..化工原理實(shí)驗(yàn)講義目錄目錄1基礎(chǔ)知識(shí)2實(shí)驗(yàn)一流動(dòng)過(guò)程綜合實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)1-1流體阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)1-2流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)11實(shí)驗(yàn)二離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)三攪拌實(shí)驗(yàn)22實(shí)驗(yàn)四恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定27實(shí)驗(yàn)五換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)36實(shí)驗(yàn)六填料塔流體力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)47實(shí)驗(yàn)七二元汽液相平衡數(shù)據(jù)測(cè)定61實(shí)驗(yàn)八精餾塔性能實(shí)驗(yàn)65實(shí)驗(yàn)九反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)78實(shí)驗(yàn)十干燥曲線及干燥速率曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)86附表94基礎(chǔ)知識(shí)一、化工原理實(shí)驗(yàn)的重要意義化工原理是化工類基礎(chǔ)主干課程,內(nèi)容覆蓋以傳遞理論為主線的單元操作,包括課程教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)?；ぴ碛质羌夹g(shù)基礎(chǔ)課程,其中課程實(shí)驗(yàn)更是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。它緊密聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際,是化工專業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課。實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)；是學(xué)生鞏固理論知識(shí),從實(shí)踐中進(jìn)一步學(xué)習(xí)新知識(shí)的重要途徑,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用這些理論解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,并掌握一定的實(shí)際操作技能。為此,化工原理實(shí)驗(yàn)的目的為：1驗(yàn)證化工單元操作的基本理論,并在運(yùn)用理論對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析的過(guò)程中,使學(xué)生在理論知識(shí)方面得到進(jìn)一步的理解和鞏固。2通過(guò)操作測(cè)試,了解典型化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)。性能和常用儀表的使用。3通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握一定的實(shí)驗(yàn)研究方法和技巧。并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。4通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理,編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際計(jì)算能力和組織報(bào)告的能力。二、化工原理的實(shí)驗(yàn)要求〔一實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作1、閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),弄清本實(shí)驗(yàn)的目的和要求。2、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,要詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)裝置的流程、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)、測(cè)量?jī)x表的使用及實(shí)驗(yàn)操作方法,并認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)操作步驟,測(cè)量記錄的內(nèi)容和測(cè)定數(shù)據(jù)的方法。〔二實(shí)驗(yàn)小組的分工和合作化工原理實(shí)驗(yàn)一般都是由四人為一小組合作進(jìn)行的。因此實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前必須作好組織工作,做到既分工,又合作,既保證質(zhì)量,又能獲得全面訓(xùn)練。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組要有一個(gè)〔組長(zhǎng)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)方案的執(zhí)行,聯(lián)絡(luò)和指揮,與組員討論實(shí)驗(yàn)方案,使得每個(gè)組員各明其職〔包括操作、讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)及現(xiàn)象觀察,而且要在適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行輪換工作。〔三實(shí)驗(yàn)中需測(cè)取的數(shù)據(jù)凡是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或者數(shù)據(jù)整理過(guò)程中所必需的數(shù)據(jù)必須測(cè)取,包括大氣條件,設(shè)備有關(guān)尺寸,物料性質(zhì)及操作數(shù)據(jù)等?！菜膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取及記錄實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前擬好記錄表格,在表格中應(yīng)記下各物理量的名稱、表示符號(hào)及單位。實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要等現(xiàn)象穩(wěn)定后才開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)。條件改變后,要等現(xiàn)象穩(wěn)定后才能讀取數(shù)據(jù)。每個(gè)數(shù)據(jù)記錄后,應(yīng)該立即復(fù)核,以免發(fā)生讀錯(cuò)或記錯(cuò)數(shù)字等事故?！参鍖?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與標(biāo)繪通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得大量的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)需要清晰地表示出自變量和因變量之間的關(guān)系。表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中各變量間的關(guān)系一般有列表法、圖示法和公式法。1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的列表表示法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的初步整理即列表,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表分為記錄表和結(jié)果綜合表兩類。記錄表分原始數(shù)據(jù)記錄表、中間和計(jì)算結(jié)果記錄表。實(shí)驗(yàn)原始記錄是根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)的,必須在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始之前列出表格。2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形表示法實(shí)驗(yàn)曲線的標(biāo)繪是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的第二步,將整理得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合表標(biāo)繪成曲線圖。它比結(jié)果綜合表簡(jiǎn)單直觀。對(duì)照曲線可以更明確地看出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和變化規(guī)律。1坐標(biāo)紙的選擇化工常用的坐標(biāo)有直角坐標(biāo)、對(duì)數(shù)坐標(biāo)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo),這種坐標(biāo)已制成相應(yīng)的坐標(biāo)紙。市場(chǎng)上均有出售。根據(jù)數(shù)據(jù)的關(guān)系或預(yù)測(cè)的函數(shù)形式選擇不同形式的坐標(biāo)。2坐標(biāo)的分度坐標(biāo)分度值是指沿X、Y軸每坐標(biāo)所代表數(shù)值的大小。X軸代表自變量。Y軸代表因變量。坐標(biāo)的分度要考慮到橫、縱坐標(biāo)分度值更合理,以使〔1每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)在坐標(biāo)紙上都能迅速方便地找到；〔2坐標(biāo)原點(diǎn)不一定為零,以盡量利用圖面；〔3坐標(biāo)分度值應(yīng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字相一致,即實(shí)驗(yàn)曲線的坐標(biāo)讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的位數(shù)相同。另外,每個(gè)坐標(biāo)軸必須注明名稱、單位和坐標(biāo)方向。3根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)描點(diǎn)系按數(shù)據(jù)的值在圖紙上點(diǎn)出,若在同一圖上表示不同的數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)以不同的符號(hào)〔如·、×、*、Δ、○等加以區(qū)別。4繪制曲線⑴．繪制曲線系將圖上若干點(diǎn)聯(lián)結(jié)成一條光滑連續(xù)的曲線。繪制曲線時(shí)應(yīng)使曲線盡可能通過(guò)較多的實(shí)驗(yàn)點(diǎn),或者使曲線以外的點(diǎn)盡可能位于曲線附近,并使曲線兩側(cè)點(diǎn)的數(shù)目大致相等。作圖應(yīng)認(rèn)真仔細(xì),避免徒手勾畫(huà)。⑵．定量標(biāo)繪的坐標(biāo)圖,其坐標(biāo)軸上必須標(biāo)明該坐標(biāo)所代表的變量名稱、符號(hào)及所用的單位。⑶．圖必須有圖號(hào)和圖題〔圖名。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的公式表示法在化工實(shí)驗(yàn)研究中,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)除了用列表表示和圖形表示外,還常常把所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成經(jīng)驗(yàn)公式〔或稱議程式。即將變量之間的關(guān)系表達(dá)成y=f<x>的函數(shù)關(guān)系,以描述過(guò)程或現(xiàn)象的規(guī)律,建立數(shù)學(xué)模型?；ぴ韺?shí)驗(yàn)通常采用列表表示法和圖形表示法?！擦鶎?shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě)與要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié),編寫(xiě)報(bào)告是對(duì)學(xué)生能力的訓(xùn)練。一份優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須寫(xiě)得簡(jiǎn)潔明了、數(shù)據(jù)完整、表達(dá)清楚、結(jié)論正確、有討論、有分析,得出的公式、曲線或圖形有明確的使用條件。