中国石油大学化工原理实验

化工原理实验讲义 中国石油大学化学化工学院 化学工程系 二 00 八年四月 目 录 目 录 .2 序 言 .1 实验一 流体摩擦阻力系数测定 .3 实验二 流量计校核 .9 实验三 离心泵特性曲线的测定 .12 实验四 恒压过滤常数的测定 .16 实验五 固体流态化 .21 实验六 空气在圆形直管中对流传热系数的测定 .26 实验七 板式精馏塔塔板效率的测定 .31 实验八 吸收实验 填料塔吸收传质系数的测定 .35 化工原理实验讲义 1 序 言 一、化工原理实验的特点 化工原理实验属于工程实验范畴，它不同于基础课程的实验。后者面对的是基础科学，采用的方 法是理论的、严密的，处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的，而工程实验面对的是复杂的 实际问题和工程问题。对象不同，实验研究方法也必然不同。工程实验的困难在于变量多，涉及的物 料千变万化，设备大小悬殊，实验工作量之大之难是可想而知的。因此不能把处理一般物理实验的方 法简单地套用于化工原理实验。数学模型方法和因次分析方法是研究工程问题的两个基本的实验研究 方法，因为这两种方法可以成功地使实验研究结果由小见大，由此及彼地应用于大设备的生产设计上。 例如，在因次分析法指导下的实验，可不需要过程的深入理解，不需要采用真实的物料、真实流体或 实际的设备尺寸，只需借助模拟物料（如空气、水等）在实验室规模的小设备中，经一些设备性的实 验或理性的推断得出过程的因素，从而加以归纳和概括成经验方程。这种因次分析法指导下的实验研 究方法，是解决难于作出数学描述的复杂问题的一种有效方法。数学模型方法是在对过程有比较深入 认识的基础上，将过程进行概括，得到简单而不失真的物理模型，然后进行数学上的描述。这种研究 方法同样可以具备以小见大，由此及彼的功能（因次分析法指导下的实验方法和数学模型方法反映了 工程实验和基础实验的主要区别） 。化工原理实验的另一目的是理论联系实际。化工过程由很多单元 过程和设备所组成，学生应该运用理论去指导并且能够独立进行化工单元的操作，应能在现有设备中 完成指定的任务，并预测某些参数的变化对过程的影响。 二、基本要求 1、实验研究方法及数据处理 1）掌握处理化学工程问题的两种基本实验研究方法。一种是经验的方法，即应用因次分析法进 行实验的规划；另一种是半经验半理论的方法或数学模型方法，掌握如何规划实验，去检验模型的有 效性、模型参数的估值的可靠性。 2）掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法最小二乘法。 3）对于特定的工程问题，在缺乏数据的情况下，学会如何组织实验以及取得必要的设计数据。 2、熟悉化工数据的基本测试技术 其中包括操作参数（例如流量、温度、压强等）和设备特性参数（例如阻力参数、传热系数、传 质系数等） 、特性曲线的测试方法。 3、熟悉并掌握化工中典型设备的操作 了解影响设备操作的参数，能预测某些参数的变化对设备操作的影响，并能在现有设备中通过调 整操作参数以完成指定的工艺要求。 三、实验课教学内容及教学方法 通过实验课的教学应让学生掌握工程实验的全过程，此过程应包括：1）实验前的准备；2）进行 实验操作；3）正确记录和处理实验数据；4）撰写实验报告。 以上四个方面是实验课的主要环节，认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变。 为使学生对于实验有严肃的态度，严格的要求和严密的作风，我们推荐典型的实验程序如下： 1）认真阅读实验指导书和有关参考资料，了解实验目的和要求；2）进行实验室现场预习。了解 实验装置，摸清实验流程、测试点、操作控制点，此外还需了解所使用的检测仪器、仪表的基本原理 和使用方法；3）预先组织好实验小组，实验小组讨论并拟订实验方案，预先作好分工，并写出实 验的预习报告，预习报告的内容应包括：实验目的和内容；实验的基本原理及方案；实验 装置及流程图；实验操作步骤及实验数据的布点；设计原始数据的记录表格。 预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅，获准后学生方能参加实验。 进行实验操作，要求认真细致地记录实验原始数据。操作中应能进行理论联系实际的思考。 实验数据的处理：重复计算过程可以采用表格化的方式表达；具体计算过程需要有一组手算的计 算示例，鼓励使用现代化方法进行实验数据处理。 撰写实验报告。撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，应避免单纯填写表格的方式，而应由 学生自行撰写成文，内容大致包括：1）实验目的和原理；2）实验装置简介；3）实验数据记录及数 据处理；4）实验结果及讨论。 