食品工程原理實(shí)驗(yàn)講義

1、實(shí)驗(yàn)一、雷諾實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解管內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式，認(rèn)識(shí)不同流動(dòng)形態(tài)的特點(diǎn)，掌握判別流型的準(zhǔn)那么。2. 觀察圓直管內(nèi)流體作層流、過渡流、湍流的流動(dòng)型態(tài)。觀察流體層流流動(dòng)的速度分 布。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 以紅墨水為示蹤劑，觀察圓直玻璃管內(nèi)水為工作流體時(shí)，流體作層流、過渡流、湍 流時(shí)的各種流動(dòng)型態(tài)。2. 觀察流體在圓直玻璃管內(nèi)作層流流動(dòng)的速度分布。三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置流程如圖1-1所示。圖1-1雷諾實(shí)驗(yàn)裝置1溢流管；2墨水瓶；3進(jìn)水閥；4示蹤劑注入管5水箱；6水平玻璃管；7流量調(diào)節(jié)閥實(shí)驗(yàn)管道有效長度：L = 600 mm外徑:Do = 30 mm內(nèi)徑：Di = 24.5 mm孔板流量計(jì)孔板內(nèi)

2、徑：do= 9.0 mm四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作(1) 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)調(diào)整示蹤劑注入管4的位置，使其處于實(shí)驗(yàn)管道6的中心線上。(2) 向紅墨水儲(chǔ)瓶 2中參加適量稀釋過的紅墨水，作為實(shí)驗(yàn)用的示蹤劑。(3) 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥 乙翻開進(jìn)水閥3,使水充滿水槽并有一定的溢流，以保證水槽內(nèi)的液位恒定。(4) 排除紅墨水注入管 4中的氣泡，使紅墨水全部充滿細(xì)管道中。2. 雷諾實(shí)驗(yàn)過程(1) 調(diào)節(jié)進(jìn)水閥，維持盡可能小的溢流量。輕輕翻開閥門7,讓水緩慢流過實(shí)驗(yàn)管道。(2) 緩慢且適量地翻開紅墨水流量調(diào)節(jié)閥，即可看到當(dāng)前水流量下實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水的流動(dòng)狀況層流流動(dòng)如圖1-2所示。用體積法秒表計(jì)量時(shí)間、量筒測量出水體

3、積可測 得水的流量并計(jì)算出雷諾準(zhǔn)數(shù)。因進(jìn)水和溢流造成的震動(dòng)，有時(shí)會(huì)使實(shí)驗(yàn)管道中的紅墨水流束偏離管的中心線或發(fā)生不同程度的擺動(dòng)；此時(shí)，可暫時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥 3,過一會(huì)兒，即可看到紅墨水流束會(huì)重新回到實(shí)驗(yàn)管道的中心線。圖1-2層流流動(dòng)示意圖 逐步增大進(jìn)水閥3和流量調(diào)節(jié)閥7的開度，在維持盡可能小的溢流量的情況下提高 實(shí)驗(yàn)管道中的水流量，觀察實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)水的流動(dòng)狀況過渡流、湍流流動(dòng)如圖1-3所示。同時(shí)，用體積法測定流量并計(jì)算出雷諾準(zhǔn)數(shù)。3. 流體在圓管內(nèi)流動(dòng)速度分布演示實(shí)驗(yàn)首先將進(jìn)口閥3翻開，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥7。翻開紅墨水流量調(diào)節(jié)閥，使少量紅墨水流入不流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)管入口端。再突然翻開流量調(diào)節(jié)閥7,在實(shí)驗(yàn)管路中可

4、以清晰地看到紅墨水流動(dòng)所形成的，如圖1-4所示的速度分布。圖1-4速度分布示意圖4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的操作(1) 關(guān)閉紅墨水流量調(diào)節(jié)閥，使紅墨水停止流動(dòng)。(2) 關(guān)閉進(jìn)水閥3，使自來水停止流入水槽。(3) 待實(shí)驗(yàn)管道沖洗干凈，水中的紅色消失時(shí)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥7。(4) 假設(shè)日后較長時(shí)間不用，請(qǐng)將裝置內(nèi)各處的存水放凈。五、考前須知做層流流動(dòng)時(shí) ,為了使層流狀況能較快地形成，而且能夠保持穩(wěn)定。第一，水槽的溢流 應(yīng)盡可能的小。 因?yàn)橐缌鞔髸r(shí)， 上水的流量也大， 上水和溢流兩者造成的震動(dòng)都比擬大，影 響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第二， 應(yīng)盡量不要人為地使實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生任何震動(dòng)。 為減小震動(dòng)，假設(shè)條件允 許，可對(duì)實(shí)驗(yàn)架進(jìn)行固

