2024年6月2日发(作者：欧阳高)

实验6 填料吸收塔实验

一、实验目的

⒈ 了解填料吸收塔的结构,测定填料层压强降与操作气速的关系。

⒉ 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。

⒊ 了解空塔气速与液体流量对传质系数的影响。

二、实验原理

1.气体通过填料层的压强降

压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压

强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP与空塔气速u的关系如图6-1所示：

L

3

＞

L

2

＞

L

1

Δ

P

，

k

P

a

L

0

=

0

3

2

1

0

u , m/s

图6-1 填料层的ΔP～u关系

当无液体喷淋即喷淋量L

0

=0时，干填料的ΔP～u的关系是直线，如图中的直线0。当有

一定的喷淋量时，ΔP～u的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转

折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP～u关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。

2. 传质性能

吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。

对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况

的不同而变化。

本实验所用气体混合物中氨的浓度很低（摩尔比为0.02），所得吸收液的浓度也不高，可

认为气-液平衡关系服从亨利定律，可用方程式Y

*

=mX表示。又因是常压操作，相平衡常数m

值仅是温度的函数。

⑴ N

OG

、H

OG

、K

Ya

、 φ

A

可依下列公式进行计算

N

OG



Y

1

Y

2

（6-1）

Y

m

32

Y

m



Y

1

Y

2

（6-2）

Y

1

ln

Y

2

Z

（6-3）

N

OG

V

（6-4）

H

OG



K

Ya



H

OG





Y

1

Y

2

A



Y

1

式中：Z—填料层的高度，m；

H

OG

—气相总传质单元高度，m；

N

OG

—气相总传质单元数，无因次；

Y



1

、Y

2

—进、出口气体中溶质组分的摩尔比，

kmol



A

kmol



B



；

 Y

m

—所测填料层两端面上气相推动力的平均值；

 Y

2

、 Y

1

—分别为填料层上、下两端面上气相推动力；

 Y

1

= Y

1

- mX

1

；  Y

2

= Y

2

- mX

2

X

kmol



A



2

、X

1

—进、出口液体中溶质组分的摩尔比，

kmol



S



；

m—相平衡常数，无因次；

K

Y

a—气相总体积吸收系数，kmol /（m

3

·

h）；

V—空气的摩尔流率，kmol（B）/ h；

Ω—填料塔截面积，m

2

；





2

4

D

。



A

—混合气中氨被吸收的百分率（吸收率），无因次。

⑵ 操作条件下液体喷淋密度的计算

流体流量



m

3

喷淋密度U





h







塔截面积





m

2









最小喷淋密度经验值

U

min

为0.2 m

3

/

（m

2

·

h）

四、实验装置

33

6-5）

6-6）

（

（

2024年6月2日发(作者：欧阳高)

实验6 填料吸收塔实验

一、实验目的

⒈ 了解填料吸收塔的结构,测定填料层压强降与操作气速的关系。

⒉ 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。

⒊ 了解空塔气速与液体流量对传质系数的影响。

二、实验原理

1.气体通过填料层的压强降

压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压

强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP与空塔气速u的关系如图6-1所示：

L

3

＞

L

2

＞

L

1

Δ

P

，

k

P

a

L

0

=

0

3

2

1

0

u , m/s

图6-1 填料层的ΔP～u关系

当无液体喷淋即喷淋量L

0

=0时，干填料的ΔP～u的关系是直线，如图中的直线0。当有

一定的喷淋量时，ΔP～u的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转

折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP～u关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。

2. 传质性能

吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。

对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况

的不同而变化。

本实验所用气体混合物中氨的浓度很低（摩尔比为0.02），所得吸收液的浓度也不高，可

认为气-液平衡关系服从亨利定律，可用方程式Y

*

=mX表示。又因是常压操作，相平衡常数m

值仅是温度的函数。

⑴ N

OG

、H

OG

、K

Ya

、 φ

A

可依下列公式进行计算

N

OG



Y

1

Y

2

（6-1）

Y

m

32

Y

m



Y

1

Y

2

（6-2）

Y

1

ln

Y

2

Z

（6-3）

N

OG

V

（6-4）

H

OG



K

Ya



H

OG





Y

1

Y

2

A



Y

1

式中：Z—填料层的高度，m；

H

OG

—气相总传质单元高度，m；

N

OG

—气相总传质单元数，无因次；

Y



1

、Y

2

—进、出口气体中溶质组分的摩尔比，

kmol



A

kmol



B



；

 Y

m

—所测填料层两端面上气相推动力的平均值；

 Y

2

、 Y

1

—分别为填料层上、下两端面上气相推动力；

 Y

1

= Y

1

- mX

1

；  Y

2

= Y

2

- mX

2

X

kmol



A



2

、X

1

—进、出口液体中溶质组分的摩尔比，

kmol



S



；

m—相平衡常数，无因次；

K

Y

a—气相总体积吸收系数，kmol /（m

3

·

h）；

V—空气的摩尔流率，kmol（B）/ h；

Ω—填料塔截面积，m

2

；





2

4

D

。



A

—混合气中氨被吸收的百分率（吸收率），无因次。

⑵ 操作条件下液体喷淋密度的计算

流体流量



m

3

喷淋密度U





h







塔截面积





m

2









最小喷淋密度经验值

U

min

为0.2 m

3

/

（m

2

·

h）

四、实验装置

33

6-5）

6-6）

（

（