化工单元操作实训指导书

化工单元操作实验实训指导书制定人：能源工程化工单元操作实验实训项目一流体输送综合实训装置一、BLTSS-B流体输送技能培训平台：1、主要技术指标和功能：（1）实训装置能够完成22项流体输送岗位操作技能训练，其中包括液体输送岗位操作技能训练、气体输送岗位操作技能训练、化工仪表岗位操作技能训练和过程控制岗位操作技能训练。（2）实训装置能够使学员了解孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计、涡轮流量计、热电偶温度计、液位计、压差计的结构、测量原理和操作方法。（3）实训装置能够使学员了解离心泵工作原理、性能参数与特性曲线，判断离心泵气缚、气蚀现象，学会离心泵安装高度的确定。会正确选择离心泵的类型与型号，能够正确使用、维护保养离心泵。（4）实训装置能够使学员了解其他输送设备如（旋涡泵、压缩机、真空泵等）的结构、工作原理及其流量调节方法。（5）实训装置能够实现手动和自动无扰切换操作，并安装安全联锁保护和自动报警装置，保证设备正常运行不出现安全事故。（6）实训装置具有故障设置功能，通过无线遥控器隐蔽发出故障干扰信号，能使正常运行的装置出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。（7）实训装置提供数字通讯信号使DCS控制室的计算机对现场数据进行采集、监控，利用Internet网络进行数据传送、处理和远程监控，能应用计算机多媒体技术进行网上实训。（8）实训装置使学员掌握流体输送方面的理论知识（流体静力学基本方程、物料平衡方程、柏努利方程、流体在圆形管路内流动阻力等），能对流体流动过程中所涉及到的性能参数进行测量。（9）实训装置具有技能考核评分系统。2、装置主要参数：序号设备名称规格、型号数量1不锈钢设备主体长3800×宽2000×高4000mm，带两层操作平台（SU304璧厚4.5mm）12电器控制柜长×宽×高：1600×600×1400mm，13不锈钢离心泵IH-50-32-12524不锈钢储罐φ550×1500mm115不锈钢高位槽φ500×800mm16不锈钢合成罐φ377×800mm17压力缓冲罐φ159×300mm18旋涡泵25W-2519水力喷射真空机组SPBZ-W-30110无油空压机0－0.8Mpa，排气量0－0.4M3111管道、不锈钢三通、活接、法兰材质SU304112不锈钢球阀及闸阀DN15/20/25/40材质SU3041013不锈钢截止阀DN20/25材质SU3041014不锈钢电磁阀DG20材质SU304115温度计φ3Pt100，0.5级116液位计0-650mmH2O117液位计0-800mmH2O118液位计0-600mmH2O119压力传感器（0-0.6MPa）120压力表0-0.6MPa压力表121压力传感器（0--0.10MPa）222压力表0--0.1MPa真空表223压力传感器（0-600mmH2O）124压力传感器（0-600mmH2O）125功率传感器PS-300226涡轮流量计LWGY-40127孔板流量计DN40-C00.67128文丘里流量计DN40-C01.0129流体阻力压强差EJX110A130变频器SV300-2P15-H3FC231电动调节阀QS-16KDN32-dg32132转子流量计LZB-25133转子流量计LZB-40134转子流量计LZB-25135压力表0-0.25MPa136真空表0--0.10MPa137数显仪表AI-519FV24X3S4238数显仪表AI-501FV24S4639数显仪表AI-519FX3S4340无线遥控功能10路开关量4路模拟量141计算机通过ISO9000认证品牌商用CPU：酷睿双核2.4G，内存2GDDR2，硬盘250G，光驱，鼠标，键盘，3年保质期142显示器19寸标准液晶显示器143通讯服务器计算机仿真系统MILE广域网络控制软件串口数量2个，处理器32bits100MHz，内存2M，串口速率50-460800bps；校验位None，Even，Odd，Space，Mark；数据位5，6，7，8；停止位1，1.5，2；流量控制RTS/CTS，XON/XOFF；串口形式DB9针；保护15KV；网口；网口形式RJ45；速率10/100M自适应10M；保护内嵌2KV电磁隔离；软件协议DHCP，Telnet，PPP/SLIP，TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，SNMP，HTTP实COM驱动WindowsNT/2000/XP/2003实COM驱动；电源5V，2A144组态软件三维力控力控ForceControlV6.0，512点，带加密狗1操作技能一流体静力学实训实验目的1.通过本实验的演示，加强对静力学概念的理解；2.掌握U型管压力计测量压力的使用方法；3.了解U型管压力计中不同指示液对读数的影响；基本原理⒈压力：流体垂直作用于单位面积上的力称为压强，工业上习惯称为压力。常用压力表所示读数，即表压力（表压），并非表内压力的实际值，即绝对压力（绝压），而是表内压力比表外大气压力高出的值。两者关系为：表压=绝压—大气压。真空表的读数为大气压比所测压力的实际值高出的值，称为真空度（负压）。两者关系为：真空度=大气压—绝压。2．U形管压差计：U形管压差计是利用流体静力学平衡原理测流体静压力的仪器，为连通器应用的实例之一。其读数的方法以图1.1-a和1.1-b两种情况为例：(a)(b)图1.1流体静力学平衡示意图图1.1—a表示容器内为正压，其绝对压力图1.1—b表示容器内为负压，其绝对压力其中：——绝对压力，；——大气压，；——表压，；——指示液密度，；R——液位差，m；g——重力加速度,.若将图示中指示液改为密度为

或

、的液体，则有……若已知，则可求出、……实验装置(如图1.2)图1.2静力学实验装置实验步骤1.打开阀门D，使大、小水箱内压力等于大气压。然后关上阀门D，将小水箱置于适当位置，使大水箱内压力大于大气压，读取各个测压管的数据。2．打开阀门D，使大、小水箱内压力等于大气压。然后关上阀门D，将小水箱置于适当位置，使大水箱内压力小于大气压，读取各个测压管的数据。讨论与计算1．讨论U型管压力计测压原理，算出操作1、2两项时容器2内的绝对压力（）。2．如何选用U型管压力计内的指示液？3．测压导管长度，U型管直径对压力计读数有无影响？4．若已知水的密度，能否通过以上操作分别求出四氯化碳和煤油的密度？5．若要测大于2个大气压或小于10的压力，此压力计是否依然适用？实验二柏努利方程演示实验目的熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其互相转换关系，在此基础上掌握柏努利方程。基本概念1.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。当管路条件改变时（如位置高低，管径大小），它们会自行转换。如果是粘度为零的理想流体，由于不存在机械能损失，因此在同一管路的任何二个截面上，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是相等的。2.对实际流体来说，则因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而消失，即转化成了热能。而转化为热能的机械能，在管路中是不能恢复的。对实际流体来说，这部分机械能相当于是被损失掉了，亦即两个截面上的机械能的总和是不相等的，两者的差额就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转换成为热的机械能。因此在进行机械能衡算时，就必须将这部分消失的机械能加到下游截面上，其和才等于流体在上游截面上的机械能总和。3.上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。在流体力学中，把表示各种机械能的流体柱高度称之为“压头”。表示位能的，称为位压头；表示动能的，称为动压头（或速度头）；表示压力的，称为静压头；已消失的机械能，称为损失压头（或摩擦压头）。这里所谓的“压头”系指单位重量的流体所具有的能量。4.当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。5.当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。这时测压管内液位总高度则为静压头与动压头之和，我们称之为“总压头”。6.任何两个截面上位压头、动压头、静压头三者总和之差即为损失压头，它表示液体流经这两个截面之间时机械能的损失。实验装置(如图2.1)图2.1柏努利演示实验装置试验设备由玻璃管、测压管、活动测压头、水槽、水泵等组成。活动测压头的小管端部封闭，管身开有小孔，小孔位置与玻璃管中心线平齐，小管与测压管相通，转动活动测压头就可以测量动、静压头。管路分成四段，由两段不同直径的玻璃管所组成。中间相对较粗管段的内径约为34毫米，其余部分的内径约为13毫米。第四段的位置，比第三段低约5毫米，阀A供调节流量之用。实验操作1.关闭A阀，旋转测压管，观察并记录个测压管中的液位高度H。2.开动循环水泵，开阀A至一定大小，将测压孔转到正对水流方向及垂直水流方向，观察并记录各测压管相应的液位高度H1。3.不改变测压孔位置，继续开大A阀，观察测压管液位变化。并记录各测压管液位的相应高度H2。记录表格测压点次别及H值123456操作阀A测压孔轴线方向1H

