化工原理實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

1、實(shí)訓(xùn)一 填料塔的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)一實(shí)訓(xùn)目的：1熟悉填料塔的構(gòu)造與操作。2觀察填料塔流體力學(xué)狀況，測定壓降與氣速的關(guān)系曲線。二基本原理填料塔流體力學(xué)特性 吸收塔鎮(zhèn)填料的作用主要是增加氣液兩相的接觸面積，而氣體在通過填料層時(shí)，由于有局部阻力和摩擦阻力而產(chǎn)生壓強(qiáng)降。填料塔的流體力學(xué)特性是吸收設(shè)備的重要參數(shù)，它包括壓強(qiáng)降和液泛規(guī)律。測定填料塔的流體力學(xué)特性是為了計(jì)算填料塔所需動力消耗和確定填料塔的適宜操作范圍，選擇適宜的氣液負(fù)荷，因此填料塔的流體力學(xué)特性是確定最適宜操作氣速的依據(jù)。氣體通過干填料時(shí)，其壓強(qiáng)降與空塔氣速之間的函數(shù)關(guān)系在雙對數(shù)坐標(biāo)上唯一直線，如圖 1 所示的 L=0 的線，其斜率為 1.82。

2、當(dāng)有液體噴淋（L2L1）且在低氣速時(shí)，壓強(qiáng)降和氣速間的關(guān)聯(lián)線與氣體通過干填料時(shí)壓強(qiáng)降和氣速間的關(guān)聯(lián)線幾乎平行，但壓降大于同一氣速下干填料的壓降。隨氣速的進(jìn)一步增加出現(xiàn)載點(diǎn)，填料層持液量開始增大，壓強(qiáng)降與空塔氣速的關(guān)聯(lián)線向上彎曲，斜率變大，如圖 1 中的 A。當(dāng)氣速增大到點(diǎn)B，填料層持液量越積越多，氣體的壓強(qiáng)幾乎是垂直上升，氣體以泡狀通過液體，出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此點(diǎn)稱為液泛點(diǎn)。圖 1 填料層的Pu 關(guān)系正確確定流體通過填料層的壓降對計(jì)算流體通過填料層所需的動力十分重要，掌握液泛規(guī)律，對于填料塔的操作和設(shè)計(jì)更是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目就是要通過測定干填料以及不同液體流量下塔的壓強(qiáng)降與空塔氣速，了

3、解填料塔的也煩，測定壓強(qiáng)降與空塔氣速之間的關(guān)系以及不同液體流量下的泛點(diǎn)。三裝置和流程設(shè)備參數(shù)：風(fēng)機(jī)：XGB-12 型，550W；填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D0.1m，內(nèi)裝1010mm，填料層高度 Z1.2m；填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D0.1m，內(nèi)裝1010mm，填料層高度 Z1.2m；2流程吸收和解吸實(shí)驗(yàn)裝置流程見圖 2 所示，吸收質(zhì)（純氣體或與空氣的混合氣）由鋼瓶經(jīng)二次減經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì) 15，進(jìn)入吸收塔塔底，氣體由下向上經(jīng)過填料層與液相水逆流接觸，到塔頂經(jīng)放空；吸收劑（純水）經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 7 進(jìn)入塔頂，再噴灑而下；吸收后溶液流入塔底液料罐中由解吸泵 2 經(jīng)流量計(jì) 14 進(jìn)入解吸塔，空氣由 6

4、 流量計(jì)控制流量進(jìn)入解吸塔塔底由下向上經(jīng)過填料層與液相逆流接觸，對吸收液進(jìn)行解吸，然后自塔頂放空，U 形液柱壓差計(jì)用以測量填料層的壓強(qiáng)降。圖 2吸收解吸實(shí)驗(yàn)裝置流程1-；2-解吸液泵；3-吸收液泵；4-風(fēng)機(jī)；5-空氣旁通閥；6-空氣流量計(jì)；7-吸收液流量計(jì)；8-解吸塔；9-解吸收塔底取樣閥；10、11-U 型管放；12-吸收塔；13- 吸收塔底取樣閥；14-解吸液流量計(jì)；15- CO2 流量計(jì)；16-吸收用空氣流量計(jì)解；17-吸收用空氣泵；18- CO2 鋼瓶；19-放水閥；20-減壓閥；21-解吸液取樣閥；22-吸收液取樣閥四實(shí)訓(xùn)方法及步驟 測量吸收塔干填料層（PZ）u 關(guān)系曲線（只做解吸塔

