A. （2013上海模擬）某同學用如圖所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率．實驗所用毛細管橫截面積為1mm2，實
A、圖中X為NaOH溶液，NaOH的作用是吸收呼吸產生的二氧化碳，軟管夾關閉後液滴將向左移動回．所以A描述錯誤．答
B、20min～30min內毛細管中液滴移動的距離變化是130-65=65mm，體積變化是65mm×1mm2=65mm3，平均吸收速率為6.5mm3/min．所以B描述正確．
C、若將試管充入N2，將X換為清水試管中積累了大量二氧化碳和N2，抑制了果蠅的無氧呼吸．所以C描述錯誤．
D、增設的對照實驗應是不加果蠅，並將該裝置置於相同的環境中．所以D描述錯誤．
故應選B．
B. 難溶氣體吸收採用什麼設備
氣體吸收
8.1概述
(1)吸收的目的:在化學工業種,將氣體混合物種的各組分加以分離,
其目的是:
① 回收或捕獲氣體混合物中的有用物質,以製取產品;
② 除去工藝氣體中的有害成分,使氣體凈化,以便進一步加工處理,如有害氣體會使催化劑中毒,必須除去;或除去工業放空尾氣中的有害物,以免污染大氣.
(2)吸收的依據
為達到吸收分離氣體混合物的目的,要用什麼物質(溶劑,吸收劑),其分離的依據使什麼 (氣體混合物中各組分在溶劑中的溶解度不同,若各組分在吸收劑中的溶解度差異越大,吸收
的選擇性越好)例如欲分離氨氣+空氣的混合物,可選擇水做溶劑,因為氨水在水中的溶解度最大,而空氣幾乎不溶於水.
(3)工業吸收設備及氣,液兩相接觸方式
我們已經了解了吸收的依據,下面再思考一個問題,上述密閉容器能否用作工業吸收設備 (可以,但吸收效果不好,原因在於氣,液兩相接觸情況不好)對工業吸收設備有什麼要求 (盡可能提供氣,液兩相有足夠大的接觸面積,盡可能使氣,液兩相接觸充分,盡可能使氣,液兩相的傳質推動力大(逆流))為達到上述要求,目前工業上常用的吸收設備使塔設備,按氣,液兩相在塔中的接觸方式不同分為級式接觸和微分接觸兩大類.
在工業上,上述兩種不同接觸方式的傳質設備不僅用於氣體吸收,同樣也可用於液體精餾,萃取等其他傳質單元操作.兩類設備可採用完全不同的計算方法,本章吸收主要討論填料塔的計算方法,下章精餾主要討論板式塔的計算方法,而兩種方法之間的關系及具體的塔結構及其設計計算在塔設備一章中介紹.
在工業上,兩種形式的塔設備大多情況均為連續操作,即設備內的參數都不隨時間變化,稱為定態連續過程.當然也可以式間歇操作的非定態過程,很少見,故後面除特殊說明外,均指連續定態操作.
(4)工業吸收流程
由流程圖可見,採用吸收操作實現氣體混合物的分離必須解決下列問題:
① 選擇合適的溶劑,使能選擇性比溶解某個(或某些)被分離組風;
② 提供適當的傳質設備(多位填料塔,也有板式塔)以實現氣液兩相的接觸,使被分離組分得以從氣相轉移到液相(吸收)或相反(解吸);
③ 溶劑的再生,即脫除溶解於其中的被分離組分以便循環使用.除了製取溶液產品只需單獨吸收外,一般都要進行解吸操作,使溶劑再生循環使用.
總之,一個完整的吸收分離過程一般包括吸收和解吸兩個組成部分.
(5)溶劑的選擇
吸收操作的成功與否在很大程度上決定於溶劑的性質,特別是溶劑與氣體混合物之間的相平衡關系.根據物理化學中有關相平衡的知識可知,評價溶劑優劣的主要依據應包括以下幾點:
① 溶劑應對被分離組分(溶質)有較大的溶解度,或者說在一定的溫度與濃度下,溶質的平衡分壓要低.這樣,從平衡角度來說,處理一定量混合氣體所需溶劑量較少,氣體中溶質的極限殘余濃度亦可降低;就過程數率而言,溶質平衡分壓↓,過程推動力大,傳質數率快,所需設備尺寸小.
② 溶劑對混合氣體中其他組分的溶解度要小,即溶劑應具備較高的選擇性.若溶劑的選擇性不高,將同時吸收混合物中的其他組分,只能實現組分間某種程度的增濃而不能實現較為完全的分離.
③ 溶質在溶劑中的溶解度應對溫度的變化比較敏感,即不僅在低溫下溶解度要大,平衡分壓要小,而且隨著溫度升高,溶解度應迅速下降,平衡分壓應迅速上升.這樣,被吸收的氣體容易解吸,溶劑再生方便.
④ 溶劑的蒸汽壓要低,不易揮發.一方面是為了減少溶劑在吸收和再生過程的損失,另一方面也是避免在氣體中引入新的雜質.
⑤ 溶劑應有較好的化學穩定性,以免使用過程中發生變質;
⑥ 溶劑應有較低的粘度,不易產生泡沫,以實現吸收塔內良好的氣液接觸和塔頂的氣液分離.
⑦ 溶劑應盡可能滿足價廉,易得,無毒,不易燃燒等經濟和安全條件.
實際上很難找到一個理想得溶劑能夠滿足上述所有要求,應對可供選擇得溶劑做全面得評價,以便作出經濟,合理得選擇.
(6)吸收操作得經濟性
吸收總費用=設備(塔,換熱器等)折舊費+操作費(佔比重大)
操作費用主要包括:
① 氣,液兩相流經吸收設備得能量消耗;
② 溶劑得揮發度損失和變質損失;
③ 溶劑得再生費用,即解吸操作費用.(在三者中佔比例最大)
常用得解吸方法有升溫,吹氣,減壓,其中升溫與吹氣特別是升溫與吹氣同時使用最為常見.減壓有利解吸,加壓有利吸收,溶劑在吸收與解吸設備之間循環,其間得加熱和冷卻,泄壓與加壓必消耗較多得能量,故採用減壓解吸不常見.若溶劑得溶解能力差,離開吸收塔得吸收液中溶質濃度低,則所需得溶劑循環量大,再生能耗也大.若溶劑得溶解能力對溫度變化不敏感,所需解吸溫度較高,溶劑再生得能耗也將增大.
若吸收了溶質以後得溶液是產品,此時不再需要溶劑的再生,這種吸收過程自然是最經濟的.
提高吸收操作經濟性的一種措施是對吸收系統進行優化設計(使系統的總費用最低),單塔吸收優化設計較容易,解題指南中有介紹(課程優化設計要做),吸收—解吸系統優化設計較難,許多問題有待研究解決(感興趣的同學可去解決)
(7)物理吸收和化學吸收
① 物理吸收:吸收時溶質與溶劑不發生明顯的化學反應,如上述洗油吸收苯,水吸收CO2,SO2等.
② 化學吸收:吸收時溶質與溶劑或溶液中的其它物質發生化學反應.如CO2在水中的溶解度甚低,但若用K2CO3水溶液吸收CO2,則在液相中發生下列反應:
K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3
從而使K2CO3水溶液具有較高的吸收CO2的能力,作為化學吸收可被利用的化學反應一般都滿足以下條件:
可逆性.若該反應不可逆,溶劑將難以再生和循環使用
較高的反應數率.若反應速率較慢,應研究加入適當的催化劑以加快反應速率.
