化工原理实训项目

1、实训一 填料塔的流体力学实验一实训目的：1熟悉填料塔的构造与操作。2观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。二基本原理填料塔流体力学特性 吸收塔镇填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。气体通过干填料时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上唯一直线，如图 1 所示的 L=0 的线，其斜率为 1.82。

2、当有液体喷淋（L2L1）且在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降。随气速的进一步增加出现载点，填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图 1 中的 A。当气速增大到点B，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点称为液泛点。图 1 填料层的Pu 关系正确确定流体通过填料层的压降对计算流体通过填料层所需的动力十分重要，掌握液泛规律，对于填料塔的操作和设计更是一项非常重要的内容。本实训项目就是要通过测定干填料以及不同液体流量下塔的压强降与空塔气速，了

3、解填料塔的也烦，测定压强降与空塔气速之间的关系以及不同液体流量下的泛点。三装置和流程设备参数：风机：XGB-12 型，550W；填料塔：玻璃管内径 D0.1m，内装1010mm，填料层高度 Z1.2m；填料塔：玻璃管内径 D0.1m，内装1010mm，填料层高度 Z1.2m；2流程吸收和解吸实验装置流程见图 2 所示，吸收质（纯气体或与空气的混合气）由钢瓶经二次减经二次减压阀和转子流量计 15，进入吸收塔塔底，气体由下向上经过填料层与液相水逆流接触，到塔顶经放空；吸收剂（纯水）经转子流量计 7 进入塔顶，再喷洒而下；吸收后溶液流入塔底液料罐中由解吸泵 2 经流量计 14 进入解吸塔，空气由 6

4、 流量计控制流量进入解吸塔塔底由下向上经过填料层与液相逆流接触，对吸收液进行解吸，然后自塔顶放空，U 形液柱压差计用以测量填料层的压强降。图 2吸收解吸实验装置流程1-；2-解吸液泵；3-吸收液泵；4-风机；5-空气旁通阀；6-空气流量计；7-吸收液流量计；8-解吸塔；9-解吸收塔底取样阀；10、11-U 型管放；12-吸收塔；13- 吸收塔底取样阀；14-解吸液流量计；15- CO2 流量计；16-吸收用空气流量计解；17-吸收用空气泵；18- CO2 钢瓶；19-放水阀；20-减压阀；21-解吸液取样阀；22-吸收液取样阀四实训方法及步骤 测量吸收塔干填料层（PZ）u 关系曲线（只做解吸塔

5、）：先全开空气旁路调节阀 5，启动风机，（先全开阀 5 和空气流量计阀，再利用阀 5调节进塔的空气流量。空气流量按从小到大的顺序）填料层压降P（压差计 10），测取 810 组数据，然后在对数坐标纸上以空塔气速 u 为横坐标，以高度的压降PZ 为纵坐标，标绘干填料层(PZ)u 关系曲线。 测量吸收塔在某喷淋量下填料层(PZ)u 关系曲线：将水流量固定在 300Lh（水的流量因设备而定），然后用上面相同方法调节空气流量，并填料层压降P、转子流量计读数和流量计处空气温度，并注意观察塔内的操作现象，一旦看到液泛现象时，记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为 300Lh 时的（P

6、z）u 关系曲线，从图上确定液泛气速，并与观察的液泛气速相比较。（实验时要注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计要一致，并注意吸收塔下的储料罐中的液位，对各流量计及时调节以达到实验时的操作条件不变）五思考题1.阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征。2.工业上吸收在低温、加压下进行，而解吸是在高温、常压下进行，为什么？3.为什么易溶气体的吸收和解吸属于气膜控制过程，难溶气体的吸收和解吸属于液膜控制过程？六要求1.整理原始测试数据，用 Excel 计算各实验条件下的空塔气速及填料层压降。2.用 Origin 应用在双对数坐标上标绘干填料和不同喷淋量下塔内压强降与空塔气速的关系图。实训二精 馏 实 验一

7、、实训目的熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。掌握精馏塔理论塔板数的计算方法。测定全回流时的全塔板效率。测定部分回流时的全塔板效率。二、实训原理在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合