5、定。實(shí)驗(yàn)二、流體流動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)直管摩擦阻力APf、直管摩擦系數(shù)的測定方法。2. 掌握不同流量下摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re之間關(guān)系及其變化規(guī)律。3. 學(xué)習(xí)壓差傳感器測量壓差，流量計(jì)測量流量的方法。4. 掌握對(duì)數(shù)坐標(biāo)系的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測定既定管路內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力和直管摩擦系數(shù)。2測定既定管路內(nèi)流體流動(dòng)的直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re之間關(guān)系曲線和關(guān)系式。三、實(shí)驗(yàn)原理流體在圓直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體的具有粘性和渦流的影響會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。流體在 管內(nèi)流動(dòng)阻力的大小與管長、管徑、流體流速和摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間存在如下關(guān)系。Pfl u2hf=入=d 22dPfReu2d ul式中

6、：d 管徑，m ;Pf 直管阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa;l管長，m ；u 管內(nèi)平均流速，m / s;流體的密度，kg / m3;流體的粘度，Ns / m2。摩擦系數(shù)入與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系一般用曲線來表示。在實(shí)驗(yàn)裝置中，直管段管長I和管徑d都已固定。假設(shè)水溫一定，那么水的密度p和粘度也是定值。所以本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是測定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降Pf與流速u流量V之間的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和式 6-2可以計(jì)算出不同流速流量 V下的直管摩擦系數(shù)人用式6-3計(jì)算對(duì)應(yīng)的Re,從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出入與Re的關(guān)系曲線。四、實(shí)驗(yàn)流程及主要設(shè)備參數(shù)：1實(shí)驗(yàn)流程圖：見圖2-1水泵8將

7、儲(chǔ)水槽9中的水抽出，送入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì) 2測量流量, 然后送入被測直管段 5或6測量流體流動(dòng)的光滑管或粗糙管的阻力，或經(jīng)7測量局部阻力后回到儲(chǔ)水槽，水循環(huán)使用。被測直管段流體流動(dòng)阻力 p可根據(jù)其數(shù)值大小分別采 用變送器18或空氣一水倒置U型管10來測量。2 主要設(shè)備參數(shù)：被測光滑直管段:第-套管徑d 0.01(m)管長L -1.6(m)材料不銹鋼管第二套管徑d 0.095 (m)管長L -1.6(m)材料不銹鋼管被測粗糙直管段:第-套管徑d 0.01(m)管長L -1.6(m)材料不銹鋼管第二套 管徑d 0.0095 (m)管長L 1.6(m)材料：不銹鋼管 2被測局部阻力直管

8、段： 管徑d 0.015(m)管長L 1.2(m)材料:不銹鋼管3. 壓力傳感器：型號(hào):LXWY測量范圍：200 KPa壓力傳感器與直流數(shù)字電壓表連接方法見圖24. 直流數(shù)字壓差表：型號(hào)：PZ139測量范圍：0200 KPa5. 離心泵：型號(hào)：WB70/055流量：8(m3/ h) 揚(yáng)程：12(m)電機(jī)功率：550(W)6. 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)測量范圍精度46IBij r m弋HIEAw:-!-14n14:,10(f、廠 丿ITirE(mv) 計(jì)算得到。5. 電加熱釜是產(chǎn)生水蒸汽的裝置 ,使用體積為 7 升(加水至液位計(jì)的上端紅線 ),?內(nèi)裝有一支 2.5kw的螺旋形電熱器,當(dāng)水溫為30C時(shí)

