氧解析_化工原理_吸收_实验报告
化工原理氧解析实验报告
课程名称：化工原理实验学校：北京化工大学学院：
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姓名：
实验日期：
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一、实验摘要
本实验利用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水，送入解析塔顶再用空气进行解析，测定不同液量和气量下的解析液相体积总传质系数，并进行关联，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。
二、实验目的及任务
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。
3、掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。
4、学习气-液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。
三、基本原理
1、填料塔流体力学特性
气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层“压降—空塔气速”关系示意如图1所示。
（1）在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得斜率为1.8~2的直线（图中Aa 直线）。 （2）当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次方，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。
（3）随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，“压降—气速”线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。
（4）到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
lg u
a l g △p
A
b
c
d
2、传质实验
填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。
本实验是对富氧水进行解吸，如图2所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也为直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方程为
m
p x A X aV K G ?=， 即
m
P A x X V G a K ?=/
])()(ln[)
()(11221122e e e e m x x x x x x x x X -----=
?
()12x x L G A -=
Ω=Z V P
相关填料层高度的基本计算式为：
OL
OL x x e x N H x x dx
a K L Z =-Ω=?12
即OL
OL N Z H /=
m
x x e OL x x x x x dx
N ?-=-=?
21
1
2
Ω=
a K L H X OL
图2 富氧水解吸实验
图1 填料层“压降—空塔气速”关系示意图
G A单位时间内氧的解吸量，kmol/(m2?h)；
K x a液相体积总传质系数，kmol/(m3?h)；
Vp填料层体积，m3；
Δx m液相对数平均浓度差；
x2液相进塔时的摩尔分数（塔顶）；
x e2与出塔气相y1平衡的摩尔分数（塔顶）；
x1液相出塔的摩尔分数（塔底）；
x e1与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底）；
Z填料层高度，m；
?塔截面积，m2；
L解吸液流量，kmol/(m2?h)；
H OL以液相为推动力的总传质单元高度，m；
N OL以液相为推动力的总传质单元数。
由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大也想的湍动程度即增大喷淋量。
在y-x图中，解析过程的操作线在平衡线下方，本实验中是一条平行于横坐标的水平线（因氧气在水中浓度很小）。
本实验在计算时，气液相浓度的单位用摩尔分数而不用摩尔比，这是因为在y-x图中，平衡线为直线，操作线也为直线，计算比较简单。
四、实验装置及流程
氧气吸收解吸装置流程：
（1）氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀进入氧气缓冲罐，稳压在0.03～0.04Mpa，为确保安全，缓冲罐上装有安全阀，当缓冲罐在压力达到0.08MPa时，安全阀自动开启。
（2）氧气流量调节阀调节氧气流量，并经转子流量计计量，进入吸收塔中。
（3）自来水经水转子流量计调节流量，由转子流量计计量后进入吸收塔。
（4）在吸收塔内氧气与水并流接触，形成富氧水，富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。
（5）空气由风机供给，经缓冲罐，由空气流量调节阀调节流量经空气转子流量计计量，通入解吸塔底部，在塔内与塔顶喷淋的富氧水进行接触，解吸富氧水，解吸后的尾气由塔顶排出，“贫氧水”从塔底通过平衡罐排出。
