化工原理实验讲义(学生版)资料

1、化工原理实验实验一流体力学综合实验一、实验目的1、了解管路粗糙度及管件对流动阻力的影响。2、测定水在管道内流动时的直管阻力损失，作出与 Re 的关系曲线。3、测定水在管道内流动时的局部阻力损失，测量和计算不同开度下截止阀的局部阻力系数或当量长度 l e。4、测定一定转速下，离心泵的特性曲线。二、实验原理摩擦阻力系数 Re流体在管道内流动时， 由于内摩擦力的存在， 必然有能量损耗， 此损耗能量为直管阻力损失。根据柏努利方程，对等直径的 1、2 两截面间的直管阻力损失为：lu,d12图 1直管阻力测量原理示意图hfp（1）由因次分析法得lu2h f（2）d2d2 p（ 2）lu2Red u（3）f

2、Re,（4）d式中：hf直管阻力损失(J/kg)；摩擦阻力系数；l 、d、直管的长度、管内径和绝对粗糙度(m)；流体流经直管的压降 (Pa)；分别是流体的密度 (kg/m3) 和粘度 (Pa s)；流体在管内的平均流速 (m/s)。由公式（ 2）可以看出，流体流动时的摩擦阻力损失与管道的长度成正比，与管道的直径成反比。流体的平均速度越高，阻力损失越大。利用公式（ 2）计算直管阻力损失时，需要知道不同雷诺数下摩擦阻力系数的值。穆迪图给出了Re 的关系曲线。本实验装置可以利用上面的公式来验证直管阻力损失计算，测定 Re 的关系曲线。流体在长度和直径一定的管道内流动时，利用U 型管压差计实验测出一定

3、流量下流体流经该长度管段所产生的压降，即可算得hf，利用公式（ 2）可得到，根据流速和物性数据可按公式 （ 5）计算出对应的雷诺数Re，从而关联出与Re 的关系曲线。改变实验管可得出不同粗糙度（不同材质直管）的与 Re 的关系曲线。2. 当量长度 le 和局部阻力系数流体在流经阀门、 管件时，由于流道方向或大小的改变， 造成流体的剧烈湍动，造成的能量损失称为局部阻力损失。（ 1）当量长度法流体通过管件、 阀门等的局部阻力损失， 若与流体流过一定长度的相同管径的直管阻力相当，则称这一直管长度为管件或阀门的当量长度，用符号 le 表示，这样就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失。 在管路计算时，

4、 可将管路中的直管长度与管件阀门的当量长度合并在一起计算， 则流体在管路中的总阻力损失为hfhflle u2hf（ 5）d2leu 2hf（6）d2式中：hf局部阻力损失 (J/kg)；l e当量长度 (m)；（ 2）局部阻力系数法流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示， 这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法，即u2hf（7）2式中：局部阻力系数；leud,12图 2局部阻力测量原理示意图测出一定流速时流体通过阀门或管件的压降 hf，就可利用公式（ 6）、（7）计算出对应的当量长度或局部阻力系数。3.离心泵的特性曲线离心泵的特性， 可用该泵在一定转速下， 流量与扬程，

5、 流量与功率以及流量与效率三种曲线表示，即Hf1 (Q) ， Nf 2 (Q) ，f 2 (Q) 曲线。若将H、 N和 对 Q 间的关系分别标绘在同一直角坐标上所得的三条曲线，即为离心泵的特性曲线。经离心泵输送的流量Q 由涡轮流量计测定。如果水箱液面和离心泵入口高度相同， 在水箱液面和离心泵出口压力表之间列出柏努利方程式， 可确定水经离心泵所增加的能量 （mH2O），此能量称为扬程H，其计算式为：p表p真u2HgH fg2g其中H 离心泵扬程 (mH2O)；p 表 离心泵出口表压 (Pa)；p 真 离心泵入口真空度 (Pa)；u 离心泵出口管内流速 (m/s)；流体密度 (kg/m3)；H f