9、，用200伏電壓加熱 釣25分鐘后水便 沸騰 ,為了平安和長久使用 ,建議最高加熱 (使用 )電壓不超過 200 伏(由固態(tài)調(diào)壓 器調(diào)節(jié) )。6. 氣源 (鼓風(fēng)機(jī) )又稱旋渦氣泵,XGB-2型，電機(jī)功率約0.75 KW(使用三相電源),在本實(shí)驗(yàn)裝置 上,產(chǎn)生的最大和最小空氣流量根本滿足要求。 使用過程中 ,?輸出空氣的溫度 呈上升趨勢。7. 電動(dòng)旁路調(diào)節(jié)閥 實(shí)現(xiàn)電腦過程控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，型號(hào) QSVW-16K 。通過對(duì)旁路的開關(guān)量來控 制進(jìn)入換熱器的空氣流量。8. A/D 轉(zhuǎn)換卡 ART PCI20039. 數(shù)據(jù)通訊 MOXA INDUSTRIO CP-132五、實(shí)驗(yàn)操作：1. 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 ,

10、檢查工作 .(1) 向電加熱釜加水至液位計(jì)上端紅線處。(2) 向冰水保溫瓶中參加適量的冰水,并將冷端補(bǔ)償熱電偶插入其中。(3) 檢查蒸氣管支路各控制閥是否已翻開。保證蒸汽和空氣管線的暢通。(4) 接通電源總閘， 設(shè)定加熱電壓， 啟動(dòng)電加熱器開關(guān)， 開始加熱。 或由電腦控制加熱。加熱電壓 170-190V 。2. 實(shí)驗(yàn)操作：(1) 一段時(shí)間后水沸騰 ,水蒸汽自行充入普通套管換熱器外管， 觀察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)可以開始。(2) 約加熱十分鐘后，可提前啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，保證實(shí)驗(yàn)開始時(shí)空氣入口溫度ti(C )比擬穩(wěn)定。(3) 用儀表調(diào)節(jié)空氣流量旁路閥的開度 ,使壓差計(jì)的讀數(shù)為所需的空氣流量

11、值(當(dāng)旁路閥全開時(shí) ,通過傳熱管的空氣流量為所需的最小值,全關(guān)時(shí)為最大值 )。儀表調(diào)節(jié)方法：同時(shí)按住set鍵和A/M鍵，用-鍵和1鍵調(diào)節(jié)閥門開度。如果想讓儀表恢復(fù)自控，那么 再同時(shí)按住set鍵和A/M鍵。也可利用儀表的控制功能調(diào)節(jié)流量：長 set按鍵，當(dāng)儀表pv欄顯示su時(shí)，用鍵 和1鍵調(diào)節(jié)sv欄中的數(shù)值，至需要到達(dá)的壓差數(shù)即孔板流量計(jì)壓差，測量空氣流量后，即可等待儀表自行控制。(4) 穩(wěn)定 5-8 分鐘左右可轉(zhuǎn)動(dòng)各儀表選擇開關(guān)讀取t1，t2，E 值。 (注意：第 1 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)必須穩(wěn)定足夠的時(shí)間 )(5) 重復(fù)(3)與(4)共做710個(gè)空氣流量值。(6) 最小 ，最大流量值一定要做。(7) 整

12、個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中 ，加熱電壓可以保持 (調(diào)節(jié))不變，也可隨空氣流量的變化作適當(dāng)?shù)恼{(diào) 節(jié)。3轉(zhuǎn)換支路，重復(fù)步驟 2 或 3的內(nèi)容，進(jìn)行強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn)。測定 710組實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)束 .(1)關(guān)閉加熱器開關(guān)。(2) 過5分鐘后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，并將旁路閥全開。(3) 切段總電源(4) 假設(shè)需幾天后再做實(shí)驗(yàn)，那么應(yīng)將電加熱釜和冰水保溫瓶中的水放干凈。六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備考前須知：1由于采用熱電偶測溫，所以實(shí)驗(yàn)前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。檢查熱電 偶的冷端，是否全部浸沒在冰水混合物中。2 檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。特別是每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行下一實(shí) 驗(yàn)之前，如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給

