化工原理实验讲义-NWNU教材

1、实验一 流体流动阻力的测定1.1实验目的（1）熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织方法及测定摩擦系数的 工程意义；（2）学会用因次分析方法解决工程实际问题；（3）学会压差计、流量计和变频器的使用方法，以及识别管路中各个管件、阀门的 作用。1.2基本原理由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多， 未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。其研究的基本步骤如下：1. 寻找影响过程的主要因素对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出影响过程的主要因素。对 湍流时直管阻

2、力损失 hf与诸多影响因素的关系式应为：h f =f （d, u, p，口 ,l , ）（1）2. 因次分析法规划实验当一个过程受多个变量影响时，通常用网络法通过实验以寻找自变量与因变量的关 系，以（1）式为例，若每个自变量的数值变化 10次，测取hf的值而其他自变量保持不变， 6个自变量，实验次数将达106。为了减少实验工作量，需要在实验前进行规划，以尽可能减少实验次数。因次分析法是通过将变量组合成无因次数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数，其可以由n定理加以证明：在物理方程因次一致性的条件下，任何一个方程都可化为无因次方程，无因次方程的变量总数=原方程变量总数一基本因次数，

3、（1）式共有7个变量总数，在流体力学范畴，基本因次共有3个，它们是L、M、T, n定理告诉我们：无因次数群的个数 n =7-3=4则：n 1=L dl ln 2=-L dPPn 3=_ =二厂=ReML T ML L LT n 4=hfhf11因次分析法可以将对（1）式的研究转变成对以下（2）式的4个无因次数之间的关系 的研究。即:(2)hf2u其中，若实验设备已定，那么以上（2）式可写为:h-f(d?，d)u2_若实验设备是水平直管，以上（3）式可写为:：P(3)(4)所以:I u2d 2(5)即:(6)-p式可知，为了要测定（6）式的曲线关系，若装置已经确立，物系也已确定,，而变，实验操作

4、变量仅是流量，改变流量的手段是阀门的开度，由阀门开度的由（5）: 么入只随Re 变化达到改变流速 U的目的。实验组织方法：u在管路中需要安装一个流量计；P在实验装置中需要安装测流体的温度计；P引出二个测压点，并接上一个压差计；所以，除了以上仪表外，再配上水槽、泵、变频器、引压系统、管件等组建成以下循环 管路，见如下实验装置流程图。1.3实验流程图总管放气阀;： 尸-TQ-FtI直通球陶离心泵管光滑管 糙管总管图1流体流动阻力实验流程图1.4实验步骤1. 关闭控制阀，打开 2个光滑管引压阀，关闭其与引压阀，启动泵。2. 系统排气（1）总管排气：先将控制阀开足然后再关闭，重复三次，目的为了使总管中

5、的大部分气体被排走，然后打开总管排气阀，开足后再关闭，重复三遍。（2）弓I压管排气：每次测直管阻力或测局部阻力时，打开相应的引压管放气阀，开、 关重复三次。（3）压差计排气：依次分别打开放气阀，开、关重复三次。3. 检验排气是否彻底：将控制阀开至最大，再关至为零，看压差变送器计读数，若前后读数相等，则判断系统排气彻底；若前后读数不等，则重复上述2步骤。4. 由于系统的流量计量采用涡轮流量计，其小流量受到结构的限制，因此，从大流量做 起，实验数据比较准确。5. 实验布点由于Re在充分湍流区时，入Re的关系曲线处在双对数座标纸的密集区，所以在大流量时少布点，而 Re在比较小时，入Re的关系是曲线，

