下面是小编为大家整理的2022年度化工原理过滤实验报告,供大家参考。希望对大家写作有帮助!
化工原理过滤实验报告3篇
【篇1】化工原理过滤实验报告
本科生实验报告
实验课程 化工原理
学院名称 材料与化学化工学院
专业名称
学生姓名
学生学号
指导教师 曾英 、曹语晴
实验地点 测试楼
实验成绩
二〇 年 月 二〇 年 月
实验一 管路流体阻力的测定
同组实验同学：
一、实验目的
研究管路系统中的流体流动和输送，其中重要的问题之一，是确定流体在流动过程中的能量损耗。
流体流动时的能量损耗（压头损失），主要由于管路系统中存在着各种阻力。管路中的各种阻力可分为沿程阻力（直管阻力）和局部阻力两大类。
本实验的目的，是以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ。
二、实验原理
当不可压缩流体在圆形导管中流动时，在管路系统内任意二个截面之间列出机械能
衡算方程为
或
式中；
Z—一流体的位压头，m液柱；
P——流体的压强，Pa；
U—一流体的平均流速，m·s-1
h；
—一单位质量流体因流体阻力所造成的能量损失，J·kg-1
Hf—一单位重量流体因流体阻力所造成的能量损失，即所谓压头损失，m 液柱；
符号下标1和2分别表示上游和下游截面上的数值。
假若：（1）水作为试验物系，则水可视为不可压缩流体；
（2）试验导管是按水平装置的，则Z1=Z2；
（3）试验导管的上下游截面上的横截面积相同，则u1=u2.
因此（1）和（2）两式分别可简化为
word/media/image5.gif
由此可见，因阻力造成的能量损失（压头损失），可由管路系统的两截面之间的压力差（压头差）来测定。
当流体在圆形直管内流动时，流体因摩擦阻力所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：
word/media/image6.gif
或 word/media/image7.gif
式中；
d—一圆形直管的管径，m；
l—一圆形直管的长度，m；
λ—一摩擦系数，【无因次】。
大量实验研究表明：摩擦系数又与流体的密度ρ和粘度μ,管径d、流速u和管壁粗糙
度ε有关。应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度ε／d存在
函数关系，即
word/media/image8.gif
通过实验测得λ和Re数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。当Re＜2000时，摩擦系数λ与管壁粗糙度ε无关。当流体在直管中呈湍流时，λ不仅与雷诺数有关，而且与管壁相对粗糙度有关。
当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门和测量仪表等而产生局部阻力，所造成
的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：
word/media/image9.gif
或
word/media/image10.gif
式中：u—一连接管件等的直管中流体的平均流速，m· s-1；
ζ—一局部阻力系数【无因次】。
由于造成局部阻力的原因和条件极为复杂，各种局部阻力系数的具体数值，都需要通
过实验直接测定。
三、实验装置
本实验装置主要是由循环水系统（或高位稳压水槽）、试验管路系统和高位排气水槽
串联组合而成，每条测试管的测压口通过转换阀组与压差计连通。
压差由一倒置U形水柱压差计显示。孔板流量计的读数申另一倒置U形水柱压差
计显示。该装置的流程如图2-1所示。
图2-1 管路流体阻力实验装置流程
1．循环水泵；
2．光滑试验管3．粗糙试验管4．扩大与缩小试验管；
5．孔板流量计；
6．阀门；
7.转换阀组；
8.高位排气水槽．
试验管路系统是由五条玻璃直管平行排列，经U形弯管串联连接而成。每条直管上
分别配置光滑管、粗糙管、骤然扩大与缩小管、阀门和孔板流量计。每根试验管测试段长
度月两测压口距离均为 0.6m。流程图中标出符号 G和 D分别表示上游测压口（高压侧）