6、0离心泵的轴功率 N（kW ）是指泵轴所消耗的电功率，实验采用功率表测定后，以下式进行计算。NN电电传式中： N 离心泵轴功率（ kW ）；电 电动机效率，近似取为0.75；传 机械传动效率，近似取为0.95；N 电 电动机的输入功率，由功率表测定。离心泵的效率是理论功率与轴功率的比值。即N tN而理论功率 Nt 是离心泵对水所作的有效功，即QHN t（kW ）102三、实验流程和主要设备1综合流体力学实验流程综合流体力学实验流程见图1。主要设备及仪表（1） 供水系统：循环水箱、离心泵IS50-32-125、电机 2200W；（2） 测压系统：差压变送器、测压环、连接管路、小球阀；（3） 流量

7、系统：涡轮流量计LWGW40 、变送器；（4） 控制柜：智能数显仪、功率表SWP-W-C80、转速表、变频器；（5） 管路系统：由不锈钢管、碳钢管构成循环体系。151610a131495b1119812171820c472212322163ZHLT-4 型综合流体力学实验装置电机功率 W电机转速流量 m3/h压差 PaU相V 相W相交流变频总电源仪表离心泵图 1 综合流体力学实验流程1离心泵2电机3水箱4涡轮流量计及变送器5差压变送器6, 7 DN40 闸阀8, 9, 10球阀1118小球阀19DN25 闸阀20压力表21真空表22小球阀23转速传感器a 25 2.5 不锈钢管b 25 2.5

8、 碳钢管c 25 2.5 不锈钢管四实验操作步骤摩擦阻力系数Re 及截止阀的局部阻力系数测定根据现场实验装置，按照实验指导书上的实验设备示意图理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用。未经指导教师同意，不能随意开机。检查水箱内是否有足够的水。接通总电源，检查三相指示灯是否正常。打开仪表电源，检查各仪表显示是否正常。打开球阀 22，用清水灌泵，待水灌满后关闭球阀 22。关闭闸阀 6、7，打开小球阀 1118，球阀 8、9、10 和截止阀 19，打开水泵电源，水泵开始工作， 检查转速表、电机功率表读数。 检查泵进口真空表 21、出口压力表 20 是否有读数。如果压力表有读数，说明水泵工作正常。

9、打开闸阀 6、 7，水开始循环。观察小球阀 17、18 出口胶管中排气的情况，等管路中的空气全部排尽后，才能关闭小球阀 17、 18。关闭闸阀 6、7，进行摩擦阻力系数及截止阀的局部阻力系数测定。关闭小球阀 1114，球阀 8、 9，保持小球阀 15、16 和球阀 10 打开。测量实验管 a 的直管阻力损失。缓慢打开闸阀 7，同时读取差压计的读数， 直到可测量的最大量程（ 10000Pa），记录压差和流量读数。 逐步关小闸阀 7，测定不同流量时的阻力损失 （压差），直到最小流量时，结束实验管 a 的测定。关闭闸阀 7，球阀 10 和小球阀 15、16。打开小球阀 13、14 和球阀 9，按步骤

10、 10 测量实验管 b 的直管阻力损失。完成后关闭闸阀 7，球阀 9 和小球阀 13、14。打开小球阀 11、12 和球阀 8，按步骤 10 测量实验管 c 上截止阀 19 的局部阻力损失。完成后关闭闸阀 7，球阀 8 和小球阀 11、12。离心泵的特性曲线全开闸阀 6，分别读取流量、进口真空度、出口压力和电机功率读数。将最大流量读数 10 等分，逐步关小闸阀 6，每减小一次流量， 重复读取以上数据。直到测定流量为零的数据后，结束实验。利用变频器调节转速，按上面的步骤可测定不同转速下的离心泵特性曲线。依次关闭水泵电源、仪表电源和总电源。所有参数测定完后，关闭所有阀门，经指导教师同意后，方能离开

