2023年化工原理实验.docx
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1、2023年化工原理实验 第一篇:化工原理试验 汲取试验 ? 一、试验目的1、? 熟识填料汲取塔结构和流程 2、? 视察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线 3、? 驾驭气相总体积系数kYa和气相总传质单元高度HOG的测定方法。 ? 二、试验原理 1、? 填料塔流体力学特性 图2-73 填料层压降-空塔气速关系示意图填料塔的压降与泛点气速是填料塔设计与操作的重要流体力学参数,气体通过填料层引起的压降与空塔气速关系如图2-73所示: 当无液体喷淋时,干填料层压降Dp对气速u的关系在双对数坐标中可得斜率为1.82的直线,图中aa线。当有液体喷淋时,在低气速下,c点以前对填料外表覆盖的液膜厚度
2、无明显影响,填料层内的持液量与空塔气速无关,仅随喷淋量的增加而增大,压降正比于气速的1.82次幂,由于持液使填料层的空隙率削减,因此,压降高于相同气速下的干填料层压降,是图中bc段为恒持液区。随气速的增加液膜增厚,出现填料层持液量增加的“拦液状态或称载液现象,此时的状态点,图中的c点称载点或拦液点。气速大于载点气速后,填料层内的持液量随气速的增大而增加,压降与气速关系线的斜率增大,图中cd段为载液区段。当气速接着增大,到达图中d点,该点成为泛点,泛点对应的气速称为液泛气速或泛点气速。此时上升气流对液体产生的曳力使液体向下流淌严峻受阻,积聚的液体充溢填料层空隙,使填料层压降急剧上升,压降与气速关
3、系线变陡,图中d点以上的线段为液泛区段。填料塔实际操作的气速限制在接近液泛但又不发生液泛时的气速,此时传质效率最高。一般操作气速取液泛气速的60%80%。 2、? 气相总体积汲取系数kYa的测定 (1)? 气相总体积汲取系数 ?263 式中:V 惰性气体流量,kmol/s; z 填料层的高度,m; W塔的横截面积,m2; Y1、Y2分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比,kmol溶质/kmol惰性组分; 塔顶与塔底两截面上汲取推动力与的对数平均值,称为对数平均推动力。 ?264 在本试验中,由测定进塔气体中的氨量和空气量求出Y1,由尾气分析器测出Y2,再由平衡关系求出Y*。数据整理步骤如下:
4、(1)? 空气流量 标准状态的空气流量为V。用下式计算: ?265 式中:V1标定状态下的空气流量,(m3/h); T0、P0标准状态下空气的温度和压强,kPa; T1、P1标定状态下空气的温度和压强,kPa; T2、P2运用态下空气的温度和压强,kPa; (2)? 氨气流量 标准状态下氨气流量 用下式计算: 266 式中:氨气流量计示值,(m3/h); 标准状态下空气的密度,kg/m3; 标准状态下氨气的密度, kg/m3。 若氨气中含纯氨为98%,则纯氨在标准状态下的流量V0用下式计算: ? ?267 (3)? 混合气体通过塔截面的摩尔流速: 268 式中:d填料塔内径,m。 (4)? 进
5、塔气体浓度 ?269 式中:n1氨气的摩尔分率。 n2空气的摩尔分率。 根据志向气体状态方程式: ? ?270 (5)?平衡关系式 假如水溶液10%的稀溶液,平衡关系听从亨利定律,则: Y*=mx?271 式中:m相平衡常数,?272 H亨利系数,Pa; p系统总压强,Pa.?273 ? 式中:p*平衡时的氨气分压,(mmHg或Pa),其数值可从附录5.1氨气的平衡分压表查得。 (6)? 出塔气体尾气浓度 出塔气体尾气浓度由尾气分析仪测得,具体见附录5.4,尾气浓度的测定方法。尾气中氨的浓度由下式计算: ?274 式中:T1、p1空气流经湿式气体流量计的压强和温度; T0、p0标准状态下空气的
