化工专业实验教案--填料塔轴向返混实验

1、学习必备欢迎下载滨州学院教案第次 课学 时章节填料塔轴向返混试验教学目的和要求1把握脉冲法测定填料塔中液相停留时间分布的方法；2把握用矩量法估量液相返混参数的pe（彼克列数）的方法；3测定不同液体流速对pe 的影响，求出ped 与 rel 的关系式；重点液相返混参数的pe（彼克列数）的方法；难点ped 与 rel 的关系式；基本原理描述返混的数学模型许多，较简洁有用的是一维扩散模型；一维扩散模型的数学表达式：21/pe× c -c/ z = c/ （ 1） pe = uh/dax式中 pe 为彼克列数，描述返混程度的模型参数；对式（ 1）求解：教学进程 含章节教学内容、学时安排、教学

2、方法、帮助手段定解条件：试验采纳脉冲法加入示踪计，在流体出口处测定示踪计浓度，闭式容器，列出如下定解条件：取 c = fz,初始条件： cz,0 = 02边界条件： c0, = c1 c , =有限量用 laplace 变换解得：3c =pe/2 exp -pe/4 1- （ 2）估量模型参数pe：估量的方法有多种，如矩量法、传递函数法、拟合法等；本试验实行矩量法，需用到如下两个数学定义：（ 1）浓度 ct 的一阶原定矩：10m= cttdt/0 ctdt（ 3）（ 2）浓度 ct 的二阶中心矩：22m 2 =0ctt-dt/ 0 ctdt= 0cttdt/ 0 ctdt = t（ 4）学习必

3、备欢迎下载2式中， 数学期望； t 方差或称散度pe2结合式（ 3）、（4），可导出如下方程：2 2 =t/ = 2/pe - 2 1/ pe （1 ）5t试验测得ct 与 t 的关系数据，然后由式（3）求得 ，由式（ 4）求得 2 ，通过式（ 5）求得pe 的值；预习要求1.明白熟识返混试验装置基本结构与流程；2.简述填料塔轴向返混测定原理；3.基本把握试验步骤；4.明白试验留意事项并娴熟把握数据处理方法；试验装置与流程本试验装置为填料塔，其特点数据如下：填料塔：塔体为 100*5mm 有机玻璃管制成，塔高2.5m；塔内件主要有液体分布器、液体收集 器、气体分布板、填料支承架等；试验流程见图

4、1；填料：塔内装填cy型高效规整不锈钢丝网填料，其特性参数见表1，结构见图2；电导率仪： dds-1a 型；宇光表 708 t 型；示踪剂：kclcp 饱和溶液；表 1.cy 型高效规整金属丝网填料特性参数理论板数比表面积间隙率积累密度液体负荷气体负荷压降m-1m2 /m3m3 /m3kg/ m 3m 3/m 2· hm/skg/ m 3 0 ·mmhg/m810700952400.2202024流程如下图1：学习必备欢迎下载p2电磁阀p1自来水t2电导t1测定水槽离心泵图 1 试验流程图试验步骤物系为水和空气，试验步骤：1把握仪器的使用方法在老师的指导下，熟识并把握电导率

5、仪、放大器的使用方法；2接通电导率仪的电源，预热20 分钟；3将预先配置好的饱和kcl 溶液加入示踪剂瓶料罐上部，认真观看液面是否变化？液面不变为正常；4启动风机：打开气调剂阀，打开放空阀，启动风机；缓慢关小调剂阀，使转子流量计的转子稳固在 3m3/h 的刻度处；5启动水泵：关闭水调剂阀，将短路阀开至最大，启动水泵；然后渐渐开启水调剂阀，同时关小短路阀，启动水泵，使水入塔；在大流量下运转半小时，润湿填料；6启动数据采集系统，将应用程序从光盘装入内存，使其处于工作状态；7取试验数据： 待系统稳固之后（即空气流量、 水流量稳固在预定值，微机处于采集数据状态），启动电磁阀注入示踪剂；8维护空气流量3

6、m3 /h 不变，水的流量分别为200、 300、400、500、600l/h ，去试验数据；每一水流量条件下，重复两次取数据，使pe 值的相对误差±5%即为合格，否就维护条件不变继学习必备欢迎下载续试验，直至合格为止；然后转变水流量进行系一个条件试验，依次进行，完毕为止；9终止试验：取完试验数据，第一将示踪剂罐上部内剩余kcl 溶液倾出入回收瓶，加入自来水约 500ml ，启动电磁阀分几次入塔，目的为冲洗示踪剂管路；几分钟后，关空压机、水泵、电导仪、微机系统等仪器设备的电源，并将全部仪器复原；留意事项：（ 1）塔下部液封面高度必需维护在进气管的下面并接近气管；（ 2）每转变水流量一

7、次，稳固10 分钟左右才能测取数据；每加一次示踪剂，须间隔10 分钟方可再注入示踪剂；试验数据记录与处理记录试验数据；表格如下，供参考用；数据处理：以ped 为纵坐标， rel 为横坐标在运算纸上标绘pedrel 曲线；求以rel 为自变量的关系式；实液相气相运算结果验温度序tl号流量ql l/h空塔速度ulm/srel进气温度tg 进气压力pgmmhg流量qgm3htdddpeped注： ped 是以填料当量直径表示的彼克列数；ped =pe × d/h h = 1.5m , d = 20mmrel 是以水表示的雷诺数；rel =d ·ul · / c示踪剂kcl 浓度，无因次dax有效轴向扩散系数，m/s学习必备欢迎下载d填料当量直径，mmh填料层高度，m ped以填料当量直径表示的pe，无因次 rel 以水相空塔速度表示的re，无因次 u液相缝隙进度，m/sul 水向空塔速度，m/s z无因次距离 水密度，kg/m 水