5、）：先全開空氣旁路調(diào)節(jié)閥 5，啟動風(fēng)機(jī)，（先全開閥 5 和空氣流量計(jì)閥，再利用閥 5調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量。空氣流量按從小到大的順序）填料層壓降P（壓差計(jì) 10），測取 810 組數(shù)據(jù)，然后在對數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速 u 為橫坐標(biāo)，以高度的壓降PZ 為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層(PZ)u 關(guān)系曲線。 測量吸收塔在某噴淋量下填料層(PZ)u 關(guān)系曲線：將水流量固定在 300Lh（水的流量因設(shè)備而定），然后用上面相同方法調(diào)節(jié)空氣流量，并填料層壓降P、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)，記下對應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。在對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為 300Lh 時(shí)的（P

6、z）u 關(guān)系曲線，從圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較。（實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)要一致，并注意吸收塔下的儲料罐中的液位，對各流量計(jì)及時(shí)調(diào)節(jié)以達(dá)到實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作條件不變）五思考題1.闡述干填料壓降線和濕填料壓降線的特征。2.工業(yè)上吸收在低溫、加壓下進(jìn)行，而解吸是在高溫、常壓下進(jìn)行，為什么？3.為什么易溶氣體的吸收和解吸屬于氣膜控制過程，難溶氣體的吸收和解吸屬于液膜控制過程？六要求1.整理原始測試數(shù)據(jù)，用 Excel 計(jì)算各實(shí)驗(yàn)條件下的空塔氣速及填料層壓降。2.用 Origin 應(yīng)用在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪干填料和不同噴淋量下塔內(nèi)壓強(qiáng)降與空塔氣速的關(guān)系圖。實(shí)訓(xùn)二精 餾 實(shí) 驗(yàn)一

7、、實(shí)訓(xùn)目的熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實(shí)驗(yàn)的操作方法。了解板式塔的結(jié)構(gòu)，觀察塔板上汽-液接觸狀況。掌握精餾塔理論塔板數(shù)的計(jì)算方法。測定全回流時(shí)的全塔板效率。測定部分回流時(shí)的全塔板效率。二、實(shí)訓(xùn)原理在板式精餾塔中，由塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔逐板上升與來自塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實(shí)現(xiàn)多次接觸，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，使混合液達(dá)到一定程度的分離。回流是精餾操作得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比，稱為回流比?；亓鞅仁蔷s操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。回流比存在兩種極限情況：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分離任務(wù)，則需要有無窮多塊塔板的精餾塔。當(dāng)然，這不符合

8、工業(yè)實(shí)際，所以最小回流比只是一個(gè)操作限度。若操作處于全回流時(shí)，及無任何產(chǎn)品拆除，也無原料加入，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮?，這在生產(chǎn)中無實(shí)際意義。當(dāng)時(shí)，由于此時(shí)所需理論板數(shù)最少，又易于達(dá)到穩(wěn)定，故常在工業(yè)裝置的開停車、排除故障及科學(xué)研究時(shí)采用。實(shí)際回流比常取最小回流比的 1.22 倍。在精餾操作中，若回流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，操作情況會幾句，分離效果也將變壞。精餾塔的全塔板效率 精餾塔的全塔板效率 E0 為理論板數(shù) NT 與實(shí)際塔板數(shù) N 之比混合液體由儲料罐經(jīng)進(jìn)料泵由直接進(jìn)料閥處（由槽轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后）進(jìn)入塔內(nèi)。塔釜的液面計(jì)用于觀察塔釜內(nèi)的存液量。塔底產(chǎn)品經(jīng)過冷卻器由平衡管流出?；亓鞅日{(diào)節(jié)器用來控制回流