6、所以小流量时多布点。 先将控制阀开至最大，读取流量显示仪读数F大，然后关至压差显示值约 0.3Kpa时，再读取流量显示仪读数 F 小在F小和F大二个读数之间布15个点，变频为16个点。6. 关闭总管控制阀，切换引压阀，测定相应局部阻力。7. 实验结束后，关闭泵，打开压差计平衡阀，上机数据处理。1.5原始数据装壹号：0児滑克管长：加管径：20. 紐糙宜管加丄常径：20. imni;周部阻力管径：52. Onnih水盘:畑就璧 L/Sk pa就量L/S艇糙管妊邊 k pa就量L/S虧部皑力压基paL/S倉齐阻力2厘畫 kpa2.列2. U2,85N盯31.加22. A3BIO2. 3649, 40

7、2.SO4. 502.7330. 6052. 2527.2. 144】，刃2.714.】02.702B. 9042. 042 3. 50】” 893J, JO兀刃3. 6026. 807E18. QQk 662 轴J. W2.502A. 4。6】用B.JOL稠21. 002. 3$3. 002, 3822. 60?.3010. 101. JO區902. 222. 702.282J. 003.087, 40】” C62. 50K3S. 00?0. E6QQ0. 873. JOJ.562. 10J.52】d 50100,哄J. M0, 764. 301M1. 301.门12. 5010. 6 32

8、. 500. 6250】.制J.由0.549. 70)20. 031. 900. 513. 20】.刃1. 508. WJ J0. 38J, 200. 402, 20】4Q. 270. 7(?0. 27r i, 2Q0, 190.笛0. 180. 70装置号：030820, Jt樹直管长：加，管径：JO.%叫 粗糙直管长1 2dik管径:却鳥e眄 蔚部阻力管径:$?.扣叫水鳳:W.浣董L/Skpa淀量L/SkpaiL/S蜀韶阻力】压鸟 kpa就量L/S蜀部腿力2屋冬 kpaJ2. 834Q JQ2h 7J57.50P2. 76r b 2o2,时6. 3022. 58JJ. JO2.幻45, 9

9、02. 6022, 702. 56J, 1032. 2726. 50S7. KQ2,刃15, JO2, 241 001. 93H. 90】.St SO2,】?15, 30.923, 905).64 70).79noJ. 52】九30.6 32, 106L 48U. 60】册18” 2010 40,叫4J, ?071. S310. JO】.】411. 10】2S. 30r笳L 503】.M8. 000. ?久20：】鳥1r so.241, 20?1. 0) 400. 877, 30】，甜6. 20).2L 001厂0,閱1, 80Qr 74工孔：】,24),JQ,00Q, 801J0.仍5. 1

10、00. 654. 40.073. 800. 8?0. 60126 47,8 0Q* 492. 709. 5 7r 200, 750,啊u J0. J3.100. J51. SO140. 230. 6 00. 210, 30150. 00 200. J3Q冷Q1.6过程运算表1. 光滑管和粗糙管 入Re的关系运算表030802Nd.混墜】L/5n/SRe-x I。if m 力 ij/ke摩撩系数lABlR& x Wif FiJ 打壮2. 848. 6112). 8212. 3o.ous2. 73l n20.5?65. 380. 039622. 477. 4913. 53乩210,01222.对3

11、8, K49M】0, 0】旳J2.6. B217, 2927. 820, 0】2厂2. id卿r 16,4】，680, 02034U6. J?”知0, 01271. 895. n】4卫时小0, 020?5 J1. 735. 40】3.的J 8. 080. 0J27J. 6ft5. OSJ2.7J25.510. 02)0* ，1. 524. 61】M8】人560, 01 JI1. 434, 4913,372).090, 02JJ71. JO3. S4乩35】队】40, 01 $厂1. JQ3,则r乩眄16, 97 10, 0皿81.08J. 3?E. 30?,仆Q. 01421.06J. 311

12、1. 4Q. 022770. 362. 61L 61、020,01510. 37L嗣B. 150, 00JO 0. 75A 215.兀J, S30,丽0. 762, 306.聘0, 0?羽om1. 5 31/裁2, 9】0, 62,3S4, 520, 0262120.即.49M H.510. 0J770.51.55$. 523. 2J0. 027t)30. 38.15史32f J0, ofsft0. 40J, 213. 072, 214 0308】q0. 2?10. B22t 070, 700, 0235 10. 27 :0, 32P H 07.20, 0565150. T0. 531, “0