6、温度和压强; V1湿式气体流量计所测得的空气体积,ml; Vs硫酸体积,L; Cs硫酸浓度,mol/L; rs反应式中硫酸配平系数,本试验rs =1; r2反应式中氨配平系数,本试验r2=2。 (7)? 出塔液相浓度 根据物料平衡方程: 275 因进塔液相为清水,即X2=0,则 ?276 (8)? 计算 由对数平均推动力公式计算,其中X2=0Y*=0 (9)? 求气相总体积汲取系数KYa3、? 传质单元高度HOG的测定 ?277 式中:HOG气相总传质单元高度,m; NOG气相总传质单元数,无因次。 z已知,NOG求出后,则HOG可求得。 ? 三、试验装置及流程 图2-74 汲取装置流程图 l
7、风机;2空气调整阀;3油分别器;4转子流量计;5填料塔;6栅板;7排液管; 8喷头;9尾气调压阀;10尾气取样管;11稳压瓶;12旋塞;13汲取盒;14湿式气体流量计; 15总阀;16水过滤减压阀;17水调整阀;18水流量计;19压差计;20、21表压计; 22温度计;23氨瓶;24氨瓶阀;25氨自动减压阀; 26、27氨压力表;28缓冲罐; 29膜式平安阀;30转子流量计;31表压计;32闸阀 四、试验步骤及留意事项 1、? 试验步骤 1? 填料塔流体力学测定操作 1? 先全开叶氏风机的旁通阀,然后再启动叶氏风机,风机运转后再慢慢关小旁通阀调整空气流量。做无液体喷淋时,干填料层压降Dp对应气
8、速u的关系。 2? 全开旁通阀,再打开供水系统在确定液体喷淋量下,缓慢调整加大气速到接近液泛,使填料潮湿,然后再回复到预定气速进行正式测定。 3? 正式测定时固定某一喷淋量,测量某一气速下填料的压降,按试验记录表格记录数据。 4? 试验完毕停机时,必需全开空气旁通阀,待转子降下后再停机。 2? 气相总体积汲取系数测定的操作 1? 试验前确定好操作条件如氨气流量、空气流量、喷淋量准备好尾气分析器。 2? 按前述方法先开动水系统和空气系统,再开动氨气系统,试验完毕随即关闭氨气系统,尽可能节省氨气。 2、? 留意事项 (1)填料塔流体力学测定操作,不要开动氨气系统,仅用水与空气便可进行操作。 (2)
9、正确运用供水系统滤水器,首先打开出水端阀门,再慢慢打开进水阀,假如出水端阀门关闭状况下打开进水阀,则滤水器可能超压。 (3)正确运用氨气系统的开动方法,事先要弄清氨气减压阀的构造。开动时首先将自动减压阀的弹簧放松,使自动减压阀处于关闭状态,然后打开氨瓶顶阀,此时自动减压阀的高压压力表应有示值,关好氨气转子流量计前的调整阀,再缓缓压紧减压阀的弹簧,使阀门打开,低压氨气压力表的示值到达5104Pa或8104Pa时即可停止。然后用转子流量计前的调整阀调整氨气流量,便可正常运用。关闭氨气系统的步骤和开动步骤相反。 (4)尾气浓度的测定,详见附录5.4。 ? 五、试验报告要求 1、? 在双对数坐标纸上绘
10、出干填料层压降Dp与空塔气速u的关系曲线及确定液体喷淋密度下的压降Dp与空塔气速u的关系曲线。 操作条件下液体的喷淋密度 ?278 2、? 测定含氨空气水系统在确定的操作条件下的气相总体积汲取系数KYa和传质单元高度HOG。 六、思索题 1、? 阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征。 2、? 为什么要测Dpu的关系曲线?实际操作气速与泛点气速之间存在什么关系? 3、? 为什么引入体积汲取系数KYa?它的物理意义是什么? 混合气体经过填料塔汲取后,塔顶尾气浓度是怎样测定? 其次篇:化工原理试验心得 化工原理试验心得 环工0803 康芳 202312094 经过这一学期的理论课学习和相关的试验操作
11、,我相识到化工原理试验属于工程试验的范畴,它是用自然科学的基本原理和工程试验方法来解决化工及相关领域的工程实际问题。它与一般化学试验的不同之处在于它具有明显的工程特点,探讨对象和探讨方法也与物理化学等基础学科明显不同。在基础学科中,较多的是以志向化的简洁的过程或模型作为探讨对象,如物体在真空中的自由着陆运动,志向气体的行为等,探讨的方法也是基于志向过程或模型的严密的数学推理方法;而工程试验则以实际工程问题为探讨对象,对于化学工程问题,由于被加工的物料千变万化,设备大小和形态相差悬殊,涉及的变量繁多,试验探讨的工作量之大之难是可想而知的,因此,面对实际的工程问题我们接受处理实际问题的工程试验方法