報(bào)告的內(nèi)容一般包括：1、報(bào)告的題目；2、寫(xiě)出報(bào)告人姓名、班級(jí)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和同組實(shí)驗(yàn)人員的姓名；3、實(shí)驗(yàn)的目的；4、實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)〔實(shí)驗(yàn)原理；5、實(shí)驗(yàn)設(shè)備說(shuō)明〔包括流程示意圖和主要設(shè)備、儀表的類型及規(guī)格；6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),應(yīng)包括原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)加工后用于計(jì)算的全部數(shù)據(jù)；7、數(shù)據(jù)整理及計(jì)算示例,其中引用的數(shù)據(jù)要說(shuō)明來(lái)源,簡(jiǎn)化公式要寫(xiě)出導(dǎo)出過(guò)程,要列出一組數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程,作為計(jì)算示例；8、實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù),明確提出本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,用圖示法或列表法均可；9、分析討論,要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出評(píng)價(jià),分析誤差大小及原因,對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)作討論,對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備有何改進(jìn)建議也可寫(xiě)入此欄?！财邔?shí)驗(yàn)課堂紀(jì)律和注意事項(xiàng)1、準(zhǔn)時(shí)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,不得遲到早退,不得無(wú)故缺席。2、遵守紀(jì)律,嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。室內(nèi)不準(zhǔn)吸煙,不準(zhǔn)喧嘩說(shuō)笑或進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的活動(dòng)。3、對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器等在沒(méi)弄清楚使用方法之前,不得開(kāi)動(dòng)。與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的設(shè)備、儀器不要亂動(dòng)。損壞設(shè)備、儀器要照價(jià)賠償。4、愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀表注意節(jié)約使用水、電、氣及藥品。5、保持實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備的整潔,禁止在設(shè)備及臺(tái)桌等處亂寫(xiě)、亂畫(huà)。衣物、書(shū)包不要掛在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上,應(yīng)放在指定地方。6、注意安全及防火,電動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)前,應(yīng)觀察電機(jī)及運(yùn)轉(zhuǎn)部件附近有無(wú)人在工作。合上電閘時(shí),應(yīng)慎防觸電。注意電機(jī)有無(wú)怪聲和發(fā)熱。精餾實(shí)驗(yàn)附件不得動(dòng)明火。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)安排人員清掃現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生。合格之后方可離開(kāi)。實(shí)驗(yàn)一流動(dòng)過(guò)程綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1-1流體阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑睂W(xué)習(xí)直管摩擦阻力壓力降△Pf、直管摩擦系數(shù)的測(cè)定方法。⒉掌握直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re和相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。⒊掌握局部阻力的測(cè)量方法。⒋學(xué)習(xí)壓強(qiáng)差的幾種測(cè)量方法和技巧。⒌掌握坐標(biāo)系的選用方法和對(duì)數(shù)坐標(biāo)系的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容⒈測(cè)定實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)流體流動(dòng)的阻力和直管摩擦系數(shù)。⒉測(cè)定實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)流體流動(dòng)的直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re和相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系曲線。⒊在本實(shí)驗(yàn)壓差測(cè)量范圍內(nèi),測(cè)量閥門(mén)的局部阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理⒈直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re的測(cè)定流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),由于流體的粘性作用和渦流的影響會(huì)產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動(dòng)阻力的大小與管長(zhǎng)、管徑、流體流速和管道摩擦系數(shù)有關(guān),它們之間存在如下關(guān)系：hf==〔1-1λ=〔1-2Re=〔1-3式中：管徑,m；直管阻力引起的壓強(qiáng)降,Pa；管長(zhǎng),m；流速,m/s；流體的密度,kg/m3；流體的粘度,N·s/m2。直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系,這個(gè)關(guān)系一般用曲線來(lái)表示。在實(shí)驗(yàn)裝置中,直管段管長(zhǎng)l和管徑d都已固定。若水溫一定,則水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是測(cè)定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降△Pf與流速u(mài)〔流量V之間的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和式〔1-2可計(jì)算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)λ,用式〔1-3計(jì)算對(duì)應(yīng)的Re,從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系,在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為橫坐標(biāo),摩擦系數(shù)λ為縱坐標(biāo),標(biāo)繪出λ—Re的關(guān)系曲線。⒉局部阻力系數(shù)的測(cè)定〔1-4〔1-5式中：局部阻力系數(shù),無(wú)因次；局部阻力引起的壓強(qiáng)降,Pa；局部阻力引起的能量損失,J／kg。圖1-1局部阻力測(cè)量取壓口布置圖局部阻力引起的壓強(qiáng)降可用下面的方法測(cè)量：在一條各處直徑相等的直管段上,安裝待測(cè)局部阻力的閥門(mén),在其上、下游開(kāi)兩對(duì)測(cè)壓口a-a'和b-b＇,見(jiàn)圖1-1,使ab＝bc；a＇b＇＝b＇c＇則△Pf,ab＝△Pf,bc；△Pf,a＇b＇=△Pf,b＇c＇在a~a＇之間列柏努利方程式：Pa－Pa＇=2△Pf,ab+2△Pf,a＇b＇+△P＇f〔1-6在b~b＇之間列柏努利方程式：Pb－Pb＇=△Pf,bc+△Pf,b＇c＇+△P＇f=△Pf,ab+△Pf,a＇b＇+△P＇f〔1-7聯(lián)立式<1-6>和<1-7>,則：＝2<Pb－Pb＇>－<Pa－Pa＇>為了實(shí)驗(yàn)方便,稱<Pb－Pb＇>為近點(diǎn)壓差,稱<Pa－Pa＇>為遠(yuǎn)點(diǎn)壓差。用差壓傳感器來(lái)測(cè)量。四、實(shí)驗(yàn)裝置⒈實(shí)驗(yàn)裝置流程圖如圖1-2所示。⒉流量測(cè)量：在圖1-2中由轉(zhuǎn)子流量計(jì)22、23測(cè)量。⒊直管段壓強(qiáng)降的測(cè)量：差壓變送器和倒置U形管直接測(cè)取壓差值。圖一、流體綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖1:水箱:2:水泵;3:入口真空表;4:出口壓力表;5,16:緩沖罐:6,14測(cè)局部阻力近端閥;7,15:測(cè)局部阻力遠(yuǎn)端閥;8,17:粗糙管測(cè)壓閥;9,21:光滑管測(cè)壓閥;10:局部阻力閥;11:文丘里流量計(jì);12:壓力傳感器;13:渦流流量計(jì);18:閥門(mén);19光滑管閥;20:粗糙管閥;22:小流量計(jì);23:大流量計(jì);24閥門(mén)25:水箱放水閥;26:倒U型管放空閥;27:倒U型管;28,30:倒U型管排水閥;29,31:倒U型管平衡閥；32：功率表；33：變頻調(diào)速器五、實(shí)驗(yàn)方法⒈按下總電源開(kāi)關(guān)按鈕,通電預(yù)熱數(shù)字顯示儀表,記錄差壓數(shù)字表的初始值,關(guān)閉所有流量調(diào)節(jié)閥,按一下變頻器上的啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)離心泵。⒉光滑管阻力測(cè)定：⑴關(guān)閉截止閥10、18、20,將閘閥19全開(kāi),并旋開(kāi)光滑管測(cè)壓閥21、9。⑵在流量為零條件下,旋開(kāi)倒置U形管29、31旋鈕,檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U形管內(nèi)液柱高度差不為零,則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡,需要進(jìn)行趕氣泡操作。⑶趕氣泡的方法：當(dāng)流量為零時(shí),打開(kāi)29、31兩閥門(mén),然后將流量調(diào)至較大,排出導(dǎo)壓管內(nèi)的氣泡,直至排凈為止；關(guān)閉29、31兩閥門(mén),慢慢旋開(kāi)倒置U形管上部的放空閥,慢慢打開(kāi)28、30兩閥門(mén),使液柱降至零點(diǎn)上下時(shí)馬上關(guān)閉,使管內(nèi)形成氣—水柱,然后關(guān)閉放空閥,打開(kāi)29、31兩閥門(mén),此時(shí)管內(nèi)液柱高度差應(yīng)為零。⑷光滑管阻力測(cè)定：全開(kāi)閘閥19,通過(guò)閥24調(diào)節(jié)流量。根據(jù)流量大小選擇大、小量程的轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量。小流量時(shí)用倒置∪形管壓差計(jì)測(cè)量,大流量時(shí)用差壓數(shù)字表測(cè)量。從最小流量測(cè)到最大流量,實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)取12～15組數(shù)據(jù)。建議流量讀數(shù)在40L／h之內(nèi),不少于4個(gè)點(diǎn),以便得到滯流狀態(tài)下的λ—Re關(guān)系。注意在能用倒置∪形管測(cè)壓差時(shí),盡量不用差壓數(shù)字表測(cè)壓差。⑸粗糙管阻力測(cè)定：①關(guān)閉閘閥19,全開(kāi)截止閥20。②實(shí)驗(yàn)方法與光滑管相同。⑹從數(shù)字顯示儀表讀取水溫。⑺局部阻力測(cè)量：關(guān)閉截止閥20,打開(kāi)閘閥10〔半開(kāi),在一定流量下,分別測(cè)量近點(diǎn)壓差和遠(yuǎn)點(diǎn)壓差。⑻待數(shù)據(jù)測(cè)量完畢,關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,核實(shí)差壓數(shù)字表初始值,繼續(xù)其它實(shí)驗(yàn)或切斷電源。六、注意事項(xiàng)⒈啟動(dòng)離心泵之前,以及從光滑管阻力測(cè)量過(guò)渡到其它測(cè)量之前,都必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。⒉測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)則必須關(guān)閉所有的平衡閥,并且在用差壓數(shù)字表測(cè)量時(shí),必須關(guān)閉通倒置U形管的閥門(mén),防止形成并聯(lián)管路。七、設(shè)備主要參數(shù)設(shè)備號(hào)項(xiàng)目12光滑管直徑mm8.008.00光滑管取壓口間距mm1700.01700.0粗糙管直徑mm10.0010.00粗糙管取壓口間距mm17001700.0局部阻力球閥內(nèi)徑mm15.0015.0八、原始紀(jì)錄及數(shù)據(jù)整理表表1局部阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表序號(hào)流量Q近點(diǎn)壓差遠(yuǎn)點(diǎn)壓差流速u(mài)局部阻力壓阻力系數(shù)〔l/h〔kPa〔kPa〔m/s〔kPa123表2光滑管流體阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：光滑直管內(nèi)徑：mm光滑直管管長(zhǎng)：m水溫；黏度密度壓差計(jì)初始值：kpa序號(hào)Q〔l/hΔPu<m/s>Reλ<mmH2O><kPa><Pa>12345678910111213141516表3粗糙管流體阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：粗糙管內(nèi)徑：mm粗糙管管長(zhǎng)：m水溫；黏度密度壓差計(jì)初始值：kpa序號(hào)Q〔l/hΔPu〔m/sReλ〔mmH2O〔kPa〔Pa1234567891011121314151617九、報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)整理結(jié)果列在表格中,并以其中一組數(shù)據(jù)為例寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。