13、,的0, 086 180,时】.J80. TQ0. 0484030820g浣量L/S范逢】cn/3Rg X 0_lif bi力】摩糕萦籲就量2L/Sit逢2cn/sRe x 1 CT*直管阻力2J/kg2 S9孔行22, 29吃,砰5, 420, 0221J】0. 651.974. 59J.】0. 0】陽0. 65J. 97日.994.仁a 02332Q.笛J. 42S, 61J, EJO 013 3Q. 49J.眄3. ?62. 7J0. 02521 J0,】.00?, 54J, 300, 02360. 35L Oi2. 65L 610. 029 30,门PQ. 7Q,77o, to0, 口

14、列0. 240. 73r】列i6 30心 Q35Q 】$0, 100, JO0, 7?0, 200. 044 80, 130, 5?i,0, 600, 03?2局部阻力系数测定运算表030802局部阻力处理结果:序号流量L/s流速m/s局部阻力1J/kg局部阻力系数1流量L/s流速m/s局部阻力1J/kg局部阻力系数212.853.554.720.752.853.5532.045.1022.803.484.520.742.783.4630.735.1432.713.374.120.722.703.3629.025.1542.593.223.620.702.613.2526.925.1152.4

15、83.093.410.722.503.1124.515.0762.352.923.010.712.382.9622.705.1872.222.762.710.712.282.8421.095.2482.132.652.510.722.122.6418.085.2091.962.442.110.711.922.3914.565.11101.742.161.810.771.752.1812.555.30111.652.051.610.761.541.929.745.31121.591.981.510.771.441.798.445.26平均值0.735.18030820局部阻力处理结果:序号流量L

16、/s流速m/s局部阻力1J/kg局部阻力系数1流量L/s流速m/s局部阻力1J/kg局部阻力系数212.763.4325.314.292.863.566.331.0022.603.2322.804.362.563.185.121.0132.392.9719.184.342.242.794.021.0342.172.7015.874.351.922.392.911.0251.922.3912.354.331.632.032.111.0361.762.1910.444.361.441.791.711.0671.622.028.844.351.351.681.511.0781.511.887.634

17、.331.241.541.211.0191.361.696.234.351.121.391.001.03101.241.545.124.301.001.240.801.04111.071.333.824.310.871.080.601.03120.971.213.214.410.750.930.400.92平均值4.341.021.7计算示例（以030802第3组数据为例）1.流体流动阻力测定计算t=30.0 C3p = 995.7kg/m=0.805 x 10 3Pa qv = 2.25 l/s2.25 101 二 0.020524= 6.82 m/shf光=27.727.82 J/kg0.

18、9957农光du0.0205 6.82 995.70.805 10 ；4-17.29 10p d27.820.02050.995725 -0.01236.822q v 局1 =2.71 L/s2.71 10；d局1 二 0.03224二 3.37 m/sP局 1 =4.1 Kpa4.10.9957=4.12 J/kg局i 二 hf局i4122 =0.72u 局 i3.371.8作图法数据处理030802和030820数据处理结果图員1 d-L-丄L丄丄1111:-LLC丄:-丄丄12LI卜5J-L丄丄1III0. 0】0. 0060. 0040. 0020. 00109 UG ? 6 5 o

19、o o Q O10J 1 5i 8 J0J 4 5 6 3 JO肆擦系数与窑诺数菽拥对粗糙废的杲系專擦系歎与雷诺掀及柯对粒糙度妁天系1.9实验结果讨论与分析1. 实验数据处在 Re 104范围，流动进入湍流区，摩擦系数入随雷诺数Re的增大而减小。由于管路的相对粗糙度 /d较小，随着 Re的增大，越来越多的粗糙凸出物相继对入发挥作用，表现为缓缓下降；当Re 180000时，粗糙管入是一常数，这是因为层流内层薄得足以使表面突出物完全暴露，对流体形成的阻力达到最大极限，管流进入了阻力平方区，此时( /d)030802=0.001 ,入粗=0.019； (& /d)030820=0.0085 ,入粗=