四、学生实验守则 1、遵守纪律不迟到不早退，在实验室内保持安静，不大声谈笑，遵守实验室的一切规章制度， 听从教师指导。 2、实验前要认真预习，作好预习报告，经教师提问通过后，方可准予参加实验。 3、实验时要严格遵守仪器、设备、电路的操作规程不得擅自变更，操作前须经教师检查同意后 方可接通电路和开车，操作中仔细观察，如实记录现象和数据。仪器设备发生故障严禁擅自处理，应 立即报告教师。 4、实验后根据原始记录，处理数据、分析问题并及时作好实验报告。 5、爱护仪器、注意安全，水、电、煤气及药品要节约使用。 6、保持实验室整洁，废品、废物丢入垃圾箱内。 7、实验完毕记录数据须经教师审查签字，做好清洁工作，恢复仪器设备原状，关好门窗，检查 水、电及气源是否关好后，方可离开实验室。 化工原理实验讲义 3 实验一 流体摩擦阻力系数测定 一、实验目的及任务 1、学习流体在管道内摩擦阻力 及摩擦阻力系数 的测定方法；fP 2、确定摩擦阻力系数 与雷诺数 Re 和相对粗糙度 之间的关系；d 3、在双对数坐标纸上绘出 Re 曲线并与莫迪图进行比较； 4、测定局部（阀门）阻力系数 。 二、实验基本原理 由于有粘性和涡流的影响，流体流动时会产生流动阻力。其大小与管子的长度、直径、流体流速 和管道摩擦阻力系数有关。本实验分为直管摩擦系数和局部（阀门）阻力系数 两种情况。 1、直管摩擦系数与雷诺数 Re 的测定 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即 ，对一定的相对粗糙度而)/(Re,df 言， 。(Re)f 流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为： （1-1）ff Ph21 又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式） （1-2）2 udlhfPf 整理（1-1） （1-2）两式得 （1-3）2ulf （1-4）dRe 式中： 管径，m ；d 直管阻力引起的压强降，Pa；fP 管长，m；l 流速，m / s；u 流体的密度，kg / m 3； 流体的粘度，N s / m2。 在实验装置中，直管段管长 l 和管径 d 都已固定。若水温一定，则水的密度 和粘度 也是定 值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降 与流速 （流量 V）之间的关系。fPu 根据实验数据和式（1-3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数 ，用式（1-4 ）计算对应的 Re， 从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出 与 Re 的关系曲线。 2、局部（阀门）阻力系数 的测定 （1-5）2 uPhff （1-6） f 式中： 局部阻力系数，无因次； 局部阻力引起的压强降，Pa；fP 局部阻力引起的能量损失，Jkg。fh 图 1-1 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测fP 局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口 a-a和 b-b，见图 1-1，使 abbc ； ab bc 则 P f，a b P f，bc ； P f，ab = P f，bc 在 aa之间列柏努利方程式： PaP a =2P f，a b+2P f，ab +P f （1-7） 在 bb之间列柏努利方程式： PbP b = P f，bc +P f，bc +P f = P f，a b +P f，ab +P f （1-8） 化工原理实验讲义 5 联立式（1-7）和（1-8） ，则： 2（P bP b ）（P aP a ）f 为了实验方便，称（P bP b ）为近点压差，称（P aP a ）为远点压差。用差压传感器来测量。 三、实验装置及流程 实验流程示意图见图 1-2。水泵 2 将储水槽 1 中的水抽出，送入实验系统，首先经流量调节阀 14、玻璃转子流量计 15、16 测量流量，然后送入被测直管段测量流体在光滑管或粗糙管的流动阻力； 或经阀门 10 测量局部阻力后回到储水槽，水循环使用。被测直管段流体流动阻力p 可根据其数值大 小分别采用变送器 12 或空气-水倒置型管 22 来测量。 