(8)本章所作的基本假定
① 單組分吸收.其餘組分可視為一個惰性組分
② 溶劑的蒸汽壓很低,因此氣相中不含溶劑蒸汽
8.2氣液相平衡
吸收(傳質)與傳熱兩個過程的相似處:
傳熱與吸收過程均由三步構成(解釋三步相似),但兩個過程也有不同處:傳熱的推動力是兩流體的溫度差,過程的極限是兩流體的溫度相等;吸收的推動力不是兩相的濃度差,過程的極限也不是兩相的濃度相等.這是由於氣液之間的相平衡不同於冷熱流體之間的熱平衡,氣液相平衡關系是吸收過程的重要基礎,我們將詳細討論它.
8.2.1平衡溶解度
在一定的溫度與總壓下,使一定量的溶劑與溶質接觸,溶質便由氣相向液相轉移,隨著溶液濃度的逐漸增高,傳質速率將逐漸減慢,最後降為零,此時液相中溶質達到飽和,濃度達到一最大限度(為液相中溶質A的摩爾分數,下標e代表平衡),這時稱氣液兩相達到相平衡,稱為平衡溶解度,簡稱為溶解度(溶解度可以用不同的方式表示,相平衡關系亦可用不同的方式表示,如～,～,～,～等).
注意:此時並非沒有溶質分子繼續進入液相,只是任何瞬間進入液相的溶質分子數與從液相逸出的溶質分子數恰好相等,在宏觀上過程就象是停止了.這種狀態稱為相際動平衡,簡稱相平衡.
(1)溶解度曲線
對單組分物理吸收的物系,根據相律,自由度數F為F=C-Φ+2=3-2+2=3(C=3,溶質A,惰性組分B,溶劑S,Φ=2,氣,液兩相),即在溫度,總壓,氣,液相組成共4個變數中,由3個自變數(獨立變數),另1個是它們的函數,故可將平衡時溶質在氣相中的分壓表達為溫度,總壓和溶解度的函數:
有關氣液相平衡關系的理論還不夠完善,故上述平衡關系的具體函數形式還不能從理論上推出,一般時針對具體物系進行實驗測定.實驗表明,當總壓不太高(一般<0.5Mpa)時,對平衡的影響可以忽略,而溫度對平衡的影響頗大.圖8-3為不同溫度下氨在水中的溶解度曲線.從此圖可以看出,↑同一下↓或同一下↑.～圖直接反映了相平衡的本質(氣相組成用分壓表示直觀),可直截了當地用以思考與分析.後面在討論吸收塔的計算問題時所涉及到的許多關系式如物料衡算關系式,填料層高度計算式等其中的氣液組成均用摩爾分數(氣相),(液相)表示,故以摩爾分數,表示的相平衡關系可以方便地與吸收的上述關系一起對整個吸收過程進行數學描述.圖8-4為SO2 在101.3Kpa下在水中的溶解度曲線,圖中氣,液組成用摩爾分數,表示.圖8-3～關系曲線為何不指定總壓 (或吸收)
②解吸(<解吸)
(2)指明過程的極限
(3)計算過程的推動力
8.3 擴散和單相傳質
在分析任一化工過程時都需要解決兩個基本問題:過程的極限和過程的數率.吸收過程的極限決定於吸收的相平衡常數,在8.2節中作了討論.本節將討論吸收的速率問題.吸收過程涉及兩相間的物質傳遞,它包括三個步驟:
溶質由氣相主體傳遞到兩相界面,即氣相內的物質傳遞;
溶質在相界面上的溶解,由氣相轉入液相,即界面上發生的溶解過程
溶質自界面被傳遞至液相主體,即液相內的物質傳遞.
通常,第②步即界面上發生的溶解過程很容易進行,其阻力很小()故認為相界面上的溶解推動力亦很小,小至可認為其推動力為零,則相界面上氣,液組成滿足相平衡關系,這樣總過程的速率將由兩個單相即①步氣相和③步液相內的傳質速率所決定.無論是氣相還是液相,物質傳遞的機理包括以下兩種.
(1)分子擴散.類似於傳熱中的熱傳導,是分子微觀運動的宏觀統計結果.混合物中存在溫度梯度,壓強梯度及濃度梯度都會產生分子擴散,本章僅討論因濃度梯度而造成的分子擴散速率.發生在靜止或層流流體里的擴散就是分子擴散.
(2)對流傳質.是憑藉流體質點的湍流和漩渦而引起的擴散稱為對流傳質.發生在湍流流體里的傳質除分子擴散外更主要的是對流傳質.
將一勺砂糖投於杯水中,片刻後整杯的水都會變甜,這就是分子擴散的結果.若用勺攪動杯中水,則將甜得更快更均勻,那便是對流傳質的結果.
以下僅討論定態條件下雙組分物系的分子擴散和對流傳質.
8.3.1雙組分混合物中的分子擴散
(1)費克定律
只要流體內部有濃度梯度,就會產生分子擴散,在恆溫恆壓下,一維分子擴散速率可用費克定律表達如下:
濃度梯度指向濃度增加的方向,而擴散向濃度降低的方向進行,故式中加-負號.為組分A在雙組分混合物A,B中的擴散系數.
對雙組分混合物,在總濃度(對氣相也可說總壓)各處相等及=常數的前提下,也有
(前提為常數,對氣壓為總壓不變)
也就是說費克定律中的""為"分子對稱面",A,B兩組分的分子擴散速率大小相等,方向相反,否則就不能保證總濃度(或總壓)不變.
(2)分子擴散與主體流動
氣液相界面只允許溶質A溶解穿過,惰性氣體B不能溶解穿過,也不允許溶劑S逆向汽化通過.由於界面處A組分不斷被溶解吸收,,A組分存在濃度梯度 ,其方向指向A組分濃度高的方向為正,而A組分的分子擴散方向與其相反,朝界面擴散惰性氣體B組分由於不能被液體吸收,故B組分在相界處的濃度高於氣相主體,B組分存在濃度梯度,其方向指向B組分濃度高的方向為正,而B組分的分子擴散方向與其相反,朝氣相主體擴散.
當液相能以同一速率向界面供應B組分時,界面處保持恆定,則,這種情況屬於等分子反向擴散(下一章精餾屬於這種情況).吸收過程液相不存在B組分,不可能向截面提供B組分,故吸收過程所發生的是組分A的單向擴散,而不是等分子反向擴散.
由於界面處組分A被液體吸收及組分B反向擴散離開界面,都將導致截面處氣體總壓降低,使氣相主體與界面之間產生微小壓差,這一壓差必然促使混合氣體向界面流動,此流動稱為主體流動.
主體流動不同於擴散流(或),擴散流是分子微觀運動的宏觀結果,它所傳遞的是純組分A或純組分B.主體流動系宏觀運動,它同時攜帶組分A與B流向界面.在定態條件下,主體流動所帶組分B的量必恰好等於組分B反向擴散的量,以使保持恆定.
因氣相主體與界面間的微小壓差便足以造成必要的主體流動,因此氣相各處的總壓(或)仍可認為基本上是相等的,即的前提依然成立.
(3)分子擴散的速率方程
通過靜止或層流氣膜中與界面平行的任一靜止平面PQ的物流由三個:兩個擴散流和,及一個主體流動.設通過靜止考擦平面PQ的凈物流為N,對平面PQ作總物料衡算可得
式中:N——
——
——
——
上式說明,盡管主體流動與凈物流的含義不同,但主體流動的速率與凈物流速率N必相等.
為了求出組分A因分子擴散和主體流動而造成的傳質速率,可在平面PQ處組分A作物料衡算得:
式中: ——因組分A存在濃度梯度引起的分子擴散速率;
——主體流動中A所佔的傳遞速率.
一般情況下,對雙組分物系,凈物流速率N即包括組分A也包括組分B,即
故: (8-16)
與有關
(4)分子擴散速率的積分式
上式分子擴散速率微分式中包含和兩個未知數,只有已知和之間的關系時,才能積分求解,下面討論兩種常見的情況.