20、0.018。2. 由于管路新的原因，曲线比较靠近光滑管曲线。3. 局部阻力系数z的大小受Re的大小影响较小，几乎是一常数，异径直角弯头为5.18,半开闸阀为4.34，全开球阀为0.73,直角弯头为1.02,与理论值相比数据吻合。4. 四种局部阻力大小依次为异径弯头半开闸阀 直角弯头 全开球阀。5. 变频调节流量和阀门调节流量实验结果较接近，但变频时的小流量压差计读数有误差。10(5)tw t(1)图1传热界面温度分布图推动力阻力式中1ah分别为各传热环节对单位传热而言的热阻。由上式,串联过程的推动力和实验三换热系数K的测定3.1实验内容（1）测定水蒸汽空气物系在常用流速范围内的传热系数；（2）

21、改变空气流量，待达到定态操作稳定后，降低空气流量，并维持热流体进口温度不变, 测定传热系数K；（3） 通过实验了解影响传热系数K的因素。3.2基本原理工业上大量存在的传热过程（指间壁式传热过程）都是由固体内部的导热及各种流体与 固体表面间的给热组合而成的。传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。3.2.1传热基本方程式热流密度q是反映具体传热过程速率大小的特征量。对q的计算，需要引入壁面温度，而在实际计算时，壁温往往是未知 的。为实用方便，希望能避开壁温，直接根据冷、热流体的温 度进行传热速率的计算。在间壁式换热器中，热量序贯地由热流体传给壁面左侧、 再由壁面左侧传导至壁面右侧、最

22、后由壁面右侧传给冷流体（参见图1）。在定态条件下，并忽略壁面内外表面的差异， 则各环节的热流密度相等，即Q T -T T -tww wr:h由（1）式可以得到T tq 二1+ +： ci2阻力具有加和性。在工程上，上式通常写成式中Q=KA(T-t)(3)(4)：c:h式（4）为传热过程总热阻的倒数，称为传热 系数。比较式（1）和式（2）两式可知，给热系 数：同流体与壁面的温差相联系， 而传热系数K 则同冷、热流体的温差相联系。由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的， 且此温度差与冷、热流体温度成线性关系，故将(3)式中(T-t)的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示，即Q=KA ：tm

23、3.2.2热量衡算方程式图2为一定态双管程列管换热器，热流体走壳程，体积流量为qm2，进口温度Ti，出口温度T2；冷流体走管内，体积流量为qm2，进口温度ti,出口温度t2，热流体放出的热量等于冷流体得到的热量，即Q=q m2 P 2Cp2(t2-ti)=q mi p iCpi(T 1-T2)( 6) 3.2.3传热过程的调节在换热器中，若热流体的流量qmi或进口温度Ti发生变化，而要求出口温度T2保持原来 数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。但是这种调节作用不能单纯地从热量衡 算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多，流量小带走的热量小。根据传热基本方程 式，正确的理解是，冷却介质流

24、量的调节，改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变，可能来自.-：tm的变化，也可能来自 K的变化，而多数是由两者共同引起的。如果: 2二i，调节qm2, K基本不变，调节作用主要靠tm的变化。如果 二占二i或二2宀二1,调节qm2,将使厶tm和K皆有较大变化，此时过程调节是两者共同作用的结果。3.2.4实验装置的建立依据将(5)和(6)式联立，则KA : tm= q m2 p 2Cp2(t2-ti)其中:tm(Ti - t?) - (T2 - tjInTi - t2T2 - ti若 Ti=T 2 ,贝V：tmIn T 7T -t2(8)(9)qm2 2Cp2 (t2 tj(10)K =A