图 1-2 流动阻力实验流程示意图 1-水箱；2-离心泵；3、4- 放水阀；5、13-缓冲罐； 6-局部阻力近端测压阀； 7、15-局部阻力远端测压阀； 8、20- 粗糙管测压阀；9、19-光滑管测压阀；10-局部阻力管阀； 11-U 型管进水阀； 12-压力传感器；14-流量调节阀； 15、16- 水转子流量计；17-光滑管阀； 18-粗糙管阀；21-倒置 U 型管放空阀；22- 倒置 U 型管； 23-水箱放水阀；24-管线放水阀； 25-压差表； 26-温度表；27-泵开关；28-总电源开关 本实验共有 8 套实验设备，其主要技术数据如下: 被测光滑直管段： 设备编号 管径 d/ m 管长 L/ m 材料 1 0.008149 1.70 0Cr18Ni9 2 0.008010 1.70 0Cr18Ni9 3 0.008161 1.70 0Cr18Ni9 4 0.008016 1.70 0Cr18Ni9 设备编号 管径 d/ m 管长 L/ m 材料 5 0.008152 1.70 0Cr18Ni9 6 0.008150 1.70 0Cr18Ni9 7 0.008050 1.70 0Cr18Ni9 8 0.008058 1.70 0Cr18Ni9 2. 被测粗糙直管段： 管径 d0.010m； 管长 L1.70m； 材料不锈钢管 3被测局部阻力直管段： 管径 d0.015m； 管长 L1.2m； 材料不锈钢管 4压力传感器： 型号：LXWY 测量范围： 200 KPa 5 .直流数字电压表： 型号：PZ139 测量范围：0 200 KPa 6离心泵： 型号： WB70/055 流量： 8 m3h 扬程： 12 m 电机功率：550 W 7. 玻璃转子流量计： 型 号 测量范围/ Lh -1 精度 LZB40 1001000 1.5 LZB10 10100 2.5 四、实验步骤及注意事项 1、实验步骤 向储水槽内注水，直到水满为止。全关出口阀门 14，启动离心泵。 1) 光滑管阻力测定： 关闭局部阻力管阀 10、局部阻力近端测压阀 6；局部阻力远端测压阀 7、15；关闭粗糙管阀 18、粗糙管测压进水阀 20、粗糙管测压回水阀 8，将光滑管阀 17 全开。 在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀 19 和回水阀 9，旋开倒置 U 型管进水阀 11，检查 导压管内是否有气泡存在。若倒置 U 型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行 赶气泡操作。导压系统如图 1-3 所示。 赶气泡操作方法如下： 开大控制阀门开度，使倒置 U 型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净， 将流量阀关闭；慢慢旋开倒置 U 型管上部的放空阀 21，打开阀 3、4，使液柱降至零点上下时马上关 闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。然后关闭放空阀 21。 该装置两个转子流量计并联连接，根据流量大小选择不同量程的流量计测量流量。 差压变送器与倒置 U 型管也是并联连接，用于测量直管段的压差，小流量时用倒置型管压 差计测量，大流量时用差压变送器测量。应在最大流量和最小流量之间进行实验，一般测取 1015 化工原理实验讲义 7 组数据。建议当流量小于 100Lh 时，只用倒置型管来测量压差。 2) 粗糙管阻力测定 关闭阀 17、光滑管测压进水阀 19、光滑管测压回水阀 9，全开阀 18，旋开粗糙管测压进水阀 20、粗糙管测压回水阀 8，逐渐调大流量调节阀，赶出导压管内气泡。 从小流量到最大流量，一般测取 1520 组数据。 直管段的压差用差压变送器测量。 光滑管和粗糙管直管阻力的测定使用同一差压变送器，当测量光滑管直管阻力时，要把通向粗糙 管直管阻力的阀门关闭；同样当测量粗糙管直管阻力时，要把通向光滑管直管阻力的阀门关闭。 图 1-3 导压系统示意图 13-粗糙管测压进水阀；14-直管压力传感器；15-粗糙管测压回水阀；16-光滑管测压回水阀； 17-光滑管测压进水阀；18-U 型管进水阀；19- 排水阀；20-U 型管出水阀；21-U 型管放空阀 3) 局部阻力测定 关闭阀门 17 和 18，全开或半开阀门 10，改变流量，用差压变送器测量远点、近点压差。 远点、近点压差的测量使用同一差压变送器。当测量远点压差时，要把通向近点压差的阀门关闭； 同样当测量近点压差时，要把通向远点压差的阀门关闭。 4) 测取水箱内水的温度。 5) 待数据测量完毕，关闭流量调节阀，停泵。 2、实验注意事项 1）直流数字表操作方法请仔细阅读说明书后，方可使用。 2）较长时间未做实验，启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。 