物理化學實驗b-板式塔精餾lrk

1、五、實驗原始數(shù)據(jù)記錄整理1、實驗條件記錄加熱功率分別為：3kw, 5kw, 7kw2、原始數(shù)據(jù)列表表1不同加熱功率下所測得的各項數(shù)據(jù)加熱塔頂塔頂塔釜塔釜冋流液回流冷卻水功率溫度組成/溫度組成/溫度量壓降流量/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、實驗數(shù)據(jù)處理1、求出空塔氣速首先根據(jù)測得的回流液

2、流量求空塔氣速。由于實驗中采取全回流的方 式，回流液質(zhì)量流量與蒸氣質(zhì)量流量相同。實驗中轉(zhuǎn)子流量計已經(jīng)將實際溶液的流量轉(zhuǎn)換為水的流量，rti公式(1)p(p.f-p2)papf-pd將讀數(shù)轉(zhuǎn)換為實際回流夜的流量。其中：q取轉(zhuǎn)子密度，近似為鐵質(zhì)，取密度7900kg/m3,。取2() °c水的密度,門取回流溫度下混合液體的密度。查閱水和乙醇在不同溫度下的密度數(shù)值, 計算冋流液密度。數(shù)值如下表2不同溫度下水和乙醇密度數(shù)值溫度°c水密度kg/m3乙醇密度kg/m320998.23789.028.9995.99782.133.6994.58778.436.8993.41775.21 呂

3、兀.依據(jù)公式=工亠 計算不同溫度下冋流液密度，得到下表pm v pl表3不同加熱功率卞的回流液密度加熱功率kw塔頂組成（水）回流液溫度。c回流液密度（kg/m3）317.5028.9812.6512.2733.6799.7711.0636.8794.5代入公式（1）得到實際回流液流量表如下表4不同溫度下的回流液質(zhì)量加熱功率kw塔頂組成（水）c回流液流暈l/h回流液質(zhì)量流量kg/h317.5028.910.788.76512.2733.619.2615.40711.0636.828.6622.77將冋流液流量轉(zhuǎn)換為同條件下的蒸氣流量，溫度以塔頂、塔釜平均溫度計,（ + 叫）rt 氣壓以一個大氣壓

4、計，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不同加熱功率下的空塔氣速加熱功率kw平均溫度°c回流液質(zhì)量流量 kg/h塔頂組成（水）空塔氣速m/s388.28.7617.500.244588.715.4012.270.402789.122.7711.060.5862、求不同加熱功率下的總板效率首先將實驗測得塔頂、塔釜組成轉(zhuǎn)換為摩爾分數(shù)，得如下表表6不同加熱功率下塔釜與塔頂?shù)慕M成加熱功率kw塔頂組成（乙醇）塔頂乙醇摩爾 分數(shù)塔釜組成（乙醇）塔釜乙醇摩爾 分數(shù)282.500.6482.580.0103487.730.7373.46

5、0.0138688.940.7592.480.0099利用書后附錄常壓下乙醇一水的氣液平衡數(shù)據(jù)，得到氣液平衡線；由于采用全冋流，操作線近似與對角線重合，得到圖形如下圖1平衡關(guān)系曲線由mat lab插值計算出理論板數(shù)值分別為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) 又再沸器等效于一塊理論板，所以實際的理論板數(shù)應(yīng)該為：2.308、3.546、3.975n

6、由公式e=最終得到空塔氣速與總板效率的關(guān)系如下表表7板效率與空塔氣速的關(guān)系空塔氣速m/s0.2440.4020.586板效率25.6439.4044.17作圖如下圖2板式塔全塔板效率與空塔氣速的關(guān)系曲線20 !>0.20.30.40.50.6空塔氣速u/(m/s)3、實驗結(jié)論及結(jié)果分析由以上數(shù)據(jù)處理可知，板效率隨著空塔氣速的增大而增大，但隨著空 塔氣速變大，板效率的變化率變小。這說明氣液相接觸發(fā)生傳質(zhì)過程，氣 速過低，相對而言液相流速過高，傳質(zhì)過程不充分，導致效率降低，當氣 液兩相的流速達到一定的比例時可以獲得最佳的傳質(zhì)效率，即此吋的板效 率最高。七、思考題1、如何確定精錨塔操作的適宜回

7、流比？ 答：經(jīng)驗上一般先通過實驗、吉利蘭圖等確定最小冋流比，再取最小冋流 比的1. 1-2.0倍。在實際操作中可以通過試操作直接確定最佳回流比。2、精餡體系為乙醇時，選用的冋流比為4,如果現(xiàn)在改為苯-甲苯，正庚 烷-甲基環(huán)己烷體系，為達到同樣的分離要求，回流比仍為4行不行？為 什么？答：不同體系氣液相之i'可的傳質(zhì)能力有差異，因而需要不同的回流比以達 到最佳生產(chǎn)效率。比如題中的苯一甲苯體系物性相近，和乙醇一水體系不 一樣，那么傳質(zhì)效果就會有所不同。所以要根據(jù)實際計算確定最佳回流比。3、斜孔多溢流塔板的降液管設(shè)計要注意什么？ 答：合理分配降液管而積和位置，保證各通道氣液比相等，保證出口堰

8、流 強度相等。另外，各降液管通道的出口堰流應(yīng)該相等（比如中間降液管向 兩個方向的垠流最好相等）。4、塔體一定要保溫嗎？為什么？答：一定要保溫，在確定的溫度下才能確定塔內(nèi)的傳質(zhì)狀況。保溫不好會 造成內(nèi)冋流等不良現(xiàn)象。關(guān)于保溫，老師在實驗前提出了在我們所做的板式塔實驗中，是如何 實現(xiàn)保溫的。通過觀察，應(yīng)該是有另外的加熱器之類的熱源用來保持塔內(nèi) 的溫度。5、板式塔氣液接觸的特點是什么？試與填料塔比較。答：塔板上汽液兩相錯流流動，氣體由下向上通過液層，它們在氣膜表面 發(fā)生傳熱與傳質(zhì)。而在填料塔中，氣體自下而上、液體自上而下逆流接觸。6、隨著塔釜加熱功率的增大，精係塔頂?shù)妮p組分濃度將如何變化？請解 釋原因。答：塔釜加熱功率增大的過程中，塔頂?shù)妮p組分先升高再降低。由實