和下游测压口 低压侧）。测压口位置的配置，以保证上游测压口距U形弯管接口的距离，
以及下游测压口距造成局部阻力处的距离，均大于50倍管径。
作为试验用水，用循环水泵或直接用自来水由循环水槽送入试验管路系统，由下而上
依次流经各种流体阻力试验管，最后流人高位排气水槽。由高位排气水槽溢流出来的水，
返回循环水槽。
水在试验管路中的流速，通过调节阀加以调节。流量由试验管路中的孔板流量计测
量，并由压差计显示该数。
四、实验方法
实验前准备工作须按如下步骤顺序进行操作：
（1）先将水灌满循环水槽，然后关闭试验导管入口的调节阀，再启动循环水泵。待泵运转正常后，先将试验导管中的旋塞阀全部打开，并关闭转换阀组中的全部旋塞，然后缓慢 开启试验导管的入口调节阀。当水流满整个试验导管，并在高位排气水槽中有溢流水排出 时，关闭调节阀，停泵。
（2）检查循环水槽中的水位，一般需要再补充些水，防止水面低于泵吸入口。
（3）逐一检查并排除试验导管和联接管线中可能存在的空气泡。排除空气泡的方法是，先将转换阀组中被检一组测压口旋塞打开，然后打开倒置U形水柱压差计顶部的放空阀，直至排尽空气泡再关闭放空阀。必要时可在流体流动状态下，按上述方法排除空气泡。
（4）调节倒置U形压差计的水柱高度。先将转换阀组上的旋塞全部关闭，然后打开压差计顶部放空阀，再缓慢开启转换阀组中的放空阀，这时压差计中液面徐徐下降。当压差计中的水柱高度居于标尺中间部位时，关闭转换阀组中的放空阀。为了便于观察，在临实验前，可由压差计项部的放空处，滴入几滴红墨水，将压差计水柱染红。
（5）在高位排气水槽中悬挂一支温度计，用以测量水的温度。
（6）实验前需对孔板流量计进行标定，作出流量标定曲线。
实验测定时，按如下步骤进行操作：
（1）先检查试验导管中旋塞是否置于全开位置，其余测压旋塞和试验系统入口调节阀是否全部关闭。检查毕启动循环水泵。
（2）待泵运转正常后，根据需要缓慢开启调节阀调节流量，流量大小由孔板流量计的压差计显示。
（3）待流量稳定后，将转换阀组中，与需要测定管路相连的一组旋塞置于全开位置，这时测压口与倒置U形水柱压差计接通，即可记录由压差计显示出压强降。
（4）当需改换测试部位时，只需将转换阀组由一组旋塞切换为另一组旋塞。例如，将G1和D1一组旋塞关闭，打开另一组G2和D2 旋塞。这时，压差计与G1和D1测压口断开，而与G2和D2测压口接通，压差计显示读数即为第二支测试管的压强降。以此类推。
（5）改变流量，重复上述操作，测得各试验导管中不同流速下的压强降。
（6）当测定旋塞在同一流量不同开度的流体阻力时，由于旋塞开度变小，流量必然会随之下降，为了保持流量不变，需将入口调节阀作相应调节。
（7）每测定一组流量与压强降数据，同时记录水的温度。
实验注意事项：
（1）实验前务必将系统内存留的气泡排除干净，否则实验不能达到预期效果。
（2）若实验装置放置不用时，尤其是冬季，应将管路系统和水槽内水排放干净。
五、实验数据记录及整理
（1）实验基本参数
试验导管的内径 d＝17 mm 试验导管的测试段长度l＝ 600 mm
粗糙管的粗糙度ε= 0.4 mm 粗糙管的相对粗糙度ε/d= 0.0235 mm
孔板流量计的孔径dword/media/image12.gif0= 11 mm旋塞的孔径dv= 12 mm
（2）流量标定曲线
（3）实验数据
（4）数据整理
（5）标绘Re－λ实验曲线
光滑管Re－λ实验曲线
word/media/image14.gif
粗糙管Re－λ实验曲线
word/media/image15.gif
孔板流量计Re－λ实验曲线
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旋塞Re－λ实验曲线
word/media/image17.gif
实验二 离心泵特性曲线的测定
同组实验同学：
一、实验目的
在化工厂或实验室中，经常需要各种输送机械用来输送流体。根据不同使用场合和操作要求，选择各种形式的流体输送机械。离心泵是其中最为常用的一类液体输送机械。离心泵的特性由厂家通过实验直接测定，并提供给用户在选择和使用泵时参考。