3）启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前，都必须检查所有流量调节阀 是否关闭。 4）在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。 5）利用压力传感器测量大流量下P 时，应切断空气水倒置型玻璃管的阀门 18、20 否则影 响测量数值。 6）大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热 1015 分钟，调好数字表的零点，然后启动泵 进行实验。 五、实验数据记录及数据处理 1、将实验数据和数据处理结果列在表格中。 表 1-1 实验原始数据记录表 实验装置编号：_ 实验水温：T_ 水温： 管径： 管长： 密度： 黏度： 流量 直管压降(表示) U 形管读数 序号 l/h kPa R1/mm R2/mm 1 2 3 4 5 6 2、写出计算示例，即以某一组数据为例写出计算过程。 3、在双对数坐标纸上绘出 Re 关系曲线并与莫迪图进行比较。 4、求本实验条件下层流区光滑管 Re 关系式，并与理论公式 比较。Re64 六、思考及讨论 1、在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？ 2、以水为介质做出的 Re 关系曲线，能否适用于其他流体？为什么？ 3、在不同设备上（包括相对粗糙度相同而管径不同） 、不同温度下测定的数据是否能关联在一条 曲线上？为什么？ 化工原理实验讲义 9 实验六 空气在圆形直管中对流传热系数的测定 一、实验目的与任务 1、 观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象； 2、 通过实验掌握传热膜系数 的测定方法，并分析影响 的因素； 3、 掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数 C 和指数 m、n 的方法； 4、 通过实验提高对 关联式的理解，了解工程上强化传热的措施； 5、 掌握测温热电偶的使用方法。 二、实验基本原理 1、水蒸气冷凝传热系数 0 与空气对流传热系数 i 测定 在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过 程达到稳定状态后，有如下关系式： VCP(t2t 1) 0A0(TT W)m iAi(twt) m （6-1） 式中 V被加热流体体积流量， m3/s； 被加热流体密度，kg/m 3； CP被加热流体平均比热， J/(kg) ； 0、 i水蒸气对内管外壁的冷凝传热系数和流体对内管内壁的对流传热系数，W/(m 2)； t1、t 2被加热流体进、出口温度，； A0、A i内管的外壁、内壁的传热面积，m 2； (TT W)m水蒸气与内管外壁间的对数平均温度差，； （6-2）211ln)()()(wmTTw (twt) m内管内壁与空气的对数平均温度差，； （6-3）211ln)()(tttwmw 式中 T1、T 2蒸汽进、出口温度，； Tw1、T w2、t w1、t w2外壁和内壁上进、出口温度，。 当内管材料导热性能很好且管壁很薄时，可认为 Tw1t w1，T w2t w2，即为所测得的该点的壁温。 由式（6-1） 、 （6-2）与（6-3 ）可得： （6-4）mPTwAtCV)(012 （6-5）wiPi t)(12 若能测得被加热流体的 V、t 1、t 2，内管的换热面积 A0 或 Ai，以及水蒸气温度 T，壁温 Tw1、T w2，则可通过式（6-4 ）算得实测的水蒸气冷凝传热系数 0；通过式（6-5）算得实测的空气在 管内的对流传热系数 i。 2、总传热系数测定 VCP(t2t 1)KA 0t m （6-6） 式中 K总传热系数，W/(m 2K)； A0传热面积，m 2； t m对数平均温差，。 3、传热膜系数准数关联式中的系数 C 和指数 m、n 的测定 Nu = C Rem Prn Grp （6-7） 对强制湍流，Gr 准数可以忽略。 Nu = C Rem Prn （6-8） 本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数 m、n 和系数 C。 用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量 Re 和 Pr 分别回归。为了便于掌握这类方程的 关联方法，可取 n = 0.4（实验中流体被加热） 。这样就简化成单变量方程。两边取对数，得到直线方 程： （6-9）RelglPrlg4.0mCNu 在双对数坐标系中作图，找出直线斜率，即为方程的指数 m。