⒉在合適的坐標(biāo)系上標(biāo)繪光滑直管和粗糙直管λ—Re關(guān)系曲線。⒊根據(jù)所標(biāo)繪的λ—Re曲線,求本實(shí)驗(yàn)條件下滯流區(qū)的λ—Re關(guān)系式,并與理論公式比較。十、思考題：1、在圓直管內(nèi)及導(dǎo)壓管內(nèi)可否有積存的空氣？如有,會(huì)有何影響？2、實(shí)驗(yàn)應(yīng)取的12組以上的數(shù)據(jù),且希望這些數(shù)據(jù)點(diǎn)在曲線上盡可能均勻分布,為此實(shí)驗(yàn)中壓力差的讀數(shù)應(yīng)怎樣選取？3、本實(shí)驗(yàn)用水為工作介質(zhì)做出的λ一Re曲線,對(duì)其它流體能否使用？為什么？4、本實(shí)驗(yàn)是測(cè)定等直徑水平直管的流動(dòng)阻力,若將水平管改為流體自下而上流動(dòng)的垂直管,從測(cè)量?jī)扇狐c(diǎn)間壓差的倒置U形管讀數(shù)R到△Pf的計(jì)算過(guò)程和公式是否與水平管完全相同?為什么?5、為什么采用差壓變送器和倒置U形管并聯(lián)起來(lái)測(cè)量直管段的壓差？何時(shí)用變送器?何時(shí)用倒置U形管?操作時(shí)要注意什么？實(shí)驗(yàn)1-2流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑绷私鈳追N常用流量計(jì)的構(gòu)造、工作原理和主要特點(diǎn)。⒉掌握流量計(jì)的標(biāo)定方法。⒊了解節(jié)流式流量計(jì)流量系數(shù)C隨雷諾數(shù)Re的變化規(guī)律,流量系數(shù)C的確定方法。⒋學(xué)習(xí)合理選擇坐標(biāo)系的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容⒈了解文丘里及渦輪流量計(jì)的構(gòu)造及工作原理。⒉測(cè)定節(jié)流式流量計(jì)〔文丘里的流量標(biāo)定曲線。⒊測(cè)定節(jié)流式流量計(jì)的雷諾數(shù)Re和流量系數(shù)C的關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)原理流體通過(guò)節(jié)流式流量計(jì)時(shí)在流量計(jì)上、下游兩取壓口之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差,它與流量的關(guān)系為：式中：被測(cè)流體<水>的體積流量,m3/s；流量系數(shù),無(wú)因次；流量計(jì)節(jié)流孔截面積,m2；流量計(jì)上、下游兩取壓口之間的壓強(qiáng)差,Pa；被測(cè)流體<水>的密度,kg／m3。用渦輪流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)來(lái)測(cè)量流量VS。每一個(gè)流量在壓差計(jì)上都有一對(duì)應(yīng)的讀數(shù),將壓差計(jì)讀數(shù)△P和流量Vs繪制成一條曲線,即流量標(biāo)定曲線。同時(shí)用上式整理數(shù)據(jù)可進(jìn)一步得到C—Re關(guān)系曲線。四、實(shí)驗(yàn)裝置該實(shí)驗(yàn)與流體阻力測(cè)定、離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)共用圖一所示的實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。⒈主要以精度0.5級(jí)的渦輪流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),測(cè)量被測(cè)流量計(jì)流量。⒉壓差測(cè)量：用差壓變送器直接讀取。五、實(shí)驗(yàn)方法:⒈按下電源和離心泵的綠色按鈕,通電預(yù)熱數(shù)字顯示儀表,記錄差壓數(shù)字表的初始值,關(guān)閉所有流量調(diào)節(jié)閥。⒉按下變頻器啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)離心泵。逐漸調(diào)大流量調(diào)節(jié)閥18,排出管路里氣泡。⒊用閥18調(diào)節(jié)流量,從流量為零至最大流量或從最大流量至流量為零,測(cè)取12組左右數(shù)據(jù)<即同時(shí)測(cè)量壓差和流量>,并記錄水溫。⒋實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,核實(shí)差壓數(shù)字表初始值,停泵,切斷電源。六、報(bào)告內(nèi)容將實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)和整理結(jié)果列在數(shù)據(jù)表格中,并以其中一組數(shù)據(jù)計(jì)算舉例。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上,標(biāo)繪節(jié)流式流量計(jì)的流量Vs與壓差△P的關(guān)系曲線〔既流量標(biāo)定曲線、在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上標(biāo)繪流量系數(shù)C與雷諾數(shù)Re的關(guān)系曲線。七、注意事項(xiàng)⒈啟動(dòng)離心泵之前,必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉,⒉測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)必須關(guān)閉流量計(jì)平衡閥。八、設(shè)備主要參數(shù)設(shè)備號(hào)項(xiàng)目12文丘里喉徑mm20.020.0主管道直徑mm45.0045.00九、實(shí)驗(yàn)原始紀(jì)錄及數(shù)據(jù)整理表表1、流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄文丘里流量計(jì)壓差讀數(shù)初始值kPa序號(hào)渦輪流量計(jì)文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì)渦輪標(biāo)準(zhǔn)流量流速u(mài)ReCo<m3/h><kPa><Pa><m3/h><m/s>12345678910十、思考題：⑴試驗(yàn)管路及導(dǎo)壓管中如果積存有空氣,為什么要排除?⑵什么情況下的流量計(jì)需要標(biāo)定?標(biāo)定方法有幾種?本實(shí)驗(yàn)是用哪一種?⑶U形壓差計(jì)上裝設(shè)的平衡閥有何作用？在什么情況下應(yīng)開(kāi)著？在什么情況下應(yīng)該關(guān)閉？⑷在學(xué)過(guò)的流量計(jì)中,哪些屬于節(jié)流式流量計(jì)？哪些屬于變截面流量計(jì)？..實(shí)驗(yàn)二離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉離心泵的操作方法,了解常用的測(cè)壓儀表。2.掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的測(cè)定方法、表示方法,加深對(duì)離心泵性能的了解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)與操作。2.測(cè)定某型號(hào)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下,H〔揚(yáng)程、N〔軸功率、〔效率與Q〔流量之間的特性曲線。3.測(cè)定流量調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度下管路特性曲線。三、實(shí)驗(yàn)原理〔一離心泵特性曲線離心泵是最常見(jiàn)的液體輸送設(shè)備。在一定的型號(hào)和轉(zhuǎn)速下,離心泵的揚(yáng)程H、軸功率N及效率η均隨流量Q而改變。通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出H—Q、N—Q及η—Q關(guān)系,并用曲線表示之,稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選泵的重要依據(jù)。離心泵特性曲線的具體測(cè)定方法如下：⒈H的測(cè)定：在泵的吸入口和壓出口之間列柏努利方程〔2—1上式中是泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動(dòng)阻力<不包括泵體內(nèi)部的流動(dòng)阻力所引起的壓頭損失>,當(dāng)所選的兩截面很接近泵體時(shí),與柏努利方程中其它項(xiàng)比較,值很小,故可忽略。于是上式變?yōu)椋? 〔2—2將測(cè)得的和的值以及計(jì)算所得的u入,u出代入上式即可求得H的值。⒉N的測(cè)定：功率表測(cè)得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。由于泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng),傳動(dòng)效率可視為1.0,所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。即：泵的軸功率N＝電動(dòng)機(jī)的輸出功率,kW電動(dòng)機(jī)的輸出功率＝電動(dòng)機(jī)的輸入功率×電動(dòng)機(jī)的效率。泵的軸功率＝功率表的讀數(shù)×電動(dòng)機(jī)效率,kw。⒊η的測(cè)定 〔2—3kw 〔2—4式中：η—泵的效率；N—泵的軸功率,kwNe—泵的有效功率,kwH—泵的壓頭,mQ—泵的流量,m3/sρ—水的密度,kg/m3〔二管路特性曲線當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時(shí),實(shí)際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān),還與管路特性有關(guān),也就是說(shuō),在液體輸送過(guò)程中,泵和管路二者是相互制約的。在一定的管路上,泵所提供的壓頭和流量必然與管路所需的壓頭和流量一致。若將泵的特性曲線與管路特性曲線繪在同一坐標(biāo)圖上,兩曲線交點(diǎn)即為泵在該管路的工作點(diǎn)。因此,可通過(guò)改變泵轉(zhuǎn)速來(lái)改變泵的特性曲線,從而得出管路特性曲線。泵的壓頭H計(jì)算同上。四、實(shí)驗(yàn)裝置該實(shí)驗(yàn)與流體阻力測(cè)定、流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)共用圖1-2所示的實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。⒈流量測(cè)量：用轉(zhuǎn)子流量計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)測(cè)量。⒉泵的入口真空度和出口壓強(qiáng)：用真空表和壓強(qiáng)表來(lái)測(cè)量。⒊電動(dòng)機(jī)輸入功率：用功率表來(lái)測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)方法⒈按下電源的綠色和離心泵的綠色按鈕,通電預(yù)熱數(shù)字顯示儀表；關(guān)閉所有流量調(diào)節(jié)閥。⒉按下調(diào)頻器的啟動(dòng)按鈕,啟動(dòng)離心泵。用閥18調(diào)節(jié)流量,從流量為零至最大或流量從最大到零,測(cè)取10～12組數(shù)據(jù)〔同時(shí)測(cè)量泵入口真空度、泵出口壓強(qiáng)、流量計(jì)讀數(shù)、功率表讀數(shù),并記錄水溫。⒊測(cè)量管路特性曲線測(cè)定時(shí),先置流量調(diào)節(jié)閥18為某一狀態(tài)<使系統(tǒng)流量為某一固定值>。４.調(diào)節(jié)離心泵電機(jī)頻率,使管路特性改變,調(diào)節(jié)范圍<50—20Hz>,測(cè)取10～12組數(shù)據(jù)〔同時(shí)測(cè)量泵入口壓力、泵出口壓力、流量計(jì)讀數(shù),并記錄水溫。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥,繼續(xù)其它實(shí)驗(yàn)或停泵,切斷電源。六、注意事項(xiàng)⒈啟動(dòng)離心泵之前,必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。⒉正確使用變頻調(diào)速器。七、設(shè)備主要參數(shù)設(shè)備號(hào)項(xiàng)目12兩取壓口垂直高度差mm355355離心泵入口管徑mm25.0025.00離心泵出口管徑mm40.040.0離心泵型號(hào)WB70/055電機(jī)效率60%八、報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果列在數(shù)據(jù)表格中,并以一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算舉例。⒉在合適的坐標(biāo)系〔直角坐標(biāo)系上標(biāo)繪離心泵的特性曲線及管路特性曲線。