RCe全自动实验室反应量热器进行醋酸酐水解反应量热实验学习教案

1、会计学1RCe全自动实验室反应量热器进行全自动实验室反应量热器进行(jnxng)醋酸酐水解反应量热实验醋酸酐水解反应量热实验第一页，共22页。基础(jch): 2个平衡质量平衡热流平衡和平衡(pnghng)面积 = 反应釜内壁的面积第1页/共21页第二页，共22页。反应釜的热流平衡如下所示：流入 = 累积 + 流出的热量(Qr+Qc+Qstir) = (Qa+Qi) + (Qf+Qdos+Qloss+)Qr: 化学或物理反应热量产生的速率(sl)Qc: 校准功率Qstir: 由搅拌桨带进的能量（在反应物质中产生的热）Qa: 反应物质的储存热量（累积）Qi: 通过插入件储存的热量（累积）Qf:

2、通过反应釜壁的热流Qdos: 由于加料带入的热量。 （使流入物料从Tdos到Tr所需功率）Qloss: 通过所安装反应釜盖的热流（辐射，传导） 因实验装置差异，可能有其他的热流产生。Qreflux: 在回流冷凝器中散发的热量Qevap: 蒸发的热量TdosQ dosQ accuQ stirQ flowQ calibQ evapQ refluxToutTinTjTrT evapQloss直接测量(cling)的热流间接测量的热流测量温度第2页/共21页第三页，共22页。TdosQdosQaccuQflowTjTr根据(gnj)热流平衡，计算得到的反应热 (Qr) :Qreaction = Qfl

3、ow + Qaccumulation + QdosingQr = U A (Tr - Tj) + MrCpr dTr/dt+ dMr/dtCpdos (Tr - Tdos)第3页/共21页第四页，共22页。通过反应(fnyng)釜壁的热流Qflow = UA(Tr - Ta)热累积 (反应(fnyng)物料和插入物)Qaccu = (mrcpr + micpi)dTr/dt第4页/共21页第五页，共22页。加料(ji lio)产生的热流(自动加料(ji lio)和手动加料(ji lio)Qdos = dm/dtCPdos(Tr - Tdos)热损失Qloss = a(Tr - Tambiant

4、)第5页/共21页第六页，共22页。QflowTjacketTreactorQcal通过恒温单元快速(kui s)调节Tj的温度来控制Tr)TT(UAQjrflowQflow: 通过反应釜壁的热流WUA: “校准(jio zhn)因子”W/KU: 传热因子 W/m2KA: 热交换面积 m2反应(fnyng)量热器的测量原理第6页/共21页第七页，共22页。用电校准(jio zhn)加热器测定“校准(jio zhn)因子”UA：UA = Qc dtDT dt根据(gnj): Qc = QflowQc=Qflow:假定无反应发生，所用的校准功率必须通过(tnggu)反应釜壁耗散。量热计算：“校准因

5、子”UA测定QcDT第7页/共21页第八页，共22页。热交换面积(min j) A热交换面积依赖于反应釜的构造和加入(jir)料的水平，指浸湿面积 :反应釜 Vr(stirrer off)虚拟(xn)体积 Vv(stirrer on)反应釜非圆筒形部分的最小体积 Vmin1000d V- V 4 + AAminvmin = 校准第8页/共21页第九页，共22页。根据(gnj):Qflow = Qaccum Qflow = UA (Tr - Ta)Qaccum = S (m cp ) dTr /dt = (mr cpr + mi cpi) dTr /dtUA (Tr - Ta) = dTr /d

6、t (mr cpr + mi - cpi) cpr = - mi cpi UA (Tr - Ta)dTr /dtmr1()第9页/共21页第十页，共22页。11RC1e 自动自动(zdng)恒温和控恒温和控制装置制装置反应釜装置反应釜装置(zhungzh)UCB 综合控制箱综合控制箱iControlTM 软件软件第10页/共21页第十一页，共22页。第11页/共21页第十二页，共22页。2.进行(jnxng)软件编程：1) 起始条件：Tj = 50 , R = 130 rpm2）加热并手动添加浓硫酸：Tr mode = 50 ；手动滴加2 ml 浓硫酸 (9597%); d = 1830 kg

7、/m3, cp = 1.473 kJ/kgK3）校准(jio zhn)UA和Cpr，开始温度50 ；4）通过泵和天平进行醋酸酐自动进样：自动添加醋酸酐：5 min加入51 g Ac2O (0.5 mol)；等待反应结束；5）校准(jio zhn)UA和Cpr，开始温度50 ；6）冷却到室温：Tr mode = 25 7）结束反应Tj = 25 ，R =100 rpm第12页/共21页第十三页，共22页。第13页/共21页第十四页，共22页。第14页/共21页第十五页，共22页。第15页/共21页第十六页，共22页。部浸入约部浸入约5 cm5 cm。n (3) (3) 实验开始时，请先开实验开始

8、时，请先开冷源，并在实验过程冷源，并在实验过程(guchng)(guchng)中确保中确保Tc40 Tc40 。n (4) (4) 实验结束后，先在软实验结束后，先在软件中结束程序，再关闭硬件。件中结束程序，再关闭硬件。第16页/共21页第十七页，共22页。度加热温度？度加热温度？第17页/共21页第十八页，共22页。热量为反应放热。如果需要改变热量为反应放热。如果需要改变外界条件，需要再做一次校正。外界条件，需要再做一次校正。第18页/共21页第十九页，共22页。经结束。经结束。第19页/共21页第二十页，共22页。条件条件“Wait until”“Wait until”以确保仪以确保仪器升温到所需温度。器升温到所需温度。第20页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结会计学。Flows:通过(tnggu)反应釜壁的热流U: 釜壁的传热因子W/(m2K)A: 热交换面积 m2 Tr: 反