一、实验目的：
了解填料吸收塔的结构和流体力学性能；
二、实验内容：
测定填料层压降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速；
固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）； 三、实验原理
1.填料塔流体力学特性
压强降决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降与气速的关系如下图所示：
在双对数坐标系中，无液体喷淋即喷淋量时，干填料的是一条斜率为1.8~2的直线（图中aa线）。当有一定的喷淋量时，的关系变成折线，并存在两个转折点，在低气速下（C点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，向上弯曲，斜率变大，（图中cd段）。到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。这两个转折点将分为三个区段：恒持液量区、载液区与泛液区。
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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，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。
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨，混合气体中氨的浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高，可认为气-液平衡关系服从亨利定律，方程式，又因是常压操作，相平衡常数m值仅是温度的函数。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为： 所以
其中
式中
GA哺乳衫—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]；
KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]；
Vp—填料层体积[m3]；
△Ym—气相对数平均浓度差；
Y1—气体进塔时的摩尔比， ；
Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比；
Y2—气体出塔时的摩尔比， ；
Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。
3.计算公式
(1) 亨利系数
(2) 总体积传质系数KYa、气相总传质单元高度HOG
a、标准状态下的空气流量V0：
[m3/h]
式中：
V1——空气转子流量计示值 [m3/h]
T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强
T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强
T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强
b、标准状态下的氨气流量V0’
[m3/h]
式中：
V1’——氨气转子流量计示值 [m3 / h]
ρ01——标准状态下氨气的密度1.293 [kg / m3]
ρ02汽车报警系统——标定状态下氨气的密度0.781 [kg / m3]
如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量V0’’为：
V0’’=0.98*V0’
c、惰性气体的摩尔流量G：
G=V0 / 22.4
d、单位时间氨的吸收量GA：
GA=G*(Y1-Y2)
e、进气浓度Y1：
f、尾气浓度Y2：
式中：
Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度 [N]
Vs——加入分析盒中的硫酸溶液体积 [ml]
V——湿式气体流量计所测得的空气体积 [ml]
T0——标准状态下的空气温度 [K]
T——空气流经湿式气体流量计时的温度 [K]
g、对数平均浓度差：
Ye2=0
P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2
m=E / P
式中：
E——亨利常数无纺布切割机
Ls——单位时间喷淋水量 [kmol / h]
P——系统总压强
h、气相总传质单元高度：
式中：
G’——混合体气通过塔截面的摩尔流速
i、吸收率
四、实验流程
填料塔设备参数：
基本数据：塔径Φ0.10m，填料层高0.49m
填料参数：10×10×1.5[mm]瓷拉西环，a1—440[m-1]，ε—0.7，a1/ε3—1280[m-1](干)，
湿填料因子 1500 [m-1]
尾气分析所用硫酸体积：10ml，浓度：0.00631N
吸收实验设备流程图如图所示。空气由漩涡气泵供给，氨气由氨气瓶供给，通过风机旁路阀VA103调节空气流量，孔板压差计测量空气压差降，氨气和空气混合后一起进入填料塔。水经调节阀进入填料塔。
经填料塔吸收，水吸收混合气中的大量氨气从塔底排出，空气和剩余少量氨气从塔顶作为尾气排出。为测量填料层压强降，装有表压计。
利用酸碱中和分析尾气中氨的含量。在吸收瓶中装入10ml硫酸，当量浓度为0.00631mol/L，并滴入1~2滴甲基橙作为指示剂；当指示剂由红变为黄时，记录湿式流量计的体积数。
五、实验步骤
1) 参数设置
点击“参数设置”功能钮，进入参数设置页面；
点击“填料塔径”和“填料高度”中的绿数字，既可以改变塔径和塔高设置；
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点击“填料类型”，旁边图片会相应的显示填料类型；
点击“填料参数记录”按钮记录填料参数；
参数设置完成后即可进行实验操作，默认情况下，填料类型为：
填料塔径 0.10 m
填料高度 0.49 m
填料类型 10*10*1.5 陶瓷拉西环
实验物系为空气、氨和水，实验步骤如下：
2) 测量干塔压降数据
在“实验装置图”中打开风机旁路阀VA103，开度为100；
在“仪表面板”中，启动漩涡气泵电源开关，提供空气供给；
在“仪表面板”中，观察“空气温度”、“空气流量”、“孔板压差”、“填料压降”等数据；
待实验数据稳定后，在“实验数据1”中点击“流体力学数据记录”按钮，记录硅胶模具制作方法
当前状态下的实验数据；
在“实验装置图”中逐渐减小风机旁路阀VA103开度，增大空气流量；
重复③、步骤，至少测量6组数据；
点击“实验报表”功能钮即可察看实验报告；
3) 测量湿塔压降数据
干塔压降测量完毕后，增加阀门VA103开度至100，减少空气流量。因为在湿塔状态下，若空气流量过大，会引起强烈液泛，可能损坏填料。
在“实验装置图”中，打开液体流量调节阀VA104，在整个湿塔压降测量过程中液体流量不变。
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