11、。五. 实验数据记录及整理实验数据记录必需可靠、 如实、不能任意改动数据， 数据一律记在预习实验时所拟表格中。直管阻力和局部阻力测定：数据记录表实验管号：管长：m内径：m水温：oC12345678流量（m3 /h）压差Pa）数据整理实验管号：管长：m内径：m水温：oC 密度：kg/m3黏度：Pa.s12345678流量（m3 /h）压差Pa）Re实验管号：管长：m内径：m水温：oC 密度：kg/m3黏度：Pa.s12345678流量（m3 /h）压差Pa）Rele（ m）离心泵的特性曲线离心泵型号：水温oC序号转速流量读数压力表读数真空表读数功率表读rpmm3/h/(MPa)/(MPa)备注数

12、/(W)12：数据整理序号流量Q/(m3/h)扬程H/(m)轴功率N/(W)效率备注12：. 实验思考与讨论问题直管阻力产生的原因是什么？如何测定及计算？影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样测准数据？根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点？水平或垂直管中，对相同直径、相同实验条件下所测出的阻力损失是否相同？流量变大，入口真空表和出口压力表读数如何变化？实验二对流传热实验一、实验目的测定空气水换热过程的总传热系数 K；测定不同空气流量时， Nu 与 Re 之间的关系曲线，拟合准数方程式；测定污垢对总传热系数 K 的影响。二、实验原理1总传热系数 K 的计算空气水逆流换热系统的传热速率方程为Q

13、KA t m（1）其中，逆流传热对数平均温差为t mt1t2t1T1 t2t2T2 t1（2）t1lnt 2传热面积为Adl（3）在计算换热面积时，应该注意内、外径的区别。热负荷为Q V C p (T1T2 )（4）式中： Q 单位时间内的传热量（ W）；A 传热面积（ m2）；tm 传热对数平均温差（ C 或 K ）；K 总传热系数（ W/m 2C）；1、 d2 换热管的内、外径（m）；dl 换热管长度（ m）；V 空气流量（ m3）；/s、Cp 分别是热空气平均密度（ kg/m3）和比热（ J/kg）；T1、 T2 分别是热空气进、出换热器的温度（C）；t1、t2 分别是水进、出换热器的温

14、度（C）。通过实验测量 V、T1、 T2、t1、 t2，即可按公式（ 1）（ 4）计算 K。2空气在管内强制对流给热系数的计算空气与水的传热过程是由水在管外的对流传热、 间壁的固体热传导热和壁面对空气的对流传热串联组成，其总热阻（以管内径 d1 为基准）为11bd1d1（5）K1d m2 d21式中：1、 2 分别为空气的对流给热系数和水的对流给热系数（W/m 2C）；d1、dm、 d2 分别为换热管的内径、平均直径和外径（m）；b 换热管的壁厚（ m）； 换热管的导热系数（ W/mC），对钢管一般可取45。对公式（ 5）中各阻力项进行分析后可以发现，因水的给热系数2 较大，对2水平单管，可以

15、达到2000（W/mC）左右，所以d12 d 2之值较小；对金属间壁，较大， b很小，所以bd1dm 之值也较小，与1 h1项相比均可忽略，故有 K11 。通过实验测量V、 T1、T2、 t1、t2，即可按公式（1）（ 4）计算不同流速（雷诺数）时的 K 1（即 h1），查出定性温度下空气的物性，则可根据定义计算出不同雷诺数时的努塞尔数。duNu1dRe1式中：Nu努塞尔准数；热空气密度（ kg/m3）；热空气在管内的流速（ m/s）；1 空气的导热系数（W/mC）；Re 雷诺准数。tm 空气的定性温度， (T1 T2)/2。当流量改变后，将改变热平衡关系， Re、 Nu 也随之改变，进而可在