12、。一个化工过程往往由很多单元过程和设备组成,为了进行完善的设计和有效的操作,我们必需驾驭并正确推断有关设计或操作参数的牢靠性,必需精确了解并把握设备的特性。化工过程的影响因素众多,有些重要工程因素的影响难以从理论上说明,还有些关键的设备特性和过程参数往往不能由理论计算而得,这些都必需通过试验加以探讨解决。 另外我们还学习操作了计算机仿真技术,模拟真实的化工过程,运用全数字化动态模型深化了解化工过程系统的操作原理。在加深对试验原理理解的基础上,可通过反复操作,驾驭试验步骤,为实际操作做好充分准备,同时培育了我们理论联系实际的实力,提高了独立思索和独立工作的实力。 本学期我们学习了三个验证明验和两
13、个演示试验。验证明验包括: 一流体流淌阻力的测定 相识和驾驭流体流淌阻力试验的一般试验方法,来测定直管的摩擦阻力系数和突然扩大管和阀门的局部阻力系数,还有层流管的摩擦阻力与雷诺数Re的关系(=64/Re),同时验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数Re和相对粗糙度的函数=f(Re,/d)。 二离性泵性能试验 通过试验了解离心泵的构造,并驾驭其操作和调整方法,测定了离心泵在恒定转速下的特性曲线HeQ,N轴Q,Q,并却确定泵的最正确工作范围,熟识了孔板流量计的构造,测定其孔流系数与雷诺数的关系,还测定了管路特性曲线。 三传热膜系数测定试验 通过试验驾驭了传热膜系数及传热系数K的测定方法,确定了传热膜系数
14、准数关联式中的系数A和指数m,n的方法,通过试验加强对准数关系式的理解,并分析影响的因素,了解工程上强化传热的措施。 演示试验包括: 一雷诺演示试验 通过试验建立对层流和湍流两种流淌类型的直观感性相识,观测雷诺数与流体流淌类型的互相关系,视察层流中流体质点的速度分布 二流体机械能转换演示试验 通过实测静止和流淌的流体中各项压头及其互相转换,验证流体静力学原理和伯努利方程,还通过实测流速的转变与之相应的压头损失的转变,确定两者之间的关系。 通过这五个试验的学习,我学到最重要的一点就是:理论联系实际。它们将单元操作试验与试验技术的应用融为一体,实现了我们试验技术基本功的训练。三个验证试验也正是我们
15、这学期化工原理理论课学习的重点内容,具体的试验操作让我们在理解理论的基础上加深了对化工操作的相识,这在工程理念上对我们以后从事科研或者工作都是一个很大的转折点。而且我觉察我们学校的试验室设备相对其他工科高校来说是很齐全的,为我们供应了很好的实训环境,这在确定程度上大大提高了我们的操作实力竞争优势。 试验前的预习和准备对试验操作来说是不行小觑的,假如能做到像老师那样对操作步骤和试验原理了然于心,那么试验操作时必定能到达游刃有余的地步,我也始终觉得试验预习是特殊重要的环节,也是思索范围最不受局限的阶段,可以带着各种问题和验证性的假设进入试验室并在自己动手之后得到答案,进而思索操作意义,还能获得老师
16、的阅历指导,我信任这对每一个试验员来说都是值得令人欣喜的事。所以对于进试验室的我们来说,“有备而来是至关重要的。 试验中的数据处理也接近工程试验的范畴,我们接受了计算机处理,解决了试验数据量大繁杂及绘图技巧上的一系列问题。每次完成报告之前我都有尝试换一种方式,不看课本,就回想试验操作,根据每一步的操作来想试验原理,用自己的话陈述操作步骤,除了完成基本的报告要求,还会把试验创新方面的问题也提进来,可我总觉得有些使不上劲,不敢下笔,归结缘由是自己理论学问还不够丰厚,这就提示了我在以后的试验中需要做更多准备。 另外一点就是培育了我们独立思索的实力和团队合作的精神,比照试验中相关参数确实定都是需要综合
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- 2023 化工 原理 实验
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