关任意

2H1

开正对水流

与水流方向垂直3H2

再开大正对水流

与水流方向垂直思考题(要求在实验报告上写出答案)1.关闭A阀，各测压管旋转时，液位高度有无变化？这一现象说明什么？这一高度的物理意义又是什么？2.当测压孔正对水流方向时，各测压管的液位高度H的物理意义是什么？3.为什么H＞H1（对同一点而言）？为什么距离水槽越远，（H-H1）的差值越大？其物理意义是什么？4.测压孔正对水流方向，开大阀A，流速增大，动压头增大，为什么测压管的液位反而下降？5.将测压孔由正对水流方向，转至与水流方向垂直，为什么各测压管的液位下降？下降的液位代表什么压头？2、3两点及4、5两点各自下降的液位是否相等？这一现象说明了什么？实验三管内流体流动阻力的测定实验目的1.测定液体在直管内流动时的摩擦阻力，并确定管路一定时摩擦系数与雷诺数之间的关系；2.熟悉压力的测量及转子流量计的构造及使用；3.学会在双对数坐标纸上标绘λ与Re的关系曲线。基本原理流体在管路内流动时，由于存在摩擦阻力，须克服内摩擦力作功，损失一部分能量。流体阻力可分为直管阻力与局部阻力两类。流体通过直管的阻力可用下式计算：

将此式写为压头的形式：式中，为压力计的压差（m水柱）。在一定的管路中，测定两点间的压强差，在已知、d、ρ、u的情况下，利用上两式即可求出摩擦系数。变换流速，测出不同Re数下的摩擦系数，得到某一相对粗糙度时该段管路~Re的关系。为Re与的函数，即=f（Re，）。在滞流时，与Re无关，对圆管而言，；在湍流时摩擦系数与Re及都有关。当Re=3000~100000时，光滑管内与Re的关系可用下式表示：在完全湍流区则与Re的大小无关，只受的影响。实验装置(如图4.1)实验步骤⒈向储水槽内注水，直到水满为止。(有条件最好用蒸馏水，以保持流体清洁)⒉直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。⒊大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热10～15分钟，纪录数字表的初始值，然后启动泵进行实验。⒋光滑管阻力测定：⑴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、光滑管测压进水阀19、光滑管测压回水阀9全开。⑵在流量为零条件下，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图.1流动阻力实验流程示意图水箱；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-粗糙管测压回水阀；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-放水阀；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2所示。图4.2导压系统示意图3,4-排水阀;8-粗糙管测压回水阀;9-光滑管测压回水阀；11-U型管进水阀；12-直管压力传感器；20-粗糙管测压进水阀；21-U型管放空阀;22-U型管⑶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。⑷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15～20组数据。建议当流量小于300L／h时,只用倒置∪型管来测量压差。⒌粗糙管阻力测定：=1\*GB2⑴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。⑵从小流量到最大流量，一般测取15~20组数据。⑶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。6.局部阻力测定关闭阀门17和18，部分开或半开阀门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；同样当近点压差时，要把通向远点压差的阀门关闭。⒌测取水箱水温。⒍待数据测量完毕，关闭流量调节阀，停泵。实验数据表1.将及Re的计算结果列成表格：序号流量L/h液压差计高度差△R流速um/s及Re的计算hu1232.在双对数坐标纸上标绘与Re的关系曲线。3.根据随Re变化情况，分析测定所用直管的范围。思考题：本实验为什么采用倒U型压差计？还有什么压力计可以在本实验中应用？实验四离心泵性能实验实验目的1．熟悉离心泵的结构与操作；2．测定一定转速下离心泵特性曲线；3．学习离心泵特性曲线的应用。基本原理在一定转速下，离心泵的压力H、轴功率N及效率η均随实际流量Q的大小而改变，通常用水做实验测出H~Q、N~Q、及η~Q之间的关系，并以曲线表示，称为泵的特性曲线。泵的特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。如果在泵的操作条件和选用离心泵的重要依据。如果在泵的操作中，测得其流量Q，进、出口的压力和泵所消耗的功率（即轴功率），则可求得其特性曲线。1．泵的压头H：由动力学方程可知：H=h0+H2+H1+(u22-u12)/2g+Σh1-2由于两截面间管路很短，Σh1-2可忽略不计，若吸入管与压出管管径相同，则u1=u2，上式可简化为：H=H1+H2+h0式中：H2——泵出口处压力表读数，以mH2O柱（表压）计；H1——泵入口处压力表读数，以mH2O柱（真空度）计；h0——压力表与真空表之间的垂直距离，本实验装置为0.5m。当测得各点流量和对应压力表及真空表读数即可作出H~Q曲线。2．N~Q曲线

表示泵的流量Q和轴功率N轴的关系本实验中不能直接测出轴功率，而是用瓦特计测得电机的输入功率：N轴=N电×η电×η传式中：N电——电动机的输入功率（kW）；η电——电动机的效率（无因次）；η传——传动效率（无因次）。由于η电缺乏曲线关系，本实验实际测定的是N电~Q的关系曲线。3．η~Q曲线

表示泵的流量Q和η的关系。泵的效率η为泵的有用功率Ne和轴功率N轴之比。η=QHρ/102N轴由于本实验没有测出轴功率，实验测出的是电机的输入功率N电，所以本实验只能测出η总~Q的关系曲线。η总为泵和电机整套装置的总效率。η总=Ne/N电η总=QHρ/102N电当测出泵各点的流量和对应的电机的输入功率N电并计算出各点泵的扬程时，即可作出η总~Q曲线。实验装置及流程(如图5.1)图5.1离心泵性能实验装置1-离心泵;2-水箱;3入口真空表;4-出口压力表；5-智能流量调节阀6-涡轮流量计;7-温度计;8-放水阀;水泵1将水槽2内的水输送到实验系统，用流量调节阀6调节流量，流体经涡轮流量计7计量后，流回储水槽。实验步骤1.向储水槽2内注入蒸馏水。2.检查流量调节阀6，压力表3及真空表2的开关是否关闭(应关闭)。3.启动实验装置总电源，用变频调速器上∧、∨及＜键设定频率后，按run键启动离心泵，利用流量表上的阀位调节功能缓慢打开调节阀6至全开。待系统内流体稳定，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。4.测取数据的顺行可从最大流量至0，或反之。一般测10~20组数据。5.每次在稳定的条件下同时记录：流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。6.实验结束，关闭流量调节阀，停泵，切断电源。数据处理1．原始数据表