九、原始紀(jì)錄及數(shù)據(jù)整理表表1離心泵特性曲線測(cè)定數(shù)據(jù)裝置編號(hào)：離心泵型號(hào)：電機(jī)效率：兩測(cè)壓口之間垂直距離：水溫：水密度：序號(hào)渦輪流量計(jì)〔m3/h入口真空表讀數(shù)〔MPa出口壓強(qiáng)表讀數(shù)〔MPa功率表讀數(shù)〔kw流量Q<m3/h>壓頭H<m>泵軸功率N〔wη<%>123456789101112表2離心泵管路特性曲線序號(hào)電機(jī)頻率Hz渦輪流量計(jì)讀數(shù)〔m3/h入口真空表讀數(shù)<MPa>出口壓強(qiáng)表讀數(shù)<MPa>流量Q<m3/h>壓頭H<m>12345678910十、思考題：⑴試分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),看一看,隨著泵出口流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的增大,泵入口真空表讀數(shù)是減少還是增加,泵出口壓強(qiáng)表讀數(shù)是減少還是增加。為什么?⑵本實(shí)驗(yàn)中為了得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)流量范圍下限應(yīng)小到零,上限應(yīng)達(dá)到最大流量。為什么?⑶離心泵的流量,為什么可以通過(guò)出口閥來(lái)調(diào)節(jié)?往復(fù)泵的流量是否也可采用同樣的方法來(lái)調(diào)節(jié)。為什么?實(shí)驗(yàn)三攪拌實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑闭莆諗嚢韫β是€的測(cè)定方法。⒉了解影響攪拌功率的因素及其關(guān)聯(lián)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容⒈在羧甲基纖維素納〔CMC水溶液中,測(cè)定攪拌釜中有擋板時(shí)液—液相攪拌功率曲線。⒉在〔CMC水溶液中,測(cè)定攪拌釜中無(wú)擋板時(shí)液—液相攪拌功率曲線。三、實(shí)驗(yàn)原理攪拌操作是重要的化工單元操作之一,它常用于互溶液體的混合、不互溶液體的分散和接觸、氣液接觸、固體顆粒在液體中的懸浮、強(qiáng)化傳熱及化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程,攪拌聚合釜是高分子化工生產(chǎn)的核心設(shè)備。攪拌過(guò)程中流體的混合要消耗能量,即通過(guò)攪拌器把能量輸入到被攪拌的流體中去。因此攪拌釜內(nèi)單位體積流體的能耗成為判斷攪拌過(guò)程好壞的依據(jù)之一。由于攪拌釜內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜,攪拌功率目前尚不能由理論得出,只能由實(shí)驗(yàn)獲得它和多變量之間的關(guān)系,以此作為攪拌器設(shè)計(jì)放大過(guò)程中確定攪拌規(guī)律的依據(jù)。液體攪拌功率消耗可表達(dá)為下列諸變量的函數(shù)：式中：N—攪拌功率,W；K—無(wú)量鋼系數(shù)；n—攪拌轉(zhuǎn)數(shù),r/s；d—攪拌器直徑,m；—流體密度,kg/m3；—流體粘度,pa·s；g—重力加速度,m/s2。由因次分析法可得下列無(wú)因次數(shù)群的關(guān)聯(lián)式：〔3-1令,稱為功率無(wú)量綱數(shù),稱為攪拌雷諾數(shù),Fr稱為攪拌佛魯?shù)聰?shù)則〔3-2令,稱為功率因數(shù)則〔3-3對(duì)于不打旋的系統(tǒng)重力影響極小,可忽略Fr的影響,即。則〔3-4因此,在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上可標(biāo)繪出與的關(guān)系。攪拌功率計(jì)算方法：〔3-5式中：I—攪拌電機(jī)的電樞電流,A；V—攪拌電機(jī)的電樞電壓,V；R—攪拌電機(jī)的內(nèi)阻,28.5Ω；n—攪拌電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù),r/s；K—常數(shù)=0.186。四、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)使用的是標(biāo)準(zhǔn)攪拌槽,其直徑為380mm；攪拌漿為六片平直葉圓盤(pán)渦輪。裝置流程圖見(jiàn)圖3-1。圖3-1攪拌實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1—攪拌葉輪;2—放水閥；3—攪拌槽；4—電動(dòng)機(jī)；5—直流電流表；6—電機(jī)調(diào)速器；7—直流電壓表,8-測(cè)速儀；9—擋板五、實(shí)驗(yàn)方法⒈測(cè)定CMC〔或水溶液攪拌功率曲線檢查電機(jī)調(diào)速器電源是否關(guān)閉,打開(kāi)總電源和攪拌調(diào)速開(kāi)關(guān),慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速旋紐,電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)速約40~150〔r/min之間,取10~12個(gè)點(diǎn)測(cè)試〔實(shí)驗(yàn)中適宜的轉(zhuǎn)速選擇：低轉(zhuǎn)速時(shí)攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)要均勻；高轉(zhuǎn)速時(shí)以流體不出現(xiàn)旋渦為宜。實(shí)驗(yàn)中每調(diào)一個(gè)轉(zhuǎn)速,待數(shù)據(jù)顯示基本穩(wěn)定后方可讀數(shù),同時(shí)注意觀察流型及攪拌情況。每調(diào)節(jié)一個(gè)轉(zhuǎn)速記錄以下數(shù)據(jù)：電機(jī)的電壓〔V、電流〔A、轉(zhuǎn)速〔r/min。⒉實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)一定把調(diào)速降為"0",方可關(guān)閉攪拌調(diào)速。3.本實(shí)驗(yàn)裝置可以改變不同粘度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得出完整的攪拌功率曲線。4.也可以撤去擋板,作無(wú)擋板攪拌功率曲線。六、注意事項(xiàng)⒈電機(jī)調(diào)速一定是從"0"開(kāi)始,調(diào)速過(guò)程要慢,否則易損壞電機(jī)。⒉不得隨便移動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。⒊每一個(gè)溶液的粘度必須準(zhǔn)確測(cè)量,否則影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。七、實(shí)驗(yàn)原始紀(jì)錄及數(shù)據(jù)整理表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表<有擋板>序號(hào)轉(zhuǎn)速直流電流直流電壓NReNprpmAVW12345678910111213實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表<無(wú)擋板>序號(hào)轉(zhuǎn)速直流電流直流電壓NReNprpmAVW123456789101112八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在數(shù)據(jù)表中。⒉在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪—曲線,將兩條曲線做在同一坐標(biāo)紙上。3．最少取一組數(shù)據(jù)為例計(jì)算全過(guò)程。九、思考題⑴攪拌功率曲線對(duì)幾何相似的攪拌裝置能共用嗎？⑵試說(shuō)明測(cè)定-Re曲線的實(shí)際意義。實(shí)驗(yàn)四恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握恒壓過(guò)濾常數(shù)、、的測(cè)定方法,加深對(duì)、、的概念和影響因素的理解。2.學(xué)習(xí)濾餅的壓縮性指數(shù)s和物料常數(shù)的測(cè)定方法。3.學(xué)習(xí)一類關(guān)系的實(shí)驗(yàn)確定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)定不同壓力下恒壓過(guò)濾的過(guò)濾常數(shù)、、。三、實(shí)驗(yàn)原理過(guò)濾是利用過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行液—固系統(tǒng)的分離過(guò)程,過(guò)濾介質(zhì)通常采用帶有許多毛細(xì)孔的物質(zhì)如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固體顆粒的懸浮液在一定壓力的作用下液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì),固體顆粒被截留在介質(zhì)表面上,從而使液固兩相分離。在過(guò)濾過(guò)程中,由于固體顆粒不斷地被截留在介質(zhì)表面上,濾餅厚度增加,液體流過(guò)固體顆粒之間的孔道加長(zhǎng),而使流體流動(dòng)阻力增加。故恒壓過(guò)濾時(shí),過(guò)濾速率逐漸下降。隨著過(guò)濾進(jìn)行,若得到相同的濾液量,則過(guò)濾時(shí)間增加。恒壓過(guò)濾方程〔4-1式中：—單位過(guò)濾面積獲得的濾液體積,m3/m2；—單位過(guò)濾面積上的虛擬濾液體積,m3/m2；—實(shí)際過(guò)濾時(shí)間,s；—虛擬過(guò)濾時(shí)間,s；—過(guò)濾常數(shù),m2/s。將式〔4-1進(jìn)行微分可得：〔4-2這是一個(gè)直線方程式,于普通坐標(biāo)上標(biāo)繪的關(guān)系,可得直線。其斜率為,截距為,從而求出、。至于可由下式求出：〔4-3當(dāng)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔不大時(shí),可用增量之比來(lái)代替.在實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)計(jì)量瓶中的濾液達(dá)到100ml刻度時(shí)開(kāi)始按表計(jì)時(shí),作為橫壓過(guò)濾時(shí)間的零點(diǎn)。但是,在此之前吸率早已開(kāi)始,這部分系統(tǒng)存液量可視為常量,以＇表示〔＇=360ml,則對(duì)單位過(guò)濾面積上來(lái)說(shuō)這部分濾液為q′,<q′=>,這些濾液對(duì)應(yīng)的濾餅視為過(guò)濾介質(zhì)以外的另一層過(guò)濾介質(zhì),在整理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)去,則方程應(yīng)改為：=q+〔+q′〔4-4以與相應(yīng)區(qū)間的平均值作圖。在普通坐標(biāo)紙上以為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo)標(biāo)繪~關(guān)系,其直線的斜率為：；直線的截距為：〔+q′。過(guò)濾常數(shù)的定義式：<4-5>兩邊取對(duì)數(shù)：<4-6>因,故與的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是一條直線,直線的斜率為,由此可得濾餅的壓縮性指數(shù),然后代入式〔4-5求物料特性常數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)裝置1.設(shè)備流程如圖4-1所示,濾漿槽內(nèi)放有已配制有一定濃度的碳酸鈣～水懸浮液。用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌使濾漿濃度均勻〔但不要使流體旋渦太大,使空氣被混入液體的現(xiàn)象,用真空泵使系統(tǒng)產(chǎn)生真空,作為過(guò)濾推動(dòng)力。濾液在計(jì)量瓶?jī)?nèi)計(jì)量。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)圖如圖二所示圖4-1恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)流程示意圖1─濾漿槽;2─過(guò)濾漏斗;3圖4-1恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)流程示意圖1─濾漿槽;2─過(guò)濾漏斗;3─攪拌電機(jī);4─真空旋塞.5─積液瓶;6─真空壓力表;7─針型放空閥;8─緩沖罐.9─真空泵;10─放液閥;11─真空膠皮管.五、實(shí)驗(yàn)方法及操作步驟1、操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)檢查一下真空泵內(nèi)真空泵油是否在視鏡液面以上。過(guò)濾漏斗如圖4-2安裝,在濾漿中潛沒(méi)一定深度,讓過(guò)濾介質(zhì)平行于液面,以防止空氣被抽入造成濾餅厚度不均勻。用放空閥7調(diào)節(jié)。控制系統(tǒng)內(nèi)的真空度恒定,以保證恒壓狀態(tài)下操作。電動(dòng)攪拌器為無(wú)級(jí)調(diào)速使用方法:A.系統(tǒng)接上電源,打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān),將調(diào)速鈕從"小"至"大"位啟動(dòng),不允許高速擋啟動(dòng),轉(zhuǎn)速狀態(tài)下出現(xiàn)異常時(shí)或?qū)嶒?yàn)完畢后將調(diào)速鈕恢復(fù)最小位。B.為安全,實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)接地線。C.