在直线上任取一点的函数值代入方 程中得到系数 C，即 （6-10）muer4.0 用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。 而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同 时得到 C、m、n。 可以看出对方程的关联，首先要有 Nu、Re、Pr 的数据组。 雷诺准数 化工原理实验讲义 11 （6-11）ud0Re 努塞尔特准数 （6-12）0Ni 普兰特准数 （6-13）pCPr 式中 d0换热器内管内径，m ； i空气传热膜系数，W/（ m2） ； 空气密度，kg/m 3； 空气的导热系数，W/（m） ； p空气定压比热；J/（kg ） ；C 空气的粘度，cP。 实验中改变空气的流量以改变准数 Re 之值。根据定性温度计算对应的 Pr 准数值。同时由牛顿冷 却定律，求出不同流速下的传热膜系数 值。进而算得 Nu 准数值。 因为空气传热膜系数 i 远小于蒸汽传热膜系数 0，所以传热管内的对流传热系数 i 约等于冷 热流体间的总传热系数 K 。则有 牛顿冷却定律： VCP(t2t 1) iA0t m （6-14） 三、实验装置及流程 本实验装置由蒸汽发生器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪表等构成。其实验装置流程如 图 6-1 所示。 图 6-1 水蒸气空气对流传热系数测定实验装置流程图 1-风机 2-蒸汽发生器 3-旁路阀 4-转子流量计 5-排污阀 6-蒸汽总阀 7-蒸气调节阀 8-冷凝水排放阀 9-空气流量调节阀 10-惰性气体排放阀 T：蒸汽温度测量电偶； t1 、 t2：空气进、出口温度测量电偶；T W：壁温测量电偶 水蒸气空气体系：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器环隙，冷凝水经管道排入地沟。冷 空气经转子流量计进入套管换热器内管（紫铜管） ，与水蒸汽换热后放空。空气流量用阀门调节。 设备与仪表规格如下： 紫铜管规格：直径 163.0mm，长度 L=1000mm； 外套玻璃管规格：直径 805mm，长度 L=1000mm； 风机：XGB13 型，风量 090m 3/h，风压 12kPa； 压力表规格：00.1Mpa； 转子流量计 LZB-25，2.5-25m 3/h。 四、实验步骤及注意事项 1、实验步骤 1）检查仪表、风机、蒸汽发生器及测温点是否正常，检查进系统的蒸气阀（7）是否关闭。 2）打开总电源开关、仪表电源开关； 3）全开旁路阀（3） ，全关阀（9） ，启动风机（1） ； 4）调节阀（9）的开度，阀门全开使风量达到最大； 5）关闭阀（7） ，打开阀（8）排除蒸汽管线中原积存的冷凝水； 6）排净后，关闭阀（8） ，打开阀（7） ，使蒸汽缓缓进入换热器环隙（切忌猛开，防止玻璃爆裂 化工原理实验讲义 13 伤人）以加热套管换热器，再打开换热器冷凝水排放阀（8） （阀（8）开度不要开启过大，以免蒸汽 泄漏） ，使环隙中冷凝水不断地排至地沟； 7）仔细调节阀（7）的开度，使蒸汽压力稳定保持在 0.05MPa，以保证在恒压条件下操作，再根 据测试要求，由大到小逐渐调节阀（9）的开度，合理确定 36 个实验点，待稳定后，分别从温度、 压力显示仪表上读取各有关参数； 8）实验结束，先关闭阀（7） ，切断设备的蒸汽来路；关闭蒸汽发生器、仪表电源开关及切断总 电源。 2、注意事项 1）实验装置仪表柜上的拉门学生不得随便打开，以防触电。 2）一定要在套管换热器内管输以一定量的空气，方可开启蒸汽阀门（7） ，且必须在排除蒸汽管 线上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。 3）开始通入蒸汽时，要缓慢打开蒸汽阀门，使蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态” 转变为“热态”不得少于 5min，以防止玻璃管因突然受热、受压而爆裂。 4）操作过程中保证蒸汽在恒压条件下操作。 5）测定各参数时，必须是在稳定传热状态下（空气出口温度稳定） ，并且随时注意压力表读数的 调整。 五、实验数据记录及数据处理 1、将实测数据记入表 6-1，计算结果记入表 6-2、表 6-3； 2、对实验结果进行分析讨论； 3、按要求编写实验报告。 表 6-1 原始数据记录表 实验装置编号：_ 实验压力：P_ MPa 实验次数 流量 Vm3/h 冷入 冷出 蒸汽 壁入 壁出 1 2 3 4 5 6 7 8 六、思考及讨论 1、实验中冷流体和蒸汽的相对流向，对传热效果有何影响? 