2022年化工专业实验教案--填料塔轴向返混实验 .pdf

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1、学习必备欢迎下载滨州学院教案第次 课学 时章节填料塔轴向返混实验教学目的和要求1掌握脉冲法测定填料塔中液相停留时间分布的方法；2掌握用矩量法估计液相返混参数的Pe（彼克列数）的方法；3测定不同液体流速对Pe的影响，求出Ped与 ReL的关系式；重点难点液相返混参数的Pe（彼克列数）的方法。Ped与 ReL的关系式。教学进程(含章节教学内容、学时分配、教学方法、辅助手段) 基本原理描述返混的数学模型很多，较简单实用的是一维扩散模型。一维扩散模型的数学表达式：1/Pe 2c - c/ z = c/ （1）Pe = UH/Dax 式中 Pe 为彼克列数，描述返混程度的模型参数。对式（ 1）求解：定解

2、条件：实验采用脉冲法加入示踪计，在流体出口处测定示踪计浓度，闭式容器，列出如下定解条件：取 c = f(z,) 初始条件： c(z,0) = 0 边界条件： c(0, ) = c1( ) c(, )= 有限量用 Laplace 变换解得：c() = Pe/2 3exp -Pe/41- 2 （2）估计模型参数Pe：估计的方法有多种，如矩量法、传递函数法、拟合法等。本实验采取矩量法，需用到如下两个数学定义：（1）浓度 c(t)的一阶原定矩：M1 = 0c(t)tdt/ 0 c(t)dt （3）（2）浓度 c(t)的二阶中心矩：M2 =0c(t)(t-)dt/0c(t)dt=0c(t)t2dt/ 0

3、c(t)dt =2t （4）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页学习必备欢迎下载式中， 数学期望；2t方差或称散度结合式（ 3） 、 （4） ，可导出如下方程：2 =2t / = 2/Pe - 21/ Pe 2（1 Pe） (5)实验测得c(t)与 t 的关系数据，然后由式（3）求得 ，由式（ 4）求得 2t ，通过式（ 5）求得Pe的值。预习要求1.了解认识返混实验装置基本结构与流程；2.简述填料塔轴向返混测定原理；3.基本掌握实验步骤；4.了解实验注意事项并熟练掌握数据处理方法。实验装置与流程本实验装置为填料塔，其

4、特征数据如下：填料塔：塔体为100*5mm有机玻璃管制成，塔高2.5m；塔内件主要有液体分布器、液体收集器、气体分布板、填料支承架等。实验流程见图1。填料：塔内装填CY型高效规整不锈钢丝网填料，其特性参数见表1，结构见图2。电导率仪： DDS-1A 型。宇光表 708 T 型；示踪剂： KCl(CP) 饱和溶液。表 1. CY 型高效规整金属丝网填料特性参数理论板数m-1 比表面积m2 /m3空隙率m3 /m3堆积密度kg/ m3液体负荷m3/m2h 气体负荷m/skg/ m30压降mmHg/m 810 700 95 240 0.220 20 24 流程如下图1：精选学习资料 - - - -

5、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页学习必备欢迎下载p1p2T1T2电导测定自来水电磁阀离心泵水槽图 1 实验流程图实验步骤物系为水和空气，实验步骤：1掌握仪器的使用方法在教师的指导下，熟悉并掌握电导率仪、放大器的使用方法；2接通电导率仪的电源，预热20 分钟。3将预先配置好的饱和KCl 溶液加入示踪剂瓶料罐上部，仔细观察液面是否变化？液面不变为正常。4启动风机：打开气调节阀，打开放空阀，启动风机；缓慢关小调节阀，使转子流量计的转子稳定在 3m3/h 的刻度处。5启动水泵：关闭水调节阀，将短路阀开至最大，启动水泵。然后慢慢开启水调节阀，同时关小短路

6、阀，启动水泵，使水入塔。在大流量下运转半小时，润湿填料。6启动数据采集系统，将应用程序从光盘装入内存，使其处于工作状态。7取实验数据： 待系统稳定之后 （即空气流量、 水流量稳定在预定值，微机处于采集数据状态），启动电磁阀注入示踪剂。8维持空气流量3m3/h 不变，水的流量分别为200、 300、400、500、600l/h，去实验数据。每一水流量条件下，重复两次取数据，使PE 值的相对误差 5%即为合格，否则维持条件不变继精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页学习必备欢迎下载续实验，直至合格为止；然后改变水流量进行系一

7、个条件实验，依次进行，完毕为止。9结束实验：取完实验数据，首先将示踪剂罐上部内剩余KCl 溶液倾出入回收瓶，加入自来水约 500ml，启动电磁阀分几次入塔，目的为冲洗示踪剂管路。几分钟后，关空压机、水泵、电导仪、微机系统等仪器设备的电源，并将所有仪器复原。注意事项：（1）塔下部液封面高度必须维持在进气管的下面并接近气管。（2）每改变水流量一次，稳定10 分钟左右才能测取数据；每加一次示踪剂，须间隔10 分钟方可再注入示踪剂。实验数据记录与处理记录实验数据。表格如下，供参考用。数据处理：以Ped为纵坐标， ReL为横坐标在计算纸上标绘PedReL曲线；求以ReL为自变量的关系式。实验序号液相气相

8、计算结果温度TL () 流量QL (L/H) 空塔速度UL (m/s) ReL进气温度TG () 进气压力PG (mmHg) 流量QG (m3h) TD DD PE Ped注： Ped是以填料当量直径表示的彼克列数。Ped = PE d/h ( H = 1.5m , d = 20mm) ReL是以水表示的雷诺数。ReL =D UL/ c示踪剂KCL 浓度，无因次Dax有效轴向扩散系数，m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页学习必备欢迎下载d填料当量直径，mm H填料层高度，m Ped以填料当量直径表示的Pe，无因次ReL以水相空塔速度表示的Re，无因次U液相缝隙进度，m/s UL水向空塔速度，m/s Z无因次距离 水密度， kg/m 水粘度， kg.s/m2 无因次时间本章思考题试分析Ped随 ReL变化的原因。.实验装置及操作是否与解析扩散模型的边界条件相符合？试分析上述原因给实验结果带来的影响。实验取样方法会给测定Ped带来什么误差？主要参考资料备注精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页