序号压力表kgf/cm2真空表kgf/cm2孔板压差计mmHg瓦特计kW备注1234562．整理数据表

序号H1mH2OH2mH2OHmH2OQm3/sNekWη%123456

3．在方格坐标纸上绘出离心泵的特性曲线。4．标出适宜工作区及最佳工作点。讨论1．为什么开泵前要先灌满水？开泵和关泵前为什么要先关闭泵的出口阀门？2．为什么流量越大，入口处真空表的读数越大？离心泵的流量可以通过出口阀门调节，往复泵的送液能力是否也可以采用同样的方法，为什么？

项目二传热过程综合实训装置一、化工传热过程技能培训平台1、主要技术指标和功能：（1）实训装置能够完成19项化工传热过程岗位操作技能训练，其中包括换热器岗位操作技能训练、气体输送岗位操作技能训练、化工仪表岗位操作技能训练和过程控制岗位操作技能训练。（2）实训装置能够使学员了解孔板流量计、热电阻温度计、液位计、压差计、变频调速器、电动调节阀的结构、测量原理和操作方法。（3）实训装置能够使学员了解套管换热器工作原理、性能参数、能够正确使用、维护保养换热器。（4）实训装置能够使学员了解其他换热设备如（列管换热器、螺旋板换热器、蛇管换热器等）的结构、工作原理及其使用方法，能够进行串并联操作和换热器切换。（5）实训装置能够实现手动和自动无扰切换操作，并安装安全联锁保护和自动报警装置，保证设备正常运行不出现安全事故。（6）实训装置具有故障设置功能，通过无线遥控器隐蔽发出故障干扰信号，能使正常运行的装置出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。（7）实训装置提供数字通讯信号使DCS控制室的计算机对现场数据进行采集、监控，利用Internet网络进行数据传送、处理和远程监控，应用计算机多媒体技术进行网上实训。（8）实训装置使学员掌握化工传热方面的理论知识（传热基本概念、换热器类型和传热在生产中的应用等）完成传热过程的性能测定。（9）实训装置具有技能考核评分系统。2、装置主要参数：序号设备名称规格、型号数量1设备主体长3800×宽2000×高4000mm，整机采用不锈钢制框架（SU304璧厚4.5mm），带两层操作平台，12标准电器控制柜长×宽×高：1600×600×1400mm13列管式换热器不锈钢，换热面积1.5m2，Ф159×1000mm14螺旋板式换热器不锈钢，换热面积1.2m215套管式换热器不锈钢，换热面积0.6m2。换热管长度1500mm，26蛇管式换热器不锈钢，换热面积0.2m2。换热管长度1500mm，17漩涡气泵XGB-1228蒸汽发生器LDR12-0.4-Z蒸发量16L/h（带压力容器许可证）19蒸汽分气包40L带压力容器许可证110不锈钢阀门DN403111不锈钢疏水阀DN20212不锈钢安全阀DN20113压差传感器110A514套管换热器冷流体出口温度φ3Pt100，0.5级1815变频器SV300-2P15-H3FC216液位传感器110A117转子流量计LZB-25(16-160l/h)118电动调节阀QS-16KDN32-dg32；带自整定功能；带上下线报警输出119无线遥控功能10路开关量4路模拟量120数显仪表AI-519FX3S4421数显仪表AI-501FV24S4122数显仪表AI-702FS823数显仪表AI-519FX3S4124数显仪表AI-501FL1L1S4125数显仪表AI-501FL1L1S4126数显仪表AI-501FV24L1L127不锈钢管件、管道、电器等1280--1.1MPa真空表真空表129数显仪表AI-519FV24X3S4230数显仪表AI-501FV24S4631数显仪表AI-519FX3S4332无线遥控功能10路开关量4路模拟量133计算机通过ISO9000认证品牌商用CPU：酷睿双核2.4G，内存2GDDR2，硬盘250G，光驱，鼠标，键盘，3年保质期134显示器19寸标准液晶显示器135通讯服务器串口数量2个，处理器32bits100MHz，内存2M，串口速率50-460800bps；校验位None，Even，Odd，Space，Mark；数据位5，6，7，8；停止位1，1.5，2；流量控制RTS/CTS，XON/XOFF；串口形式DB9针；保护15KV；网口；网口形式RJ45；速率10/100M自适应10M；保护内嵌2KV电磁隔离；软件协议DHCP，Telnet，PPP/SLIP，TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，SNMP，HTTP实COM驱动WindowsNT/2000/XP/2003实COM驱动；电源5V，2A136组态软件三维力控力控ForceControlV6.0，512点，带加密狗137计算机仿真系统138MILE广域网络控制软件1传热实验实验目的1．测定空气在圆形光滑直管中作湍流流动时的对流传热系数α；2．根据对流传热系数α整理出传热准数关联式Nu=BRen，并与传热的经验公式Nu=0.023Re0.8Pr0.4相比较。3．学会整理这一类实验数据的技巧。本实验有电加热和蒸汽加热空气进行传热两种实验装置。现分述如下：电加热空气的对流传热系数的测定实验原理：本实验为空气在电阻丝加热的铜管（铜管的规格为：φ22×2.1）内强制流动。实验目的是测定铜管内壁与流过空气间的给热系数。在铜管的某一载面上，空气的温度为t，铜管壁面温度为Tw，则传热速率为Q=αA(Tw-t)，α即为该截面上的给热系数。但在测定空气通过一定长度管道的给热系数时，因空气的温度和壁面的温度都沿空气流动方向在改变，所以给热系数为平均温度下的平均给热系数（传热速率为Q=αAΔtm）。由于铜的导热系数很大，壁温可近似看作不变。若测出进出这段铜管的温度t进、t出并测定铜管的壁温Tw，即可求出对数平均温度差。根据牛顿冷却定律，在传热达到稳定后，则根据此式即可求出：测出空气的体积流量V，已知管径d内和管长L，可求出A＝πd内L从而求出一定流量下的给热系数α。同时可计算出：，改变流量，可得不流量下的α和Re，根据不同流量下的α可计算出：套管换热器实验简介㈠光滑套管换热器传热系数及其准数关联式的测定⒈对流传热系数的测定在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定（1）式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)；Qi—管内传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；—内壁面与流体间的温差，℃。