（6）由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。空气流量计前装有计前表压计。为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计。
（7）在解吸塔入口设有入口采出阀，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀取样。两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。
图3氧气吸收解吸装置流程图
五、实验内容及步骤
1、流体力学性能测定
（1）测定干填料压降
① 塔内填料事先已吹干。
② 改变空气流量，测定填料塔压降，测取10组数据。 （2）测定湿填料压降
① 固定前先进行预液泛，是填料表面充分润湿。
② 固定水在某一喷淋量下，改变空气流量，测定填料塔压降，测取6~8组数据。 ③实验接近液泛时，气体的增加量不要过大，否则图1中的泛点不容易找到。密切观察填料表面气液接触状况，并注意填料层压降变化幅度，务必等到各参数稳定后再读数据，
液
1、氧气钢瓶
2、氧减压阀
3、氧压力表
4、氧缓冲罐
5、氧压力表
6、安全阀
7、氧气流量调节阀 8、氧转子流量计 9、吸收塔
10、水流量调节阀 11、水转子流量计 12、富氧水取样阀
13、风机
14、空气缓冲罐 15、温度计 16、空气流量调节阀 17、空气转子流量计 18、解吸塔
19、液位平衡罐 20、贫氧水取样阀 21、温度计 22、压差计
23、流量计前表压计 24、防水倒灌阀
泛后填料层压降在几乎不变的气速下明显上升。
④稍增加气量，再取一两个点，注意不要使气速过分超过泛点，避免冲破和冲跑填料。（3）注意空气流量的调节阀要缓慢开启和关闭，以免撞破玻璃管。
2、传质实验
①将氧气阀打开，氧气减压后进入缓冲罐，罐内压力保持0.04~0.05Mpa，氧气转子流量计保持0.3L/Min左右。为防止水倒灌进入氧气转子流量计重，开水前要关闭防倒灌阀，或先通入氧气后通水。
②传质实验操作条件选取：水喷淋密度取10~15m3/(m2·h)，空塔的气速0.5~0.8m/s，氧气入塔流量为0.01~0.02m3/h，适当调节氧气流量，使吸收后的富氧水浓度控制在不大于19.9mg/L。
③塔顶和塔底液相氧浓度测定：分别从塔顶与塔底取出富氧水和“贫氧水”，用测氧仪分析其氧的含量。
④ 实验完毕，关闭氧气时，务必先关氧气钢瓶总阀，然后才能关闭氧减压阀及氧气流量调节阀。检查总电源、总水阀及各管路阀门，确实安全后方可离开。
六、实验数据处理
计算并确定干填料及一定喷淋量下的湿填料在不同空塔气速u下，与其相应的单位填料高度压降Δp/Z的关系曲线，并在双对数坐标系中作图，找出泛点与载点。
表1：干塔数据：水流量L=0 L/h 填料高度h=0.75m 塔径d=0.1m
转子流量计：空气，T=20℃，P=101.325KPa
表2：湿塔数据：L=60～250 L/h ，h=0.75m ，d=0.1m
转子流量计：空气，T=20℃，P=101,325KPa ；水流量80L/h 。
（1）下以干塔数据中第一组为例，说明计算过程： 单位塔高压降确定：
88
117.3(/)0.75
P Pa m z ?== 流量校正：
3312
2133
21
286.65101.310109.667(m /)293.15(1.16610+101.310)PT V V h PT ??==?=??? 流速确定：
29.667
0.332(/)3600(0.1/2)
V u m s A π=
==?? 湿塔的计算过程与干塔一致，不再赘述。
（2）计算实验条件下（一定喷淋量、一定空塔气速）的液相体积总传质系数K x a
及液相总传质单元数H OL 。 表3：氧解吸操作数据：
h=0.75m ，d=0.1m w 平衡=11.03mg/L （y1=y2=0.21，P=101.3KPa ）
以第一组数据为实例，10℃时的密度：998.67kg/m 3
。 塔温：
1211.1+10.810.9522
T T T +===平均
系统总压确定：
0.5101.30.50.549.5745P P P =+??=+?总大气塔=101kPa
亨利系数确定：
-526
-526(8.6594100.07714 2.56)10(8.65941010.950.0771410.95 2.56)10=3394300
E T T =-??+?+?=-??+?+?
亨利系数:
3394300m 33417101.625
E P =
==总 平衡浓度：
6e1e2y 0.21x x 6.2810m 33417
-==
==? 塔顶（底）摩尔分率计算：
2
223
353
324.8
1010321.401024.81998.6711032
1810O O H O c M x c M M ρ
-??===???++??顶
顶顶
平均推动力：
61e122m 112221(x -x )() 2.2810()()ln[]ln[]()()
e e e e e x x x x x x x x x x x x ----?X =
==?----顶底顶底
同理：
液体流率：
280998.674438.5/18
H O V L mol s M ρ??===液（L/h ）
气体流率： ()0.0328mol/s G
L x x =-=顶底
填料塔体积：2230.750.05 5.8910p
V h r ππ-=??=??=?