等分子反向擴散(精餾)
等分子反向擴散時沒有凈物流(因而也無主體流動=0),則,故
令,為擴散距離,積分上式得
此式表明等分子反向擴散時組分A的濃度分布為一直線.如圖8-11所示.
對氣相
單向擴散(吸收)
前已述及,吸收過程主體流動所帶組分B的量必等於組分B反向分子擴散的量,故惰性組分B的凈傳遞速率,可改寫為:
令
則
故
此式表面單向擴散時組分A的濃度分布為一對數函數,如圖8-12所示.
對氣相
與等分子反向擴散速率方程相比,單向擴散時多了一個因子或, ,我們稱之為漂流因子(數),它反映了主體流動對傳質速率的影響,,主體流動作用,對吸收愈好,這就如順水推舟,水流使船速加大,故稱之為漂流因子.若,,主體流動的影響可略去.
8.3.2擴散系數
擴散系數是物質的一種傳遞性質.它在傳質中的作用與導熱系數在傳熱中的作用相類似,但比導熱系數更為復雜:一種物質的擴散總是相對於其他物質而言的,所以它至少要涉及兩種物質,同一組分在不同混合物中的擴散系數是不一樣的;擴散系數還與體系體系的溫度,總壓(氣相)或濃度(液相有關).目前,擴散系數可由以下3種途徑獲得:
試驗測得.試驗測定是求物質擴散系數的根本途徑,後面通過例8-2說明試驗測定擴散系數的方法,當然還有其他的試驗測定法.
有的手冊中查得.
藉助某些經驗的或半經驗的公式進行估算(查不到D又缺乏進行試驗測定的條件時).
組分在氣體中的擴散系數
表8-1列出總壓在101.3kpa下某些氣體在空氣中的擴散系數數值,由表可見氣體擴散系數的值約為.
經分子運動論的理論推導與試驗修正,可以得到估算氣體擴散系數的半經驗式,如式(8-23)所示.該式形式復雜不須記住,只要能正確使用即可.由該式可知氣體擴散系數D與A,B兩組分的性質,體系和溫度,壓強有關.對一定物系氣體D與絕對溫度T的1.81次方成正比,與壓強p成反比,式(8-24)須記住.
例8-2,解:
通過靜止氣體層的擴散為單向擴散,且為一非定態過程,但因擴散距離z的變化緩慢,故可作為擬定態處理.擴散速率可用式(8-22)表示
為求D必須知道,設汽化時間為,則的汽化速率也可用液面高度變化的速率表示,即
所以
=
=9.12×10-6m2/s
注意:①本題的難點在何處 ()②本解法與書本解法的區別在何處
組分在液體中的擴散系數
表8-3列出了某些物質在液體中的擴散系數,由於液體中的分子要比氣體中的分子密集的多,可以預計其擴散系數要比氣體中的擴散系數小的多,由表8-3知,液體中的擴散系數的數量級約為10-5cm2/s,為氣相中的萬分之一(氣相約10-1～1cm2/s).
由於液體中的擴散在理論上還不成熟,用半經驗式估算流體擴散系數不如氣體可靠.此外,液體中組分的濃度對擴散系數由很大的影響.對很稀的非電解溶液可按(8-25)估算.此式亦不須記住,但須記住式(8-26),D與T成正比,與成反比.
8.3.3對流傳質
(1)對流傳質的貢獻
通常傳質設備中的流體都是流動的,流動流體與相界面之間的物質傳遞稱為對流傳質(如前述溶質由氣相主體傳到相界面及由相界面傳到液相主體).流體的流動加快了相內的物質傳遞,層流及湍流兩種流動加快傳質的原因如下:
層流流動
此時溶質A組分再垂直於流動方向上的傳質機理仍為分子擴散,但流動改變了橫截面MN上的濃度分布,以氣相於相界面的傳質為例,組分A的濃度分布由靜止氣體的直線1變為曲線2,根據分子擴散速率方程式
由於相界面出濃度梯度變大,強化了傳質.
湍流流動
大多數傳質設備中流體的流動都屬於湍流.湍流主體中流體產生大量的漩渦,引起流體質點間的劇烈混合,促進了橫向(傳質方向)的物質傳遞,流體主體的濃度分布被均化,濃度分布如曲線3所示.界面處的濃度梯度進一步變大,在主體濃度與界面濃度差相等的情況下,傳質速率得到進一步的提高.
(2)對流傳質速率
對流傳質現象極為復雜,以湍流流動為例:在湍流主體中存在大量漩渦,傳質只要靠渦流擴散;靠近界面附近有一層很薄的層流底層,傳質主要靠分子擴散;在湍流主體和層流底層之間的過渡區漩渦擴散和分子擴散都存在.對流擴散速率可仿照分子擴散的速率寫成:
不像D那樣是物性參數,它與流體的湍動程度有關,也與流體質點的位置有關,難於用試驗的方法測定,故的表達式形式好看但不好用,因而不能將代入的表達式中積分求出對流傳質速率,怎麼辦 目前一般是仿照對流給熱,將對流傳質速率方程寫成類似於牛頓冷卻定律或的形式,即認為正比於流體主體濃度與界面濃度之差,但與對流傳熱不同的是氣液兩相的濃度都可用不同的單位表示,所以可寫成多種形式:
氣相與界面間的
式中: 以分壓差表示推動力的氣相傳質系數或
式中: 以摩爾分數差表示推動力的氣相傳質系數
界面與液相間的
式中: 以濃度差表示推動力的液相傳質系數
或
式中: 以摩爾分數差表示推動力的液相傳質系數
注意:各有與相應的推動力一一對應,他們的單位是什麼
比較以上各式可得出:
上述處理方法實際上是將一組流體主體濃度和界面濃度之差作為對流傳質的推動力,而將影響對流傳質的眾多因素包括到氣相(或液相)傳質系數中.現在問題歸結到如何得到各種具體條件下的傳質系數(用試驗測定的方法),對這么復雜的問題,具體用何種試驗研究方法比較適宜 (因次分析法)
(3)傳質系數的無因次關聯式
找出影響傳質系數的因素,式中d為定性尺寸,D為擴散系數
對各變數的因次進行分析,得出無因次數群的函數表達式:
式中:准數定義見p19
由試驗測定函數的定量關系
對降膜式吸收器 ,
然而,實際使用的傳質設備形式各樣(各種填料塔和板式塔),塔內流動情況十分復雜,兩相的接觸面液往往難以確定,這使對流傳質分系數(氣相或液相)的一般准數關聯式遠不及傳熱那樣完善和可靠.同學們以後設計塔設備時要查閱有關的文獻資料找出自己的設計條件相近的傳質系數關聯式,有條件應通過試驗測定.
8.3.4三傳(質量,動量,熱量傳遞)類比
三傳之間彼此有些類似的規律可進行類比研究(自學).
8.3.5對流傳質理論
上述關於對流傳質問題的處理方法時基於因次分析的試驗法,並未對對流傳質過程做理論上的探討.為了揭示對流傳質系數的物理本質,從理論上說明各因素對它的影響,不少研究者採用數學模型法加以研究,提出了多種傳質模型.我們先簡要回顧上學期學過的數學模型法的主要研究步驟:
將復雜的真實過程本省簡化成易於用數學方程式描述的物理模型;
對所得到的物理模型進行數學描述即建立數學模型;
通過試驗對數學模型的合理性進行檢驗並測定模型參數.
不同的研究者對過程的理解不同從而導出不同的模型,下面簡要介紹三個重要的產值模型.
