 填料塔是一种气液传质设备，填料的作用是增加气液两相的接触面积，气体通过填料层时，由于局部阻力和摩擦阻力，会产生压力降。 填料塔的流体动力学特性包括压降和溢流。 填料层的压降与液体喷射量和气体速度有关。 在一定气速下，液体喷雾量越大，压降越大。 在一定的液体喷雾量下，气速越大，压降越大。 大。 将不同喷液量下单位填料层高度的压降与空塔气速的关系绘制在对数坐标系上，即可得到图表。 从图中可以看出，在一定的液体喷射量下，压降可根据空塔气速大致分为三段。 恒定液体积区：当气体速度低于加载点A时，气流对液膜的曳力很小，液流不受气流影响，液膜厚度填料表面覆盖的液体基本不变，因此填料层的持液能力保持不变，这个面积就是恒定持液面积。 此时，有液体喷洒和无液体喷洒的直线的斜率相同，均为直线。

载液区：当气体速度超过加载点A且低于液泛点B时，气流对液膜的曳力比较大，会阻碍液流，使液膜增厚，提高填料层的持液能力。 体积随着气体速度的增加而增加，这种现象称为液阻。 开始出现堵液现象的空塔气速称为加载点处的气速，曲线上的转折点A称为加载点，加载点A到水淹点B的面积为载液面积。 此时，有液体喷洒的关系曲线的斜率逐渐增大，而没有液体喷洒的关系曲线的斜率没有变化。 持液面积：当气速达到液泛点B及以上时，由于液体不能顺利向下流动，填料层持液能力不断增大，填料层几乎充满液体，填料层持液能力增加幅度较小。气体流速会引起压降急剧增加，这种现象称为液泛。 开始泛滥时的气体速度称为泛点处的气体速度，曲线上的B点称为泛点。 洪水点B以上的区域称为洪水区。 当空气的气速超过泛点时，就会发生泛泛现象。 此时，液相充满塔内，液相将从分散相变为连续相。 气体以气泡的形式穿过液层，从连续相变为分散相。 在液驱状态下，气流脉动，大量液体从塔顶带出。 塔的运行极不稳定，甚至被毁。 填料塔在运行过程中应避免进水。 (4)二氧化碳吸脱附传质系数的测定实验数据处理1、计算结果：见表。 计算示例如下：以第1组为例。 计算实例如下： 已知：填料层高度h=1.000m，塔内径d=0.075m，盐酸CHCl=0.106mol/L，温度和流量塔顶水箱各部件的流量​​（未修正），以及水流量 VSL 气体转子 流量计读数的修正：（注：由于液体流量计不知道转子密度，通过前面的计算可知实验中，通过近似计算得到的液体流量的近似修正结果与读数相差不远，所以这里不对液体流量计的读数进行修正，以避免出现“修正”后的实验结果较多的情况因近似计算有偏差）（2）塔顶和塔底CO2与空气摩尔比的计算（后续与物料平衡计算结果相差太大，无参考价值，废弃） 塔釜（气体入口）：塔顶（气体出口）：（3）吸收率计算（传感器数据）：（4）塔顶液相CO2 CA2浓度计算：因为是塔顶吸收液塔顶为纯水，故CA2≈0mol/L：（由于吸收塔尾气检测不准确，尾气浓度为手工计算）CO2在塔顶的溶解度常数塔顶塔(7)的： 亨利系数：采用平均温度，根据实验室亨利系数表，24.6℃时：亨利系数。

水的密度： ③溶解度常数可得： (8) 平衡时：气相CO2摩尔含量：气相CO2组分实际分压对应的液相平衡浓度 CA*：塔底液相CO2平衡浓度：塔顶液相CO2平衡浓度： 液相平均驱动力： (9) 传质单元数量： (10) 传质单元高度： (11) 液膜传质系数： (12) 液体喷雾密度： 按《化学传质与分离工艺》P196，由于吸收塔的填料是拉西环，所以是规整填料。 所以最小喷雾密度的经验值为，所以，所以填料能得到良好的润湿。 (5)二氧化碳吸脱附传递系数测量结果讨论关键数据处理结果如下：序号12常数(单位)值*水流量计读数VsL(L/h)100150从物料得到的回收率平衡 φA0.07060.0758 传质单元数量 NL4.459 1.301 传质单元高度 HL（m） 0.2243 0.7688 液膜传质系数 aKL（h-1） 100.93 44.16 液体喷雾密度 U（m3/（m2·h）） 22.6433。 表95实验关键数据处理结果实验结果分析：1、流量VSL对填料吸收塔传质能力的影响（传质单元数和回收率）（1）传质单元数NL：随着流量、传质单位数量增加。 (2) 回收率 φA：水流量 VSL 的增加和液体喷淋密度 U 的增加，使更多的吸收剂与二氧化碳接触，从而带走更多的二氧化碳，因此二氧化碳的回收率 φA 应随水流量的增加而增加率随增加而增加。