啟動(dòng)攪拌前,用手旋轉(zhuǎn)一下攪拌軸以保證順利啟動(dòng)攪拌。2、操作步驟<1>.系統(tǒng)接上電源,啟動(dòng)電動(dòng)攪拌器,待槽內(nèi)漿液攪拌均勻,將過(guò)濾漏斗按流程圖所示安裝好,固定于漿液槽內(nèi)。<2>.打開(kāi)放空閥7關(guān)閉旋塞4及放液閥10。<3>.啟動(dòng)真空泵,用放空閥7及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的真空度,使真空表的讀數(shù)稍大于指定值,然后打開(kāi)旋塞4進(jìn)行抽濾。此后時(shí)間內(nèi)應(yīng)注意觀察真空表的讀數(shù)應(yīng)恒定于指定值。當(dāng)計(jì)量瓶濾液達(dá)到100ml刻度時(shí)按表計(jì)時(shí),做為恒壓過(guò)濾時(shí)間的零點(diǎn)。記錄濾液每增加100ml所用的時(shí)間。當(dāng)計(jì)量瓶讀數(shù)為800ml〔900ml時(shí)停止計(jì)時(shí),并立即關(guān)閉旋塞4。<4>.把放空閥7全開(kāi),關(guān)閉真空泵,打開(kāi)旋塞4,利用系統(tǒng)內(nèi)的大氣壓和液位高度差把吸附在過(guò)濾介質(zhì)上的濾餅壓回槽內(nèi),放出計(jì)量瓶?jī)?nèi)的濾液并倒回槽內(nèi),以保證濾漿濃度恒定。卸下過(guò)濾漏斗洗凈待用。<5>.改變真空度重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。六、注意事項(xiàng)⒈過(guò)濾板與框之間的密封墊應(yīng)注意放正,過(guò)濾板與框的濾液進(jìn)出口對(duì)齊。用搖柄把過(guò)濾設(shè)備壓緊,以免漏液。⒉計(jì)量桶的流液管口應(yīng)貼桶壁,否則液面波動(dòng)影響讀數(shù)。3電動(dòng)攪拌器為無(wú)級(jí)調(diào)速。使用時(shí)首先接上系統(tǒng)電源,打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān),調(diào)速鈕一定由小到大緩慢調(diào)節(jié),切勿反方向調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)過(guò)快損壞電機(jī)。4啟動(dòng)攪拌前,用手旋轉(zhuǎn)一下攪拌軸以保證順利啟動(dòng)攪拌器。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表表1恒壓過(guò)濾原始數(shù)據(jù)表過(guò)濾壓差△P濾液量壓差MPa壓差MPa壓差MPa壓差MPa濾液高度mm濾液體積ml過(guò)濾時(shí)間s過(guò)濾時(shí)間ss過(guò)濾時(shí)間s10000．000．000．000．00200100300200400300500400600500700600800700900800..表2數(shù)據(jù)整理表濾液量mlm3/m2m3/m2m3/m2/s/s/s/s/s/s/s/s00..⒎恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定值的匯總表曲線序號(hào)1234過(guò)濾壓差MPa過(guò)濾常數(shù)〔m3/m2〔m3/m2〔s濾餅可壓縮指數(shù)S：特性參數(shù)k：八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析⒈過(guò)濾壓差由小到大時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得的、、值的變化規(guī)律的特點(diǎn)是什么？為什么？⒉若過(guò)濾壓強(qiáng)增加1倍時(shí),得到同樣的濾液量所需的時(shí)間是否也減小一半？⒊濾漿濃度和過(guò)濾壓強(qiáng)對(duì)K有何影響？九、思考題1、為什么每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,都得將濾餅和濾液倒回濾漿桶內(nèi)？2、為什么在保持懸浮液的濃度和溫度相同時(shí),才有K僅與<?P>1-s.有關(guān)系?3、隨真空度的增加,所測(cè)得的K、qe、θe、濾餅可壓縮性指數(shù)S是否變化？如何變化？實(shí)驗(yàn)五換熱器傳熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)〔氣——汽對(duì)流傳熱一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)本換熱器的實(shí)驗(yàn)研究,掌握對(duì)流傳熱系數(shù)αi測(cè)定方法,加深對(duì)其概念和影響因素的理解。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用線性回歸分析方法,確定關(guān)聯(lián)式NU=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值。3、通過(guò)對(duì)管程內(nèi)部插有螺旋線圈的空氣—水蒸汽強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)定其準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式NU=BRem中常數(shù)B、m的值和強(qiáng)化比NU／NU0。4、了解強(qiáng)化傳熱的基本理論和基本方式。5、掌握換熱器的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、測(cè)定5~6個(gè)不同空氣流速下簡(jiǎn)單套管換熱器的對(duì)流傳熱系數(shù)αi。2、對(duì)αi的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,求關(guān)聯(lián)式NU=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值。3、測(cè)定5~6個(gè)不同空氣流速下強(qiáng)化套管換熱器的對(duì)流傳熱系數(shù)αi。4、對(duì)αi的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,求關(guān)聯(lián)式NU=BRem中常數(shù)B、m的值。5、同一流量下,根據(jù)所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式NU=ARemPr0.4求NU0,計(jì)算傳熱強(qiáng)化比NU／NU0。6、在同一流量下分別求取簡(jiǎn)單套管換熱器、強(qiáng)化套管換熱器的總傳熱系數(shù)K0。三、實(shí)驗(yàn)原理?yè)Q熱器在工業(yè)生產(chǎn)中是經(jīng)常使用的換熱設(shè)備。熱流體借助傳熱壁面,將熱量傳給冷流體,以滿足生產(chǎn)工藝的需求。影響換熱器傳熱量的參數(shù)有傳熱面積、平均溫度差和傳熱系數(shù),其中傳熱系數(shù)是度量換熱器性能的重要指標(biāo)。為了提高能量的利用率,提高換熱器的傳熱系數(shù)以強(qiáng)化傳熱過(guò)程,在生產(chǎn)實(shí)踐中是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)裝置是以空氣和水蒸汽為介質(zhì),對(duì)流換熱的簡(jiǎn)單套管換熱器和強(qiáng)化內(nèi)管的套管換熱器。通過(guò)分別觀察冷流體流量對(duì)傳熱系數(shù)的影響,從而了解對(duì)流傳熱過(guò)程的特點(diǎn)。對(duì)流傳熱系數(shù)i的測(cè)定：〔4-1式中：i—管內(nèi)流體對(duì)流傳熱系數(shù),w/〔m2·℃;Qi—管內(nèi)傳熱速率,w；Si—管內(nèi)傳熱面積,m2；Δtm—管內(nèi)流體空氣與管內(nèi)壁面的平均溫度差,℃；因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中αi<<α0,故傳熱管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)αi≈熱冷流體間的總傳熱系數(shù)K。傳熱速率：〔4-2式中：V—空氣流過(guò)測(cè)量段上平均體積,m3/h；ρa(bǔ)t—測(cè)量段上空氣的平均密度,kg/m3；Cpat—測(cè)量段上空氣的平均比熱,J/<kg?K>；Δt—傳熱管出口溫度與空氣進(jìn)口溫度之差,℃；測(cè)量段上空氣的平均體積流量：在實(shí)驗(yàn)條件下傳熱管內(nèi)的空氣流量〔空氣流過(guò)測(cè)量段上平均體積按下式計(jì)算：V=Vt1×<m3∕h>式中Vt1—空氣入口溫度〔即流量計(jì)處溫度下的體積流量,m3/h；tm—測(cè)量段上空氣的定性溫度〔即tm=,℃；t1,t2——分別為空氣的進(jìn)口溫度及出口溫度,℃；第一套： 第二套： 上式中V20=13.909×<△P>0.648式中C0—孔板流量計(jì)孔流系數(shù),C0=0.65A0—孔的面積,m2；d0—孔板孔徑,d0=0.017m；ΔP—孔板兩端壓差,kpa；ρt1—空氣入口溫度〔即流量計(jì)處溫度下的密度,kg/m3。V20—20℃時(shí)體積流量,m3/h—內(nèi)壁面與流體間的溫差,℃。由下式確定：式中：t1,t2—冷流體〔空氣的入口、出口溫度,℃；tw—壁面平均溫度,℃；因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管,其導(dǎo)熱系數(shù)很大,且管壁很薄,故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等,用Tw表示。〔第一套Tw可由數(shù)字式毫伏計(jì)測(cè)出與其對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)E〔mv,根據(jù)公式Tw=8.5+21.26×E<mv>計(jì)算得到。對(duì)流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實(shí)驗(yàn)確定：流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流時(shí),處于被加熱狀態(tài),準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為：Nui=AreimPrin其中：Nui=,,Pri=物性數(shù)據(jù)λi、cpi、ρi、μi可根據(jù)定性溫度tm查得.經(jīng)過(guò)計(jì)算可知,對(duì)于管內(nèi)被加熱的空氣,普朗特準(zhǔn)數(shù)Pri變化不大,可以認(rèn)為是常數(shù),則關(guān)聯(lián)式的形式簡(jiǎn)化為:Nui=AReimPri0.4這樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定不同流量下的Rei與Nui求關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中的常數(shù)項(xiàng)以Nu/Pr0.4為縱坐標(biāo),Re為橫坐標(biāo),在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上標(biāo)繪～Re關(guān)系,作圖、回歸得到準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu0=ARemPr0.4中的常數(shù)。處理強(qiáng)化管的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以Nu/Pr0.4為縱坐標(biāo),Re為橫坐標(biāo),在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上標(biāo)繪Nu/Pr0.4～Re關(guān)系,作圖回歸得到準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu=BRenPr0.4中的常數(shù)。3、強(qiáng)化比的確定:強(qiáng)化傳熱能減小傳熱面積,以減小換熱器的體積和重量,提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力,使換熱器能在較低溫差下工作。強(qiáng)化傳熱的方法有多種,本實(shí)驗(yàn)裝置是采用在換熱器內(nèi)管插入螺旋線圈的方法來(lái)強(qiáng)化傳熱的。單純研究強(qiáng)化效果<不考慮阻力的影響>,可以用強(qiáng)化比的概念作為評(píng)判準(zhǔn)則,它的形式是Nu/Nu0.其中Nu是強(qiáng)化管的努塞爾準(zhǔn)數(shù),Nu0是普通管的努塞爾準(zhǔn)數(shù),顯然,強(qiáng)化比Nu/Nu0>1,而且它的值越大,強(qiáng)化效果越好.需要說(shuō)明的是,如果評(píng)判強(qiáng)化方式的真正效果的經(jīng)濟(jì)效益,則必須考慮阻力因素,只有強(qiáng)化比較高且阻力系數(shù)較小的強(qiáng)化方式,才是最佳的強(qiáng)化方法。強(qiáng)化比：將強(qiáng)化套管換熱器求得的Re數(shù)帶入普通管和強(qiáng)化管換熱器所得的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中,可以得到Nu及Nu0,強(qiáng)化比=Nu/Nu0。4、換熱器總傳熱系數(shù)K0的確定實(shí)驗(yàn)中若忽略換熱起器的熱損失,在穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中,空氣升溫獲得的熱量與對(duì)流傳遞的熱量及換熱器的總傳熱量均相等,則以外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)式中傳熱量已由式〔4-2得到,換熱面積以管外徑為基準(zhǔn),既S0=πd0Li,傳熱間壁兩側(cè)對(duì)數(shù)平均溫度差△tm=式中TS—蒸汽溫度,℃。