16、双对数坐标下作出 Re 与 Nu 的关系曲线，拟合出准数方程。3污垢对传热系数的影响公式（ 5）所描述的传热阻力中，没有考虑由于换热管内外表面形成垢层后所造成的热阻。若考虑污垢热阻，则公式（ 5）就变为（以管内径 d1 为基准）11bd1Rs2d1K1Rs1dm（6）12 d2式中：RS1、 RS2 分别为换热管内、外侧的污垢热阻（m2C / W ）。若用 Rf 表示管壁内外两侧污垢热阻之和，则11（7）R fK 1K 1K1、K1 分别为清洁管和污垢管的总传热系数。通过测量相同雷诺数时清洁管和污垢管的总传热系数，则可计算出污垢管的总污垢热阻。通过该实验，可以让学生了解污垢对传热的削弱作用。孔

17、板流量计原理流体流经一个小于管径的锐孔时将产生压降， 而此压降将随流体的流量大小而变化，它们之间的关系可由柏努利方程式得出：2R0gu0 C 0（6）2R0gV S0C0式中： RU 型管差压计读数（ m）；C0孔流系数；U 型管差压计指示液密度（ kg/m3）；流体密度（ kg/m3）；u0孔口的流体流速（ m/s）；管道内流体的流量（ m3 /s）；S0孔口截面积（ m2）；g重力加速度（ m/s2）。 g = 9.81装置中使用孔板流量计来测量空气的流量。通过标定和数据处理，孔板流量计的体积流量 V（ m3/h）与压差 p（Pa）的关系式可表示为3.50231 0.10571 p 3.6

18、893 108.10331 10 7 p3 6.6609 10p2p4V 3.74121 0.07931p1.9196610 4p2（7）3.24299 10 7p32.130710 10p4或可直接从附图查取。三、实验流程及设备实验流程冷空气由漩涡风机送入电加热器， 经孔板流量计计量后进入套管换热器的管程。冷却水进入换热器的壳程， 水和空气在套管换热管内进行逆流换热。 对流传热对比实验流程如下图所示。气体流量控制阀DLCR 4 对流传热实验装置套管换热器热电偶孔板流量计冷却冷空水却气出旋涡风机出水进电加热器图 1对流传热对比实验流程2设备及仪表热空气系统：电加热器、变压器、电流表、电压表、漩

19、涡风机；流量测量：孔板流量计、差压变送器、智能数值显示表；温度测量：热电偶、温度数显表；套管换热器：内管尺寸，20 2.5mm，有效换热长度1.2m，套管尺寸，46 3mm。换热管类型：清洁管20 2.9mm、污垢管20 2.9mm、紫铜管20 2mm四、实验操作步骤熟悉传热实验流程及仪表使用，检查设备，作好运转操作准备。打开要测量的换热器的冷却水进口阀，保证水量达到湍流。将要测量的实验管空气流量调节闸阀全开，其它实验管关闭。依次开启控制柜总电源开关、仪表开关、风机开关和加热器开关。观察空气温度变化。由于风机的压缩作用，空气温度会缓慢上升。实验时空o气的进口温度一般控制在 80 C 左右，如果

20、温度过高，可调节加热电压，直到稳定。在空气全开的状态下，直到温度稳定后，可以读取第一组数据。6.调节空气流量调节闸阀，改变空气流量，等温度稳定后（35 分钟），读取数据。重复步骤 6，直到最小流量。切换实验管，按照上述步骤重复实验。待全部数据测定完毕，关闭电加热器电源，让空气继续排出，直到空气出口温度降至室温。依次关闭风机电源、仪表电源和总电源。将实验数据交实验指导教师检查合格后，方可离开。注意：本实验采用电加热器加热空气， 加热器及部分管路温度较高。 实验过程中应注意避免接触高温部位，防止烫伤。五、设备保养及简单故障排除测量温度的仪表应该定期进行标定。定期检查套管换热器端口的密封圈情况，发现