传质系数的确定：
3
36
0.0442440k /()5.8910 2.2810
x P m G K a mol m s V x --=
==?????? 传质单元高度：62
4438.5
0.2312.44100.05oL x L H m
K a A π=
==????
七、实验结果作图及分析
1、流体力学性能测定
2、传质实验：
液相体积总传质系数K x a 和液相总传质单元高度H OL 计算结果如下：
载点与泛点的位置： 如图6所示
水流量为80L/h 时
载点为A 点(0.5571,380.68) 泛点为B 点(1.105,1603.04)
图6
图5
图4
x OL
八、结果讨论及误差分析
1、流体力学性能测定
（1）无液体喷淋时如图所示，在双对数坐标下，干塔压降与气速呈线性关系，拟合关系式为：log(?P
Z
)=2.43+1.8302log?(u)，即与u1.8302呈正比。
（2）当有喷淋量时（80L/h），在低气速下也与气速呈线性关系，与u1.22呈正比。
随气速的增加，出现载点，持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡。到液
泛点后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
（3）将干塔、湿塔填料塔压降与气速关系进行对比，见图，可以看出，有液体喷淋时，填料层压降均大于同一气速下的干塔压降。
2、传质实验
由数据可以看出，在氧气-水系统中，液相体积总传质系数K x a与液量正相关，而与气量基本无关。这是由于氧气极难溶于水，因而本系统是液膜控制系统，K x a近似等
于k x a，而k x a∝L 0.7~0.8
，故液相体积总传质系数K x a仅与液量有关，与气量无关。
3、误差分析
（1）系统误差：装置整体气密性不够理想，造成流体流动时对整体系统带来的波动影响，转子流量计在计量空气流速时不够稳定
（2）主观误差：人为读取压差计及转子流量计时存在主观误差。
（3）其他误差：由于氧气浓度测量仪与实验装置数量不匹配，导致在实验后期不能够在得到待测液后一分钟内得以测量，实验室环境含氧量及温度在此期间对烧杯内待测液有所影响，导致最终温度及含氧量的测定存在误差。
九、思考题
1、阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征
答：气体通过干填料时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致，因此在对数坐标纸上作关系曲线，表现为一直线。当有喷淋量时，在低流速下压降也正在于气速的1.8～2 次方，但大于同一气速下干填料的压降。随气速增加，出现载点，
y y x
11m
K k k =+出现载点，持液量增大，曲线向上弯曲，斜率变陡，到达泡点后，压降持续增大，出现液泛。
2、比较液泛时单位填料高度压降和图中液泛压降值是否相符，一般乱堆填料液泛时单位填料高度压降为多少？
答：实验中发现，乱堆填料液泛时单位填料层高度的气体压降基本上为一恒值。由此推测，当操作气速低于泛速时，其它等压降曲线会有与泛点关联图线相像的曲线形状。实验结果证实了这一推测。乱堆填料液泛时单位填料高度压降一般不低于2kPa/m 。
3、试计算实验条件下填料塔实际气液比V/L 是最小气液比（V/L ）min 的多少倍？
答：5
-5
651212min 102.91121
.033399106282.1105630.6106282.1?=-???-?=--=??? ??---y y x x L V e ，实际气液比：0.095931441
.84.22/5.17==L V ， 故:35m in
1030.3)10911.2/(09593.0/?=?=?