本实验采用单级单吸离心泵装置，实验测定在一定转速下泵的特性曲线。通过实验了解离心泵的构造、安装流程和正常的操作过程，掌握离心泵各项主要特性及其相互关系，进而加深对离心泵的性能和操作原理的理解。
二、实验原理
离心泵主要特性参数有流量、扬程、功率和效率。这些参数不仅表征泵的性能，也是选择和正确使用泵的主要依据。
1．泵的流量
泵的流量即泵的送液能力，是指单位时间内泵所排出的液体体积。泵的流量可直接由一定时间t内排出液体的体积V或质量m来确定。
即 word/media/image18.gif m3 · s–1 (1)
或 word/media/image19.gif m3 · s–1 (2)
若泵的输送系统中安装有经过标定的流量计时，泵的流量也可由流量计测定。当系统中装有孔板流量计时，流量大小由压差计显示，流量Vs与倒置U形管压差计读数R之间存在如下关系：
word/media/image20.gif m3 · s –1 (3)
式中：Co— 孔板流量系数；
So— 孔板的锐孔面积，m2；
2．泵的扬程
泵的扬程即总压头，表示单位重量液体从泵中所获得的机械能。
若以泵的压出管路中装有压力表处为B截面，以及吸入管路中装有真空表处为A截面，并在此两截面之间列机械能衡算式，则可得出泵扬程He的计算公式：
word/media/image21.gif
式中：PA —由真空表测得的真空度，Pa；
PB —由压力表测得的表压强，Pa；
Ho — A、B两个截面之间的垂直距离，m；
UA — A截面处的液体流速，m3 · s–1；
UA — B截面处的液体流速，m3 · s–1。
3．泵的功率
在单位时间内，液体从泵中实际所获得的功，即为泵的有效功率。若测得泵的流量为Vsm3 · s–1，扬程为He，m，被输送液体的密度为ρ，kg · m3，则泵的有效功率可按下式计算：
Ne = VsHeρg (5)
泵轴所作的实际功率不可能全部为被输送液体所获得，其中部分消耗于泵内的各种能量损失。电动机所消耗的功率有大于泵轴所作出的实际功率。电机所消耗的功率可直接由输入电压U和电流I测得，即
N = UI (6)
4．泵的总效率
泵的总效率可由测得的泵有效功率和电机实际所消耗功率计算得出，即
图1 离心泵特性曲线
word/media/image22.gif (7)
这时得到的泵的总效率除了泵的效率外还包括传动效率和电机的效率
5．泵的特性曲线
上述各项泵的特性参数并不是孤立的，而是相互制约的。因此，为了准确全面的表征离心泵的性能，需在一定转速下，将实验测得的各项参数即：He、N、η、与Vs之间的变化关系标绘成一组曲线。这组关系曲线称为离心泵特性曲线，如图1所示。离心泵特性曲线对离心泵的操作性能得到完整的概念，并由此可确定泵的最适宜操作状况。
通常，离心泵在恒定转速下运转，因此泵的特性曲线是在一定转速下测得的。若改变了转速，泵的特性曲线也将随之而异。泵的流量Vs、扬程He和有效功率Ne与转速η之间，大致存在如下比例关系：
word/media/image23.gif (8)
三、实验装置
本实验装置主体设备为一台单级单吸离心水泵。为了便于观察，泵壳端盖用透明材料制成。电动机直接连接半敞式叶轮离心泵与循环水槽、分水槽和各种测量仪表构成一个测试系统。实验装置及其流程如图2所示。
图2 离心泵实验仪流程图
1．循环水槽 2．底阀 3．离心泵 4．真空泵 5．注水槽 6．压力表 7．调节阀
8．孔板流量计 9．分流槽 10．电流表 11．调压变压器 12．电压表 13．倒置U形管压差计
泵将循环水槽中的水，通过汲入导管汲入泵体，在汲入导管上端装有真空表，下端装有底阀（单向阀）。底阀的作用是当注水槽向泵体内注水时，防止水的漏出。
水由泵的出口进入压出导管。压出导管沿程装有压力表、调节阀和孔板流量计。由压出导管流出的水，用转向导管送入分流槽。分流槽分为二格，其中一格的水可以流出用以计量，另一格的水可流回循环水槽。根据实验内容不同可用转向弯管进行切换。
四、实验方法
在离心泵性能测定前，按下列步骤进行启动操作：