由下式确定：（2）式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；tw—壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。管内换热面积：（3）式中：di—内管管内径，m；Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：（4）其中质量流量由下式求得：（5）式中：—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；—冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；—冷流体的密度，kg/m3。和可根据定性温度tm查得，为冷流体进出口平均温度。t1，t2，tw，可采取一定的测量手段得到。⒉对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为.（6）其中：，，物性数据、、、可根据定性温度tm查得。经过计算可知，对于管内被加热的空气，普兰特准数变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为：（7）这样通过实验确定不同流量下的与，然后用线性回归方法确定A和m的值。㈡强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。螺旋线圈的结构图如图1所示，螺旋线圈由直径3mm以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距H与管内径d的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。科学图8.1螺旋线圈内部结构家通过实验研究总结了形式为的经验公式，其中B和m的值因螺旋丝尺寸不同而不同。图8.1螺旋线圈内部结构采用和光滑套管同样的实验方法确定不同流量下得Rei与Nu，用线性回归方法可确定B和m的值。单纯研究强化手段的强化效果（不考虑阻力的影响），可以用强化比的概念作为评判准则，它的形式是：，其中Nu是强化管的努塞尔准数，Nu0是光滑管的努塞尔准数，显然，强化比＞1，而且它的值越大，强化效果越好。实验流程和设备主要技术数据⒈设备主要技术数据见表1表1实验装置结构参数实验内管内径di（mm）20.00实验内管外径do（mm）22.0实验外管内径Di（mm）50实验外管外径Do（mm）57.0测量段（紫铜内管）长度L（m）1.20强化内管内插物（螺旋线圈）尺寸丝径h（mm）1节距H（mm）40加热釜操作电压≤200伏⒉实验流程如图7.2所示空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-液位管;；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀;；6-普通套管蒸汽进口阀；7-普通套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;9-普通套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口;11-普通套管空气进口阀；12-强化套管空气进口阀、13-孔板流量计；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵加水口；⒊实验的测量手段⑴空气流量的测量空气流量计由孔板与差压变送器和二次仪表组成。该孔板流量计在20℃时标定的流量和压差的关系式为：（8）流量计在实际使用时往往不是20℃，此时需要对该读数进行校正：（9）式中：—孔板流量计两端压差，KPa；—20℃时体积流量，m3/h；—流量计处体积流量，也是空气入口体积流量，m3/h；—流量计处温度，也是空气入口温度，℃。由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正：（10）—传热管内平均体积流量，m3/h；—传热管内平均温度，℃。⑵温度的测量空气进出口温度采用电偶电阻温度计测得，由多路巡检表以数值形式显示（1—普通管空气进口温度；2—普通管空气出口温度；3—强化管空气进口温度；4—强化管空气出口温度；）。壁温采用热电偶温度计测量，光滑管的壁温由显示表的上排数据读出，强化管的壁温由显示表的下排数据读出。⑶电加热釜蒸汽发生器的使用体积为5升,内装有一支2.5kw的螺电热器，与一储水釜相连（实验过程中要保持储水釜中液位不要低于釜的二分之一，防止加热器干烧），刚开始实验时用低电压（100伏左右），加热10分钟后可以相应的加高电压(120伏—160伏)，约15分钟后水便沸腾，为了安全和长久使用，建议最高加热(使用)电压不超过200伏。⑷气源(鼓风机)又称旋涡气泵，XGB─2型，由无锡市信华泵业有限公司生产，电机功率约0.75KW（使用三相电源），在本实验装置上，产生的最大和最小空气流量基本满足要求，使用过程中，输出空气的温度呈上升趋势。实验方法及步骤⒈实验前的准备，检查工作。⑴向储水罐中加水至液位计上端处。⑵检查空气流量旁路调节阀是否全开。⑶检查蒸气管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。⑷接通电源总闸，设定加热电压，启动电加热器开关，开始加热。2.实验开始⑴关闭通向强化套管的阀门5，打开通向简单套管的阀门6，当简单套管换热器的放空口9有水蒸气冒出时，可启动风机，此时要关闭阀门12，打开阀门11。在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气冒出。⑵启动风机后用放空阀14来调节流量，调好某一流量后稳定3-5分钟后，分别测量空气的流量，空气进、出口的温度及壁面温度。然后，改变流量测量下组数据。一般从小流量到最大流量之间，要测量5～6组数据。次序流量Twt进t出P表流量计读数换算后1