2、蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？ 3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？ 4、实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？ 5、如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对 关联式有何影响？ 化工原理实验讲义 15 实验七 板式精馏塔塔板效率的测定 一、实验目的及任务（本科课内实验仅完成全回流部分） 1、 熟悉板式精馏塔的结构、精馏流程、原理及操作方法； 2、 观察精馏过程中汽液两相在塔板上的接触情况； 3、 测定精馏塔全塔效率并掌握板式塔效率的影响因素。 二、实验操作原理 精馏过程是依据各组分在相同操作条件下挥发性能之间的差异来分离液相混合物的最基本最重要 的单元操作之一。例如乙醇与水在常压下其沸点分别是 78.3和 100，当它们混合时形成一种完全 互溶的二元混合物。利用乙醇和水两个组分各自挥发性能不同的特点，通过精馏的方法使混合溶液反 复进行部分汽化和部分冷凝，最后在塔顶得到较浓的乙醇水溶液，在塔底得到很稀的乙醇水溶液。 本实验是将乙醇和水的二元混合溶液在筛板塔内进行精馏，测定在全回流及部分回流操作条件下 的理论板数。可由实验装置的实际塔板数根据公式（7-1）计算出全塔效率。 （7-1）%10NT 式中 NT、N 分别表示达到某一分离要求所需的理论板数和实际板数。 对于二元溶液体系，理论板数的求取利用图解法最为简捷。 全回流操作时，只要测取到乙醇水精馏系统操作稳定时的塔顶和进料的乙醇组成，在乙醇水 二元溶液相平衡关系与 x-y 相图上即可画出理论板数 NT。 （7-3） 四、实验装置及流程 精馏塔为筛板塔，全塔共有 10 块不锈钢板塔板，塔高 1.5m，塔身用内径为 50mm 的不锈钢管制 成，每段为 100mm，用螺栓连在一起。塔身第二段和第七段是用耐热玻璃制成的，以便于观察塔内的 操作状况。不锈钢塔段采用玻璃棉保温。降液管是由外径为 8mm 的铜管制成。筛板的直径为 54mm， 筛孔的直径为 2mm。塔中装有铂电阻温度计用来测量塔内汽相温度。 塔顶的全凝器和塔底冷却器内是直径为 8mm 做成螺旋状的的铜管，外面是不锈钢套管。塔顶的 物料蒸气和塔底产品在铜管外冷凝、冷却，铜管内通冷却水。塔釜用电炉丝进行加热，塔外部也用保 温棉保温。 混合液体由高位槽经转子流量计计量后进入塔内。塔釜的液位计用于观察塔釜内的存液量。塔底 产品经过冷却器由平衡管流出，储存在釜产品储罐（8）中。回流比调节器（30）用来控制回流比， 馏出液储罐（12）接收塔顶馏出液。 图 7-1 板式精馏塔塔板效率测定实验流程示意图 1-原料罐进料口；2-原料罐；3-进料泵旁路阀；4-进料泵；5-电加热器；6-釜料放空阀；7-塔釜 产品罐放空阀； 8-釜产品储罐；9-塔釜；10-转子流量计；11-顶产品罐放空阀；12-顶产品储罐； 13-塔板；14-塔身；15-观察段；16-塔顶取样口；17-降液管；18-线圈；19-冷凝器 20-塔釜取样 口；21 22 23-第七、八和九块板进料口及控制阀；24-高位槽进料阀；25-进料阀；26 总电源开关； 27-加热开关；28-进料泵开关；29-回流比开关；30-电压控制器；31-回流比控制器；32.33-温度显 示器 四、实验步骤及注意事项 1、实验步骤 1）实验前准备工作 将与阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整到 20，准备好取样注射器和擦镜头纸。 化工原理实验讲义 17 检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态：电流、电压表及电位器位置均应为零。 配制一定浓度(质量浓度 10左右) 的乙醇水混合液(总容量 6000 毫升左右)，加入原料储罐。 打开高位槽进料阀门（23、25） ，向精馏釜内加料到指定的高度(冷液面在塔釜总高 23 处) ， 而后关闭阀门。 2）全回流操作 打开塔顶冷凝器的冷却水 (约 8Lmin) 。 记下室温，打开装置上总电源开关（26） 。 调节电位器（30）使加热电压为 150V 左右，待塔板上建立液层时，可适当加大电压( 如 180V)， 使塔内维持正常操作。 等各块塔板上鼓泡均匀后，保持加热釜电压不变，在全回流情况下稳定 20 分钟左右，期间仔 细观察全塔传质情况，待操作稳定后分别在塔顶、塔釜取样口同时取样，用阿贝折射仪分析样品浓度。 3）部分回流