8、工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，及无任何产品拆除，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实际意义。当时，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。实际回流比常取最小回流比的 1.22 倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会几句，分离效果也将变坏。精馏塔的全塔板效率 精馏塔的全塔板效率 E0 为理论板数 NT 与实际塔板数 N 之比混合液体由储料罐经进料泵由直接进料阀处（由槽转子流量计计量后）进入塔内。塔釜的液面计用于观察塔釜内的存液量。塔底产品经过冷却器由平衡管流出。回流比调节器用来控制回流

9、比,馏出液储罐接收馏出液。回流比控制采用电磁铁吸合摆针方式来实现的。在计算机内编制好通断时间程序就可以控制回流比。（2）测控系统测控系统由两部分组成，控制面板和计算机控制系统。控制面板见图 2。图 1 精馏装置和流程示意1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-料液循环阀；5-直接进料阀；6-间接进料阀； 7-流量计；8-槽；9-玻璃观察段；10-塔身；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器；14 回流比控制器；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐；17-放空阀；18-塔釜出料电磁阀；19-塔釜储料罐；20-塔釜出料液阀；21-第六块板进料阀；22-第七块板进料阀；23-第八块板进

10、料阀；24-塔釜液位计；25-进料预热器；图 2 仪表面板示意图4.设备操作参数设备操作参数见表 1表1 设备操作参数(供参考)序号名称数据范围说明1热电压()70-150维持正常操作下的参数值；用固体调压器调压,指示的功率约为实 际功率的 12-23 。2回流比 R4-3塔顶温度77-83()4操作稳定 时间2035 分钟开始升温到正常操作约 30min；正常操作稳定时间内各操作参数值维持不变，板上鼓泡均匀。四. 实训方法及步骤1 实验前准备工作、检查工作：检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态。配制一定浓度(体积分数 20左右)的乙醇水混合液(总容量 10 升左右),然后倒入储料罐

11、。打开直接进料阀和进料泵开关, 向精馏釜内加料到指定的高度 (冷液面在塔釜总高 23 处), 而后关闭直接进料阀和进料泵开关。2 实验操作（1） 全回流操作打开塔顶冷凝器的冷却水,冷却水量要足够大.记下室温值。接上电源闸（220V），按下装置上总电源开关。调节加热电压表为 150 伏左右, 待塔板上建立液层时,可适当加大电压,使塔内维持正常操作。等各块塔板上鼓泡均匀后,保持加热釜电压不变, 在全回流情况下稳定 20 分钟左右（及塔顶温度基本稳定）,期间仔细观察全塔传质情况,待操作稳定后分别在塔顶、塔釜取样口用三角瓶同时取样,用酒度计分析样品浓度。（2） 部分回流操作在全回流稳定并取样分析后。其

12、操作条件不变。打开间接进料阀门和进料泵开关，选择并全开相应的塔板进料阀。进料调节转子流量计阀, 以2.0-3.0（lh)的流量向塔内加料; 打开回流比开关，用回流比控制调节器调节回流比 R4 ; 馏出液收集在塔顶容量管中。塔釜产品由溢流管流入收集器内。 等操作稳定后,观察板上传质状况,记下加热电压、塔顶温度等有关数据,整个操作中维持进料流量计读数不变, 用三角瓶取下塔顶、塔釜和进料三处样品,用酒度计分析,并进原料液的温度(室温)。3实验结束. 检查数据合理后, 停止加料、关闭加热开关、关闭回流比开关。5实验结果理论板数(块)3-6一般用图解法总板效率40-85精 度1 块. 根据物系的 t-x

13、-y 关系,确定部分回流下进料的泡点温度。.停止加热后 10 分钟,关闭冷却水,一切复原。五思考题1.全回流？全回流操作有哪些特点，在生产中实际意义？如何测定全回流条件下塔的气液负荷？2.热对精馏操作的参数影响？你认为热量主要消耗在何处？3.如何判断塔的操作以达到稳定？4.什么叫“灵敏板”？塔板上的温度(浓度)受哪些影响？如何确定精馏塔的操作回流比？5.进料状态对精馏塔的操作有何影响？确定 q 线需要测定哪几个量？本实验装置能否精馏出 95%以上的？六要求1.在直角坐标系中绘制 x-y 图，用图解法求出理论板数。2.求出全塔版效率。3.结合精馏操作对实验结果进行分析。七. 使用本实验设备应注意