有效膜理論(惠特曼 Whitman,1923年)
物理模型惠特曼對復雜的對流傳質過程作如下簡述:a,氣液相界面兩側各存在一層靜止的或作層流流動的氣膜和液膜,其厚度分別為和,氣相或液相主體內由於流體高度團動混合均勻故不存在濃度差,所有濃度差集中於有效氣膜和液膜內,故氣相和液相的傳質阻力也全部集中於該兩層有效膜內;b,靜止或層流有效 膜中的傳質是定態的分子擴散.
數學模型.
根據上述有效膜物理模型,通過膜的擴散為分子擴散,且吸收為單向擴散,故分別可用式(8-22)和式(8-20)描述氣膜和液膜的傳質情況:
氣膜
式中:
液膜
式中
③ 試驗測定模型參數
中分別包含了待定的參數與,既有效膜的厚度,稱之為數學模型參數,需由試驗測定.如果該模型能有效地反映過程的實質,那麼,應主要取決於流體的流動狀況(流體湍動越劇烈,膜厚度越薄,反之亦然)而與溶質組分A的擴散系數D無關,然而以上兩式預示均正比於D,而試驗結果表面,兩者不符合.若為了與試驗結果相吻合,有效膜厚度不僅與流動狀況有關,而且與擴散系數D有關.這樣,,不是實際存在的有效膜厚度,而是一種虛擬的或當量的膜厚,從而失去了該膜型應具有的理論含義.
由於有效膜理論與實際情況有些不符,促使許多研究者對對流傳質理論進行了更深入的研究,從不同的角度研究提出的理論,下面介紹兩種)
溶質滲透理論(希格比 Higbie,1935年)
希格比認為液體在流動過程中每隔一定時間發生一次完全的混合,使液體的濃度均勻化,在時間內,液相中發生的不再是定態的擴散過程,而是非定態的擴散過程.根據上述假設經數學描述得到:
與試驗結果較吻合,但難以測定.
表面更新理論(丹克沃茨 Danckwerts,1951年)
丹克沃茨認為液體在流動過程中表面不斷更新,即不斷地有液體從主體轉為界面而暴露於氣相中,這種界面不斷更新使傳質過程大大強化,其原因在於原來需要通過緩慢的擴散過程才能將溶質傳至液體深處,現通過表面更新,深處的液體就有機會直接與氣體接觸以接受傳質.定義S為表面更新頻率,經過數學描述並求解得到:
與試驗結果較吻合,但S難求.
綜上所述,溶質滲透理論和表面更新理論比有效膜理論更接近實際情況,但或S難以測定,將它們用於傳質過程的設計仍有一段距離,故目前用於傳質設備設計主要還是有效膜理論.
8.4 相際傳質
溶質從一個相轉移到另一個相稱為相際傳質或兩相間的傳質.吸收過程的相際傳質是由氣相與界面間的對流傳質,界面上溶質組分的溶解,液相與界面間的對流傳質三個過程串聯而成.解決吸收過程相際傳質速率問題目前是用雙膜模型.
雙膜模型
雙膜模型的要點如下:
在相互接觸的氣液兩相間存在著穩定的相界面,界面兩側分別存在著一個很薄的有效層流氣膜和液膜,被吸收的溶質組分只能分子擴散的方式通過這兩層膜,氣相和液相的濃度變化(即推動力)及阻力均分別幾種在這兩層膜中,故
氣相與界相=氣相傳質推動力/氣相傳質阻力
界面與液相=液相傳質推動力/液相傳質阻力
在相界面上不存在傳質阻力,所需傳質推動力等零,即在界面上氣,液兩相濃度成平衡,.
對稀溶液:(通過原點的直線)
或在計算范圍內平衡線近似為直線:(圖8-19)
相際傳質速率方程
以上求的兩個式子中可通過試驗測定求得,但兩式中的界面組成難求,實際使用時須設法從式中消去.如何消去呢 既然我們討論的是定態傳質問題,氣相與界面間的傳質速率應等於界面與液相的傳質速率,即
為消去界面濃度,上式最右端分子分母均乘以m,並將串聯過程的推動力加和以及阻力加即得:
對稀溶液,則,故上式成為:
吸收總推動力/吸收總阻力
令 (總阻力=氣膜阻力+液膜阻力,符合雙膜模型 )
以氣相摩爾分數差為總推動力的總傳質系數,.
思考題:①若平衡關系為,上式成立否 為什麼:
②為得到以為總推動力的總傳質(相對傳質)速率方程,該如何處理
=吸收總推動力/吸收總阻力
比較的表達式可知
③ 你能導出解吸時的總傳質(相際傳質)速率方程嗎 若能請導出其表達式,並與吸收的方程比較.
解吸時總推動力與吸收相反,但總傳質系數與吸收相同.
(3)傳質速率方程的各種表達形式
由於傳質速率方程中的傳質系數可用總傳質系數或某一相的分傳質系數兩種方法表示,相應的推動力也有總推動力或某一相的推動力兩種,而氣液相的濃度又可以用不同的方法表示,相平衡方程亦有不同的表達形式,故傳質速率方程也有多種形式.表8-4列出了幾種常用的速率方程,使用時應特別注意不同的推動力應對應於不同的傳質系數.在解題指南p267表15-2中列出了相平衡方程為所對應的傳質速率方程.上標*代表平衡相當於教材下標e,Y,X為摩爾比,它們於y,x的關系為,,今後若題目給定的時該形式的相平衡方程,就要使用與之相應的傳質速率方程.另外表15-2中的H與本教材表8-4中的H為倒數關系.
8.4.2傳質阻力的控制步驟
從前面根據雙膜模型導出的結果可知總傳質阻力為氣膜傳質阻力與液膜傳質阻力之和,即
,
(1) 氣膜阻力控制
當時,,即,此時的傳質阻力主要集中於氣膜,稱這種情況為"氣膜阻力控制".顯然,對於氣膜阻力控制的吸收過程,欲提高傳質速率,在選擇設備形式及確定操作條件時需設法提高以減小氣膜阻力,如氣體流率,.這與對流傳熱時為提高傳熱傳熱速率需設法提高小的以減小傳熱阻力類似.易溶氣體溶解度大,平衡線斜率m小,其吸收過程往往是氣膜阻力控制,如用水吸收,用弄硫酸吸收水蒸汽等均為氣膜控制.
(2)液膜阻力控制
當時,,即,此時的傳質阻力只要集中於液膜,稱這種情況為"液膜阻力控制".顯然,對於液膜阻力控制的吸收過程,欲提高傳質速率,在選擇設備形式及確定操作條件時需設法提高以減小氣膜阻力,如液體流率,.難溶氣體溶解度小,平衡線斜率m大,其吸收過程多為液膜控制,如用水吸收等均為液膜控制.
用水吸收及丙酮蒸汽,氣膜阻力和液膜阻力各佔一定比例,此時應同時設法減小氣膜阻力和液膜阻力,傳質速率才會有明顯提高,我們稱這種情況為"雙膜控制".
例8-4
8.5低含量氣體吸收
8.5.1吸收過程的數學描述
以逆流填料吸收塔為例,如右圖所示
(1)底含量氣體吸收底特點
① G,L可視為常量
② 吸收過程時等溫底(不必進行熱衡)
③ 傳質系數為常量
底含量氣體吸收底上述特點將使計算過程大為簡化.
(2)全塔物料衡算
(3)料衡算和傳遞速率的微分表達式
沿塔高(的正方向)氣液濃度是連續變化的,傳質推動力和傳質速率也是沿塔高變化的,必須先列出無聊衡算和傳質速率的微分表達式,然後沿塔高積分得到積分式才能用於吸收過程計算.取微元塔段作物料衡算得
對氣相 ()
式中:G——,為塔截面積;
——,為傳質面積;
——,為傳質面積,為填料體積;
——,高度.