13、水量。3必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路控制閥之 一必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先開啟需要的支路閥，再關(guān)閉另一側(cè)，且開啟和關(guān)閉控制閥必須緩慢，防止管線截?cái)嗷蛘羝麎毫^大突然噴出。4必須保證空氣管線的暢通。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前，兩個(gè)空氣支路控制閥之一和旁 路調(diào)節(jié)閥必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源，然后開啟和關(guān)閉控制閥。七、附錄：1數(shù)據(jù)處理方法：孔板流量計(jì)壓差P =0.60Kpa、進(jìn)口溫度ti =22.4C、出口溫度 t2 =62.8 C 壁面溫度熱電勢4.20mv。數(shù)據(jù)及有關(guān)常數(shù)：(1) 傳熱管內(nèi)徑di (mm)及流通斷面積 F(m2).di = 20.0(

14、mm ),= 0.0200 (m );F = ndi2)/4 = 3.142 (0.0200)2/4= 0.0003142( m2).(2) 傳熱管有效長度 L( m )及傳熱面積Si(m2). L = 1.00m )si = n L c= 3.142 1.00 0.0200= 0.06284(m2).t1 ( C )為孔板處空氣的溫度，為由此值查得空氣的平均密度(1，例如：t1=22.4 C,查得 11 =1.19 Kg/m3。(4) 傳熱管測量段上空氣平均物性常數(shù)確實(shí)定.先算出測量段上空氣的定性溫度t (C )為簡化計(jì)算，取t值為空氣進(jìn)口溫度t1(C )及出口溫度t2(C )的平均值,即t

15、22.462.82=42.6Cp= 1.12 (Kg/m 3);Cp = 1005 (J/Kg -K);此查得：測量段上空氣的平均密度測量段上空氣的平均比熱測量段上空氣的平均導(dǎo)熱系數(shù)入=0.0277/m K);測量段上空氣的平均粘度尸0.0000192( Pa s);傳熱管測量段上空氣的平均普蘭特準(zhǔn)數(shù)的0.4次方為：Pr(5) 空氣流過測量段上平均體積V m3/h的計(jì)算：Vt018.113 ( P)0620318.1 13 (0.60)0620313.13(m3/h)VVt0273 t273 t113.13273 42.602732014.21 m3/h(6) 冷熱流體間的平均溫度差 tm：

16、C)的計(jì)算：Tw= 1.2705 + 23.518 4.20=100.( C )tmTwt1t21-100.042.657.45C2(7)其余計(jì)算：傳熱速率(W)3600仏21 行11005(62.828)1803600i Q/ tm $180/(57.45 0.06284) 50W/m2 -C傳熱準(zhǔn)數(shù) Nu j dj/50 0.0200/0.027736測量段上空氣的平均流速u V/F 360014.21/(0.00031423600)12.57 m/s雷諾準(zhǔn)數(shù) Re di u /0.0200 1 2.57 1.11/0.0000194 =14638BRem8作圖、回歸得到準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式NuA

17、Re m Pr 0.4中的系數(shù)。9重復(fù)1- 8步，處理強(qiáng)化管的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作圖、回歸得到準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式 Nu中的系數(shù)。Nu 0.0215Re0.788Pr04 實(shí)驗(yàn)五、 空氣 (氨)水填料吸收塔性能測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 了解填料吸收塔的操作原理和實(shí)驗(yàn)方法；2測定干填料塔單位填料高度的壓力降A(chǔ)p與空氣氣速的變化關(guān)系；3在一定的水噴淋密度下，測定濕填料塔單位填料高度的壓力降A(chǔ)p與空氣氣速的變化關(guān)系，并確定泛點(diǎn)速度；4以氨吸收為對(duì)象測定填料塔的傳質(zhì)單元數(shù)NOG、傳質(zhì)單元高度HOG、總體積吸收系數(shù) KYa.二、實(shí)驗(yàn)原理： 1液泛現(xiàn)象填料塔的壓力降與填料的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)無液體通過時(shí)， 壓力降與空塔氣速成正比，