2

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5

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⑶做完简单套管换热器的数据后，要进行强化管换热器实验。先打开蒸汽支路阀5，全部打开空气旁路阀14，关闭蒸汽支路阀6，打开空气支路阀12,关闭空气支路阀11，进行强化管传热实验。实验方法同步骤⑵。⒊实验结束后，先关闭转子流量计阀门及控温仪开关，然后拉下风机及加热系统的电源闸刀，并检查有无异常现象。数据整理及实验报告

项目三精馏实训装置一、BJLTD-B精馏过程技能培训平台一、主要用途：（1）能够使学员了解回流比、热电阻温度计、转子流量计、液位计、压力计的结构和测量原理。（2）使学员了解精馏塔工作原理、性能参数、能够正确使用、维护保养精馏塔。（3）使学员了解其他精馏过程所需的设备如（冷凝器、真空泵、再沸器、加热器等）的结构、工作原理及其使用方法。（4）通过故障设置功能，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。（5）使学员掌握精馏方面的理论知识（精馏基本概念和精馏的基本计算等）。二、主要技术指标和功能：（1）实训装置能够完成22项精馏过程岗位操作技能训练，其中包括精馏岗位操作技能训练、原料液体输送岗位操作技能训练、再沸器加热岗位操作技能训练、化工仪表岗位操作技能训练和过程控制岗位操作技能训练。（2）实训装置能够使学员了解回流比、热电阻温度计、转子流量计、液位计、压力计的结构、测量原理和操作方法。（3）实训装置能够使学员了解精馏塔工作原理、性能参数、能够正确使用、维护保养精馏塔，能够完成2个精馏塔正常操作。（4）实训装置能够使学员了解精馏过程其他所需的设备如（冷凝器、真空泵、再沸器、加热器等）的结构、工作原理及其使用方法。（5）实训装置能够实现手动和自动无扰切换操作，并安装安全联锁保护和自动报警装置，保证设备正常运行不出现安全事故。（6）实训装置具有故障设置功能，通过无线遥控器隐蔽发出故障干扰信号，能使正常运行的装置出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。（7）实训装置提供数字通讯信号使DCS控制室的计算机对现场数据进行采集、监控（8）实训装置使学员掌握精馏方面的理论知识（精馏基本概念和精馏的基本计算等）（9）实训装置具有技能考核评分系统。三、装置主要参数序号设备名称规格、型号数量1设备主体长3800×宽2000×高4000mm，整机采用不锈钢制框架，12标准电器控制柜长×宽×高：1400×600×1500mm13塔底产品槽不锈钢（材质SU304，δ>3下同），Ф200×380mm14原料槽不锈钢，Ф450×430mm15真空缓冲罐不锈钢，Ф100×240mm16塔顶冷凝液槽耐热玻璃Ф80×220mm17不锈钢取样罐不锈钢，Ф57×100mm38原料液加热器不锈钢，Ф260×300mm19塔顶冷凝器不锈钢，Ф160×800mm110再沸器不锈钢，Ф260×290mm111塔底换热器不锈钢，Ф125×400mm112不锈钢筛板精馏塔Ф76；共14块塔板113不锈钢原料泵16CQ114不锈钢回流液泵16CQ115不锈钢塔顶出料泵16CQ116真空泵XZ-2117塔顶压力传感器-100～60KPa118塔顶压力数字显示表AI-519FV24X3S4119塔釜压力传感器-100～60KPa120磁翻转液位计0-750mmH2O121塔釜压力、液位数显仪表AI-702FJ5J5L1L122温度计φ3Pt100，0.5级1623数显仪表AI-702FJ0J0S1324塔釜、回流液温度计φ3Pt100，0.5级225数显仪表AI-501FS226塔釜电压变送器PE-139127电压数显仪表AI-519FX3S4128进料温度φ3Pt100，0.5级129进料温度数字显示控制表AI-519FX3S4130回流液液位传感器0—400mmH2o131回流液液位控制器AI-519FV24X3S4132玻璃液位计φ10*300433冷却水流量LZB(250-250134转子流量计LZB(2.5-25l/h)135转子流量计LZB(16-160l/h)136变频器N2-401-M3537冷却水总用量传感器0-9999138冷却水流量传感器0-1000（L/h）139无线遥控功能140不锈钢管件、管道、电器等1计算机通过ISO9000认证品牌商用CPU：酷睿双核2.4G，内存2GDDR2，硬盘250G，光驱，鼠标，键盘，3年保质期141显示器19寸标准液晶显示器142通讯服务器串口数量2个，处理器32bits100MHz，内存2M，串口速率50-460800bps；校验位None，Even，Odd，Space，Mark；数据位5，6，7，8；停止位1，1.5，2；流量控制RTS/CTS，XON/XOFF；串口形式DB9针；保护15KV；网口；网口形式RJ45；速率10/100M自适应10M；保护内嵌2KV电磁隔离；软件协议DHCP，Telnet，PPP/SLIP，TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，SNMP，HTTP实COM驱动WindowsNT/2000/XP/2003实COM驱动；电源5V，2A143组态软件三维力控力控ForceControlV6.0，512点，带加密狗1图1-3主程序界面图⒈开车前准备和正常开停车实训项目1.1工艺文件准备能识记精馏生产过程工艺文件（能识读精馏岗位的工艺流程图、实训设备示意图、实训设备的平面和立面布置图，能绘制工艺配管简图，能识读仪表联锁图。了解精馏塔、塔釜再沸器、塔顶全凝器、原料罐、产品罐、回流泵、采出泵等主要设备的结构和布置）；1.2开车前的动、静设备检查训练（检查原料预热器、塔顶冷凝器、塔釜再沸器、管件、仪表、精馏塔设备等是否完好，检查阀门、分析取样点是否灵活好用）；1.3设备水压试验的训练；1.4设备气密性检验的训练；1.5检查原料液及冷却水、电气等公用工程的供应情况的训练；1.6制定开车步骤、编好岗位操作规程、制定操作记录表格的训练；1.7冷凝系统水量及回流温度调节技能训练；1.8原料液浓度配置与进料流量的调节技能训练；1.9精馏塔开、停车操作技能训练；1.10塔釜再沸器加热量的控制技能训练；1.11塔釜液位测控技能训练；1.12全回流条件下精馏塔稳定性分析与判断技能训练；1.13连续进料下部分回流操作技能训练；1.14精馏塔顶回流量、采出量控制技能训练；1.15回流比为重力回流的调节技能训练；1.16回流比为强制回流的调节技能训练；1.17进料预热系统调节技能训练；1.18精馏塔内压力系统的调节技能训练；1.19回流罐液位自动控制技能训练；1.20间歇精馏恒回流比和恒组成操作技能训练；1.21精馏岗位化工仪表操作技能训练（转子流量计、差压变送器、热电阻、液位计、压力表、回流比控制器、数字显示仪表的使用；仪表联动调节）；1.22精馏岗位计算机远程控制（DCS控制系统）操作技能训练。（用现场控制台仪表和计算机对实训装置进行开停车操作、数据采集、参数控制和异常现象处理）。2．异常现象排出技能训练任务通过远红外遥控、总控制室中的计算机可同时制造异常现象。2.1精馏塔内上升蒸汽量过大、蒸汽量过小；2.2精馏塔内无液体进料；2.3进料浓度异常；2.4塔顶温度升高或降低；2.5精馏塔回流泵、采出泵出现故障；2.6回流比发生改变；2.7精馏塔内压力波动；2.8停水、停电。3．精馏实训考试要求和评分细则根据实训任务要求实训装置分离的物系为乙醇—水系统，塔顶馏出液中乙醇的质量浓度大于规定值，塔顶产品体积量大于规定值，考生应选择适宜的回流比、回流液温度、上升蒸汽量和操作方式等，并采取正确的操作方法，完成实训考核指标。考查出学生化工基本理论、基本技能掌握情况和分析问题、解决问题的实际能力。（一）、要求1.实训任务要求在现场精馏塔结构、塔型、塔板数、进料浓度、进料温度已知的情况下，要求塔顶分离浓度XD大于指定要求。确定出回流比、加热功率、进料位置等操作条件，并在规定时间内完成实际操作。2.掌握精馏实训装置构成、流程及操作控制点。3.能控制塔顶温度、回流比、采出量等参数，维持精馏正常运行。4.正确判断精馏的运行状态，分析不正常现象的原因，采取相应措施，排除干扰，恢复正常操作。5.考核在规定时间内完成任务和单位回收率所消耗的能耗。精馏实验实验设备的特点