1．充水。打开注水槽下的阀门，将水灌入泵内。在灌水过程中，需打开调节阀，将泵内空气排除。当从透明端盖中观察到泵内已灌满水后，将注水阀门关闭。
2．启动。启动前，先确认泵出口调节阀关闭，变压器调回零点，然后合闸接通电源。调节变压器至额定电压（220V），泵即随之启动。
3．运行。泵启动后，叶轮旋转无振动和噪声，电压表、电流表、压力表和真空表指示稳定，则表明运行已经正常，即可进行实验。
实验时，逐渐分步调节泵出口调节阀。每调定一次阀的开启度，待状况稳定后，即可进行以下测量：
(1)将出水转向弯头由分水槽的回流格拨向排水格同时，用秒表记取时间，用容器接取一定水量。用称量或量取体积的方法测定水的体积流率（这时要接好循环水槽的自来水水源）。
(2)从压强表和真空表上读取压强和真空度的数值。
(3)记取孔板流量计的压差计读数。
(4)从电压表和电流表上读取电压和电流值。
在泵的全部流量范围内，可分成8-10组数据进行测量。
实验完毕后，应先将泵出口调节阀关闭，再将调压变压器调回零点，最后再切断电源。
五、实验数据记录及整理
1．基本参数
(1)离心泵
流 量：
Vs = L/min
扬 程：
He = m H2O
功 率：
N = w
转 速：
n = r/min
2．实验数据
将实验测得的数据，可参考下表进行记录。
3．实验结果整理
(1)参考下表将实验数据进行整理：
n=2800r/min
a将实验数据整理结果标绘成离心泵的特性曲线,并给出计算式例。
b.分析实验结果，判断较为合适的工作范围
六、思考题
1．为什么流量越大，入口处真空度读数越大，出口处压力表读数越小？
3．你对离心泵的操作，如先充液，密封启动，在高效区操作如何理解？
4．离心泵启动和关闭之前，为何要关闭出口阀？
实验三 套管换热器液-液热交换系数及膜系数测定
同组实验同学：
一、实验目的
1．加深对传热过程基本原理的理解；
2．了解传热过程的实验研究方法。
二、实验原理
冷热流体通过固体壁所进行的热交换过程，先由热流体把热量传递给固体壁面，然后由固体壁面的一侧传向另一侧，最后再由壁面把热量传给冷热流体。热交换过程即给热---导热---给热三个串联过程组成。
若热流体在套管换热器的管内流过，而冷流体在管外流过，设备两端测试点上的温度如图所示。则在单位时间内热流体向冷流体传递的热量，可由热流体的热量衡算方程表示：
word/media/image28.gif （1）
就整个热交换而言，有传热速率基本方程经过数学处理，得计算式
word/media/image29.gif （2）
word/media/image30.gif （3）
平均温度差可按下式计算：
word/media/image31.gif （4）
由（1）和（2）联立，可得传热总系数计算式：
word/media/image32.gif （5）
就固体壁面两侧的给热过程来说，给热速率基本方程为：
word/media/image33.gif （6）
根据热交换两端的边界条件，经数学推导，可得管内给热过程的速率计算式：
word/media/image34.gif （7）
热流体与管内面之间的平均温度差可按下式计算：
word/media/image35.gif （8）
由（1）和（7）联立可得管内传热膜系数的计算式：
word/media/image36.gif （9）
同理可得到管外给热过程的传热膜系数的公式。
流体在圆形直管内作强制对流时，传热膜系数α与各项影响因素（管内径、流速、流体密度、流体黏度、定亚比热容和流体导热系数）之间的关系可关联成如下准数式：
word/media/image37.gif
上式中系数a和指数m,n的具体数值需要通过实验来测定，则传热膜系数可由上式计算。例如：当流体在圆形直管内作强制湍流时，
word/media/image38.gif
则流体被冷却时，a值可按下式计算：
word/media/image39.gif
流体被加热时，a值可按下式计算：
word/media/image40.gif
当流体在套管环隙内作强制湍流时，上列各式中d用当量直径de替代即可。各项物性常数均取流体进出口平均温度下的数值。