18、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上為線性關(guān)系。 而有一定噴 淋密度的液體通過填料層時(shí)， 氣速變化小時(shí)壓力降的變化與空塔一致； 當(dāng)氣速增大到某一值， 壓力降的變化突然加大， 此時(shí)填料外表載液量增多，氣體通過受阻，到達(dá)了載點(diǎn)；當(dāng)氣速再增大，壓力降變化急劇增大，此時(shí)液體不能順利下流，填料塔充滿液體，產(chǎn)生了液泛現(xiàn)象， 塔工作不正常，剛開始產(chǎn)生液泛的速度稱為液泛速度 UF 。實(shí)際操作氣速 u=(0.5-0.8) U F. 以轉(zhuǎn)子流量計(jì)測空氣、水、氨的體積流量，空氣和氨的體積流量需校正。故必須測進(jìn)入流量 計(jì)的空氣和氨的溫度，再查標(biāo)準(zhǔn)校正曲線見說明書 ，確定實(shí)際流量。以 U 型管壓差計(jì)測填料層壓力降A(chǔ)pmmH 2O。2吸收操

19、作濃度計(jì)算：以清水逆流吸收 Air(NH 3)中的氨氣，清水中 X2=0 ；原料氣 Air(NH 3)中氨含量 Y 1靠流量計(jì) 控制，V NH3/VAir = 0.015 0.02. Y1 =實(shí)際 V NH3 與實(shí)際 VAir 之比。塔頂尾氣中氨含量 Y 2通過預(yù)先裝有 5ml、 0.005M 的硫酸吸收瓶來分析，靠量氣管量取 到達(dá)終點(diǎn)所需尾氣的體積V量，假設(shè)量氣管溫度為 T量，那么：Y2 = 2M H2SO4*V H2SO4/( V 量*273/ T 量)/22.4塔底吸收液的濃度 Xi靠滴定分析，移取10ml塔底吸收液，加2滴甲基橙，再以0.05M 的硫酸滴定至橙紅色。記錄所消耗的體積 V

20、 硫酸 ，那么：M1=2M H2SO4*V 硫酸/10 ,X1=18M1 /10003NOG 、 HOG 、 K Y測出吸收液的溫度，從相平衡曲線上查出相平衡常數(shù) m.AYi = Yi - Yi* = Yi -mXi , AY = 丫2 -丫2* = 丫2 -mX2那么平均推動(dòng)力為：AYm =(AY1-AY2)/ ln(A1/ YA Y2) , NOG = (Y i - Y 2) / AmY填料層高度Z = Hog Nog , Hog = V空氣*273/(22.4*T空氣)/ K Ya* Q ,-塔橫截面積。 Z ，那么可求 HOG ，最后求出總體積吸收系數(shù)KYa。三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑 ：分析

21、： 50ml 酸式滴定管一支，鐵架臺(tái)， 5ml 、 i0ml 移液管各一支， 250ml 錐形瓶 2 個(gè)， 吸耳球一個(gè)， 0.05M、 0.005M 硫酸各 500ml, 甲基橙指示劑一瓶。新填料塔的塔體為 100X 5mm有機(jī)玻璃管制成，填料層高度學(xué)生自行測取四、實(shí)驗(yàn)步驟：1空氣旁路閥全開，只啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，調(diào)空氣流量由小到大，依次讀取壓力降轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)、和空氣溫度。標(biāo)繪 p/z u的曲線。2先將空氣流量調(diào)至 0,翻開水保持噴淋量為40L/h,慢慢調(diào)空氣流量，直到觀察到液泛現(xiàn)象，并確定液泛氣速。讀數(shù)同1,并記錄。3將水流量調(diào)到301/h ,控制原料氣中氨濃度，氨流量選為0.02 m3/h，靠減

22、壓閥控制。在空氣、氨氣和水的流量根本穩(wěn)定后，記錄各流量計(jì)讀數(shù)以及空氣、氨氣溫度，塔底排 出液溫度；并分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。4尾氣分析：見說明書5吸收液分析：接取 200ml的吸收液加蓋。再取 10ml進(jìn)行滴定分析。6實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先關(guān)氨氣、再關(guān)水，最后關(guān)空氣。五、數(shù)據(jù)記錄與處理：1 干填料層 p/Z-u 關(guān)系 Z=0.4m, D=0.075m序號(hào)填料壓降 ApmmH2OA p/Z mmH2O/m空氣流量讀數(shù)m3/h空氣溫度C校正后空氣流量m3/h空塔氣速m/s123456789序 號(hào)填料壓降A(chǔ)pmmH2OA p/Z mmH2O/m空氣流量讀數(shù)m3/h空氣溫度C校正后空 氣流量m3/h空塔