25、 tm若实验物系选定水蒸汽与空气，由(9)、(10)式告诉我们，实验装置中需要确定的参数和安装的仪表有：A由换热器的结构参数而定；qm2测冷流体的流量计；ti、t2 测冷流体的进、出口温度计；T 测热流体的进口温度计；Cp2由冷流体的进、出口平均温度决定。将以上仪表、换热器、气源、及管件阀门等部件组建成如下实验装置图。4.3实验装置图X气体询节阀蒸住生炉厂！排气阀22图列管换热器烦惊实验装置流程图3.4实验步骤1. 先开冷空气流量计阀门，调至60L/h等测4组数据；2. 打开蒸汽发生炉开关，当蒸汽温度上升至设定值105C，由于存在气阻，必须打开放气 阀快速放气一次；3. 待t2和T稳定不变10

26、min，读取原始数据；4. 将空气流量调至 50L/h，打开放气阀快速放气一次，每改变一次流量，重复打开放气阀 快速放气一次；5. 实验顺序从大流量到小流量，原因是水空气的热容太小，达到热平衡所需时间太长。3.5原始数据记录3.5.1原始数据记录Me?空气渡壘 Bll/h空气址口湍虔 匸空毛出口温慶U離汽温废匸60, 044. 4巩81Q5, 0250. 0M 082J105, 0pq 4 891, $r 1Q5, q430. 04).297-7105.0e叽 管歎：曲.蜡板救： X，管複数：2装覺号：402*鞘仗：如恥管径：丨如恥壁厚：IcKii.簪歎：北*捋板鉄：、条、管程致：2 传腹柏机

27、：.黨汽區力：0. 010MP1No空乳就愛di J/h空气址口温度匸空吒出口届度匸rJ60. 042.日?. 310$. 02也04】鳥8143 05. 0J40. 0105.0430. 039. 95 7. 73 05. 0的舫叽管径：lOoini”壁厚: 幕汽辰力：0. 020MPr3.5.2过程运算表装置号402和401数据处理结果No空气就壘號量 CJ/ht tmEh匸60. 051,042Q20?, 6538, J5d40. 02035. 91JI. SB4SO. 01?56.0724. 06No空气貳愛 n3/h廡愛CJ/hb tm lEJ/mhlC60, Q23?. M亿801

28、3250. 02316.叮闘.亦节.05340. 02985. 503J. 4062. 444JO. 0Igg 切826. 1268.313.6计算示例取第402套装置第3组数据计算，由t二匕= 42.3 91 =66.9 C2 2查得 p 2=1.03 kg/m ； Cp2= 1.007 kj/kg K；贝U： qm2= p 2 W2=1.03 x 40= 41g/h3.6.1热负荷的计算Q=q m2Cp2(t2-tl )=41.2 x 1.007 x (91.5-42=2041.23 kj/h362温度推动力的计算二 tmt2 7 二 91.5-42.3,T -t105.0-42.3 In

29、InT -t2105.0-91.53.6.3传热面积的计算2A 平=n n d l = 36 2X3.14 X.011 X4=1 m3.6.4传热系数的计算qm2Cp2 (t2 -1 )K =AAtm2= 64.19 kj/m hK41.2 1.007 (91.5-42.3)仔 31.83.7实验结果讨论与分析1. 本实验装置是双管程换热器，通过对数平均推动力的计算可知，其对数平均推动力的大小取决于T和t2端。实验数据表明，在热流体进口条件几乎不变的情况下，随着冷流体流量的减小，对数平均推动力随之下降。2. 在热流体进口条件不变的情况下，从实验数据看出，热流体的流量从60降至30,换热系数随之

30、增加，增加的幅度较大；说明传热阻力主要在冷流体一则，这恰恰证明了气体的传热阻力远大于水蒸气冷凝的传热阻力。3. 由于气源流量有限， 冷流体的流量不能开大， 流量由旁路放空，目的为了不使气体进口温度 上升太大。尽可能使冷流体出口温度拉开，这样，实验数据更能说明问题。4. 传热量、温度推动力随着流量下降而下降，传热系数随着流量的下降而增加，和理论是 一致的。:-2 1，调节qm2，将使丄tm和K皆有较大变化，此时过程调节Q是两者共同作用的结果，即Atm和K的乘积的结果。实验四 填料吸收塔的操作及其Kya的测定（装置1）实验目的:1 学习填料塔吸收的基本原理，学会操作填料塔。2. 掌握NH在水及空气