21、冷却水渗漏，应及时更换密封圈。六、实验数据记录及整理实验数据记录换热管：内径：；外径：；管长：；表 2 3 传热实验数据记录参考表孔板流量计空气进口空气出水进口水出口序温度口温度温度温度备注压差读数号T1/( C)T2/( C)t 1/( C)t2/( C)（ Pa）12：数据整理表 2 4 传热实验数据处理参考表序VtmAtmQKNuRe备注号/(m 3/h)/( C)m2/( C)/(W)/( W/m 2C)12：七、实验讨论与思考题1分析影响传热系数及给热系数的因素？2取何种措施可提高K 和1 值3 tm、tm 的物理意义是什么？如何确定？附图孔板流量计体积流量与压差的关系242220）

22、18h/3m1614量12流10积体81#对流传热装置640100200300400500压差（Pa）25）20h/3m（量流积体15102#对流传热装置50100200300400500600压 差（Pa ）实验三气体吸收实验一、实验目的观察气、液在填料塔内的操作状态；测定气、液在填料塔内的流体力学特性；测定在填料塔内用水吸收 CO2 的 KXaL 关系；对不同填料的填料塔进行性能测试比较。二、实验原理气体吸收是运用混合气体中的各组分在同一溶剂中的溶解度差异，通过气、液充分接触，溶解度较大的气体组分较多地进入液相而与其它组分分离的操作。L3L2L1L3 L2 L1P泛点c湿填料载点 BL =

23、 0c干填料BL = 0u图 1 填料塔压降与空塔气速的关系气体混合物以一定速度通过填料塔内的填料时，与溶剂液相接触， 进行物质传递。气液两相在吸收塔内的流动相互影响，具有自己的流体力学特性。填料塔的流体力学特性是以气体通过填料层所产生的压降来表示。该压力降在填料因子、填料层高度，液体喷淋密度一定的情况下随气体速度的变化而变化。如图1所示。在一定喷淋量下， 通过改变气体流量而测定床层压降，即可确定填料塔的流体力学特性。2. 常压下 CO2 在水中的溶解度比较小，用水吸收CO2 的操作是液膜控制的吸收过程，所以填料层高度的计算式为：LX1d XHX*X（1）K X aX 2LX1d XK X a

24、X*X（2）即：HX 2当气液平衡关系符合亨利定律时，上式可整理为：L( X1X 2 )K X aX mH（3）X1X 2( X1*X1) (X 2*X 2 )X mX1X 1*X 1lnX 2lnX 2X 2*（4）式中： L 吸收剂用量（ kmol/h）；2 填料塔截面积（ m ）；KXa 液相体积传质系数（ kmol/m 2h X m）；H 填料层高度 (m)；X1，X2分别为吸收剂（水）的出、进塔浓度（摩尔比） ；*Y1，Y2（摩尔比）成平衡的液X1 ，X2 分别为与气体进、出塔浓度相浓度，可通过平衡关系得到（亨利定律） ；由于实验中使用的吸收剂为清水， 所以 X2 =0。吸收剂出塔浓

25、度 X1 可通过物料衡算得出：X1 VY1Y2（5）L式中 V 为空气的摩尔流率（ kmol/h ）。应注意与流量计所读到的体积流率的区别。通过测定水温和当地大气压可确定亨利系数。合气量、吸收剂水用量、混合气进、出填料塔的条件下，不同填料的液相体积传质系数KXa。改变可变参数CO2 和空气的混CO2 含量，即可测定不同操作三、吸收实验流程及设备吸收实验流程空气由风机送出，经转子流量计7（或 8）计量，由钢瓶来的CO2 气体经转子流量计 9 计量。空气和 CO2 气体在混合器 20 混合后，经管路进入吸收塔底部。混合气进入各塔通过阀门 16 19 切换。吸收剂（水）经转子流量计 6 计量后进入塔