?? ??-L V L V
4、工业上，吸收在低温、加压下进行，而解吸在高温、常压下进行，为什么？
答：相平衡常数m=f(p,T),且温度下降，压力上升时，m 降低，气体越易溶，越易被吸收，因而吸收常在低温、加压下进行。反之，高温、减压对解吸有利，因而解吸在高温、常压下进行。
5、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？
答：根据双膜模型导出的结果可知总传质阻力为气膜传质阻力与液膜传质阻力之和，即
○1对于气膜阻力控制，即 时，11
y y
K k ≈， ,此时的传质阻力主要集中于气膜，称这种情况为“气膜阻力控制”。
○2对于液膜控制，即 时， , ,此时的传质阻力只要集中于液膜，称这种情况为“液膜阻力控制”
（易溶气体多为气膜阻力控制，难溶气体多为液膜控制）。
6、填料塔结构有什么特点？
1y x m k k >>y y
K k ≈y x 11mk k < x 11mk k < 底部装有填料支承板。上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。气体与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面， 7、若要实现计算机在线采集和控制，应如何选用测试传感器及仪表？ 答：根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式；信号的输出方法；传感器的来源。 在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、瞬态、随机等），以免产生过大的误差。 压力检测仪表的正确选用主要包括确定仪表的型式、量程、范围、准确度和灵敏度、外形尺寸以及是否需要远传和具有其他功能。 实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 叶向群 成绩：__________________ 实验名称：吸收实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的： 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线； 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置： 2.1 本实验的装置流程图如图1： 专业： 姓名： 学号： 日期：2015.12.26 地点：教十2109 2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理： 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下： 3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系为： 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下： 式中：E—亨利系数，Pa P—系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa 亨利系数E与温度T的关系为： lg E= 11.468-1922 / T 式中：T—液相温度（实验中取塔底液相温度），K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p，即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中：V—惰性气体空气的流量，kmol/h； 化工原理实验报告 Prepared on 22 November 2020 实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可 知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 222121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管：内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。 3、打开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法 北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 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，进行传热和传质，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。塔顶的回流量和采出量之比，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，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。 篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算： 北京化工大学学生实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 同组人员： 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期： 2016.5.13 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 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，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是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1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 化工原理实验—吸收 一、实验目的 1．了解填料吸取塔的结构和流程； 2．了解吸取剂进口条件的变化对吸取操作结果的阻碍； 3．把握吸取总传质系数Kya 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸取操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y2是度量该吸取塔性能的重要指标，但阻碍y2的因素专门多，因为吸取传质速率NA 由吸取速率方程式决定。 (一). 吸取速率方程式： 吸取传质速率由吸取速率方程决定 ： m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m3.s ； A 填料的有效接触面积，m2； Δym 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m3； Kya 气相总容积吸取传质系数，mol/m2.s 。 从前所述可知，NA 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。 (二).阻碍因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸取传质系数Kya 按照双膜理论，在一定的气温下，吸取总容积吸取传质系数Kya 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得 b a y L G C a K ?=，明显Kya 与气体流量及液体流量均有紧密关系。 比较a 、b 大小，可讨论气膜操纵或液膜操纵。 b ．气相平均推动力Δym 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-=的吸取操作线和平稳线方程为：y ＝mx 的平稳线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ? 图5-1 吸取操作线和平稳线 其中 ；11*111mx y y y y -=-=?，22* 2 22mx y y y y -=-=?，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平稳。 (三). 吸取塔的操作和调剂： 吸取操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。在低浓度气体吸取时，回收率η可近似用下式运算： 化工原理氧解吸实验报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 北京化工大学 化原实验报告学院：化学工程学院 姓名：娄铮 学号： 45 班级：环工1302 同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫 课程名称：化工原理实验 实验名称：氧解吸实验 实验日期： 2014-4-15 实验名称：氧解吸实验 报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关 系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用 K x a =G A /（V p △x m ）]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----= ?X G A =L （x 2-x 1）求出 HOL= Ω a K L X 一、实验目的及任务： 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。 