1.该精馏装置全部采用不锈钢材料制成并安装玻璃观测管能够在实验过程中使学生可以清晰见到每块塔板上气─液传质过程的全貌,扩展学生的视野,提高实验教学效果。该装置具有体积小、重量轻、实验数据稳定可靠、再现性强，用较小的装置模拟大型工业生产规模的装置来再现测量。2．实验设备流程，结构紧凑、整体性强、操作简便、抗干扰性能强等仪表均为国内、外质量较好的产品，工作比较可靠。3.该精馏装置具有节电的优点。每套装置只需1.5千瓦左右的电负荷,就可以完成全回流和部分回流各种条件下的精馏操作实验,而且设备造价较低,经久耐用。设备的主要技术数据(一)精馏塔名称直径（毫米）高度（mm）板间距（mm）板数(块)板型、孔径（mm）降液管材质塔体Φ76×3.510010010筛板2.0Φ8×1.5不锈钢塔釜Φ100×2300不锈钢塔顶冷凝器Φ57×3.5300不锈钢塔釜冷凝器Φ57×3.5300不锈钢(二)物系(乙醇─正丙醇)1.纯度:化学或分析纯.2.平衡关系:见表1.3.料液浓度:15-25％(乙醇质量百分数).4.浓度分析用阿贝折光仪(用户自备).折光指数与溶液浓度的关系见表2.表1乙醇─正丙醇t-x-y关系(均以乙醇摩尔分率表示,x-液相;y-气相)t97.6093.8592.6691.6088.3286.2584.9884.1383.0680.5078.38x00.126.1880.2100.3580.4610.5460.6000.6630.8841.0y00.2400.3180.3490.5500.6500.7110.7600.7990.9141.0上列平衡数据摘自:J.Gmebling,U.onkenVapor─liquidEquilibriumDataCollection─OrganicHydroxyCompounds:Alcohols(p.336)。乙醇沸点:78.3℃;正丙醇沸点:97.2表2温度─折光指数─液相组成之间的关系00.050520.099850.19740.29500.39770.49700.5990251.38271.38151.37971.37701.37501.37301.37051.3680301.38091.37961.37841.37591.37551.37121.36901.3668351.37901.37751.37621.37401.37191.36921.36701.3650(续表2)0.64450.71010.79830.84420.90640.95091.000251.36071.36581.36401.36281.36181.36061.3589301.36571.36401.36201.36071.35931.35841.3574351.36341.36201.36001.35901.35731.36531.3551对30℃Ｗ＝58.844116－42.61325×nD其中Ｗ为乙醇的质量分率;nD为折光仪读数(折光指数).由质量分率求摩尔分率(XＡ):乙醇分子量ＭＡ＝46;正丙醇分子量ＭB＝60(三)操作参数:见表(3)实验设备的基本情况1.实验设备流程示意图:见附图一所示.图10.11-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-料液循环阀；5-直接进料阀；6-间接进料阀；7-流量计；8-高位槽；9-玻璃观察段；10-塔身；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器；14回流比控制器；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐；17-放空阀；18-塔釜出料阀；19-塔釜储料罐；20-塔釜冷凝器；21-第六块板进料阀；22-第七块板进料阀；23-第八块板进料阀。4．实验设备和测量方法简介：（一）.主体设备精馏塔为筛板塔,全塔共有10块塔板由不锈钢板制成,塔高1.5米,塔身用内径为50毫米的不锈钢管制成,每段为10厘米,焊上法兰后,用螺栓连在一起,并垫上聚四氟乙烯垫防漏,塔身的第二段和第九段是用耐热玻璃制成的,以便于观察塔内的操作状况。除了这两段玻璃塔段外,其余的塔段都用玻璃棉保温。降液管是由外径为8毫米的不锈钢管制成。筛板的直径为54毫米,筛孔的直径为2毫米。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8毫米做成螺旋状的的不锈钢管,外面是不锈钢套管。塔顶的物料蒸气和塔底产品在不锈钢管外冷凝、冷却,不锈钢管内通冷却水。塔釜用电炉丝进行加热,塔的外部也用保温棉保温。混合液体由储料罐经进料泵由直接进料阀处（由高位槽转子流量计计量后）进入塔内。塔釜的液面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。回流比调节器用来控制回流比,馏出液储罐接收馏出液。（二）.回流比的控制:回流比控制采用电磁铁吸合摆针方式来实现的。在计算机内编制好通断时间程序就可以控制回流比。表3设备操作参数(供参考)序号名称数据范围说明1塔釜加热电压(∨)70-150①维持正常操作下的参数值；②用固体调压器调压,指示的功率约为实际功率的1／2--2／3。2回流比R4--∞3塔顶温度77--83(℃)4操作稳定时间20—35分钟①开始升温到正常操作约30min；②正常操作稳定时间内各操作参数值维持不变，板上鼓泡均匀。5实验结果理论板数(块)3--6一般用图解法总板效率％40-85精度1块实验方法及步骤(一)实验前准备工作.检查工作：1.将与阿贝折光仪配套的超级恒温水浴(用户自备)调整运行到所需的温度,并记下这个温度(例如30℃2.检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态。3.配制一定浓度(质量浓度20％左右)的乙醇─正丙醇混合液(总容量15升左右),然后倒入储料罐.[或由指导教师事前做好这一步]。4.打开直接进料阀和进料泵开关,向精馏釜内加料到指定的高度(冷液面在塔釜总高2／3处),而后关闭直接进料阀和进料泵开关。(二)实验操作1.全回流操作①打开塔顶冷凝器的冷却水,冷却水量要足够大.②记下室温值。接上电源闸（220V），按下装置上总电源开关。③调解加热电压表为130伏左右,待塔板上建立液层时,可适当加大电压,使塔内维持正常操作④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.塔釜取样口用注射器同时取样,用阿贝折射仪分析样品浓度。2.部分回流操作①打开塔釜冷却水.冷却水流量以保证釜馏液温度接近常温为准。②打开间接进料阀门和进料泵，调节进料转子流量计阀,以2.0-3.0（l／h)的流量向塔内加料;用回流比控制调节器调节回流比R＝4;馏出液收集在塔顶容量管中。③塔釜产品经冷却后由溢流管流出,收集在容器内。④等操作稳定后,观察板上传质状况,记下加热电压、塔顶温度等有关数据,整个操作中维持进料流量计读数不变,用注射器取下塔顶、塔釜和进料三处样品,用折光仪分析,并记录进原料液的温度(室温)。3．实验结束①.检查数据合理后,停止加料并关闭加热开关;关闭回流比调节器开关。②.根据物系的t-x-y关系,确定部分回流下进料的泡点温度。③.停止加热后10分钟,关闭冷却水,一切复原。使用本实验设备应注意事项1.本实验过程中要特别注意安全,实验所用物系是易燃物品,操作过程中避免洒落以免发生危险。2.本实验设备加热功率由仪表自动来调解,固在加热时应注意加热千万别过快,以免发生爆沸(过冷沸腾),使釜液从塔顶冲出,若遇此现象应立即断电,重新加料到指定冷液面,再缓慢升电压,重新操作。升温和正常操作中釜的电功率不能过大。3.开车时先开冷却水,再向塔釜供热;停车时则反之。4.测浓度用折光仪.读取折光指数,一定要同时记其测量温度,并按给定的折光指数─质量百分浓度─测量温度关系(见表2)测定有关数据,(折光仪和恒温水浴由用户自购,使用方法见其说明书)。5.为便于对全回流和部分回流的实验结果(塔顶产品和质量)进行比较,应尽量使两组实验的加热电压及所用料液浓度相同或相近。连续开出实验时,在做实验前应将前一次实验时留存在塔釜和塔顶。塔底产品接受器内的料液均倒回原料液瓶中。实验数据计算过程及结果：⒈实验数据表表4精馏实验数据表实验装置：1实际塔板数：10物系：乙醇-正丙醇折光仪分析温度：30℃全回流：R=∞部分回流：R=4进料量：3L/h进料温度：21.7℃泡点温度：91℃塔顶组成塔釜组成塔顶组成塔釜组成进料组成折光指数1.36101.37701.36201.37751.3765质量分率0.8470.1660.8050.1440.187摩尔分率0.8790.2060.8430.1800.231理论板数3.61796.1187总板效率40.2067.992.计算过程全回流塔顶样品折光指数nD＝1.3610乙醇的质量分率Ｗ＝58.844116－42.61325×nD＝58.844116－42.61325×1.3610=0.847摩尔分率同理：塔釜样品折光指数nD＝1.3770乙醇的质量分率Ｗ＝58.844116－42.61325×nD＝58.844116－42.61325×1.3780=0.66摩尔分率xw=0.206在平衡线和操作线之间图解理论板4.03（见图二）全塔效率η部分回流（R=4）塔顶样品折光指数nD＝1.3620塔釜样品折光指数nD＝1.3775进料样品折光指数nD＝1.3765由全回流计算出质量、摩尔浓度XD＝0.843；Xw＝0.180；Xf＝0.231进料温度tf＝21.7℃在Xf＝0.231下泡点温度91℃乙醇在59.15℃下的比热Cp1=3.07（kJ/kg.℃）正丙醇在59.15℃下的比热Cp2=2.85（kJ/kg.℃）乙醇在91℃下的汽化潜热r1=819（kJ/kg）正丙醇在91℃下的汽化潜热r2=680（kJ/kg）混合液体比热Cpm=46×0.231×3.07+60×（1-0.231）×2.85=160.54（kJ/kmol.℃）混合液体汽化潜热rpm=46×0.231×819+60×（1-0.231）×680=39702（kJ/kmol）q线斜率5.16在平衡线和精馏段操作线、提馏段操作线之间图解理论板板数4.55（见图三）全塔效率η附录：图10.2附录：图10.3