26、的顶部。水进入各塔通过阀门 1215 切换。水通过喷嘴喷洒在填料层上，与上升的气体逆流接触， 进行吸收传质， 尾气从塔顶排出， 而吸收后的液体经塔底液封装置后排出。其流程示意图如下所示。12131415222324251067123498262728293031水CO2 进进161718192120511水出空气进图 2 吸收实验流程1， 2， 3， 4填料塔5旋涡风机6水转子流量计7大流量空气转子流量计8小流量空气转子流量计9 CO2 转子流量计10差压变送器11空气放空阀12， 13，14， 15水切换阀16， 17， 18， 19混合气切换阀20气体混合器21混合气取样口22， 23，

27、24， 25出口气体取样26，27， 28，29压差测压管切换阀30水调节阀31空气调节阀设备及仪表填料塔：塔内径100mm 、填料层高度 1m。填料类型：陶瓷拉辛环10 10，陶瓷拉辛环15 15，不锈钢鲍尔环10 10，丝网规整填料；气体转子流量计： LZB-4 ， LZB-10 、液体转子流量计；旋涡风机；气体差压变送器，智能数值仪表；CO2 气体分析仪 CYES-II 型。四、实验操作步骤理清流程，熟悉测试仪表的使用。确定要进行实验的填料塔，打开对应的塔切换开关（注意：每次只能开启一个塔，其余三塔保持关闭状态） 。打开仪表开关。全开空气进口阀 31 和放空阀 11，启动风机，让空气进入

28、填料塔底部，用空气进口阀 31 调节空气流量，流量从小到大，每调一次风量，测定一次填料层压降 p，共采集 710 组数据，由此可作出在干填料时， 风量与压力降的关系线。4. 通过调节阀 30 调节水量，维持喷淋量不变，用空气进口阀 31 调节空气流量，流量从小到大，每调一次风量，测定一次填料层压降 p，共采集 710 组数据，由此可作出在湿填料操作时，风量与压力降p 的关系线。在操作过程中，注意观察液封装置，以避免空气从液封装置流出。通过调节阀 30，改变入塔水量，重复第 4 操作步骤，可测定不同水量下风量与压力降 p 的变化曲线，完成气、液在填料塔内的流体力学性能测定。开启 CO2 钢瓶阀，

29、调节减压阀，使 CO2 出口压力维持在 0.2MPa 左右，通过 CO2 转子流量计 9 计量后进入混合器与空气混合后进入填料塔底部。通过进口取样点 21 取样，用 CO2 气体分析仪分析其 CO2 含量。调节混合气或者 CO2 转子流量计上的旋钮，改变空气和 CO2 的混合比，实验要求配制的混合气中 CO2 浓度约为 10%（体积），并始终保持稳定不变。调节清水阀 30，流量从小调大，需采集 46 组数据。每调节一次，稳定35 分钟，记录清水量，混合气流量，用取样针筒抽取在进口取样点21 和出塔取样点 2225 抽取混合气进行 CO2 分析，确定 Y1 和 Y2，完成填料塔液相体积传质系数的

30、测定。重复以上操作步骤 28 可完成其余填料塔的实验操作。测定水温和大气压，用于计算亨利系数。所有实验数据记录完后，经指导教师同意，关闭 CO2 液化气钢瓶，关闭进水阀 30，关闭风机，关闭总电源。在实验操作过程中，注意 CO2 液化气钢瓶的使用安全，未经教师同意，学生不能乱动。五、实验数据记录及整理实验数据记录#填料塔：塔内径：；填料层高度：；水温：；大气压；表 1填料塔流体力学特性数据记录参考表水流量 L0=水流量 L1=水流量 L3=3/h)33/h)/(m/(m /h)/(m序空气流量填料层压降空气流量填料层压降空气流量填料层压降号/(m 3/h)/(Pa)/(m3/h)/(Pa)/(