23、氣速m/s塔內(nèi)操作 現(xiàn)象1塔內(nèi)正常23456789開始積液10塔內(nèi)積液11液泛12嚴(yán)重液泛133在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上作出 ApZu變化曲線4 氨吸收傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算； 氣體：空氣一氨混合氣；吸收劑：水；實(shí)驗(yàn)工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果空氣流量空氣流量計(jì)讀數(shù)m3/h空氣在流量計(jì)處溫度C校正后空氣流量m3/h氨氣流里氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h:氨的溫度C校正后氨的體積流量m3/h水的流量L/h塔頂丫2的測定尾氣分析用硫酸濃度 M尾氣分析用硫酸體積 ml5量氣管內(nèi)空氣體積 ml量氣管內(nèi)空氣溫度C塔底X1的測定滴定用硫酸濃度M滴定用硫酸的體積 ml吸收液的體積ml10相平衡塔底液相溫度C相平衡常數(shù)m求氣相總傳質(zhì)單元數(shù)No

24、g塔底氣相濃度丫1塔頂氣相濃度丫2對(duì)數(shù)平均濃度差 AYmNog求總體積吸收 系數(shù)氣相總傳質(zhì)單兀咼度Hog空氣的摩爾流量V塔的橫截面積Q2KYa回收率丫1 -丫2/ Y1思考題：如何提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性?實(shí)驗(yàn)六、板式塔塔板的水力學(xué)性能測定、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)了解塔設(shè)備的根本結(jié)構(gòu)和塔板篩孔、浮閥、泡罩、固舌的根本結(jié)構(gòu)，觀察 氣液兩相在不同類型塔板上氣 T夜的流動(dòng)與接觸狀況，加深對(duì)塔性能的解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 通過冷模實(shí)驗(yàn)可以觀察到實(shí)驗(yàn)塔內(nèi)正常與幾種不正常的操作現(xiàn)象，并進(jìn)行塔 板壓降的測量。2. ?通過實(shí)驗(yàn)測得每種塔板的負(fù)荷性能圖。三、主要設(shè)備參數(shù)：板式塔塔高：920mm塔徑：100 X 5材料為有機(jī)

25、玻璃板間距：180mm空氣孔板流量計(jì)：孔徑17mmA0d04其中：Q流量m3/sC0-孔板流量計(jì)孔流系數(shù)C0=0.67 d0-流量計(jì)孔流直徑m2 P-孔板流量計(jì)壓差PaXGB- 2 旋渦氣泵SZ 037水泵四、實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程示意圖見圖一，板式塔由下向上,?由塔底流如圖一所示，空氣由旋渦氣泵經(jīng)過孔板流量計(jì)計(jì)量后輸送到板式塔塔底 的塔板依次是篩板、浮閥、泡罩、舌形塔板.液體那么由離心泵經(jīng)過孔板流量計(jì)計(jì)量后由塔頂進(jìn)入塔內(nèi)并與空氣進(jìn)行接觸 回水箱內(nèi)。f1Ll?n生臂JK登dtbillKA MunAUMAHyu-MUKASE龍_H團(tuán)融-4- E na.圏一、板武塔猊程示糞圖五、實(shí)驗(yàn)方法：1. 首先

26、向水槽內(nèi)放入一定數(shù)量的蒸餾水，將空氣流量調(diào)節(jié)閥放置開的位置，?將離心泵流量調(diào)節(jié)閥關(guān)上。2. 啟動(dòng)旋渦氣泵改變空氣流量分別測定四塊塔板的干板壓降。3. 將流程圖示下路翻開上路關(guān)閉后啟動(dòng)離心泵，分別改變空氣、液體流量，用觀察法測出篩板的操作負(fù)荷性能圖。4. 將下路翻開關(guān)閉上路，分別改變空氣流量、液體流量，測定其四塊塔板的壓降，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先關(guān)閉水流量，待塔內(nèi)液體大局部流回到塔底時(shí)再關(guān)閉旋渦氣泵。六、考前須知：1. 為保護(hù)有機(jī)玻璃塔的透明度，實(shí)驗(yàn)用水必須采用蒸餾水。2. 開車時(shí)先開旋渦氣泵后開離心泵，停車反之，？這樣防止板式塔內(nèi)的液體灌入風(fēng)機(jī)中。3. 實(shí)驗(yàn)過程中每改變空氣流量或