對液相
(4)傳質速率積分式
(5)傳質單元數欲傳質單元高度
令
C. 如圖中的實驗裝置用於測量大麥種子的呼吸速率．實驗開始時，用夾子夾緊橡皮管並使圖中U形管內兩側有色液
（1）分析圖示及題干可知，該實驗通過測定吸收O2的速率來衡量呼吸速率，故在兩個裝置中都加入了NaOH溶液，其目是吸收呼吸產生的二氧化碳，從而排除無關變數的干擾．
（2）裝置A中的種子是活的，可進行呼吸作用；消耗O2，而產生CO2，由於裝置中的NaOH溶液能與CO2反應，故裝置A中有色液體的變化量表示大麥種子呼吸作用消耗氧的體積．
（3）在實驗的兩個裝置中，設置B裝置的目的是排除由物理因素引起的氣體熱膨脹對實驗結果的干擾，起對照作用．故應對裝置B中對大麥種子進行滅菌處理，防止種子表面的細菌等微生物的呼吸作用產生或吸收的氣體影響實驗結果；環境溫度上升會引起裝置中的氣體膨脹，從而導致裝置B中有色液體的變化．
（4）用裝置A的結果加上裝置B（校正值）的結果是80mm3/g，這是10克大麥種子的，再除以10就是所要的結果（O2吸收速率：80mm3/10g=8mm3g-1h-1）．
故答：
（1）吸收呼吸產生的二氧化碳
（2）大麥種子呼吸作用消耗氧的體積
（3）滅菌是防止細菌呼吸作用產生或吸收的氣體影響實驗結果由於環境溫度上升而引起的氣體膨脹對照（排除由物理因素引起的氣體熱膨脹對實驗結果的干擾）
（4）O2吸收速率=80mm3/10g=8mm3g-1h-1
D. 某同學用下圖所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率。實驗所 用毛細管橫截面積為1 mm2,
[答案]B
[解析]圖中X為NaOH溶液,用以吸收呼吸作用產生的二氧化碳,軟管夾關閉後液滴將向左移回動,A錯誤;在20~30 min內氧氣的平答均吸收速率為(130-65)/10=6.5 mm3/min,B正確;如將X換為清水,並將試管充入N2無法測定果蠅幼蟲無氧呼吸速率,因為果蠅幼蟲無氧呼吸既不消耗氧氣也不產生二氧化碳,液滴不會移動,無法觀察,C錯誤;增設的對照實驗應該將果蠅加熱變成死果蠅,並將該裝置置於相同的環境中,D錯誤。
E. 研究性學習小組同學用下圖甲所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率．實驗開始時，打開軟管夾，將裝置放入25
（1）分析實驗裝置可知，X的作用是吸收細胞呼吸釋放的二氧化碳，該物質是NaOH，由於細回胞呼吸消耗氧氣答釋放二氧化碳，釋放的二氧化碳被NaOH吸收，試管中的氣壓下降，毛細管內的液滴向左移動．
（2）由表格實驗數據可知，在20min～30min內，液滴移動的距離是130-65=65mm，毛細管橫截面積為1mm2，所以氧氣減少的體積是65mm×1mm2=65mm3，在20min～30min時氧氣的平均吸收速率為65mm3÷10min=6.5mm3/min．
（3）此實驗沒有對著實驗，應設置一對照實驗消除偶然因素對實驗結果的影響，可以增加一相同的實驗裝置，將活的果蠅換成死的果蠅作為對照．
故答案應為：
（1）NaOH左
（2）6.5（3）將活的果蠅換成死的果蠅，其他條件保持不變
F. 有沒有有關氮氣吸附實驗的分析資料
實驗六 吸收實驗
(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測定吸收劑用量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
2、測定氣體流量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
3、測定吸收劑及氣體溫度與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
三、實驗原理
吸收是分離混合氣體時利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑、吸收溫度、液氣比及吸收劑進口濃度下，其吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對某組分具有選擇性吸收。
1、吸收總傳質系數Kya的測定
傳質速率式： NA=Kya·V填·△Ym (1)
物料衡算式： G空(Y1-Y2)=L(X1-X2) (2)
相平衡式： Y=mX (3)
(1)和(2)式聯立得： Kya= (4)
由於實驗物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進口中丙酮濃度y1>10%,屬於高濃度氣體吸收，所以：
Y1= ； Y2= ；
G空—空氣的流量（由裝有測空氣的流量計測定）,Kmol/m2·h；
V填—與塔結構和填料層高度有關；
其中： (5)
； ；
L—吸收劑的流量（由裝有測吸收劑的流量計測定）, Kmol/m2·h；
m---相平衡常數（由吸收劑進塔與出塔處裝的溫度計所測溫度確定），吸收溫度：
附：流量計校正公式為：
, L/h (GN為空氣轉子流量計讀數)
單位變換： ，Kmol/m2·h；（其中，A為塔橫截面積， ）
，Kmol/m2·h；（其中，L0是水流量l/h，M0是水的摩爾質量）
2、吸收塔的操作
吸收操作的目標函數：y2 或 η=
影響y2 有：1).設備因素；2).操作因素。
1).設備因素
a、填料塔的結構
典型的填料塔結構為塔體是一圓形筒體，筒體內分層安放一定高度的填料層，填料層底端由擱柵支撐，液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個塔截面的填料上。液體靠重力自上而下流動，氣體靠壓差自下而上流動。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質發生在氣液接觸面上。
最早的填料拉西(1914)由拉西發明，它是一段外徑和高度相等的短管，時隔多年，鮑爾環，階梯環，彈簧填料，θ環填料……不銹鋼金屬
圖1. 填料塔結構示意圖
絲網波紋填料，以及種類繁多的規整填料。評價填料特性的三個數字：
i)比表面積 a (m2/m3) 越大越好；
ii)空隙率ε 氣體阻力盡可能小，ε越大越好；
iii)單位堆積體積內的填料數目n。
b、 填料的作用
(1) 增加氣液接觸面積
應滿足：i) 80%以上的填料潤濕。
ii) 液體為分散相，氣體為連續相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。
(2) 增加氣液接觸面的湍動
應滿足：i) 保證氣液逆流。
圖2. 操作線與平衡線的關系
ii) 要有適宜的液氣比，若氣速過大，液體下降速度為零，即發生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會起作用。
c、 液體分布器的作用
(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。
(2)克服液體向壁偏流現象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。
(3)使填料均勻潤濕，從而增加氣液接觸面積。
2）、操作因素
本文所強調對於特定的吸收過程，改變L、t、x2三要素對改善y2所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過程，三要素中哪一個是控制因素。
(1)、當L/G >m時，推動力△ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定，見圖2所示。若增加吸收劑L的流量導致解吸超負荷，解吸不徹底，所引起的後果是吸收劑進口濃度x2增加，從而使吸收後尾氣濃度y2 也增加。針對這種情況，控制操作要素是x2，降低x2，見圖2所示。
其方法有二種：