31、中的分析方法和操作。3了解NH在水中吸收的特点，掌握控制重点。4.学会吸收塔物料衡算及吸收系数的计算和相应的数据处理、药品和仪器NH吸收装置，NH钢瓶（带减压阀），移液管（1ml、10ml）,容量瓶（100ml, 2支），量筒（50ml），HCl （0.1M/I，0.0001M/I ），甲基红指标剂，乙醇，酸式 滴定管。ft9 _J克出口曾尊彳设备主要部件：1、有机玻璃塔 2、风机 3、耐腐蚀磁力泵 4、不锈钢水桶5、混合器6、转子流量计 7、玻璃分析器 8、U型差压计9、分布器10、湿式流量计、实验装置整个流程，吸收塔及主要部件都是可视性透明元件。吸收塔填料采用规整 BX 型填料，效率很高。

32、各温度测量点采用先进的宇光智能仪表显示，采用铂电 阻测温，测温准确，方便。整个实验流程如流程图：自来水通过浮球阀加入不锈钢储水桶， 通过浮球阀桶内保持一定的液位。 不 锈钢离心泵把桶内的水打到有机玻璃塔上部， 水的流量可通过玻璃转子流量计显 示，通过流量计前的隔膜阀控制。氨气通过转子流量计控制流量后在混合器与风机提供的空气充分混合后， 进 入吸收塔的下部，在 BX 型填料处，水自上而下，混合氨气自下而上完成逆流是 吸收过程。其中，原料气和尾气通过玻璃分析器分析； 吸收液则通过标准酸滴定， 吸收 塔的气体进口压力，塔压降由 U 型差压计测得，从而可以计算相关参数。四、实验原理及方法 使混合气体与

33、适当的液体接触，气体的一个或几个组份便溶于该液体内而 形成溶液， 不能溶解的部分则保留在气相中， 于是混合气体的组份得以分离， 这 种利用各组份在液体中溶解度不同而分离气体的操作称为吸收， 气液中吸收相的 浓度构成动力部分，两相的界面、气膜、液膜构成阻力部分，为直观起见，这里 以NH为例介绍单组份吸收。操作中NH与空气混合，与水在吸收塔中逆流接触， 在填料的表面，液体与气体充分接触，而在液体内与混合气体中的NH的浓度为NH3由混合气中向水中扩散提供了动力，NH分子有进入水中的趋势，但在相界面 处，我们理想的认为存在两个停滞膜及气膜和液膜， 而在停滞膜外液体气体充分 湍动，浓度均匀，两个膜成为

34、NH扩散的阻力源，由于NH易溶于水，故液膜阻 力很小，则气膜阻力在总阻力中占主要部分，NH3 要克服气膜阻力进入水的内部以达到平衡的目的。本实验进气浓度为y1，尾气浓度为y2，可由分析器测知：液体出口浓度可 由出口液取样滴定测得， 其余气体流速可由流量计设定， 操作压力已知而平衡 系 遵循y*=0.9X且KGa与气相质量流速大体无关，故填料吸收系数 KGa可求，传质单 元数，传质单元高度边均可核算，在填料塔中，充分的接触面积由填料提供，所 用的BX填料有很好的比表面积，是效率很高的一种填料。我们用的吸收设备， 由填料塔和控制仪表、泵风机组成，泵和风机的流量由流量计控制，NH流量也由流量计控制，