3) 掌握液相体积总传质系数Kx a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ，并进行关联，得到K x a=AL a V b 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为~2的直线（图中aa ’）。当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始 传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a * 4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程： 圆管传热牛顿冷却定律： 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃] 一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系 2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L(x G 21A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-= -=?2 11 2 Ω=a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。 氧吸收/解吸系数测定实验报告 一、实验目的 1、了解传质系数的测定方法； 2、测定氧解吸塔内空塔气速与液体流量对传质系数的影响； 3、掌握气液吸收过程液膜传质系数的实验测定方法； 4、关联圆盘塔液膜传质系数与液流速率之间的关系； 4、掌握VOC 吸收过程传质系数的测定方法。 二、实验原理 1) 吸收速率 吸收是气、液相际传质过程，所以吸收速率可用气相内、液相内或两相间传质速率表示。在连续吸收操作中，这三种传质速率表达式计算结果相同。对于低浓度气体混合物单组分物理吸收过程，计算公式如下。 气相内传质的吸收速率： )(i y A y y F k N -= 液相内传质的吸收速率： )(x x F k N i x A -= 气、液相相际传质的吸收速率： )()(**x x F K y y F K N x y A -=-= 式中：y ，y i ——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数； x ，x i ——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数； x *，y *——与x 和y 呈平衡的液相和气相摩尔分数； k x ，K x ——以液相摩尔分数差为推动力的液相分传质系数和总传质系数； k y ，K y ——以气相摩尔分数差为推动力的气相分传质系数和总传质系数； F ——传质面积，m 2。 对于难溶气体的吸收过程，称为液膜控制，常用液相摩尔分数差和液相传质系数表达吸收速率式。 对于易溶气体的吸收过程，称为气膜控制，常用气相摩尔分数差和气相传质系数表达吸收速率式。 本实验为一解吸过程，将空气和富氧水接触，因富氧水中氧浓度高于同空气处于平衡的水中氧浓度，富氧水中的氧向空气中扩散。解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反，其 原理和计算方法与吸收类似。但是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的(y －y * )改为 解吸时的(y *－y )，液相推动力要从吸收时的(x *－x )改为解吸时的(x －x * )。 2) 吸收系数和传质单元高度 吸收系数和传质单元高度是反映吸收过程传质动力学特性的参数，是吸收塔设计计算的必需数据。其数值大小主要受物系的性质、操作条件和传质设备结构形式及参数三方面的影响。由于影响因素复杂，至今尚无通用的计算方法，一般都是通过实验测定。 本实验计算填料解吸塔的体积传质系数K x a (kmol/(m 3 ·h))的公式如下： 化工原理实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ? 实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 化工大学精馏实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? 北京化工大学学生实验报告 姓名： 学号: 专业： 班级： 同组人员: 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期: 2016．5．１3 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要:本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度,得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数,从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验,了解精馏塔工作原理。 关键词:精馏，图解法，理论板数,全塔效率,单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 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，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然,这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时,既无任何产品采出,也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是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1.2～2.0倍。在精馏操作中,若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定 一、实验目的 1．了解填料吸收塔的结构和流程； 2．了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 3．掌握吸收总传质系数K y a 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y 2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y 2的因素很多，因为吸收传质速率N A 由吸收速率方程式决定。 (一). 吸收速率方程式： 吸收传质速率由吸收速率方程决定 ： m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m 3.s ； A 填料的有效接触面积，m 2； Δy m 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m 3； K y a 气相总容积吸收传质系数，mol/m 2.s 。 从前所述可知，N A 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。 (二).影响因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸收传质系数K y a 根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数K y a 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得b a y L G C a K ?=，显然K y a 与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a 、b 大小，可讨论气膜控制或液膜控制。 b ．气相平均推动力Δy m 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-= 的吸收操作线和平衡线方程为：y ＝mx 的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ? 北京化工大学 化原实验报告 学院：化学工程学院 姓名：娄铮 学号： 2013011345 班级：环工1302 同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫 课程名称：化工原理实验 实验名称：氧解吸实验 实验日期： 2014-4-15 实验名称： 氧 解 吸 实 验 报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压 降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用 K x a =G A /（ V p △x m ）]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----=?X G A =L （x 2-x 1）求出 H OL = Ω a K L X 一、实验目的及任务： 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。 