一、實驗目的
1.了解填料吸收塔的結構、效能和特點，練習並掌握填料塔操作方法；通過實驗測定資料的處理分析，加深對填料塔流體力學效能基本理論的理解，加深對填料塔傳質效能理論的理解。
2.掌握填料吸收塔傳質能力和傳質效率的測定方法，練習實驗資料的處理分析。
二、實驗內容
1. 測定填料層壓強降與操作氣速的關係，確定在一定液體噴淋量下的液泛氣速。
2. 固定液相流量和入塔混合氣二氧化碳的濃度，在液泛速度下，取兩個相差較大的氣相流量，分別測量塔的傳質能力（傳質單元數和**率）和傳質效率（傳質單元高度和體積吸收總係數）。
3. 進行純水吸收二氧化碳、空氣解吸水中二氧化碳的操作練習，同時測定填料塔液側傳質膜係數和總傳質係數。
三、實驗原理：
氣體通過填料層的壓強降：壓強降是塔設計中的重要引數，氣體通過填料層壓強降的大小決定了塔的動力消耗。壓強降與氣、液流量均有關，不同液體噴淋量下填料層的壓強降與氣速的關係如圖一所示：
圖一填料層的～關係
當液體噴淋量時，幹填料的～的關係是直線，如圖中的直線0。當有一定的噴淋量時，～的關係變成折線，並存在兩個轉折點，下轉折點稱為「載點」，上轉折點稱為「泛點」。這兩個轉折點將～關係分為三個區段：
既恆持液量區、載液區及液泛區。
傳質效能：吸收係數是決定吸收過程速率高低的重要引數，實驗測定可獲取吸收係數。對於相同的物係及一定的裝置（填料型別與尺寸），吸收係數隨著操作條件及氣液接觸狀況的不同而變化
1.二氧化碳吸收-解吸實驗
根據雙膜模型的基本假設，氣側和液側的吸收質a的傳質速率方程可分別表達為
氣膜1）
液膜2）
式中：—a組分的傳質速率，；
—兩相接觸面積，m2；
—氣側a組分的平均分壓，pa；
—相介面上a組分的平均分壓，pa；
—液側a 組分的平均濃度，
—相介面上a組分的濃度
—以分壓表達推動力的氣側傳質膜係數，;
—以物質的量濃度表達推動力的液側傳質膜係數，。
以氣相分壓或以液相濃度表示傳質過程推動力的相際傳質速率方程又可分別表達為3）
4）式中：—液相中a組分的實際濃度所要求的氣相平衡分壓，pa；
—氣相中a組分的實際分壓所要求的液相平衡濃度，；
—以氣相分壓表示推動力的總傳質係數或簡稱為氣相傳質總係數，；
-以氣相分壓表示推動力的總傳質係數，或簡稱為液相傳質總係數，。
若氣液相平衡關係遵循享利定律：，則：
5）6）
p2=pa2 ca2 ，fl
papai cai
capaca
pa+d paca+dca
p1=pa1 ca1，fl
圖二雙膜模型的濃度分布圖圖三填料塔的物料衡算圖
當氣膜阻力遠大於液膜阻力時，則相際傳質過程式受氣膜傳質速率控制，此時，；反之，當液膜阻力遠大於氣膜阻力時，則相際傳質過程受液膜傳質速率控制，此時，。
如圖三所示，在逆流接觸的填料層內，任意載取一微分段，並以此為衡算系統，則由吸收質a的物料衡算可得：
7a）式中：——液相摩爾流率，；
——液相摩爾密度，。
根據傳質速率基本方程式，可寫出該微分段的傳質速率微分方程：
7b）聯立上兩式可得8）
式中：——氣液兩相接觸的比表面積， m2·m-1；
——填料塔的橫載面積，m2。
本實驗採用水吸收純二氧化碳，且已知二氧化碳在常溫常壓下溶解度較小，因此，液相摩爾流率和摩爾密度的比值，亦即液相體積流率可視為定值，且設總傳質係數kl和兩相接觸比表面積a，在整個填料層內為一定值，則按下列邊值條件積分式（8），可得填料層高度的計算公式：
9）令 ，且稱hl為液相傳質單元高度（htu）；
，且稱nl為液相傳質單元數（ntu）。
因此，填料層高度為傳質單元高度與傳質單元數之乘積，即
10）若氣液平衡關係遵循享利定律，即平衡曲線為直線，則式（9）為可用解析法解得填料層高度的計算式，亦即可採用下列平均推動力法計算填料層的高度或液相傳質單元高度：
11）12）
式中為液相平均推動力，即
13）其中：,，為大氣壓。
二氧化碳的溶解度常數：
14）式中：——水的密度，
——水的摩爾質量， ；
——二氧化碳在水中的享利係數（見化工原理下冊第78頁），pa。
因本實驗採用的物係不僅遵循亨利定律，而且氣膜阻力可以不計，在此情況下，整個傳質過程阻力都集中於液膜，即屬液膜控制過程，則液側體積傳質膜係數等於液相體積傳質總係數，亦即
15）四、實驗裝置：
1.實驗裝置主要技術引數：
填料塔：玻璃管內徑 d＝0.050m 塔高1.00m 內裝φ10×10mm瓷拉西環；
填料層高度z＝0.78m； 風機：xgb-12型 550w；
二氧化碳鋼瓶 1個； 減壓閥1個（使用者自備）。