27、水流量時(shí)，必須待其穩(wěn)定后關(guān)察其現(xiàn)象和測取數(shù)據(jù)。4假設(shè)U型管壓差計(jì)指示液面過高時(shí)將導(dǎo)壓管取下用吸耳球吸出指示液。5.水箱必須充滿水，否那么空氣壓力過大易走短路。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果參考值1.干板時(shí)每塊塔板的壓降水流量0升/時(shí)溫度14C1234空氣孔板流量計(jì)U型管壓差計(jì)讀數(shù)毫米水柱175796200空氣流量m3/ h 篩板壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象491733浮閥壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象11102147泡罩壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象8112873舌形壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象102338752.在空氣流量一定時(shí)每塊塔板的壓降及操作現(xiàn)象空氣孔板流量計(jì)U型管壓差計(jì)讀數(shù)mmH2O28空氣流量m3/ h 水流量升/時(shí)204060篩板壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象9正常24正

28、常34正常浮閥壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象45正常50正常45正常泡罩壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象51正常60液泛64液泛舌形壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象43正常46正常83液沫夾帶從以上實(shí)驗(yàn)可以觀察到實(shí)驗(yàn)塔內(nèi)幾種不正常的操作現(xiàn)象，并得泡罩塔板壓降最大，篩板塔板最小,泡罩塔板容易液泛。3.篩塔塔板操作的測定 固定空氣流量，改變液體流量空氣孔板流量計(jì)U型管壓差計(jì)讀數(shù)mmH2O20空氣流量0.170 m3/h水流量升/時(shí)1020406080100篩板壓降222528344240實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正常正常正常正常正常漏液固定液體流量，改變空氣流量水流量40升/時(shí)空氣孔板流量計(jì)U型管壓 差計(jì)讀數(shù)mmH2o71100200空氣流量m3/ h 篩板壓降及實(shí)

29、驗(yàn)現(xiàn)象323854實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正常正常霧沫夾帶固定液體流量，改變空氣流量水流量100升/時(shí)空氣孔板流量計(jì)U型管壓 差計(jì)讀數(shù)mmH2O1660100空氣流量m3/ h 篩板壓降及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象354455實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正常正常霧沫夾帶為讓實(shí)驗(yàn)的學(xué)生能同時(shí)看到幾種塔板，？本實(shí)驗(yàn)裝置所采用的實(shí)驗(yàn)塔為四種塔板復(fù)合而成它較之采用四個(gè)塔并列裝置，具有流程簡單的優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)和測試中卻帶來了一定困難。由 于四塊塔板具有各自的性能，？在同一操作條件下每塊塔板的操作狀況不同且相互影響，？我們所測篩板塔板的操作負(fù)荷性能圖是用目測法來確定的誤差一定會(huì)很大?？諝饬髁?/hA- B為液沫夾帶線 B- D為最大液相線C- D為漏液線A-

30、C為最小液相線液體流量l/h空氣流量0.54m3/h液體流量10l/h空氣流量0.15m3/h液體流量100l/h實(shí)驗(yàn)七、乙醇一水雙組分溶液的連續(xù)精餾一、目的：了解填料精餾塔的別離原理和結(jié)構(gòu)；掌握連續(xù)精餾的特點(diǎn)，測定連續(xù)精餾過程中全 回流和局部回流的理論塔板數(shù)；測定全回流時(shí)塔內(nèi)易揮發(fā)組分的濃度與填料層高度的變化關(guān)系；掌握用氣相色譜分析濃度的方法。二、原理：利用兩組分相對(duì)揮發(fā)性的差異來別離，通過在塔內(nèi)引入下降的液流使氣液兩相屢次的 局部汽化和局部冷凝，從而在塔頂?shù)玫捷^純的易揮發(fā)組分，在塔釜得到較純的難揮發(fā)組分。連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出料。既有精餾段操作線，又有提餾段操作線，全回流時(shí)塔頂?shù)臐舛茸?大，操作