31、m3/h)/(Pa)12：表 2 填料塔吸收数据记录参考表V=(m3/h)y1=项目1234：L（m3/h）y22.数据整理表 3 填料塔流体力学特性数据处理参考表序号uP/(Pa)VL0=L1=L2=备注3/(m /h)/(m/s)m3/hm3/hm3/h12：设计填料塔吸收实验数据处理汇总表，在坐标图中绘制出液相传质系数与液相流量间的关系曲线。六、实验讨论与思考题1 分析影响传质系数的因素？2 填料吸收塔塔底为什么有液封装置？液封采用了什么原理?3 在填料塔的流体力学特性中，确定最佳操作空塔气速是多少？实验四筛板精馏塔实验一、实验目的：1了解精馏塔设备的结构，熟悉精馏操作方法；2观察筛板精

32、馏塔内汽液两相的流动状况，不正常操作现象 （漏液、雾沫夹带、液泛等）3测定精馏塔的全塔效率和单板效率。二、实验原理精馏操作是用来分离液体均相混合物的常用方法。其原理是利用液体混合物中各组分的挥发性的差异，通过多次部分汽化和部分冷凝，使混合物得到分离。精馏操作使用的设备一般是塔设备，包括板式塔和填料塔。 对不同的塔设备， 由于塔板结构和填料种类的不同，其传质能力（分离效果）也不尽相同。 对板式塔，可以用全塔效率和板效率来描述设备的分离效果。单板效率（默弗里板效率） EmV 是通过第 n 板的实际气相组成变化值与此板是理论板时气相组成变化值之比来描述该实际板的分离能力与一块理论板分离能力的差异，即

33、ynyn 1（1）EmVyn 1yn*式中yn 1 进入第 n 板的汽相组成；y n 离开第 n 板的汽相组成；y *n 与离开第 n 板液相成平衡的汽相组成。在实验操作中， 由于汽相取样比较困难， 所以需要通过一些方法， 用液相的浓度来代替汽相的浓度。全回流情况下，在y x 图上，精馏段操作线和提馏段操作线都与对角线重合，所以有 y n 1 x ny n x n 1 ，带入（ 1）中可得xn 1xnEmVxnyn*（2）式中 ：xn 1 第n1 板的液相组成；xn 第n 板的液相组成。精馏塔的全塔效率ET 是理论塔板数 NT （不包括再沸器）与实际塔板数 N之比，即ETN T100%N（3）

34、可以根据实验测定的塔顶和塔底产品的浓度xD 、xW，用作图法得出全回流情况下的理论板数 NT。本实验装置的实际塔板数为15，则全塔效率为ETNT1 100%（4）15三、实验流程及设备实验流程实验设备采用 50 筛板塔，全塔共 15 块实际塔板 （不包括蒸馏釜）。精馏采用乙醇水溶液双组分体系。 塔顶采用全凝器， 蒸馏釜采用电加热加热釜液， 其实验装置流程见图 1。2 3456T711813149T161710182120TP 22262425302931321215192327283334图 1 精馏实验流程1排空阀2冷却水进口3冷却水出口4冷凝器5气液分离器6,10,20 热电偶7筛板塔8,

35、9取样点11回流转子流量计12产品转子流量计13,14,30,33考克15测量槽16,17进料阀18进料转子流量计19切换阀21压力表22釜液加料阀23考克24,27液位计25再沸器26加料泵28产品储罐29原料槽31釜液排空阀32原料排空阀34产品排空阀实验设备及仪表筛板精馏塔： SBJL-2 型；阿贝折射仪 WZS-I 、加料泵 JCB22、转子流量计（ LZB 3）；恒温水浴 CS501、控制箱。四、实验操作步骤设备预热：理清流程，检查设备，电加热，加料系统及冷却水系统的完好性。开启排空阀，通冷却水。配 10-15%乙醇水溶液在料槽中，打开总电源，启动加料泵加料到釜的液位刻度线。打开恒定