流量測量儀表：co2轉子流量計型號lzb-6 流量範圍0.06～0.6m3／h；
空氣轉子流量計：型號lzb-10 流量範圍0.25～2.5m3／h；
吸收水轉子流量計： 型號lzb-10 流量範圍16～160 l／h；
解吸水轉子流量計： 型號lzb-10 流量範圍16～160 l／h
濃度測量：吸收塔塔底液體濃度分析準備定量化學分析儀器（使用者自備）；
溫度測量：pt100鉑電阻，用於測定測氣相、液相溫度。
2.二氧化碳吸收與解吸實驗裝置流程示意圖(見圖四)
圖四二氧化碳吸收與解吸實驗裝置流程示意圖
1- co2流量計；2- co2瓶減壓閥；3- co2鋼瓶；4-吸收用空氣流量計；5- 吸收用氣幫浦；6、8-噴頭； 7、19- 水箱放水閥；9- 解吸塔；10- 解吸塔塔底取樣閥；11- 解吸液儲槽；12、15- u型管液柱壓強計；13- 吸收液流量計；14-解吸液液幫浦；16- 吸收液儲槽；17- 吸收塔；18- 吸收塔塔底取樣閥；20- 解吸液流量計；21- 吸收液液幫浦；22-空氣流量計；23- 空氣旁通閥；24- 風機
3．實驗儀表面板圖(見圖五)
圖五實驗裝置面板圖
五、實驗方法及步驟：
1. 測量吸收塔幹填料層（△p／z）～u關係曲線（只做解吸塔）：
開啟空氣旁路調節閥5至全開，啟動風機。開啟空氣流量計,逐漸關小閥門5的開度，調節進塔的空氣流量。穩定後讀取填料層壓降△p即u形管液柱壓差計11的數值，然後改變空氣流量，空氣流量從小到大共測定8-10組資料。
在對實驗資料進行分析處理後，在對數座標紙上以空塔氣速 u為橫座標，單位高度的壓降△p／z為縱座標，標繪幹填料層(△p／z)～u關係曲線。
2. 測量吸收塔在噴淋量下填料層(△p／z)～u關係曲線：
將水流量固定在104l／h（水流量大小可因裝置調整），採用上面相同步驟調節空氣流量，穩定後分別讀取並記錄填料層壓降△p、轉子流量計讀數和流量計處所顯示的空氣溫度，操作中隨時注意觀察塔內現象，一旦出現液泛，立即記下對應空氣轉子流量計讀數。根據實驗資料在對數座標紙上標出液體噴淋量為100l／h時的（△p／z）～u關係曲線，並在圖上確定液泛氣速，與觀察到的液泛氣速相比較是否吻合。
3. 二氧化碳吸收傳質係數測定：
吸收塔與解吸塔（水流量控制在40l/h）
（1）開啟閥門5，關閉閥門9、13。
（2）啟動吸收液幫浦2將水經水流量計14計量後打入吸收塔中，然後開啟二氧化碳鋼瓶頂上的針閥20，向吸收塔內通入二氧化碳氣體（二氧化碳氣體流量計15的閥門要全開），流量大小由流量計讀出，控制在0.2m3/h左右。
（3）吸收進行15分鐘後，啟動解吸幫浦2，將吸收液經解吸流量計7計量後打入解吸塔中，同時啟動風機，利用閥門5 調節空氣流量（約0.5 m3／h）對解吸塔中的吸收液進行解吸。
（4）操作達到穩定狀態之後，測量塔底的水溫，同時取樣，測定兩塔塔頂、塔底溶液中二氧化碳的含量。（實驗時注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計數值要一致，並注意解吸水箱中的液位，兩個流量計要及時調節，以保證實驗時操作條件不變）
（5）二氧化碳含量測定
用移液管吸取ba（oh）2溶液10ml，放入三角瓶中，並從塔底附設的取樣口處接收塔底溶液10 ml，用膠塞塞好振盪。溶液中加入2～3滴酚酞指示劑搖勻，用0.1m的鹽酸滴定到粉紅色消失即為終點。
二氧化碳用途
食品和飲料 二氧化碳飲料的碳酸化。作為一種天然的防菌物質，二氧化碳還能用於延長乳製品的貨架時間，保證口味和質地，減少天然或人工防腐劑的使用。其它應用包括 食品冷凍和冷卻，包裝，混合和攪拌冷卻，配料冷卻和運輸以及運輸過程中的冷藏。二氧化碳的固體形式也稱作乾冰。許多人知道二氧化碳可用於食品冷凍 碳酸飲料...
二氧化碳雷射
二氧化碳雷射於1964年首次運用其波長為10.6m。因為這是一種非常有效率的雷射，作為商業模型來說其轉換效率達到10 所以二氧化碳雷射廣泛用於雷射切割，焊接，鑽孔和表面處理。作為商業應用雷射可達45千瓦，這是目前最強的物質處理雷射。1 運作原理 二氧化碳雷射是一種分子雷射。主要的物質是二氧化碳分子。...
二氧化碳氣體保護實驗
co2氣體保護焊工藝實驗 1 一實驗目的 1 了解x 500ps型熔化極自動co2氣體保護焊焊機及tps 4000全數位化脈衝焊機的結構特點 熟悉焊機各控制按鈕 旋紐 開關的作用及使用方法 初步掌握焊機的使用方法及其注意事項。2 掌握焊接規範對熔滴過渡 飛濺 電弧穩定性 焊縫成型的影響。3 對試樣焊...