35、由流量配比，各控制点控制准确，设备配备在线分析器，能同时 分析原料气和尾气浓度，准确、方便。五、实验步骤1 准备工作： 准备好钢瓶，接好接头，钢瓶气压，流量由针阀控制。接好存水筒的软管接头， 另一头接上自来水龙头， 续水， 存水筒配有浮球阀， 水不会溢出。拧开湿式流量计的溢水后盖，取出麻绳；从上盖处为湿式流量计充水，充到麻绳刚好有水溢出为止。 检查电路无误后插上电源。2配分析试剂：配 0. 1M/l 的 HCl 溶液 1000ml：称取36.5%的HCI 10g,放于1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，配成 0.1M/I 的 HCI 溶液。把0.1 M/I的HCI取出100ml,分别稀释

36、成0.01M/I的HCI溶液和0.001M/I 的溶液各 500mI, 备用。配甲基红指示剂： 把甲基红指示剂溶于乙醇中，配成甲基红指示剂，备用。3检查各阀位状态：风机全开，泵全关， NH3 进口阀全关，小流量计全关，塔顶 开，塔下部放液口打开，另一个放液口关闭，打开 NH3 瓶（打开 NH3 瓶前，关 死针阀），然后打开“NH进口阀”调节针阀，微调开，然后调节 NH流量调节 阀，若流量够用则可，不够再调针阀，直到够用为止，切不可开始就把针阀 调过大，在流量计前造成压力过高，从而损坏流量计。4检查分析器开关状况，两通关闭，三通打开（不处在放液状态），取 10mI、0.1mol/LHCI溶液，加

37、入原料分析器（左）；取稀释0.001mol/L HCI溶液5mI 加入尾气分析器（右），稀释至10ml.各滴入两滴甲基红，搅匀。5打开电源，此时各表显示各点温度，正常的打开风机开关，泵开关，待风机 和泵正常工作后调节适当流量，仪器正常工作。6调整好各仪表，仪器正常工作 15min后缓缓打开两分析器，两通阀，见有气 泡冒出后控制气泡量， 不宜过大， 此时湿式流量计工作， 记录温度压力参数。7 观察试颜色，当试剂刚开始变色（红一黄）立即关闭两通阀，记录湿式流量 计的流量，分别记录下来。8完毕后，放出试剂，洗涤再装入同样试剂。9改变流量：NH溶液由0.4m3/n - 1朋伯重复68次操作，记录数据。

38、310改变流量： NH3、0.4m3/n 记录实时温度，水 100， 200， 300， 400 重复 68 次操作，记录数据。11 实验完毕后，先关闭 NH,钢瓶，然后关闭NH进口阀，让泵和风机再运行 5min 后，相继关闭泵，风机电源开关、最后关闭总电源开关，然后把分析器清 洗干净，塔及存水桶内液体放干净，以备再用。六、实验数据记录及数据处理1. NH3流量：0.4m3/h 空气流量： 4.5m3/h表1 原始数据表序 号温度(C)压力Pa水流量(L/h)原料气量(L)尾气量(L)尾液滴 定(ml)y1 (mol/ mol)y2 (mol/ mol)x1 (mol/ mol)1T气入=20

39、.3T气出=17.5T液入=19.5T液出=16.9P=2000 P=100100142.60136.220.00.1400.0140.049142.76137.0248.62T气入=20.3T气出=16.9T液入=19.8T液出=16.5P=2000 P=100200142.76137.020.20.1490.00990.030142.91138.1530.13T气入=20.1T气出=17.2T液入=19.5T液出=16.7P=2000 P=100300142.91138.150.00.1400.00910.019143.08139.3818.84T气入=19.9T气出=17.2T液入=19

40、.8T液出=16.3P=2000 P=100400143.08139.380.00.1490.00890.011143.23140.6310.52. 水流量：300L/h 空气流量：4.5m3/h表2原始数据表序 号温度(C)压力Pa氨气流 量(m/h)原料气量(L)尾气量(L)尾液滴 定(ml)Y1 (mol/ mol)Y2 (mol/ mol)X1 (mol/ mol)1T气入=20.2T气出=18.5T液入=18.6T液出=16.5P=2000 P=1000.2143.33140.630.10.1020.00690.010143.43142.0210.32T气入=20.0T气出=18.2