i)改善解吸塔的操作，採用一切能使解吸徹底的方法。
ii)增加新鮮吸收劑的用量。
(
2) 當L/G<m時，若適當增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見圖3所示，△ym將增加；其二對液膜傳質分系數的提高也有一定的貢獻。如果物系屬於液膜控制，此時的控制操作要素是適當增加吸收劑的流量L。
但是，L的增加有適度的要求，一般為L/G=(1.1～2)(L/G)min,還應同時考慮再生設備的處理能力。
（3）當吸收系強放熱過程時，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達到了解吸溫度。此時的平衡線斜率變陡，傳質推動力△ym下降，見圖4所示。如，用水來吸收SO3制H2SO4,第一步只能先製得93%的硫酸，再用93%硫酸冷卻後吸收SO3,經脫去少量水，才製得98%濃硫酸。因此，針對這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度t，即吸收液需經中間冷卻後再吸收。
四、實驗裝置流程圖
1、設備流程圖
2、 主要設備儀表
管道加熱器，吸收塔，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機，流量計，測溫儀表
3、 主要設備參數
玻璃彈簧填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：240mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
瓷拉西環填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：400mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
4、 用氣相色譜測丙酮的操作條件（氣相色譜儀GC961T）
進樣器溫度： 150℃ 熱導池溫度： 150℃
柱箱初始溫度： 150℃ 載氣流量A： 刻度5左右
載氣流量B： 刻度5左右 電流： 80MA
進樣量（六通閥進樣）： 25ML
五、實驗步驟
1、打開吸收劑計量流量計至刻度為2 L/h。
2、打開空氣壓縮機，調節壓力定值器至刻度為0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動的推動力，因為尾氣排放直接放空。
3、調節液封裝置中的調節閥使吸收塔塔底液位處於氣體進口處以下的某一固定高度。
4、調節空氣計量流量計至刻度為400 L/h。
5、待穩定10 min後，分別對氣體進、出口y1、y2取樣分析，為使實驗數據准確起見，先取y2,後取y1；取樣針筒應在取樣分析前用待測氣體洗二次，取樣量近30ml。
6、當常溫吸收實驗數據測定完後，將吸收劑進口溫度調節器打開，旋至電流刻度為1.2A，待進、出口溫度顯示均不變時，取樣分析。
注意事項：
1、 室溫大於15℃時，空氣不需加熱，即可達到配料要求。若室溫偏低，可預熱空氣使y1達到要求。
2、 各儀表讀數恆定5min以後，即可記錄或取樣分析有關數據，再按預先設計的實驗方案調節有關參數。
3、 用微量針管取樣時，應特別仔細，按老師要求操作。
六、實驗報告的內容和要求
1、 數據採集完後用計算機進行處理。
2、 取一組數據進行示例計算，計算出ΔYm、η、Kya。
3、對實驗結果進行討論和分析。
七、思考題
1、 從傳質推動力和傳質阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？
2、 從實驗數據分析水吸收丙酮是氣膜控制還是液膜控制，還是兩者兼有之？
3、 填料吸收塔塔底為什麼必須有液封裝置，液封裝置是如何設計的。
4、 將液體丙酮混入空氣中。除實驗裝置中用到的方法外，還可有哪幾種？
附表：
原始數據記錄表格
No 液相流量L/h 氣相流量L/h 液相進口溫度℃ 液相出口溫度℃ 氣相進口濃度mol% 氣相出口濃度mol%
1
2
3
4
5
（二）氨填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/z)--U關系曲線；
2、在一定噴淋量下，計算混合氣體中氨組分為O.02靡爾比時的傳質系數Kya。
三、實驗原理
1、總傳質系數Kya的測定
（1）
式中：v--空氣的摩爾流量 mol/h；
Kya--傳質系數 mol/m3·h；
Ω—塔的橫截面積 m2；
HOG--氣相總傳質單元高度 m。
由(7--1)可知， (2)
2、氣相總傳質單元高度的HOG的測定:
(3)
式中: Z--填料層總高度 m;
NOG--氣相總傳質單元數;
3、氣相總傳質單元數NOG的測定，
(4)
式中:y1--塔底氣相濃度;
y2--塔頂氣相依度;
ΔYm--平均濃度差。
4、氣相平均推動力ΔYm的測定：
（5）
5、吸收塔的操作和調節:
吸收操作的結果最終表現在出口氣體的組成y2上，或組分的回收率η上。在低濃度氣體吸收時，回收率可近似用下式計算:
(6)
吸收塔的氣體進口條件是由前一工序決定的，控制和調節吸收操作結果的是吸收劑的進口條件:流率L、溫度t、濃度X三個要素。
由吸收分析可知，改變吸收劑用量是對吸收過程進行調節的最常用的方法，當氣體流率G不變時，增加吸收劑流率，吸收速率NA增加，溶質吸收量增加，那麼出口氣體的組成y2減小，回收度η增大。當液相阻力較小時，增加液體的流量，傳質總系數變化較小或基本不變，溶質吸收量的增加主要是由於傳質平均推動力Δym的增加而引起的，即此時吸收過程的調節主要靠傳質系數大幅度增加，而平均推動力可能減小，但總的結果使傳質速度增大，溶質吸收量增大。
吸收劑入口溫度對吸收過程影響也甚大，也是控制和調節吸收操作的一個重要因素。降低吸收劑的溫度。使氣體的溶解度增大，相平衡常數減小。
對於液膜控制的吸收過程，降低操作溫度、吸收過程的阻力 將隨之減小，結果使吸收效果變好，y2降低，而平均推動力ΔYm或許會減小。對於氣相控制的吸收過程，降低操作溫度，過程 阻力 不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好。總之，吸收劑溫度的降低，改變了相平衡常數，對過程阻力及過程推動力都產生影響，其總的結果使吸收效果變好，吸收過程的回收度增加。
吸收劑進口濃度x2是控制和調節吸收效果的又一重要因素。吸收劑進口濃度x2降低，液相進口處的推動力增大，全塔平均推動力也將隨之增大而有利於吸收過程回收率的提高。
應當注意，當氣液兩相在塔底接近平衡( )欲降低y2，提高回收率，用增大吸收劑用量的方法更有效,見圖(a)。但是，當氣液兩相在塔頂接近平衡時( )提高吸收劑用量，即增大 並不能使y2明顯的降低，只有用降低吸收劑入塔濃度x2才是有效的,見圖（b）。
四、實驗設備、儀表及流程圖
1、設備參數:
(1)鼓風機：XGE型旋渦氣泵，型號2，最大壓力1176Kpa，最大流量:75m3/h
(2)填料塔:材質為硼酸玻璃管，內裝10X10X1.5瓷拉兩環，填料層高度Z=0.4m;
填料塔內徑D=0.075m
(3)液氨瓶一個
2、流量測量
(1)空氣轉子流量計：型號：LZB—25 流量范圍：2.5—25m3/h 精度：2.5℅
(2)水轉子流量計: 型號：LZB--6 流量范圍：6—60l/m 精度：2.5℅
3、濃度測量：
(1)塔底吸收液濃度分析：定量化學分析儀一套。
(2)塔頂尾氣濃度分析：吸收瓶、量氣瓶、水準瓶一套。
4、實驗裝置及流程圖
五、實驗方法及步驟
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/Z)一U關系曲線