36、加热器和可调加热器电源，调节变压器预热釜液，注意电压、电流不要超过满量程，以免烧坏仪表。加热约 20 分钟，从观察罩观察有鼓泡发生，塔顶放空阀有乙醇蒸汽溢出时，关闭该排空阀 1，进行粗馏。全回流实验：开启回流转子流量计 11，关闭产品转子流量计 12，让全部塔顶产品回流塔内。调节加热电压，使塔内操作处于正常状态（无漏液和过量雾沫夹带） 。塔内所示温度、压力及回流量稳定后，即可进行取样分析。开启回流转子流量计下方考克 13，用 5mL 试管抽取回流液不超过 1mL ，在阿贝折射仪上测出折射率，查图得 xD 。开启釜液液位指示仪下方的考克 30，用 5mL 试管抽取釜液不超过 1mL ，在阿贝折射

37、仪上测出折射率，查图得 xW。5. 用 5mL 注射器两支同时分别抽取相邻两板上的液体不超过折射仪上测出折射率，查图得xn，xn-1。1mL ，在阿贝部分回流实验：1. 启动加料泵，拧开进料阀门16 或17，调节进料转子流量计18 控制进料量，关小回流转子流量计11，打开产品转子流量计12 进行部分回流操作；调节转子流量计 11 和 12 指示的读数，即为不同的回流比 R；改变进料量；改变釜液加热量；通过上述三种方式调节， 塔内所示温度， 压力及各个流量稳定后， 方可进行取样分析。开启回流转子流量计下方考克 12，用 5mL 试管抽取回流液不超过 1mL ，在阿贝折射仪上测出折射率，查图得 x

38、D 。开启釜液液位指示仪下方的考克 30，用 5mL 试管抽取釜液不超过 1mL ，在阿贝折射仪上测出折射率，查图得 xW。测定原料的进口温度 T C，确定加料热状态参数 q。结束实验：全部数据测定完毕后， 应先切断电源， 待塔顶蒸汽已全部冷凝完后， 方可关闭冷却水阀门，并打开放空管 1，所取样的剩余液体应倒入回收桶内，严禁随地乱倒，防止酒精蒸汽着火燃烧。五、实验数据记录及整理实验数据记录表 1精馏数据记录参考表序塔釜塔釜塔釜塔顶塔顶塔顶n 板n 板液n-1 板n-1 板液温度液折组成温度液折组成液折相组成液折相组成号/( C)光率xw/( C)光率D光率xn光率xn-1x12：数据整理根据实

39、验数据计算全塔效率ET 和单板效 EmV 。六. 实验思考讨论题1根据实验装置，如何确定回流比？2分析影响塔板效率的因素有哪些？3全回流在精馏塔操作中有何实际意义？4塔顶排空阀的作用是什么？附表常压乙醇水溶液的汽、液平衡数据xyxy0.00.045.063.51.011.050.065.72.017.555.067.84.027.360.069.86.034.065.072.58.039.270.075.510.043.075.078.514.048.280.082.018.051.385.085.520.052.589.489.425.055.190.089.830.057.595.094.

40、235.059.510010040.061.4实验五气流干燥实验一、实验目的了解实验室干燥设备的基本构造与工作原理；研究不同类型固体湿物料的干燥特性，掌握恒定干燥条件下干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法；研究不同空气条件（湿度、温度、速度）对干燥过程的影响。二、实验原理干燥是利用热能去除固体物料中的湿份的操作。在热能干燥过程中， 热空气将热能以对流传热方式传递给湿物料，物料表面上的水份汽化， 并从表面以对流扩散方式向热空气传递， 与此同时，物料内部与表面间产生水份差，物料内部水份以汽态或液态形式向表面扩散， 直至物料表面的水蒸汽分压与介质中的水蒸汽分压相平衡为止。干燥速率是以单位时间内， 单位面积上所汽化的水份量来表示， 其数学式为：udWGc d XA dA d式中： u 干燥速率（ kg/m2 ）；s干燥时间(s)。干燥速率受到干燥介质的温度、 湿度与流