9、比,餾出液儲罐接收餾出液?；亓鞅瓤刂撇捎秒姶盆F吸合擺針方式來實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)內(nèi)編制好通斷時(shí)間程序就可以控制回流比。（2）測控系統(tǒng)測控系統(tǒng)由兩部分組成，控制面板和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂泼姘逡妶D 2。圖 1 精餾裝置和流程示意1-儲料罐；2-進(jìn)料泵；3-放料閥；4-料液循環(huán)閥；5-直接進(jìn)料閥；6-間接進(jìn)料閥； 7-流量計(jì)；8-槽；9-玻璃觀察段；10-塔身；11-塔釜取樣閥；12-釜液放空閥；13-塔頂冷凝器；14 回流比控制器；15-塔頂取樣閥；16-塔頂液回收罐；17-放空閥；18-塔釜出料電磁閥；19-塔釜儲料罐；20-塔釜出料液閥；21-第六塊板進(jìn)料閥；22-第七塊板進(jìn)料閥；23-第八塊板進(jìn)

10、料閥；24-塔釜液位計(jì)；25-進(jìn)料預(yù)熱器；圖 2 儀表面板示意圖4.設(shè)備操作參數(shù)設(shè)備操作參數(shù)見表 1表1 設(shè)備操作參數(shù)(供參考)序號名稱數(shù)據(jù)范圍說明1熱電壓()70-150維持正常操作下的參數(shù)值；用固體調(diào)壓器調(diào)壓,指示的功率約為實(shí) 際功率的 12-23 。2回流比 R4-3塔頂溫度77-83()4操作穩(wěn)定 時(shí)間2035 分鐘開始升溫到正常操作約 30min；正常操作穩(wěn)定時(shí)間內(nèi)各操作參數(shù)值維持不變，板上鼓泡均勻。四. 實(shí)訓(xùn)方法及步驟1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作、檢查工作：檢查實(shí)驗(yàn)裝置上的各個(gè)旋塞、閥門均應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。配制一定濃度(體積分?jǐn)?shù) 20左右)的乙醇水混合液(總?cè)萘?10 升左右),然后倒入儲料罐

11、。打開直接進(jìn)料閥和進(jìn)料泵開關(guān), 向精餾釜內(nèi)加料到指定的高度 (冷液面在塔釜總高 23 處), 而后關(guān)閉直接進(jìn)料閥和進(jìn)料泵開關(guān)。2 實(shí)驗(yàn)操作（1） 全回流操作打開塔頂冷凝器的冷卻水,冷卻水量要足夠大.記下室溫值。接上電源閘（220V），按下裝置上總電源開關(guān)。調(diào)節(jié)加熱電壓表為 150 伏左右, 待塔板上建立液層時(shí),可適當(dāng)加大電壓,使塔內(nèi)維持正常操作。等各塊塔板上鼓泡均勻后,保持加熱釜電壓不變, 在全回流情況下穩(wěn)定 20 分鐘左右（及塔頂溫度基本穩(wěn)定）,期間仔細(xì)觀察全塔傳質(zhì)情況,待操作穩(wěn)定后分別在塔頂、塔釜取樣口用三角瓶同時(shí)取樣,用酒度計(jì)分析樣品濃度。（2） 部分回流操作在全回流穩(wěn)定并取樣分析后。其