14、事项1.本实验设备加热功率由仪表自动来调节,固在加热时应注意加热千万别过快,以免发生爆沸(过冷沸腾),使釜液从塔顶冲出,若遇此现象应立即断电,重新加料到指定冷液面,再缓慢升电压,重新操作。升温和正常操作中釜的电功率不能过大。2. 开车时先开冷却水,再向塔釜供热;停车时则反之。3. 测浓度用酒度计体积分数,一定要同时记其测量温度,并按给定的酒度计与溶液密度之间的关系测定有关数据。4. 为便于对全回流和部分回流的实验结果(塔顶产品和质量)进行比较, 应尽量使两组实验的加热电压及所用料液浓度相同或相近。连续开实验时, 在做实验前应将前一次实验时留存在塔釜和塔顶产品接受器内的料液均倒回原料液瓶中。八实

15、验数据：精馏实验数据表质量分率实验装置：1实际塔板数：10物系：乙醇-水全回流：R = 部分回流：R =4进料量：3 L/h进料温度：泡点温度：塔顶组成塔釜组成塔顶组成塔釜组成进料组成度(%)换算温度（）20体积分数（%）20密度(g/cm3)实训三洞道干燥实验一. 实训目的了解洞道干燥设备的基本流程、工作原理和操作方法。掌握物料干燥速率曲线的测定方法；测定湿物料的临界含水量 Xc。二实训原理干燥是最常见的有效除湿的方法之一，干燥速率受众多的影响，主要与物料及其含水性质、干燥介质的性质、流速和干燥介质与湿物料接触方式等实验测定。有关，一般由干燥曲线 干燥曲线即物料的含水量 X 与干燥时间 的关

16、系曲线，他反映了物料在干燥过程中含水量随干燥时间的变化关系。物料干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而有所不同，其基本变化趋势如图 1（a）所示。干燥曲线中 BC 段位直线，随后的一段 CD 为曲线，直线和曲线的交接点为临界点 C，临界点时物料的含水量称为临界含水量用 Xc 表示。三装置和流程实验装置流程见图 1 所示。图 1 实验装置流程图1. 中压风机；2.流量计；3. 空气进口温度计；4.重量传感器；5.燥物料；6.加热器；7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；15.

17、进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器。四、 实训步骤1 实训前的准备工作（1） 将燥物料试样进行充分的浸泡。（2） 向湿球温度湿度计的附加蓄水池内，补充适量的水， 使池内水面上升至适当位置。（3） 将燥物料的空支架安装在洞道内。（4） 调节新空气2 装置的实验操作方法阀到全开的位置。（1）（2）（3）按下电源开关的绿色按键，在按风机开关按钮，开动风机。调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至所需读数。在温度显示控制仪表上，利用(,)键调节实验所需温度值，sv窗口显示，此时 pv 窗口所显示的即为干燥器的干球温度值，按下加热开关，让电热器通电。（4） 干

18、燥器的流量和干球温度恒定达 5 分钟之后，即可开始实验。此时，数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量(GD)。（5）将燥物料试样从水盆内取出，控去浮挂在其表面上的水份(使用呢子物料时，最好用力挤去所含的水分，以免干燥时间过长。将支架从干燥器内取出，再将支架试样内直至尽头)。（6） 将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上。注意:不能用力过大，使传感器受损。（7） 立即按下秒表开始计时，并显示仪表的显示值。然后每隔一段时间数据一次(总重量和时间 )，直至减少同样时间重量的减少是恒速阶段所用时间的 8 倍时，即可结束实验。五、思考题1.干燥曲线必须在恒定干燥条件下测定，所谓恒定的干燥条件是指哪些条件要恒定？完成本实验要测取哪些数据？2. 在6070的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料?为什么?通常要获得绝干物料采用什么方法?3. 干球温度和湿球温度有何区别？随着湿度的增