项目四吸收与解吸实训装置一、吸收与解吸过程技能培训平台1、主要技术指标和功能：（1）实训装置能够完成22项吸收与解吸过程岗位操作技能训练，其中包括吸收与解吸岗位操作技能训练、原料液体输送岗位操作技能训练、气体输送岗位操作技能训练、化工仪表岗位操作技能训练和过程控制岗位操作技能训练。（2）实训装置能够使学员了解空气流量计、热电阻温度计、文丘里流量计、涡轮流量计、转子流量计、液位计、压力计的结构、测量原理和操作方法。（3）实训装置能够使学员了解吸收与解吸分离过程的原理和流程，吸收与解吸塔的操作及影响因素，填料塔的结构，填料塔塔内压降、液泛等，以及维护保养吸收与解吸塔知识。（4）实训装置能够使学员了解其他吸收与解吸过程所需的附属设备的结构、工作原理及其使用方法。（5）实训装置能够实现手动和自动无扰切换操作，并安装安全联锁保护和自动报警装置，保证设备正常运行不出现安全事故。（6）实训装置具有故障设置功能，通过无线遥控器隐蔽发出故障干扰信号，能使正常运行的装置出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。（7）实训装置提供数字通讯信号使DCS控制室的计算机对现场数据进行采集、监控，利用Internet网络进行数据传送、处理和远程监控，能应用计算机多媒体技术进行网上实训。（8）实训装置使学员掌握吸收方面的理论知识（吸收与解吸基本概念、吸收塔安全操作和吸收与解吸的基本计算等）完成吸收与解吸过程的性能测定。（9）实训装置具有技能考核评分系统。2、装置主要参数：序号设备名称规格、型号数量1设备主体长×宽×高：3800×2000×4000mm，整机采用不锈钢制框架（SU304璧厚4.5mm），带两层操作平台，12标准电器控制柜长×宽×高：1600×600×1400mm13不锈钢泵WB-070/02524漩涡气泵XGB-1215压缩机OD101216填料吸收塔主体硬质玻璃φ120×2000mm；不锈钢φ6θ环填料，高度1800mm.17填料解吸塔主体硬质玻璃φ120×2000mm；不锈钢φ6θ环填料，高度1800mm.18吸收液储罐不锈钢（材质SU304，δ>3下同），Ф426×600mm19解吸液储罐不锈钢，Ф426×600mm110解吸塔液体电加热器不锈钢，Ф57×400mm111吸收塔冷却器不锈钢，Ф57×400mm112电动调节阀PSQ102-16KDN50-dg32；带自整定功能；带上下线报警输出113电磁阀不锈钢，Ф15mm，常闭114转子流量计LZB-10，0～2m3/h115转子流量计LZB-10，0～1m3/h116涡轮流量计LWQ-40GB117流量计文丘里流量计218变频器SV300-2P15-H3FC219温度计Pt100温度计，0.5级820文丘里流量计221压差传感器222涡轮流量计LWQ-40GB123液位计φ10*500424变频器SV300-2P15-H3FC225无线遥控功能10路开关量4路模拟量126二氧化碳气钢瓶通过ISO9000质量认证品牌127二氧化碳气钢瓶减压阀通过ISO9000质量认证品牌128数显仪表AI-501FS629数显仪表AI-519FX3S4130数显仪表AI-501FS131数显仪表AI-519FV24X3S4132数显仪表AI-519FV24X3S4133数显仪表AI-501FV24S134数显仪表AI-501FV24S135数显仪表AI-519FV24X3S4136不锈钢管件、管道、电器等137计算机通过ISO9000认证品牌商用CPU：酷睿双核2.4G，内存2GDDR2，硬盘250G，光驱，鼠标，键盘，3年保质期138显示器19寸标准液晶显示器139通讯服务器串口数量2个，处理器32bits100MHz，内存2M，串口速率50-460800bps；校验位None，Even，Odd，Space，Mark；数据位5，6，7，8；停止位1，1.5，2；流量控制RTS/CTS，XON/XOFF；串口形式DB9针；保护15KV；网口；网口形式RJ45；速率10/100M自适应10M；保护内嵌2KV电磁隔离；软件协议DHCP，Telnet，PPP/SLIP，TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，SNMP，HTTP实COM驱动WindowsNT/2000/XP/2003实COM驱动；电源5V，2A140组态软件三维力控力控ForceControlV6.0，512点，带加密狗141浓度检测化学分析仪（0-100%）142计算机仿真系统143无线遥控功能10路开关量4路模拟量144MILE广域网络控制软件1吸收实验实验目的1.熟悉填料吸收塔的构造和流程；2.测定在一定操作条件下，用水吸收空气中的二氧化碳的液相体积传质总系数Kxa；3.测定气体通过干、湿填料塔的压力降，进一步了解填料塔的流体力学特性。吸收系数的测定原理本实验系用水吸收混合在空气中的二氧化碳。二氧化碳为难溶气体，所以此吸收操作属于液膜控制。由于混合气中二氧化碳浓度很低，吸收的溶液浓度也不高，气液两相平衡关系，可以认为符合亨利定律。主要设备和流程(如图9.1)