12、操作條件不變。打開間接進(jìn)料閥門和進(jìn)料泵開關(guān)，選擇并全開相應(yīng)的塔板進(jìn)料閥。進(jìn)料調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥, 以2.0-3.0（lh)的流量向塔內(nèi)加料; 打開回流比開關(guān)，用回流比控制調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)回流比 R4 ; 餾出液收集在塔頂容量管中。塔釜產(chǎn)品由溢流管流入收集器內(nèi)。 等操作穩(wěn)定后,觀察板上傳質(zhì)狀況,記下加熱電壓、塔頂溫度等有關(guān)數(shù)據(jù),整個(gè)操作中維持進(jìn)料流量計(jì)讀數(shù)不變, 用三角瓶取下塔頂、塔釜和進(jìn)料三處樣品,用酒度計(jì)分析,并進(jìn)原料液的溫度(室溫)。3實(shí)驗(yàn)結(jié)束. 檢查數(shù)據(jù)合理后, 停止加料、關(guān)閉加熱開關(guān)、關(guān)閉回流比開關(guān)。5實(shí)驗(yàn)結(jié)果理論板數(shù)(塊)3-6一般用圖解法總板效率40-85精 度1 塊. 根據(jù)物系的 t-x

13、-y 關(guān)系,確定部分回流下進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度。.停止加熱后 10 分鐘,關(guān)閉冷卻水,一切復(fù)原。五思考題1.全回流？全回流操作有哪些特點(diǎn)，在生產(chǎn)中實(shí)際意義？如何測定全回流條件下塔的氣液負(fù)荷？2.熱對精餾操作的參數(shù)影響？你認(rèn)為熱量主要消耗在何處？3.如何判斷塔的操作以達(dá)到穩(wěn)定？4.什么叫“靈敏板”？塔板上的溫度(濃度)受哪些影響？如何確定精餾塔的操作回流比？5.進(jìn)料狀態(tài)對精餾塔的操作有何影響？確定 q 線需要測定哪幾個(gè)量？本實(shí)驗(yàn)裝置能否精餾出 95%以上的？六要求1.在直角坐標(biāo)系中繪制 x-y 圖，用圖解法求出理論板數(shù)。2.求出全塔版效率。3.結(jié)合精餾操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。七. 使用本實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)注意

14、事項(xiàng)1.本實(shí)驗(yàn)設(shè)備加熱功率由儀表自動來調(diào)節(jié),固在加熱時(shí)應(yīng)注意加熱千萬別過快,以免發(fā)生爆沸(過冷沸騰),使釜液從塔頂沖出,若遇此現(xiàn)象應(yīng)立即斷電,重新加料到指定冷液面,再緩慢升電壓,重新操作。升溫和正常操作中釜的電功率不能過大。2. 開車時(shí)先開冷卻水,再向塔釜供熱;停車時(shí)則反之。3. 測濃度用酒度計(jì)體積分?jǐn)?shù),一定要同時(shí)記其測量溫度,并按給定的酒度計(jì)與溶液密度之間的關(guān)系測定有關(guān)數(shù)據(jù)。4. 為便于對全回流和部分回流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(塔頂產(chǎn)品和質(zhì)量)進(jìn)行比較, 應(yīng)盡量使兩組實(shí)驗(yàn)的加熱電壓及所用料液濃度相同或相近。連續(xù)開實(shí)驗(yàn)時(shí), 在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將前一次實(shí)驗(yàn)時(shí)留存在塔釜和塔頂產(chǎn)品接受器內(nèi)的料液均倒回原料液瓶中。八實(shí)

15、驗(yàn)數(shù)據(jù)：精餾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表質(zhì)量分率實(shí)驗(yàn)裝置：1實(shí)際塔板數(shù)：10物系：乙醇-水全回流：R = 部分回流：R =4進(jìn)料量：3 L/h進(jìn)料溫度：泡點(diǎn)溫度：塔頂組成塔釜組成塔頂組成塔釜組成進(jìn)料組成度(%)換算溫度（）20體積分?jǐn)?shù)（%）20密度(g/cm3)實(shí)訓(xùn)三洞道干燥實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)訓(xùn)目的了解洞道干燥設(shè)備的基本流程、工作原理和操作方法。掌握物料干燥速率曲線的測定方法；測定濕物料的臨界含水量 Xc。二實(shí)訓(xùn)原理干燥是最常見的有效除濕的方法之一，干燥速率受眾多的影響，主要與物料及其含水性質(zhì)、干燥介質(zhì)的性質(zhì)、流速和干燥介質(zhì)與濕物料接觸方式等實(shí)驗(yàn)測定。有關(guān)，一般由干燥曲線 干燥曲線即物料的含水量 X 與干燥時(shí)間 的關(guān)

