物理化学实验b-板式塔精馏lrk

1、五、实验原始数据记录整理1、实验条件记录加热功率分别为：3kw, 5kw, 7kw2、原始数据列表表1不同加热功率下所测得的各项数据加热塔顶塔顶塔釜塔釜冋流液回流冷却水功率温度组成/温度组成/温度量压降流量/kw/°c水!°c水/°cl/h/mmhpol/h378.417.9017.0998.097.3897.4528.99.651.665578.312.0412.5099.196.1896.7333.617.076.6112778.311.0411.0999.997.1897.8636.825.293.5160六、实验数据处理1、求出空塔气速首先根据测得的回流液

2、流量求空塔气速。由于实验中采取全回流的方 式，回流液质量流量与蒸气质量流量相同。实验中转子流量计已经将实际溶液的流量转换为水的流量，rti公式(1)p(p.f-p2)papf-pd将读数转换为实际回流夜的流量。其中：q取转子密度，近似为铁质，取密度7900kg/m3,。取2() °c水的密度,门取回流温度下混合液体的密度。查阅水和乙醇在不同温度下的密度数值, 计算冋流液密度。数值如下表2不同温度下水和乙醇密度数值温度°c水密度kg/m3乙醇密度kg/m320998.23789.028.9995.99782.133.6994.58778.436.8993.41775.21 吕

3、兀.依据公式=工亠 计算不同温度下冋流液密度，得到下表pm v pl表3不同加热功率卞的回流液密度加热功率kw塔顶组成（水）回流液温度。c回流液密度（kg/m3）317.5028.9812.6512.2733.6799.7711.0636.8794.5代入公式（1）得到实际回流液流量表如下表4不同温度下的回流液质量加热功率kw塔顶组成（水）c回流液流暈l/h回流液质量流量kg/h317.5028.910.788.76512.2733.619.2615.40711.0636.828.6622.77将冋流液流量转换为同条件下的蒸气流量，温度以塔顶、塔釜平均温度计,（ + 叫）rt 气压以一个大气压

4、计，利用公式"二丫二仝丄=叫a papa2其中a二也 = 817xl（）7加2,得如下表4表5不同加热功率下的空塔气速加热功率kw平均温度°c回流液质量流量 kg/h塔顶组成（水）空塔气速m/s388.28.7617.500.244588.715.4012.270.402789.122.7711.060.5862、求不同加热功率下的总板效率首先将实验测得塔顶、塔釜组成转换为摩尔分数，得如下表表6不同加热功率下塔釜与塔顶的组成加热功率kw塔顶组成（乙醇）塔顶乙醇摩尔 分数塔釜组成（乙醇）塔釜乙醇摩尔 分数282.500.6482.580.0103487.730.7373.46

5、0.0138688.940.7592.480.0099利用书后附录常压下乙醇一水的气液平衡数据，得到气液平衡线；由于采用全冋流，操作线近似与对角线重合，得到图形如下图1平衡关系曲线由mat lab插值计算出理论板数值分别为3. 308 (0. 6480. 47950. 1381 0. 01430. 0103)4. 546 (0. 7370. 67000. 53090. 21130. 02740. 0138)4. 975 (0. 7590. 70660. 65190. 40450. 08660. 0099) 又再沸器等效于一块理论板，所以实际的理论板数应该为：2.308、3.546、3.975n

6、由公式e=最终得到空塔气速与总板效率的关系如下表表7板效率与空塔气速的关系空塔气速m/s0.2440.4020.586板效率25.6439.4044.17作图如下图2板式塔全塔板效率与空塔气速的关系曲线20 !>0.20.30.40.50.6空塔气速u/(m/s)3、实验结论及结果分析由以上数据处理可知，板效率随着空塔气速的增大而增大，但随着空 塔气速变大，板效率的变化率变小。这说明气液相接触发生传质过程，气 速过低，相对而言液相流速过高，传质过程不充分，导致效率降低，当气 液两相的流速达到一定的比例时可以获得最佳的传质效率，即此吋的板效 率最高。七、思考题1、如何确定精锚塔操作的适宜回

7、流比？ 答：经验上一般先通过实验、吉利兰图等确定最小冋流比，再取最小冋流 比的1. 1-2.0倍。在实际操作中可以通过试操作直接确定最佳回流比。2、精馅体系为乙醇时，选用的冋流比为4,如果现在改为苯-甲苯，正庚 烷-甲基环己烷体系，为达到同样的分离要求，回流比仍为4行不行？为 什么？答：不同体系气液相之i'可的传质能力有差异，因而需要不同的回流比以达 到最佳生产效率。比如题中的苯一甲苯体系物性相近，和乙醇一水体系不 一样，那么传质效果就会有所不同。所以要根据实际计算确定最佳回流比。3、斜孔多溢流塔板的降液管设计要注意什么？ 答：合理分配降液管而积和位置，保证各通道气液比相等，保证出口堰

8、流 强度相等。另外，各降液管通道的出口堰流应该相等（比如中间降液管向 两个方向的垠流最好相等）。4、塔体一定要保温吗？为什么？答：一定要保温，在确定的温度下才能确定塔内的传质状况。保温不好会 造成内冋流等不良现象。关于保温，老师在实验前提出了在我们所做的板式塔实验中，是如何 实现保温的。通过观察，应该是有另外的加热器之类的热源用來保持塔内 的温度。5、板式塔气液接触的特点是什么？试与填料塔比较。答：塔板上汽液两相错流流动，气体由下向上通过液层，它们在气膜表面 发生传热与传质。而在填料塔中，气体自下而上、液体自上而下逆流接触。6、随着塔釜加热功率的增大，精係塔顶的轻组分浓度将如何变化？请解 释原因。答：塔釜加热功率增大的过程中，塔顶的轻组分先升高再降低。由实