图1 套管热交换器两端测试点的温度
三、实验装置及流程
1.恒温水槽 2.搅拌桨 3．循环水泵4.转子流量计5．冷水阀门
6.高位稳压水槽7.冷阱
四、实验步骤
实验前准备工作
（1）向恒温循环水槽中灌入蒸馏水或软水，直至溢流管有水溢出为止。
（2）开启并调节通往高位稳压水槽的自来水阀门，使槽内充满水，并由溢流管有水流出。
（3）将冰碎成细粒，放入冷阱中并掺入少许蒸馏水，使之成粥状。将热电偶冷接触点插入冰水中，盖严盖子。
（4）将恒温水槽的温度定为55℃，启动恒温水槽的电热器，等温度到达后即可开始实验。
（5）实验前需要准备好热水转子流量计的流量标定曲线和热电偶分度表。
实验操作步骤
1．开启冷水阀门，测定冷水流量，实验过程中保持恒定。
2．启动循环水泵，开启并调节热水阀门使流量在60~250L·h-1范围内选取若干流量值（一般不少于6组数据）进行实验测定。
3．每调节一次热水流量，待流量和温度都恒定后再通过开关依次测定各点温度。
实验注意事项：
（1）．开始实验时，必须先向换热器通冷水，然后再启动热水泵。停止实验时，必须先停热电器，待热交换器管内存留热水被冷却后，再停水泵并停止通冷水。
（2）．启动恒温水槽的电热器之前，必须先启动循环泵使水流动。
（3）．在启动循环泵之前，必须先将热水调节阀门关闭，待泵运行正常后，再徐徐开启调节阀。
（4）．每改变一次热水流量，一定要等传热过程稳定之后，才能测数据。每测一组数据最好多重复几次。当流量和各点温度数值恒定后，表明过程已达稳定状态。
实验内容：
1．测定套管换热器的传热总系数K
五、实验记录
1．记录实验设备基本参数
(1)内管基本参数：
外径：
d= mm；
壁厚：δ= mm；
测试段长：L= mm
(2)套管基本参数：
外径：d’= mm；
壁厚：δ’= mm；
(3)流体流通的横截面积
内管横截面积：S=
环隙横截面积：S’=
(4)热交换面积：
内管内壁表面积：AW=
内管外壁表面积：AW’=
平均热交换面积：A=
2．实验数据记录
3．实验数据整理
(1)总传热系数
列出上表各项计算公式。
实验四、填料塔液相传质系数的测定
同组实验同学：
一、实验目的：
吸收是传质过程的重要操作，应用非常广泛。为强化吸收过程，必须研究传质过程的控制步骤，测定传质膜系数和总传质系数。
本实验采用水吸收CO2，测定填料塔的液相传质膜系数、总传质系数和传质单元高度，并通过实验确定液相传质系数和各项操作条件的关系。
通过本实验，学习并掌握研究物质传质过程的一种实验方法，并加深对传质过程原理的理解。
二、实验原理：
word/media/image43.gif
根据双膜模型的基本假设，气相和液相的吸收质A的传质速率方程可分别表达为
气膜DA=KgA(PA—PAi) (1)
液膜GA=K1A（CAi—CA） (2)
公式中GA——A组分的传质速率，kmol．S-1;
A——两相接触面积，m2;
PA————气相A组分的平均分压，pa
PAi——相界面A组分的 分压，pa
CA————液相A组分的平均浓度，kmol.m-3
Kg——以分压表达推动力的气相传质膜系数，kmol.m-3
K1————以物质的浓度表达推动力的液相传质膜系数，m.s-1
以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为：
DA=KGA(PA—PA*) (3)
GA=KLA（CA*—CA） (4)
式中PA*为液相中Ａ组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，pa
CA*为气相中Ａ组分的实际分压所要求的饿液相平衡浓度，kmol.m-3
KG为以气相分压表示推动力的总传质系数或 简称为气相传质总系数，kmol.m-２. S-1. pa-1
KL为以液相浓度表示推动力的总传质系数或 简称为液相传质总系数，m．S-1;
若气液相平衡关遵循亨利定理：word/media/image44.gif，则 ：
word/media/image45.gif （５）
word/media/image46.gif （６）