41、T液入=18.8T液出=16.5P=2000 P=1000.4143.43142.0210.30.1490.00880.019143.49143.3029.23T气入=19.9T气出=18.1T液入=18.8T液出=16.2P=2000 P=1000.6143.49143.300.00.2030.0110.038143.62144.5038.04T气入=19.9T气出=18.1T液入=18.8T液出=16.2P=2000 P=1000.8177.10144.500.00.2800.0130.047178.61145.6347.2由 Y*=0.9X,Y=y心-y),H OG=Z/N OG,NOG

42、=(Y1-Y2)/Ym, KYa=V(Y 1-Y2)/Q Z Ym可求得：骨口. 序号Ym(mol/mol)Y1-Y2(mol/mol)NOGHOG (m)3Kya(mol/m s)1.10.0510.1262.470.2436.131.20.0490.1392.830.2141.481.30.0440.1262.860.2242.881.40.0470.1402.980.2043.502.10.0330.0952.870.2142.982.20.0450.1403.110.1945.502.30.0580.1923.300.1848.402.40.0770.2673.460.1750.71其

43、中：Q =0.00636m2z=0.6m由数据表作出Kya(mol/m3s)W(L/h):由图可以看出，水流量的增加对氨气吸收有利，但不明显由数据表作出Kya(mol/m3s)yi的图:由图可以看出：在吸收剂流量不变的情况下原料气的浓度对气相总吸收的影响很 大，气相总吸收系数随原料气浓度的增大而减小。七. 思考题1 为什么出口氨气浓度很小？是从原理和吸收塔分析。2吸收过程中影响因素主要由那些？3. 应如何实验才能得到氨气在规整填料中的关联系数?吸收操作的目标函数：y或 n池 xX Xi实验四 填料吸收塔的操作及其Kya的测定(装置2)4.1原理吸收是分离混合气体时利用混合气体中某组分在吸收剂中

44、的溶解度不同而达到分离 的一种方法。不同的组分在不同的吸收剂，不同的吸收温度，不同的液气比，不同 的吸收剂进口浓度，吸收速率是不同的。所选用的吸收剂对某组分具有选择性吸收。4.2吸收塔的操作与分析yi - yyi影响y2有：1.设备因素；2.操作因素。1设备因素a. 填料塔的结构典型的填料塔结构为塔体是一圆形筒体， 筒体内分层安放一定高度的填料层，填料层 底端由搁栅支撑，液体分布器和液体再分布 器将吸收剂均匀地分散至整个塔截面的填料 上。液体靠重力自上而下流动，气体靠压差 自下而上流动。填料的表面覆盖着一层液膜， 气液传质发生在气液接触面上。最早的填料拉西(1914)由拉西发明，它 是一段外径

45、和高度相等的短管，时隔多年， 鲍尔环，阶梯环，弹簧填料，B环填料 不锈钢金属丝网波纹填料，以及种类繁多的 规整填料。评价填料特性的三个数字：1) 比表面积a (m2/m3)越大越好；2) 空隙率&气体阻力尽可能小，&越大越 好；3) 单位堆积体积内的填料数目n。b. 填料的作用(1) 增加气液接触面积应满足：1) 80%以上的填料润湿。2)液体为分散相，气体为连续相 (反之为鼓泡塔，失去填料的作用)。(2) 增加气液接触面的湍动应满足：1)保证气液逆流。2)要有适宜的液气比，若气速过 大，液体下降速度为零，即发生液泛。填 料塔的操作满足了上述要求，填料才会起 作用。c. 液体分布器的作用(1) 较高的填料层，需分段安装液体再分布器。图2.操作线与平衡线的关系(2) 克服液体向壁偏流现象，为此，每隔一定高度的填料层，要装有液体再分布器(3) 使填料均匀润湿，从而增加气液接触面积2