图9.1填料吸收塔实验装置流程示意图1-水箱、2-离心泵、3-循环水阀、4-放空阀、5-回水阀、6-水流量调节阀、7-水流量计、8-U型管压差计、9-吸收塔、10-水喷头、11-二氧化碳流量计、12-小空气流量计、13-大空气流量计、14-放空阀、15-风机、16-二氧化碳减压阀、17-二氧化碳钢瓶总阀、18-二氧化碳钢瓶实验设备的特点本实验装置可用于实验教学和科研。通过该实验装置，可以了解填料吸收塔的结构，掌握其操作方法；学习填料塔流体力学性能的测量方法；学习并掌握吸收塔传质性能的测量方法；加深对填料吸收塔的一些基本概念及理论的理解。⒈使用方便，安全可靠，直观；⒉数据稳定，实验准确；⒊本装置体积小，重量轻，移动方便。设备主要技术数据及其附件1.设备参数:(1)鼓风机:XGB型旋涡气泵,型号2,最大压力1176Kpa，最大流量75m3(2)填料塔:玻璃管,内装10×10×1.5不锈钢鲍尔环,填料层高度Z＝1.2m,填料塔内径D＝0.1m(3)二氧化碳瓶1个、二氧化碳减压阀1个（用户自备）2.流量测量:(1)空气转子流量计:型号:LZB-25流量范围:2.5─25m3(2)水转子流量计:型号:LZB-6流量范围:6─60L／h精度:2.5％(3)二氧化碳转子流量计:型号:LZB-6流量范围:0.06─0.6m33.浓度测量:塔底吸收液浓度分析:定量化学分析仪一套。（用户自备）；4.温度测量:空气(二氧化碳)温度表、吸收液温度表实验方法及步骤1.测量干填料层(△P／Z)─u关系曲线:先全开调节阀14,后启动鼓风机,用阀14调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数,然后在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标,以单位高度的压降△P／Z为纵坐标,标绘干填料层(△P／Z)─u关系曲线(见图二).2.测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线:全开循环水阀3和回水阀5，关闭放空阀4和水流量调节阀6，启动离心泵2利用水流量调节阀6调节水喷淋量为300L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,转子流量计读数并注意观察塔内的操作现象,一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为300L／h下(△P／z)─u关系曲线(见图二),确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。⑴选泽适宜的空气流量和水流量(建议水流量为300L／h)根据空气转子流量计读数为标准，保证混合气体中二氧化碳组分为30%左右体积比，计算出二氧化碳流量计流量读数。(2)先调节好空气流量和水流量,打开二氧化碳钢瓶总阀17调节流量,使其达到需要值,在空气,二氧化碳和水的流量不变条件下操作一定时间过程基本稳定后,记录各流量计读数和温度,记录塔底排出液的温度,并分析塔底吸收液的浓度。⒊二氧化碳吸收传质系数的测定：吸收塔（水流量为300L/h）⑴调节水流量计到给定值，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀，利用二氧化碳减压阀上的调节阀调节好二氧化碳流量，操作达到稳定状态之后，测量塔底的水温，同时取样，测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。⑶二氧化碳含量的测定用移液管吸取0.1M的Ba（OH）2溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10mL，用胶塞塞好，并振荡。溶液中加入2～3滴酚酞指示剂，最后用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失的瞬间为终点。按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度：使用实验设备应注意的事项⒈开启CO2总阀前，要先关闭自动减压阀，开启开度不宜过大。⒉作分析时动作迅速，以免二氧化碳溢出。实验数据的计算及结果(1)填料塔流体力学性能测定(以干填料时,第1组数据为例)由∪形管压差计读得△P＝3mmH2O△P／Z＝3／1.28＝2.3mmH2O／m由空气转子流量计读得5m3／h和转子流量计处空气的温度15.8由校正公式得：∨h＝=4.93m空塔气速u＝＝＝0.17m／s在对数坐标纸上以u为横标,△P／Z为纵标作图,标绘△P／Z～u关系曲线见图二。(2)传质实验（以第一组数据为例）(a).吸收液消耗盐酸体积V1=8.4ml，则吸收液浓度为：==0.00822mol/L因纯水中含有少量的二氧化碳，所以纯水滴定消耗盐酸体积V=9.8ml，则塔顶水中CO2浓度为：==0.00103mol/L塔底液温度t=28.6℃由化工原理下册吸收这一章可查得CO2亨利系数E=0.99×105kPa则CO2的溶解度常数为==5.57×10-7塔底的平衡浓度为塔底混和气中二氧化碳含量y1=0.2/(0.2+0.5)=0.286H*PA1=H*y1*p0=5.57×10-7×0.286×99737.2=0.016126mol/L塔顶的平衡浓度为由物料平衡得塔顶二氧化碳含量L(x2-x1)=V(y1-y2)y2=y1-L(x2-x1)/V=0.286-300*10-3*(0.01285-0.00411)*22.4/1.5=0.254=H*PA2=H*y2*p0=5.57×10-7×0.2254×101325=0.013220mol/L液相平均推动力为==0.0141kmol/m3因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，即属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即==0.0055m/s实验数据记录（见下表）表1干填料时△P/z～u关系测定(L=0填料层高度Z=1.28m塔径D=0.1m)序

号填料层压强降mmH2O单位高度填料层压强降

mmH2O/m空气转子流量计读数m3/h空气转子流量计处温度（OC)空塔气速

m/s132.3515.80.17264.71015.80.3531410.91515.90.5242217.22016.10.7053325.82516.40.8764535.23016.91.0575744.53517.31.22表1湿填料时△P/z～u关系测定(L=300填料层高度Z=1.28m塔径D=0.1m)序

号填料层压强降mmH2O单位高度填料层压强降

mmH2O/m空气转子流量计读数m3/h空气转子流量计处温度（OC)空塔气速

m/s操作现象15.03.95.00017.40.17流动正常27.05.57.0017.40.24流动正常310.07.89.0017.40.31流动正常414.010.911.0017.40.38流动正常519.014.813.0017.50.45流动正常624.018.815.0017.50.53流动正常730.023.417.0017.80.60流动正常837.028.919.0018.00.67流动正常947.036.721.0018.10.74流动正常1054.042.223.0018.40.81流动正常1161.047.725.0018.70.88流动正常1280.062.527.0018.80.95流动正常1394.073.429.0019.51.02积水14113.088.331.0019.81.09液泛15144.0112.533.0020.21.16液泛16178.0139.135.0020.71.23液泛17216.0168.837.0021.41.25液泛填料吸收塔传质实验数据表(一)被吸收的气体:纯CO2;吸收剂:水;塔内径:100ｍｍ填料种类不锈钢鲍尔环填料层高度(m)1.20CO2转子流量计读数m3／h0.200CO2转子流量计处氨温度℃13.6流量计处CO2的体积流量m3／h0.156空气转子流量计读数m3／h0.500水转子流量计读数300.0中和CO2用Ba(OH)2的浓度Ｍmol／l0.0514中和CO2用Ba(OH)3的体积ml10滴定用盐酸的浓度Ｍmol／l0.1028滴定塔底吸收液用盐酸的体积ｍl8.40滴定空白液用盐酸的体积ｍl9.80样品的体积ｍl10塔底液相的温度℃8.6亨利常数E108Pa0.997塔底液相浓度CA1kmoI／m30.00822空白液相浓度CA2kmoI／m30.00103传质单元高度HLE-7kmol/(m3*Pa)5.57019平衡浓度CA1*10-2kmol/m21.6126平衡浓度CA2*10-2kmol/m31.0667平均推动力△CAmkmoICO2／m20.0362液相体积传质系数ＫYam／s0.0018表五二氧化碳在水中的亨利系数E×10-5，kPa气体温度，℃0510152025303540455060CO20.7380.8881.051.241.441.661.882.122.362.602.873.46

项目五间歇反应实训装置一、BJXF-B间歇反应实训装置图2-1、化学反应过程实训装置照片1开车前准备和正常开停车实训项目1．1工艺文件准备1.1.1能绘制间歇反应工艺配管简图1.1.2能识读仪表联锁图；能绘制主要间歇反应设备结构简图1.1.3能识记间歇反应工艺技术文件1.1.4了解热电阻温度计的测温