先打開水的調節閥，使水的噴淋量為40L/h，後啟動鼓風機，用空氣調節閥調節進塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降ΔP，轉子流量計讀數和流量計處空氣溫度，並注意觀察塔內的操作現象，一旦看到液泛現象時記下對應的空氣轉子流量計讀數。在對數坐標紙上標出液體噴淋量為40L/h時(ΔP/Z)一U關系曲線，確定液泛氣速與觀察的液泛氣速相比較。
2、測一定空氣流量和水流量下的氨氣的吸收效果
選擇適宜的空氣流量和水流量(建議水流量為30L/h)，計算向進塔空氣中送入的氨氣流量，使混合氣體中氨組分為0.02左右摩爾比。待吸收過程基本穩定後，記錄各流量計讀數和溫度，記錄塔底排出液的溫度，並分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。
3、尾氣分析方法
a、排出兩個量氣管內空氣，使其中水面達到最上端的刻度線零點處，並關閉三通旋塞。
b、用移液管向吸收瓶內裝入5ml濃度為0.005M左右的硫酸並加入1一2滴甲基橙指示液。
c、將水準瓶移至下方的實驗架上，緩慢地旋轉三通旋塞，讓塔頂尾氣通過吸收瓶，旋塞的開度不宜過大，以能使吸收瓶內液體以適宜的速度不斷循環為限。
從尾氣開始通入吸收瓶起就必需始終觀察瓶內液體的顏色，中和反應達到終點時立即關閉三通旋塞，在量氣管內水面與水準瓶內水面齊平的條件下讀取量氣管內空氣的體積。
若某量氣管內已充滿空氣，但吸收瓶內未達到終點，可關閉對應的三通旋塞，讀取該量氣管內的空氣體積，同時啟用另一個量氣管，繼續讓尾氣通過吸收瓶。
d、用下式計算尾氣濃度Y2
因為氨與硫酸中和反應式為:
所以到達化學計量點(滴定終點時)，被滴物的摩爾數 和滴定劑的摩爾數 之比為：
式中： ， ---分別為NH3和空氣的摩爾數
---硫酸溶液體積摩爾濃度，mol溶質/L溶液
---硫酸溶液的體積，mL
---量氣管內空氣總體積，mL
T0---標態時絕對溫度，2.73K
T---操作條件下的空氣絕對溫度，K。
4、塔底吸收液的分析方法
a、當尾氣分析吸收瓶達終點後即用三角瓶接取塔底吸收液樣品，約200ml並加蓋。
b、用移液管取塔底溶液I0mL置於另一個三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑。
c、將濃度約為0.1N的硫酸置於酸滴定管內，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至終點。
5、 水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量，相應地改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次傳質實驗時相同，重復上述操作，測定有關數據。
注意事項：
1、啟動鼓風機前，務必先全開放空閥2。
2、做傳質實驗時，水流量不以超過40L/h，否則尾氣的氨濃度極低，給尾氣分析帶來麻煩。
3、兩次傳質實驗所用的進氣氨濃度必須一樣。
六、數據記錄與處理
1、干填料時ΔP/z一U關系測定
L=0 填料層高度Z=0.4m 塔徑D=0.075m
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s)
1
2
3
……
2、噴淋量為40L/h,ΔP/Z---U關系測定
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s) 塔內的操作現象
1
2
3
…
Vh=V轉 公式計算：
式中:V轉一一空氣轉子流量計讀數m3/h，
t一一空氣轉子流量計處空氣溫度 ℃
3、傳質實驗
被吸收的氣體混合物：空氣+氨混合氣；吸收劑：水；填料種類：瓷拉西環；填料尺寸：10XI0XI.5mm;填料層高度：0.4m；塔內徑:75mm
實 驗 項 目 1 2
空氣流量 空氣轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處空氣溫度℃流量計處空氣的體積流量m3/h
氨流量 氨轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處氨溫度℃流量計處氨的體積流量m3/h
水流量 水轉子流量計讀數L/h水流量
塔頂Y2的測定 測定用硫酸的濃度M mol/L測定用硫酸的體積mL量氣管內空氣總體積mL量氣管內空氣溫度℃
塔底X1測定 滴定用硫酸的濃度mol/L滴定用硫酸的體積mL樣品的體積mL
相平衡 塔底液相的溫度℃相平衡常數m
實 驗 項 目 1 2
塔底氣相濃度Y1,kmol氨/kmol空氣
塔頂氣相濃度Y2,kmol氨/kmol空氣
塔底液相濃度X1,kmol氨/kmol水
Y1* kmol氨/kmol空氣
平均濃度差ΔYm，kmol氨/kmol空氣
氣相總傳質單元數NOG
氣相總傳單元高度HOG m
空氣的摩爾流量V kmol/h
氣相總體積吸收系數Kya kmol氨/m3·h
回收率ηA
物料衡量 氣相給出的氨量G氣=V(Y1-Y2)液相得到的氨量G液=L(X1-X2)kmol氨/h對於G氣的相對誤差Er
G. 甲圖是植物水培法實驗裝置示意圖．請據圖回答問題．（1）向培養液通入空氣的目的是______．（2）如果培養
（1）根部吸收抄礦質元素是一個主動運輸的過程，需要ATP提供能量，所以要向培養液中通入空氣，以促進根的有氧呼吸，為礦質元素的吸收提供更多的能量．
（2）Mg2+是合成葉綠素的必需元素，培養液中缺少鎂離子時，幼苗不能合成葉綠素而失綠．
（3）培養液濃度過高，小麥根不能吸水，反而失水導致幼苗萎蔫，可通過補水補救．
（4）由實驗結果可知，培養液中氧氣含量在一定范圍內，氧氣含量越高，呼吸作用越強，K+吸收速率越快，說明K+的吸收方式要消耗能量，屬主動運輸． bc段氧氣含量對K+吸收速率變化影響最大．K+的吸收不僅消耗能量而且需要載體，當鉀離子載體數量達到飽和時，增加溶液中氧氣含量，K+吸收速率不再加大．
故答案為：
（1）促進根部有氧呼吸，加快礦質離子吸收
（2）綠鎂是葉綠素的組分
（3）萎蔫（燒苗、失水）及時補水
（4）主動運輸bc細胞膜上鉀離子載體數量有限
H. 負一樓的吸收解吸裝置有什麼塔
負一樓的吸收解吸裝置有什麼塔吸收塔、解吸塔-道客巴巴
未被吸收的氣體由T-101塔頂排出，經吸收塔塔頂冷凝器E-101 被-40C的鹽水冷卻至20C,進入氣液分離罐D-102回收被冷凝下來C6油和C4組分，凝液與吸收塔塔釜富油一起進入解吸塔 不凝氣在PIC102控制下...
道客巴巴
吸收與解吸實驗裝置_手機搜狐網
(1)吸收與解吸實驗裝置主體：1套（2）體系：CO2（空氣）…
搜狐網2021-05-23
動畫演示｜12種塔設備工作原理（收藏）手機網易網
塔設備是石油化工行業最顯著的設備，在塔設備內可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。1.填料...
手機網易網2018-08-31
其他人還搜了
吸收與解吸實訓裝置
吸收與解吸實驗報告
吸收解吸模擬操作
吸收與解吸操作實訓裝置
吸收解吸
吸收解吸中各裝置作用
塔器設備種類及結構圖文解析（上）賢集網
2、吸收塔、解吸塔：利用混合氣中各組分在溶液中溶解度的不同，通過吸收液體來分離氣體的工藝操作稱為吸收；將吸收液通過加熱等方法使溶解於其中的氣體釋放出來的過程稱為解吸 3、萃取塔：利用...
賢集網2017-01-05
玻璃鋼廢氣塔-玻璃鋼除塵脫硫塔-成都凱美特
玻璃鋼廢氣塔、主要分為：玻璃鋼噴淋塔、玻璃鋼酸霧塔、玻璃鋼脫硫塔，玻璃鋼除塵塔其中玻璃鋼脫硫塔工作原理流程解析：1、玻璃鋼脫硫塔解吸：當活性炭吸附有機物達到飽和狀態後，停止吸入有機...
成都凱美特
吸收解吸裝置實訓操作手冊大全.doc-淘豆網
(1)裝置流程吸收解吸實訓流程DCS圖:吸收解吸實訓流程現場圖:吸收質(純二氧化碳氣體)由鋼瓶經減壓閥、調節閥與空氣混合成一定比例進入吸收塔T101塔底,氣體由下向上經過填料層與液相逆流接觸,到塔...