在同一流量下分別求取簡(jiǎn)單套管換熱器、強(qiáng)化套管換熱器的總傳熱系數(shù)K0,并比較兩種套管換熱器K0值的大小。5、已知數(shù)據(jù)及有關(guān)常數(shù)：<1>傳熱管內(nèi)徑di<mm>及流通截面積F<m2>：已知傳熱管內(nèi)徑di=20.00<mm>=0.02<m>；流通截面積F=π<di2>/4<2>傳熱管有效長(zhǎng)度L<m>及傳熱面積Si<m2>：〔第一套L=1.00m；〔第二套L=1.20m；管內(nèi)換熱面積：Si=πLd<3>t1<℃>為孔板處空氣的溫度,由此值查得空氣的平均密度ρt1,例如：t1=38.4℃時(shí),查得ρt1=1.122<4>傳熱管測(cè)量段上空氣平均物性常數(shù)的確定：先算出測(cè)量段上空氣的定性溫度,即tm=由此查得：ρ、cp、λ<W/m·k>、μ<Pa·s>。由以上常數(shù)計(jì)算傳熱管測(cè)量段上空氣的平均普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr。普朗特準(zhǔn)數(shù)：pr=雷諾準(zhǔn)數(shù)：<5>測(cè)量段上空氣的平均流速四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)及流程圖:1傳熱管系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑d1<mm>20.00實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑d2<mm>22.0實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑D2<mm>50實(shí)驗(yàn)外管外徑D2<mm>57.0測(cè)量段<紫銅內(nèi)管>長(zhǎng)度L<m>第一套1.00第二套1.20強(qiáng)化內(nèi)管內(nèi)插物<螺旋線圈>尺寸絲徑h<mm>1截距H<mm>40加熱釜操作電壓≤200伏操作電流≤10安2溫度測(cè)量<1>空氣入傳熱管測(cè)量段前的溫度t1由電阻溫度計(jì)測(cè)量,可由數(shù)字顯示儀表直接讀出。<2>空氣出傳熱管測(cè)量段前的溫度t2由電阻溫度計(jì)測(cè)量,可由數(shù)字顯示儀表直接讀出。<3>管外壁面平均溫度Tw由數(shù)字毫伏計(jì)測(cè)出與其對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)E<mv,熱電偶是由銅康銅組成>,由公式計(jì)算得到?！驳诙字苯幼x取。3、電加熱釜是生產(chǎn)水蒸氣的裝置,使用體積為7升<加水至液位計(jì)的上端紅外線>,內(nèi)裝有一支2.5kw的螺旋形電熱器,當(dāng)水溫為30℃時(shí),用200伏電壓加熱,約25分鐘后水便沸騰,為了安全和長(zhǎng)久使用,建議最高加熱電壓不超過(guò)200伏。4、氣源<鼓風(fēng)機(jī)>又稱旋渦氣泵,XGB—2型,電機(jī)功率約0.75kw,產(chǎn)生的最大和最小空氣流量基本滿足要求,使用過(guò)程中,輸出空氣的溫度呈上升趨勢(shì),5、穩(wěn)定時(shí)間是指在外管內(nèi)充滿飽和蒸汽,并在不凝氣排出口有適量的汽<氣>體排出,空氣流量調(diào)節(jié)好后,過(guò)15分鐘,空氣出口的溫度可基本穩(wěn)定。6、實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1．實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、檢查工作<1>第一套

向電加熱釜加水至液位計(jì)上端紅線處。第二套:向儲(chǔ)水罐中加水至液位計(jì)上端處<2>〔第一套

向冰水保溫瓶加入適量的冰水。<3>

檢查空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥是否全開(kāi)。<4>

檢查普通管支路各控制閥是否已打開(kāi),保證蒸汽和空氣管線的暢通。<5>

接通電源總閘,設(shè)定加熱電壓,啟動(dòng)電加熱器開(kāi)關(guān),開(kāi)始加熱。2．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始<1>一段時(shí)間后水沸騰,水蒸汽自行充入普通套管換熱器外管,觀察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出,標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)可以開(kāi)始。<2>約加熱10分鐘后,可提前啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),保證實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)空氣人口溫度t1比較穩(wěn)定。<3>調(diào)節(jié)空氣流量旁路閥的開(kāi)度,使壓差計(jì)的讀數(shù)為所需的流量值<當(dāng)旁路閥全開(kāi)時(shí),通過(guò)傳熱管的空氣流量為所需的最小值,全關(guān)時(shí)為最大值>。<4>穩(wěn)定5—8分鐘左右可轉(zhuǎn)動(dòng)各儀表選擇開(kāi)關(guān)讀數(shù)t1、t2、E值。<注意：第1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)必須穩(wěn)定足夠的時(shí)間>。<5>重復(fù)<3>與<4>共做5~6個(gè)空氣流量值。<6>最小,最大流量值一定要做。<7>整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,加熱電壓可以保持不變,也可隨空氣流量的變化作適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。3．轉(zhuǎn)換支路,重復(fù)步驟<2>的內(nèi)容,進(jìn)行強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn),測(cè)定5~6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4．實(shí)驗(yàn)結(jié)束<1>關(guān)閉加熱器開(kāi)關(guān)。<2>過(guò)5分鐘后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī),并將旁路閥全開(kāi)。<3>切斷總電源。<4>若需幾天后再做實(shí)驗(yàn),則應(yīng)將電加熱釜和冰水保溫瓶中的水放干凈。六、注意事項(xiàng)1、第一套由于采用熱電偶測(cè)溫,所以實(shí)驗(yàn)前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存；檢查熱電偶的冷端,是否全部沒(méi)在冰水混和物中。2、檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi),特別是每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前,如果發(fā)現(xiàn)水位過(guò)低,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給水量。3、必須保證蒸汽上升管線的暢通。既在給蒸汽加熱釜電壓之前,兩蒸汽支路控制閥之一必須全開(kāi)。在轉(zhuǎn)換支路時(shí),應(yīng)先開(kāi)啟需要的支路閥,再關(guān)閉另一側(cè),且開(kāi)啟和關(guān)閉控制閥必須緩慢,防止管線截?cái)嗷蛘羝麎毫^(guò)大突然噴出。4、必須保證空氣管線的暢通。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前,兩個(gè)空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥必須全開(kāi)。在轉(zhuǎn)換支路時(shí),應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源,然后開(kāi)啟和關(guān)閉控制閥。5、電源線的相線,中線不能接錯(cuò),實(shí)驗(yàn)桌鐵架一定要接地。6、數(shù)字電壓表及溫度、壓差的數(shù)字顯示儀表的信號(hào)輸入端不能"開(kāi)路"。7、調(diào)節(jié)流量后,應(yīng)穩(wěn)定3~8分鐘后讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。七、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄〔普通管、強(qiáng)化管實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表NO.1234567孔板流量計(jì)壓差<KPa>t1<℃>t2<℃>Tw<mv>Tw<℃>實(shí)驗(yàn)原始記錄及數(shù)據(jù)整理表裝置編號(hào):1—普通管NO.1234567孔板流量計(jì)壓差<KPa>t1<℃>ρt1<Kg/m3>一套t2<℃>Tw<mv>Tw<℃>tm<℃>ρm<Kg/m3>λmCpmμm×10000Pr0.4dt<℃>Δtm<℃>Vt1<m3/h>V<m3/h>u<m/s>Q<W>αi<W/m2℃>ReNuNu/Pr0.4注：物性數(shù)據(jù)保留較多有效位數(shù)實(shí)驗(yàn)原始記錄及數(shù)據(jù)整理表裝置編號(hào):1—強(qiáng)化管NO.1234567孔板流量計(jì)壓差<KPa>t1<℃>ρt1<Kg/m3>t2<℃>Tw<mv>Tw<℃>tm<℃>ρm<Kg/m3>λmCpmμm×10000Pr0.4dt<℃>Δtm<℃>Vt1<m3/h>V<m3/h>u<m/s>Q<W>ai<W/m2℃>ReNuNu/Pr0.4NuNU0NU/NU0注:物性數(shù)據(jù)保留較多有效位數(shù)八、技術(shù)參數(shù)第一套表1溫度儀表接線表作用儀表接線端作用計(jì)算機(jī)24V<+>18儀表顯示輸入端<+>24<->29儀表顯示輸入端<->1地310<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)0>普通管冷進(jìn)14A/D<1路>411<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1>普通管冷出2A/D<2路>～220V512<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)2>強(qiáng)化管冷進(jìn)15A/D<3路>～220V613<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3>強(qiáng)化管冷出3A/D<4路>714<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4>釜溫16A/D<5路>第一套表2熱電偶顯示儀表接線表作用儀表接線端作用計(jì)算機(jī)18儀表顯示輸入端<+>29310<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1>強(qiáng)化管壁溫輸入<+>411<轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)0>普通管壁溫輸入<+>～220V512儀表顯示輸入端<->1地～220V613普通管壁溫輸入<+>4A/D<6路>714強(qiáng)化管壁溫輸入<+>17A/D<7路>九、思考題1．在實(shí)驗(yàn)中有哪些因素影響實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性？2．分析實(shí)驗(yàn)中影響傳熱系數(shù)K的主要因素是什么?3．取一組數(shù)據(jù)為例計(jì)算全過(guò)程。實(shí)驗(yàn)六填料塔流體力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖够旌蠚狻踩绨薄諝饣旌蠚馀c液體溶劑〔如水接觸。氣體中的某些組分〔如氨溶解于液體,于是可溶氣〔溶質(zhì)與不溶氣得以分離。這一操作稱為"吸收",吸收是化工、輕工、環(huán)保中常用操作之一。本實(shí)驗(yàn)裝置為一小型氨吸收填料塔,通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)可達(dá)到如下目的：1、了解填料塔的構(gòu)造、流程及操作2、了解填料塔的流體力學(xué)性能。3、學(xué)習(xí)填料吸收塔傳質(zhì)能力和傳質(zhì)效率的測(cè)定方法。4、掌握以Y為推動(dòng)力的總體積吸收系數(shù)KYa的測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、選擇液相流量,在該液相流量下于最小和最大氣體流量之間選擇不同的值測(cè)定塔的壓降,得到塔壓降與空塔氣速的關(guān)系,確定出液泛氣速。2、固定液相流量和入塔混合氣氨的濃度,在液泛速度以下取兩個(gè)相差較大的氣相流量,分別測(cè)量塔的傳質(zhì)能力〔傳質(zhì)單元數(shù)和回收率和傳質(zhì)效率〔傳質(zhì)單元高度和總體積吸收系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理1流體力學(xué)性能壓強(qiáng)降是塔設(shè)計(jì)中的重要參數(shù),氣體通過(guò)填料層壓強(qiáng)降的大小決定了塔的動(dòng)力消耗。壓強(qiáng)降與塔內(nèi)氣、液相流量有關(guān)。不同噴淋量下填料層的壓強(qiáng)降ΔP與空塔氣速u(mài)的關(guān)系如下圖所示：ΔP,ΔP,kPa圖1填料層的ΔP/z～u關(guān)系當(dāng)無(wú)液體噴淋即噴淋量L0=0時(shí),在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上,干填料的ΔP～u的關(guān)系是直線,如圖中的直線0。