填料塔吸收虚拟仿真实验

实验项目：填料塔吸收虚拟仿真实验      

课程名称：大气污染控制工程

实验类型：综合技能训练型实验

实验方式：仿真分析

工业生产和气态物污染控制中需要吸收分离处理的其他混合物中，溶质组分大多低于10%，而且，从经济性考虑，填料塔吸收最适合于低浓度气体的分离和净化，填料塔吸收实验是《大气污染控制工程》课程实验的经典实验之一。但是，在实体实验中，实验装置较大，占用场地较大，实验过程是不可逆（如吸收液再生），因此，实验成本相对较高，学生也不能人手一台去操作实验，缺乏直观地认知；此外，实验尾气、吸收液危害大，存在安全隐患，如氨吸收实验、硫化氢吸收实验等。针对上述问题，可以通过虚拟仿真的形式来有效解决。

本实验作为实物实验的补充和部分替代，采用三维软件建模的形式虚拟出吸收实验装置，在虚拟的实验场景中开展该实验，提供直观地界面，通过鼠标和键盘等外接设备完成交互，依次完成吸收装置的操作后，系统提供填料塔中的实验现象变化，给予学生直观地认识。学生可以掌握到填料塔吸收装置的基本结构及流程，通过调节气体的流速和液体喷淋速度的大小，得到不同的实验结果，从而了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响。虚拟仿真实验的大致流程为：

   （1）选择鼠标左键将吸收装置拖拽至右边的实验环境，将鼠标停留在各个阀门上显示出相应的仪器名称（图1）；

   （2）打开气体钢瓶总阀，并出现相应的压力显示（图2）；

   （3）打开气体流量阀，并打开防水倒灌阀，观察实验现象（图3）；

   （4）打开吸收液调节阀、气体调节阀。通过旋转阀门调节流量的大小（图4）；

   （5）等待填料塔中各处气液接触达到稳定状态后，观察填料塔中的实验现象（图5）；

   （6）实验结束后，依次观察各阀门开关（图6）。

   图1 操作界面（设备结构图）         图2 显示钢瓶压力

      图3 气体流量调节                     图4 吸收液流量调节

图5 气液充分接触达到稳定