淘豆網2020-06-29
吸收設備概述、工作原理、應用、分類、選型指南、維護保養、注意事項、故障排除-賢集網選型網路
（1）吸收塔超負荷一降低吸收塔負荷 （2）解吸塔熱負荷高一降低解吸塔負荷 （3）溶劑純度低一增加新鮮吸收劑 （4）過濾器效率低一清洗或更換 （5）吸收或解吸塔被污染一清洗設備管道
賢集網
世界舞台上的中華文明2020年知道智慧樹題目答案_小馬搜題
（)溫度與壓力升高有利於解吸的進行。（)在一單效連續蒸發器中蒸發45%（質量分數)的CaCl2水溶液，已測得二次蒸汽的壓力為40kPa，加熱管中液面高度為2m，設全集U={1，3，5，6，8}，A={1，6}，B={...
小馬搜題2020-09-26
span>K3[Fe(C2O)3]._芝士回答
要因素如下:凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸;進行某些易燃易爆實驗時要 防爆炸(如H2還原CuO應先通H2,氣體點燃前先驗純等);防氧化(如H2還原CuO後要「先滅燈再停氫」,白磷切割宜在...
芝士回答2022-03-24
【湖北SDG乾式酸性廢氣凈化器 酸霧吸附塔】價格_批發_廠家_參數_圖片_廢氣吸附裝置-搜好貨網
比如北方地區鹼液吸收就只能在室內，否則結冰無法使用，而 SDG 吸附凈化工藝無此顧慮。在南方高溫度條件下，活性炭吸附受到影響，而對 SDG 吸附劑則無影響。5.SDG 吸附凈化工藝使用。SDG 吸附劑...
搜好貨網2019-06-06
相關搜索
吸收塔安裝解吸裝置目的是什麼
吸收解吸實訓裝置說明書
吸收與解吸在什麼情況下發生
吸收與解吸單元的簡單流程圖
吸收解吸模擬滿分視頻
吸收解吸操作實訓心得體會
吸收與解吸實驗報告思考題
催化裂化裝置吸收解吸塔裂紋分析及對策
吸收解吸傳質系數的測定實驗報告
吸收解吸裝置操作手冊
11-20條
實驗六吸收實驗_人人文庫網
3實驗裝置3.1裝置流程圖6.2二氧化碳吸收解吸實驗裝置流程示意圖1-解吸液水箱；2-解吸液液泵；3-吸收液液泵；4-風機；5-空氣旁通閥；6-空氣流量計；7-吸收液流量計；8-吸收塔；9-吸收塔塔底取樣...
人人文庫2021-04-17
寶雞的吸收解吸和萃取塔模型透明化工設備模型文庫_湖南永盛科展模型有限公司
本頁信息為湖南永盛科展模型有限公司為您提供的「寶雞的吸收解吸和萃取塔模型透明化工設備模型文庫」產品信息，如您想了解更多關於「寶雞的吸收解吸和萃取塔模型透明化工設備模型文庫」價格、...
100招商網
清華大學化工實驗基礎-圓盤塔吸收實驗報告-20221028023510.docx-原創力文檔
2、測定氧解吸塔內空塔氣速與液體流量對傳質系數的影響；3、掌握氣液吸收過程液膜傳質系數的實驗測定方法；4、關聯圓盤塔液膜傳質系數與液流速率之間的關系。實驗原理 圖 1 圓盤塔 吸收實驗流程...
原創力文檔2022-10-28
制氧機用分子篩吸附塔_2017214418271_說明書_專利查詢_專利網_鑽瓜專利網
所述吸附裝置頂部通過輸氣管道輸出尾氣，所述解吸裝置出口處通過輸氣管道輸出產品氣，所述輸氣管道上均設置有閥門。本發明利用了不同壓力下，特定的吸附劑可以對甲烷進行吸收和解吸，通過閥門的...
高智2018-07-17
催化裝置
解吸塔 再吸收塔 穩定塔 汽油分餾塔 4800 2400 3000 1800 2400/3000 3600 ADV浮閥塔盤 改造 5 2004 錦州 主分餾塔 吸收塔 解吸塔 再吸收塔 穩定塔 5000 2200 2800 1400 2400/2800 ADV浮閥塔盤 ...
北京澤華化學工程有
化工原理課程設計_水吸收二氧化碳吸收塔.docx-原創力文檔
4-解吸塔 流程和方案的選擇說明與論證 塔設備：填料塔。吸收劑：水。裝置流程的確定：對於單塔，氣體和液體接觸的吸收流程有逆流和並流兩 種方式。在逆流操作下，兩相傳質平均推動力最大，可以...
原創力文檔2021-04-14
吸收塔主要吸收（）組分，解吸塔主要解吸（）組分。簡答題試題答案
本裝置粗汽油在吸收塔將氣體吸收後,進入解吸塔,經重沸器加熱,脫出凝縮油中()組分。A、C1C2 B、C2C3 C、C3C4 D、C4C5 請幫忙給出正確答案和分析，謝謝！第2題 第3題 A.低溫水系統 B.輕組分塔再沸...
簡答題2022-01-06
達州市特檢所完成普光第六聯合主吸收塔檢驗-四川省人民政府
近日，達州市特檢所受中原油田普光分公司天然氣凈化廠的委託，經過周末連續兩天加班，完成了對第六聯合裝置中第二列的第一級主吸收塔的脈沖超聲檢測。日前，達州市特檢所已完成普光第一聯合裝置...
四川省人民政府2016-06-02
一種油吸收干氣回收乙烯、乙烷的三塔裝置與方法
[0007]-種油吸收干氣回收高純度乙烯、乙烷的三塔裝置：包括壓縮機、吸收塔、解吸塔 和精餾塔；其特徵是壓縮機的出口與原料一級冷卻器的入口相連接，原料一級冷卻器的出 口與原料二級冷卻器的...
X技術
國內第一套溶劑吸收塔落戶油田_原材料價格行情-中國泵閥網www.zgbfw.com
針對承攬國內第一套溶劑吸收塔（尾氣吸收塔、順酐多孔吸收塔、再生溶劑氣提塔、順酐真空解吸塔、順酐吸收／氣提塔）的製作任務，油建公司成立了項目部，建立了切實可行的質量保證體系，由公司總...
http://www.zgbfw.c
相關搜索
吸收解吸裝置開車操作步驟
吸收解吸
吸收解吸原理
吸收與解吸實驗報告
吸收解吸工作原理
吸收解吸工藝流程圖
吸收解吸實驗報告計算
吸收解吸模擬操作
吸收解吸模擬滿分視頻
二氧化碳吸收與解吸實驗思考題
I. 研究性學習小組同學用圖甲所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率．實驗開始時，打開軟管夾，將裝置放入25℃
（1）果蠅有氧呼吸會消耗氧氣，同時產生二氧化碳，因此要測定果蠅呼吸速率，需排除內二氧化碳容的干擾，因此X的作用是吸收細胞呼吸釋放的二氧化碳，應為NaOH；果蠅細胞呼吸消耗氧氣並產生二氧化碳，而二氧化碳被NaOH吸收，因此容器中氣體總量減少，壓強減小，毛細管內的液滴向左移動．
（2）由表格中數據可知，在20min～30min內，液滴移動的距離是130-65=65mm，毛細管橫截面積為1mm2，則氧氣減少的體積是65mm×1mm2=65mm3，因此在20min～30min時氧氣的平均吸收速率為65mm3÷10min=6.5mm3/min．
（3）果蠅無氧呼吸的產物是乳酸，不會產生氣體，因此無法測定果蠅無氧呼吸速率．
（4）溫度等環境因素會影響液滴的移動，因此為校正環境因素引起的影響，應增加一對照實驗：將活的果蠅換成死的果蠅，其他條件保持不變．
故答案應為：
（1）NaOH左
（2）6.5
（3）果蠅無氧呼吸的產物是乳酸，不能產生氣體
（4）將活的果蠅換成死的果蠅，其他條件保持不變