當(dāng)有一定的噴淋量時(shí),在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以u(píng)為橫坐標(biāo),ΔP/z為縱坐標(biāo),標(biāo)繪ΔP/z~u的關(guān)系曲線,此曲線為一折線,并存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),下轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為"載點(diǎn)",上轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為"泛點(diǎn)"。這兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)將ΔP～u關(guān)系分為三個(gè)區(qū)段：恒持液量區(qū)、載液區(qū)與液泛區(qū)。2傳質(zhì)性能吸收系數(shù)是決定吸收過(guò)程速率高低的重要參數(shù),而實(shí)驗(yàn)測(cè)定是獲取吸收系數(shù)的根本途徑。對(duì)于相同的物系及一定的設(shè)備〔填料類型與尺寸,吸收系數(shù)將隨著操作條件及氣液接觸狀況的不同而變化。本實(shí)驗(yàn)所用的空氣—氨混合氣體中氨的濃度很低〔摩爾比為0.02,所得吸收液的濃度也不高。吸收過(guò)程為低濃度吸收,氣—液平衡關(guān)系服從亨利定律,可用方程式Y(jié)ж=mX表示。又因是常壓操作,相平衡常數(shù)m值僅是溫度的函數(shù)。一般,生產(chǎn)上要求吸收過(guò)程的吸收率盡可能高。吸收率為：吸收率：η=式中:V——混合氣中不溶氣<惰性氣>之量<Kmol/h>;Ya、Yb——吸收前、后混合氣中溶質(zhì)與不溶氣之比<Kmol溶質(zhì)/Kmol不溶氣>Y與y或P之間關(guān)系為Y=Y=對(duì)于低濃度吸收體系,Y≈y,X≈x。溶質(zhì)的吸收率為：η=⑴NOG、HOG、KYa、φA可依下列公式進(jìn)行計(jì)算 〔6-1-1 〔6-1-2 〔6-1-3 〔6-1-4 〔6-1-5式中：Z—填料層的高度,m；HOG—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度,m；NOG—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù),無(wú)因次；Y1、Y2—進(jìn)、出口氣體中溶質(zhì)組分的摩爾比,；Ym—所測(cè)填料層兩端面上氣相總對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力的值；Y2、Y1—分別為填料層上、下兩端面上氣相推動(dòng)力；Y1=Y1-Y1※=Y1-mX1；Y2=Y2-Y2※=Y2-mX2X2、X1—進(jìn)、出口液體中溶質(zhì)組分的摩爾比,；m—相平衡常數(shù),無(wú)因次；KYa—?dú)庀嗫傮w積吸收系數(shù),kmol/〔m3·h；V—空氣的摩爾流率,kmol/h；Ω—填料塔截面積,m2；。η—混合氣中氨被吸收的百分率〔吸收率,無(wú)因次。⑵操作條件下液體噴淋密度的計(jì)算 〔6-1-6最小噴淋密度經(jīng)驗(yàn)值為0.2m3/〔m2·h⑶相平衡常數(shù)m的確定。本實(shí)驗(yàn)為低濃度吸收,當(dāng)操作溫度壓力一定時(shí),m為常數(shù)。液相濃度在5％以下時(shí),系統(tǒng)的相平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：溫度/℃01020253040m0.2930.5020.7780.9341.2501.938四、數(shù)據(jù)處理1、干填料塔流體力學(xué)性能測(cè)定〔干填料時(shí)由U形管壓差計(jì)讀得ΔP,計(jì)算單位填料層高度上的壓降ΔP/Z,塔中空氣流速<空塔氣速>為 U=因?yàn)榭諝饬髁坑?jì)處溫度不是20℃,需要對(duì)讀數(shù)進(jìn)行校正,空氣實(shí)際體積流量Vn為：第一套裝置空氣實(shí)際流量 <m3/h>第二套裝置空氣實(shí)際流量 <m3/h>在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以ｕ為橫坐標(biāo),ΔP/Z為縱標(biāo)坐圖,標(biāo)繪ΔP/Z~ｕ關(guān)系曲線。2、濕填料塔流體力學(xué)性能測(cè)定在一定的液體噴林密度下進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)定液體在塔截面上的噴林密度,其他試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的方法及要求與干填料塔流體力學(xué)性能測(cè)定時(shí)相同。噴淋密度U=3、傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)〔1空氣實(shí)際流量第一套裝置空氣實(shí)際流量 〔m3/h第二套裝置空氣實(shí)際流量 〔m3/h〔2氨氣實(shí)際流量為：〔m3/ha>塔底氣相濃度Y1=<kmol氨氣/kmol空氣>注意空氣流量、氨氣流量的單位相同.；b>塔頂氣相濃度Y2=<kmol氨氣/kmol空氣>式中:MH2SO4滴定所用標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液的摩爾濃度,mol/l；VH2SO4滴定時(shí)所消耗標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液的體積,L；V量氣管滴定時(shí)量氣管中的體積變化值,L；T量操作條件下量氣管中的絕對(duì)溫度,K；T0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)絕對(duì)溫度,T0=273.2K；22.4氣體在標(biāo)準(zhǔn)情況下的常數(shù),22.4L／molc>塔底液相濃度X1=<kmol氨氣/kmol水>式中:VNH3為滴定所準(zhǔn)確吸取的塔底流出液的體積,ml；MH2SO4滴定所用標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液的摩爾濃度,mol/l；VH2SO4滴定所用標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液的體積,ml；d>求△Ym平衡濃度：Y1*＝mX1平衡濃度：Y2*＝mX2ΔY1=Y1-Y1*ΔY2=Y2-Y2*平均濃度差ΔYm=<△Y1-△Y2>/㏑<△Y1/△Y2>〔kmol氨氣/kmol空氣氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NoG=<Y1-Y2>/△Ym氣相總傳質(zhì)單元高度〔m空氣的摩爾流量<kmol/s>塔的橫截面積<m2>氣相總體積吸收系數(shù)〔kmol/<m3．S>〕回收率五、設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù):1、設(shè)備參數(shù):<1>鼓風(fēng)機(jī)：XGB型漩渦氣泵；型號(hào)2；最大壓力1176Kpa；最大流量75m3/h。<2>填料塔：材質(zhì)為硼酸玻璃管,內(nèi)裝10×10×1.5瓷拉西環(huán),填料層高度Z=0.4m,填料塔內(nèi)徑D=0.075m<3>液氨瓶一個(gè)2、流量測(cè)量:<1>空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì):型號(hào):LZB25流量范圍:2.5-25m3/h精度:2.5%<2>水轉(zhuǎn)子流量計(jì):型號(hào):LZB6流量范圍:6-60L/h精度:2.5%3/h精度:2.5%六、吸收實(shí)驗(yàn)流程示意圖1、第一套實(shí)驗(yàn)流程示意圖實(shí)驗(yàn)流程示意圖：空氣由鼓風(fēng)機(jī)1送入空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)3計(jì)量,空氣通過(guò)流量計(jì)處的溫度由溫度計(jì)4測(cè)量,空氣流量由放空閥2調(diào)節(jié),氨氣由氨瓶送出,經(jīng)過(guò)氨瓶總閥8進(jìn)入氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)9計(jì)量,氨氣通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)處溫度由實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣溫度代替。其流量由閥10調(diào)節(jié)5,然后進(jìn)入空氣管道與空氣混合后進(jìn)入吸收塔7的底部,水由自來(lái)水管經(jīng)水轉(zhuǎn)子流量計(jì)11,水的流量由閥12調(diào)節(jié),然后進(jìn)入塔頂。分析塔頂尾氣濃度時(shí)靠降低水準(zhǔn)瓶16的位置,將塔頂尾氣吸入吸收瓶14和量氣管15。在吸入塔頂尾氣之前,予先在吸收瓶14內(nèi)放入5mL已知濃度的硫酸作為吸收尾氣中氨之用。吸收液的取樣可用塔底6取樣口進(jìn)行。填料層壓降用U形管壓差計(jì)13測(cè)定。2、第二套實(shí)驗(yàn)流程示意圖見(jiàn)下圖圖1填料吸收塔實(shí)驗(yàn)流程示意圖1-鼓風(fēng)機(jī)；2-空氣流量調(diào)節(jié)閥；3-空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4-空氣溫度；5-液封管；6-吸收液取樣口；7-填料吸收塔；8-氨瓶閥門(mén)；9-氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)；10-氨流量調(diào)節(jié)閥；11-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；12-水流量調(diào)節(jié)閥；13-U型管壓差計(jì)；14-吸收瓶；15-量氣管；16-水準(zhǔn)瓶；17-氨氣瓶；18-氨氣溫度；20-吸收液溫度；21-空氣進(jìn)入流量計(jì)處壓力七、試驗(yàn)方法及操作1、測(cè)量干填料層〔ΔP/Z－ｕ關(guān)系曲線：先全開(kāi)調(diào)節(jié)閥2,后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。用閥2調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量,按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降ΔP<第二套裝置還要讀取對(duì)應(yīng)的空氣流量壓強(qiáng)降>、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度。然后在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速ｕ為橫坐標(biāo),以單位高度的壓降ΔP/Z為縱坐標(biāo),標(biāo)繪干填料層〔ΔP/Z－ｕ關(guān)系曲線。2、測(cè)量某噴淋量下填料層〔ΔP/Z－ｕ關(guān)系曲線：當(dāng)水噴淋量為40L/h時(shí),用上面相同方法讀取填料層壓降ΔP、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度,并注意觀察塔內(nèi)的操作現(xiàn)象,一旦看到液泛現(xiàn)象時(shí)記下對(duì)應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為40L/h下的〔ΔP/Z－ｕ曲線,確定液泛氣速并與觀察的液泛氣速比較。3、傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)1吸收過(guò)程<1>、選擇適宜的空氣流量和水流量〔建議水流量為30L/h根據(jù)空氣流量計(jì)算出進(jìn)塔的氨氣流量使混合氣體中氨組分為0.02－0.03左右摩爾比。<2>、先調(diào)節(jié)好空氣流量和水流量,打開(kāi)氨氣瓶總閥8,用氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)氨流量,使其達(dá)到需要值,在空氣、氨氣和水的流量不變條件下,操作一定時(shí)間,系統(tǒng)基本穩(wěn)定后,記錄各流量計(jì)讀數(shù)和溫度,記錄塔底排出液的溫度,并分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度?！?加大或減少空氣流量,相應(yīng)地改變氨流量,使混合氣體中氨的濃度與第一次實(shí)驗(yàn)相同,水流量與第一次實(shí)驗(yàn)也應(yīng)相同,重復(fù)上述操作,測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)?！?實(shí)驗(yàn)完畢后,關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén),關(guān)閉風(fēng)機(jī),并將所有儀器復(fù)原。2尾氣分析方法：a、排出兩個(gè)量氣管內(nèi)空氣,使其中水面達(dá)到最上端的刻度線零點(diǎn)處,并關(guān)閉三通旋塞。b、用移液管向吸收瓶?jī)?nèi)裝入5ml濃度為0.005M左右的硫酸并加入1－2滴甲基紅指示液。c、將水準(zhǔn)瓶移至下方的實(shí)驗(yàn)架上,緩慢地旋轉(zhuǎn)三通旋塞,讓塔頂尾氣通過(guò)吸收瓶,旋塞的開(kāi)度不宜過(guò)大,以能使吸收瓶?jī)?nèi)液體以適宜的速度不斷循環(huán)流動(dòng)為限。從尾氣開(kāi)始通入吸收瓶起就必需始終觀察瓶?jī)?nèi)液體的顏色,中和反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)立即關(guān)閉三通旋塞,在量氣管內(nèi)水面與水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)水面齊平的條件下讀取量氣管內(nèi)空氣的體積。若某量氣管內(nèi)已充滿空氣,但吸收瓶?jī)?nèi)未達(dá)到終點(diǎn),可關(guān)閉對(duì)應(yīng)的三通旋塞,讀取該量氣管內(nèi)的空氣體積,同時(shí)啟用另一個(gè)量氣管,繼續(xù)讓尾氣通過(guò)吸收瓶。塔頂尾氣滴定至少進(jìn)行2次,并取2次滴定量氣管內(nèi)體積讀數(shù)的平均值用于計(jì)算。d、用下式計(jì)算尾氣濃度Y2因?yàn)榘迸c硫酸中和反應(yīng)式為：2NH3+H2SO4=<NH4>2SO4所以要達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)<滴定終點(diǎn)>時(shí),被滴定的摩爾數(shù)nNH3、滴定劑的摩爾數(shù)nH2SO4之比為：nNH3：nH2SO4=2：1nNH3=nH2SO4=2MH2SO4·VH2SO4Y2