从上表可以看出，实验结果验证了这一点。 2、流量VSL对填料吸收塔传质效率的影响（传质单元高度与吸收系数或传质系数） （1）传质单元高度HL：随着流量的增加，由于填料高度不变，传质单元的高度随着传质单元数量的减少而增加。 (2)液膜传质系数aKL：随着流量的增大，液膜传质系数减小。 分析原因可能是随着流量的增大，水的流动加速，导致液体通过液膜与水之间的二氧化碳传质不充分。 这导致液膜的传质系数降低。 3、实验反思通过对实验结果分析发现，水流量增加并不明显，可能的原因是实验开始时解吸塔解吸风机开启较晚，导致解吸不充分。 同时，实验过程中，解吸液罐液位计明显低于吸收液罐液位计，说明吸收塔内大部分吸收液处于待解吸状态，可能存在流量与回收率之间的正相关关系在一定程度上受到影响，导致回收率增幅不显着。 八、思考问题使用旋涡气泵时应注意什么？ 答：①本实验中，使用涡流气泵时，应使用旁通调节阀（图6-4中的21）来调节流量。 并在开启涡流气泵前将旁通调节阀打开。 一般来说，使用旋涡气泵时应注意以下几点： ②在开启旋涡气泵之前，需要关闭设备的调节出口，以防止设备使用过程中的操作失误。

③设备使用前，需检查轴承润滑油位是否正常。 如果润滑油量太少，需要添加新的润滑油，以保证设备的充分润滑。 还要检查联轴器是否完好，冷却水管供水情况如何，检查孔门是否关闭。 ④检查涡流气泵的启动时间及空载电流是否正常。 ⑤当涡流气泵内的电流表指针回到正常位置时，需要调节风门。 ⑥旋涡气泵使用后，要及时保养和维护，保持设备干净整洁，提前为下次使用做好准备。 （2）吸收塔进塔气体管道中的π形管起什么作用？ 答：起到防止反吸的作用。 （3）吸收塔液体管道中“液封”的作用是什么？ 答：一般的“液封”就是用液体形成密封。 其原理是利用液体在一定高度产生的压力来抵消塔内产生的压力，从而隔离塔内外的气体。 一般分为两种，一种是塔内正压，此时使用的液封装置是为了防止塔内的气体泄漏出去。 如果塔内为真空，此时采用液封装置，防止塔外气体进入塔内，影响吸收效率，增加设备负担。 本实验吸收塔液体管道液封为图6-4中的10。 这里，使用倒U形管作为液封。 一方面可以避免气体溢出和“气体短路”的情况。 另一方面，采用倒U形管液封，与采用U形管液封相比，还额外起到了隔断空气、排出空气的作用。 (4)吸收塔的液体喷淋密度应如何选择？ （参考《化学传质与分离过程》P201） 答：实际操作中使用的液体喷雾密度应大于最小喷雾密度。

最小喷雾密度使用以下公式计算。 式中， 为最小喷雾密度； 为最小润湿率，即填料塔的比表面积； 最小润湿率按经验公式计算（见包装说明书），或采用经验值，如直径不超过75mm的散装包装，宜最小润湿率为0.08，对于直径大于75mm的散装包装，宜最小润湿率为0.08。 75mm，最小润湿率为0.012。 （5）如何判断传质实验已达到稳定？ 在保证两塔水流量相同的前提下，各测试点的读数趋于稳定，特别是吸收塔出口处吸收气体的浓度。 可以判断传质实验已达到稳定状态，即稳定状态。