31、線與對(duì)角線重合，理論塔板數(shù)最少；回流比發(fā)生變化時(shí)， 精餾操作線和提餾操作線位置發(fā)生變化，恒定后塔頂塔釜濃度根本不變。yn = Rxn-i/(R+1) + Dx d/(R+1) ， yn = Rxn-i/(R+1) + Dx d/(R+1),yq = qxq/(q -) - xF/(q -1)作理論塔板數(shù)時(shí)，先作精餾操作線，再求出進(jìn)料線方程，確定兩操作線的交點(diǎn)，然后確定提餾段操作線。q值的計(jì)算過程如下：氣1km01 |科所需甦量r + C仕-t)Q =原料液的飽和潛熱二式中：r料液在泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱kJ/kmol，一般取兩純組分飽和潛熱的加和平均值。Cpm料液在進(jìn)料溫度和泡點(diǎn)溫度下的平均比熱

32、kJ/kmol K丨ts -進(jìn)料液的泡點(diǎn) ；t進(jìn)料液的溫度組成分析方法如下：采用氣相色譜熱導(dǎo)儀分析塔頂與塔釜產(chǎn)物及原料液的含量。分析條件為：2；柱溫100 C；汽化溫度130 C；檢測室溫度120 C；橋電流100mA.由氣相色譜工作站處理色譜峰得各組分的面積百分?jǐn)?shù)，再校正得摩爾百分含量。3，沸點(diǎn) 78.2 C ;請(qǐng)同學(xué)們查出乙醇-水的相平衡數(shù)據(jù)填入下表中：yx三、儀器與試劑:連續(xù)填料精餾裝置一套內(nèi)徑20mm、填料高度1.4m，氣相熱導(dǎo)檢測儀以及色譜工作站一套，溫度計(jì)，擦鏡紙，10ml量筒，微量注射器10uL滴管。無水乙醇 600ml.四、實(shí)驗(yàn)步驟：1. 將含20%左右的乙醇一水混合液300m

33、l參加塔釜中，通冷凝水。同時(shí)測定原料液濃度。測溫-rR2. 按儀器操作規(guī)程升溫至沸騰，全回流20分鐘后開始用滴管和注射器取樣分析，用氣 相色譜測塔頂和塔釜的濃度。3. 改變回流比R=3，將原料液以40ml/h速度加料，穩(wěn)定60min鐘后開始取樣分析。4. 結(jié)束后，先關(guān)電流，待溫度降到50C以下關(guān)冷凝水。五、數(shù)據(jù)記錄和處理：1記錄：a.回流比為無窮大時(shí)：原料液的濃度Xf=，溫度=,塔頂溫度=，塔釜溫度=b回流比為3時(shí)：原料液的濃度xf=，溫度=，塔頂溫度=，塔釜溫度=塔頂折射率： 塔頂濃度： 塔釜折射率： 塔釜濃度： 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理a. 作出全回流時(shí)填料層高度與濃度的變化曲線并討論b. 作平衡相圖，并求出全回流和局部回流時(shí)的理論塔板數(shù)及等板高度回流比OO3理論板數(shù)等板高度局部回壷實(shí)驗(yàn)八、洞道式枯燥實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解實(shí)驗(yàn)室枯燥設(shè)備的根本構(gòu)造與工作原理，掌握恒定枯燥條件下物料的枯燥曲線 和枯燥速率曲線的測定方法。2. 學(xué)習(xí)物料含水量的測定方法。加深對(duì)物料臨界含水量XC的概念及其影響因素的理 解。3. 學(xué)習(xí)恒速枯燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)的測定方法。 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1每組在空氣流量和溫度不變的條件下，測量一種物料的枯燥曲線、枯燥速率曲線和 臨界含水量。2測定恒速枯燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于一定的濕物料在恒