式中符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)試驗(yàn)原理部分.3塔底吸收液的分析方法:a、當(dāng)尾氣分析吸收瓶達(dá)終點(diǎn)后,即用錐形瓶接取塔底吸收液樣品,約200ml并加蓋。b、用移液管吸取塔底溶液10ml置于另一個(gè)錐形瓶中,加水50ml,加入2滴甲基紅指示劑。c、將濃度約為0.05mol的硫酸置于酸滴定管內(nèi),用以滴定錐形瓶中的塔底溶液至終點(diǎn)。塔底吸收液的滴定分析至少進(jìn)行2次,并取2次滴定時(shí)所消耗硫酸體積的平均值用于計(jì)算。八、注意事項(xiàng)：〔1、啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)前,務(wù)必先全開(kāi)放空閥2?！?、做傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí),水流量不能超過(guò)40L/h,否則尾氣的氨濃度極低,給尾氣分析帶來(lái)麻煩。〔3在進(jìn)行平行滴定時(shí),必須保持系統(tǒng)中各流量穩(wěn)定。九、附表1、試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果表干填料時(shí)〔△P/Z——u關(guān)系測(cè)定表1干填料時(shí)〔△P/Z——u關(guān)系測(cè)定L=0；填料層高度Z=0.4m；塔徑D=0.075m序號(hào)填料層壓強(qiáng)降mmH2O對(duì)應(yīng)空氣流量壓強(qiáng)降mmH2O單位高度填料層壓強(qiáng)降mmH2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h空氣流量計(jì)處空氣溫度℃對(duì)應(yīng)空氣流量m3/h空塔氣速m/s塔內(nèi)操作現(xiàn)象123456789101112<2>噴淋量為L(zhǎng)時(shí)：△P/Z~u關(guān)系測(cè)定表2濕填料時(shí)〔△P/Z——u關(guān)系測(cè)定L=40L/h填料層高度Z=0.4m塔徑D=0.075m序號(hào)填料層壓強(qiáng)降mmH2O對(duì)應(yīng)空氣流量壓強(qiáng)降mmH2O單位高度填料層壓強(qiáng)降mmH2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h空氣流量計(jì)處空氣溫度℃對(duì)應(yīng)空氣流量m3/h空塔氣速m/s塔內(nèi)操作現(xiàn)象123456789101112〔3傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：表3填料吸收塔傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表被吸收的氣體混合物：空氣＋氨氣；吸收劑：水；填料種類：瓷拉西環(huán)；填料尺寸：10×10×1.5mm；填料層高度：0.4m；塔內(nèi)徑：75mm實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單位12空氣流量空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h轉(zhuǎn)子流量計(jì)處空氣溫度℃流量計(jì)處空氣的體積流量m3/h氨氣流量氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h轉(zhuǎn)子流量計(jì)處氨溫度℃流量計(jì)處氨的體積流量m3/h水流量水轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)L/h水溫度℃水流量L/h塔頂Y2的測(cè)定測(cè)定用硫酸的濃度Mmol/l測(cè)定用硫酸的體積ml滴定時(shí)量氣管內(nèi)空氣的總體積ml量氣管內(nèi)空氣的溫度℃塔底X1測(cè)定滴定用硫酸的濃度mol/l滴定用硫酸的體積ml樣品的體積ml塔底液相的溫度℃4實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果表實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單位12塔底氣相濃度Y1Kmol氨/kmol空氣塔頂氣相濃度Y2Kmol氨/kmol空氣塔底液相濃度X1Kmol氨/kmol水相平衡常數(shù)mY1*Kmol氨/kmol空氣平均濃度差△YmKmol氨/kmol空氣氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG氣相總傳質(zhì)單元高度HOGm空氣的摩爾流量VKmol/h氣相總體積吸收系數(shù)KYaKmol氨/<m3×h>回收率η％九、報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理在數(shù)據(jù)表中,并用其中一組數(shù)據(jù)寫(xiě)出計(jì)算全過(guò)程。⒉將Δp～u的關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上表示出來(lái)。十、思考題1、流體通過(guò)干填料壓降與濕填料壓降有什么異同？2、填料吸收塔當(dāng)提高氣體流量時(shí),對(duì)X1、Y1有何影響？3、氣體溫度與吸收劑溫度不同時(shí),應(yīng)按哪個(gè)溫度計(jì)算相平衡常數(shù)？實(shí)驗(yàn)七二元汽液相平衡數(shù)據(jù)測(cè)定一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握二元物系氣液相平衡數(shù)據(jù)測(cè)量方法。2.練習(xí)操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備。二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)定乙醇─正丙醇系統(tǒng)氣液平衡〔t-x-y和〔x-y關(guān)系曲線三、實(shí)驗(yàn)裝置：平衡釜〔如圖一所示物系<乙醇─正丙醇>純度：分析純；乙醇沸點(diǎn)：78.3℃；正丙醇沸點(diǎn)：97.2℃。折光指數(shù)與溶液濃度的關(guān)系見(jiàn)表1。表7-1溫度─折光指數(shù)─液相組成之間的關(guān)系00.050520.099850.19740.29500.39770.49700.599025℃1.38271.38151.37971.37701.37501.37301.37051.368030℃1.38091.37961.37841.37591.37551.37121.36901.366835℃1.37901.37751.37621.37401.37191.36921.36701.3650<續(xù)表1>0.64450.71010.79830.84420.90640.95091.00025℃1.36071.36581.36401.36281.36181.36061.358930℃1.36571.36401.36201.36071.35931.35841.357435℃1.36341.36201.36001.35901.35731.36531.3551對(duì)30℃下質(zhì)量分率與阿貝折光儀讀數(shù)之間關(guān)系也可按下列回歸式計(jì)算：Ｗ＝58.844116－42.61325×nD其中Ｗ為乙醇的質(zhì)量分率；nD為折光儀讀數(shù)<折光指數(shù)>。由質(zhì)量分率求摩爾分率<ＸA>：乙醇分子量ＭA＝46；正丙醇分子量ＭB＝60。圖7-1氣液平衡實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖四.實(shí)驗(yàn)方法及步驟將與阿貝折光儀配套的超級(jí)恒溫水浴調(diào)整運(yùn)行到所需的溫度,并記下這個(gè)溫度<例如30℃>。測(cè)溫管內(nèi)倒入甘油,將標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)插入套管中。配制一定濃度<體積濃度10％左右>的乙醇─正丙醇混合液<總?cè)萘?0毫升>,然后倒入平衡釜中。打開(kāi)冷凝器冷卻水,接通電源調(diào)節(jié)電位器緩慢加熱,冷凝回流液控制在每秒2-3滴。穩(wěn)定回流20分鐘,以建立平衡狀態(tài)。達(dá)到平衡時(shí)停止加熱,用微量注射器分別取兩相樣品用阿貝折光儀分析其組成。從釜中取出6毫升液體后,在補(bǔ)充6毫升的乙醇溶液,重新建立平衡。實(shí)驗(yàn)測(cè)12~13組數(shù)據(jù)。所加溶液視上一次的平衡溫度定,以免實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布不均。檢查數(shù)據(jù)合理后,停止加料并將加熱電壓調(diào)為零。停止加熱后10分鐘,關(guān)閉冷卻水,一切復(fù)原。五.使用本實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)注意事項(xiàng)1．本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要特別注意安全,實(shí)驗(yàn)所用物系是易燃物品,操作過(guò)程中避免灑落以免發(fā)生危險(xiǎn)。2．本實(shí)驗(yàn)設(shè)備加熱功率由電位器來(lái)調(diào)解,固在加熱時(shí)應(yīng)注意加熱千萬(wàn)別過(guò)快,以免發(fā)生爆沸<過(guò)冷沸騰>,使液體從平衡釜沖出,若遇此現(xiàn)象應(yīng)立即斷電。3．開(kāi)車(chē)時(shí)先開(kāi)冷卻水,再向平衡釜供熱;停車(chē)時(shí)則反之。4．測(cè)濃度用折光儀讀取折光指數(shù),一定要同時(shí)記其測(cè)量溫度,并按給定的折光指數(shù)─質(zhì)量百分濃度─測(cè)量溫度關(guān)系<見(jiàn)表1>測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)。六.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表序號(hào)123456平衡溫度℃液相折光指數(shù)氣相折光指數(shù)液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù)液相摩爾分?jǐn)?shù)氣相摩爾分?jǐn)?shù)序號(hào)78910111213平衡溫度℃液相折光指數(shù)氣相折光指數(shù)液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù)液相摩爾分?jǐn)?shù)氣相摩爾分?jǐn)?shù)繪制〔t-x-y和〔x-y關(guān)系曲線七、思考題1、在汽液相達(dá)到平衡時(shí),其沸點(diǎn)隨外壓的改變是如何變化的？2、在連續(xù)測(cè)定法實(shí)驗(yàn)中,樣品的加入量應(yīng)十分精確嗎？為什么？3、試分析哪些因素是本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)源？實(shí)驗(yàn)八精餾塔性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑绷私獍迨骄s塔的基本構(gòu)造、精餾設(shè)備流程及各個(gè)部分的作用,觀察精餾塔工作時(shí)塔板上的水力狀況。⒉學(xué)習(xí)精餾塔性能參數(shù)的測(cè)量方法,并掌握其影響因素。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容⒈測(cè)定精餾塔在全回流條件下,穩(wěn)定操作后的全塔理論板數(shù)和總板效率。⒉測(cè)定精餾塔在全回流條件下,穩(wěn)定操作后的相鄰兩塊板的單板效率。3.測(cè)定精餾塔在某一回流比下,穩(wěn)定操作后的全塔理論塔板數(shù)和總板效率。三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于二元物系,如已知其汽液平衡數(shù)據(jù),則根據(jù)精餾塔的原料液組成,進(jìn)料熱狀況,操作回流比及塔頂餾出液組成,塔底釜液組成可以求出該塔的理論板數(shù)NT。按照式〔8-1可以得到總板效率ET,其中NP為實(shí)際塔板數(shù)。<8-1>部分回流時(shí),進(jìn)料熱狀況參數(shù)的計(jì)算式為<8-2>式中：tF—進(jìn)料溫度,℃。tBP—進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度,℃。Cpm—進(jìn)料液體的平均摩爾熱容,kJ/〔kmol．℃。rm—進(jìn)料液體的平均摩爾汽化潛熱,kJ/kmol。Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2,kJ/〔kmol．℃<8-3>rm=r1M1x1+r2M2x2,kJ/kmol<8-4>式中：Cp1,Cp2——分別為純組份1和組份2在平均溫度〔tF+