16、系曲線，他反映了物料在干燥過程中含水量隨干燥時(shí)間的變化關(guān)系。物料干燥曲線的具體形狀因物料性質(zhì)及干燥條件而有所不同，其基本變化趨勢如圖 1（a）所示。干燥曲線中 BC 段位直線，隨后的一段 CD 為曲線，直線和曲線的交接點(diǎn)為臨界點(diǎn) C，臨界點(diǎn)時(shí)物料的含水量稱為臨界含水量用 Xc 表示。三裝置和流程實(shí)驗(yàn)裝置流程見圖 1 所示。圖 1 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1. 中壓風(fēng)機(jī)；2.流量計(jì)；3. 空氣進(jìn)口溫度計(jì)；4.重量傳感器；5.燥物料；6.加熱器；7.干球溫度計(jì)；8.濕球溫度計(jì)；9.洞道干燥器；10.廢氣排出閥；11.廢氣循環(huán)閥；12.新鮮空氣進(jìn)氣閥；13.干球溫度顯示控制儀表；14.濕球溫度顯示儀表；15.

17、進(jìn)口溫度顯示儀表；16.流量壓差顯示儀表；17.重量顯示儀表；18.壓力變送器。四、 實(shí)訓(xùn)步驟1 實(shí)訓(xùn)前的準(zhǔn)備工作（1） 將燥物料試樣進(jìn)行充分的浸泡。（2） 向濕球溫度濕度計(jì)的附加蓄水池內(nèi)，補(bǔ)充適量的水， 使池內(nèi)水面上升至適當(dāng)位置。（3） 將燥物料的空支架安裝在洞道內(nèi)。（4） 調(diào)節(jié)新空氣2 裝置的實(shí)驗(yàn)操作方法閥到全開的位置。（1）（2）（3）按下電源開關(guān)的綠色按鍵，在按風(fēng)機(jī)開關(guān)按鈕，開動風(fēng)機(jī)。調(diào)節(jié)三個(gè)蝶閥到適當(dāng)?shù)奈恢?，將空氣流量調(diào)至所需讀數(shù)。在溫度顯示控制儀表上，利用(,)鍵調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)所需溫度值，sv窗口顯示，此時(shí) pv 窗口所顯示的即為干燥器的干球溫度值，按下加熱開關(guān)，讓電熱器通電。（4） 干

18、燥器的流量和干球溫度恒定達(dá) 5 分鐘之后，即可開始實(shí)驗(yàn)。此時(shí)，數(shù)字顯示儀的讀數(shù)作為試樣支撐架的重量(GD)。（5）將燥物料試樣從水盆內(nèi)取出，控去浮掛在其表面上的水份(使用呢子物料時(shí)，最好用力擠去所含的水分，以免干燥時(shí)間過長。將支架從干燥器內(nèi)取出，再將支架試樣內(nèi)直至盡頭)。（6） 將支架連同試樣放入洞道內(nèi)，并安插在其支撐桿上。注意:不能用力過大，使傳感器受損。（7） 立即按下秒表開始計(jì)時(shí)，并顯示儀表的顯示值。然后每隔一段時(shí)間數(shù)據(jù)一次(總重量和時(shí)間 )，直至減少同樣時(shí)間重量的減少是恒速階段所用時(shí)間的 8 倍時(shí)，即可結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、思考題1.干燥曲線必須在恒定干燥條件下測定，所謂恒定的干燥條件是指哪些條件要恒定？完成本實(shí)驗(yàn)要測取哪些數(shù)據(jù)？2. 在6070的空氣流中干燥，經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間，能否得到絕干物料?為什么?通常要獲得絕干物料采用什么方法?3. 干球溫度和濕球溫度有何區(qū)別？隨著濕度的增