3) 掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ，并进行关联，得到K x a =AL a V b 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa ’）。当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 2、传质实验 在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓 l g △p 姓名 院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 一、 实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数K Y a . 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速o u [m/s]为横坐标，单位填料层压降Z P ?[mmH 20/m]为纵坐标，在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L 0=0时，可知 Z P ?~o u 关系为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L 1时，Z P ?~o u 为一折线，若喷淋量越大，折线位置越向左移动，图中L 2＞L 1。每条折线分为三个区段， Z P ?值较小时为恒持液区，Z P ?~o u 关系曲线斜率与干塔的相同。Z P ?值为中间时叫截液区，Z P ?~o u 曲线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A 。 Z P ?值较大时叫液泛区，吸收实验 姓名 院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 Z P ?~o u 曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B 。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的Z P ?~o u 关系图 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收 化工原理氧解析实验报告 课程名称：化工原理实验学校：化工大学 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 实验日期： 同组人员： 一、实验摘要 本实验利用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水，送入解析塔顶再用空气进行解析，测定不同液量和气量下的解析液相体积总传质系数，并进行关联，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 二、实验目的及任务 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。 3、掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 4、学习气-液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 三、基本原理 1、填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层“压降—空塔气速”关系示意如图1所示。 （1）在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得斜率为1.8~2的直线（图中Aa 直线）。 （2）当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次方，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。 （3）随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，“压降—气速”线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。 （4）到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 lg u l g △p 2、传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图2所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也为直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方程为 m p x A X aV K G ?=， 即 m P A x X V G a K ?=/ ])()(ln[) ()(11221122e e e e m x x x x x x x x X -----= ? ()12x x L G A -= Ω=Z V P 相关填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z =-Ω=?12 即OL OL N Z H /= m x x e OL x x x x x dx N ?-=-=? 21 1 2 Ω= a K L H X OL 图2 富氧水解吸实验 图1 填料层“压降—空塔气速”关系示意图 北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 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，进行传热和传质，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。塔顶的回流量和采出量之比，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，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m 气体吸收实验 1.实验目的 （1）观测气、液在填料塔内的操作状态，掌握吸收操作方法。 （2）测定在不同喷淋量下，气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。 （3）测定在填料塔内用水吸收CO2的液相体积传质系数K X a。 （4）对不同填料的填料塔进行性能测试比较。 2.实验原理 （1）气体吸收是运用混合气体中各种组分在同一溶液中的溶解度的差异，通过气液充分接触，溶解度较大的气体组分进入液相而与其他组分分离的操作。 气体混合物以一定气速通过填料塔内的填料层时，与吸收剂液相想接触，进行物资传递。气，夜两项在吸收塔内除物质传递外，其流动相互影响，还具有自己的流体力学特征。填料塔的流体力学特征是吸收设备的重要参数，他包括了压降和液泛的重要规律。 填料塔的流体力学特征是以气体通过填料层所产生的压降来表示。该压降在填料因子、填料层高度、液体喷淋密度一定的情况下随气体速度变化而变化，与压降与气速的关系如图。 气体通过干填料层时，其压降与空塔时，其压降与空气塔气速的函数关系在双对数坐标上为一条直线，其斜率为 1.8-2.0.当有液体喷淋时，气体低速流过填料层，压降与气速的关系几乎与L=0的关系线平行，随着气速的增加出现载点B 与B’，填料层内持液量增加，压降与气速的关系关联线向上弯曲，斜率变大，当填料层持液越积越多时，气体的压降几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，P-U线出现载点C，称此点为泛点。 （2）反应填料塔性能的主要参数之一是传质系数。影响传质系数的因素很多，对不同系统和不同吸收设备，传质系数各不相同，所以不可能有一个通用的计算式计算传质系数。 本实验采用水来吸收空气中的CO2，常压下CO2在水中的溶解度比较小，用水吸收CO2的操作中是液膜控制吸收的过程，所以在低浓度吸收时填料的计算式 竭诚为您提供优质文档/双击可除四川大学化工原理实验报告 篇一：xxxx学院化工原理实验报告 贵州理工学院化工原理实验报告 学院：化学工程学院专业：化工职教班级：化职131 篇二：化工原理实验报告张 资源与环境工程学院 精馏分离实训报告 姓名:张x 学号:xxxxxxxxx 专业:应用化工 班级:xxx 指导教师:张xx 20XX年12月 日24 目录 1.精馏实验 1.1精馏的原理 1.1.1精馏的分类 1.1.2精馏的计算方法 1.1. 2.1概述 1.1.3理论塔板数的计算方法 1.1.3.1图算法 1.1.3.2捷算法 1.1.3.3严格计算法 1.2实验目的 1.3实验原理 1.4实验材料 1.5实验过程 1.6实验结果 2.总结 1.精馏实验 精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。 1.1精馏的原理双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分 汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。 1.1.1精馏的分类精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入最新浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告分析解析
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