当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质过程受气膜传质速率控制，此时，word/media/image47.gif；
反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质过程受液膜传质速率控制，此时word/media/image48.gif。
如图2所示，在逆流接触的填料塔层内，任意截取一微分段，并以此为衡算系统，则由吸收质A的物料衡算可得：
word/media/image49.gif (a)
式中word/media/image50.gif为液相摩尔流率，kmol．S-1;
word/media/image51.gif为液相摩尔密度，kmol．S-1;
根据传质速率基本方程，可写出该微分段的饿传质速率微分方程：
word/media/image52.gif (b)
联立（a）和(b)两式可得，
word/media/image53.gif
式中word/media/image54.gif为气液两相接触的比表面积，word/media/image55.gif；
S为填料塔的横截面积，word/media/image56.gif。
本实验采用水吸收word/media/image57.gif，且已知word/media/image57.gif在常温下溶解度较小，因此，液相摩尔流率word/media/image50.gif和摩尔密度word/media/image51.gif的比值，亦即液相体积流率word/media/image58.gif可视为定值，且设总传质系数word/media/image59.gif和两相接触比表面积word/media/image54.gif，在整个填料层内为一个定植，按下列边值条件积分word/media/image60.gif式可得填料层高度的计算公式：
word/media/image61.gif word/media/image62.gif
word/media/image63.gif word/media/image64.gif
word/media/image65.gif （7）
令 word/media/image66.gif
且程word/media/image67.gif为液相传质单元高度（HTU）；
word/media/image68.gif
且程word/media/image67.gif为液相传质单元数（NTU）；
因此填料层高度为传质单元高度与传质单元数之乘积，即 word/media/image69.gif （8）
若气液平衡关系遵循亨利定律，则即可采用平均推动力法计算填料层的高度或液相传质单元高度。
word/media/image70.gif （9）
word/media/image71.gif （10）
word/media/image72.gif
式中标word/media/image73.gif为液相平均推动力，即
因为本实验采用纯水吸收二氧化碳，则
word/media/image74.gif
二氧化碳的溶解度常数 word/media/image75.gif
式中标word/media/image76.gif为水的密度，word/media/image77.gif为水的摩尔质量，word/media/image12.gif E为亨利系数，Pa,因此，（10）式可简化为 word/media/image78.gif
又因为本实验采用的物系遵循亨利定理，而且气膜阻力可以不计。在此情况下，整个传质阻力都集中在液膜，即属于液莫控制过程，则液莫体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即 word/media/image79.gif
对于填料塔，液侧体积传质膜系数与主要影响因素的关系，曾有不少研究者由实验得出各种关联式，其中，SherwoodHolloway得出如下的关联式：
word/media/image80.gif
式中word/media/image81.gif——吸收质在水中的扩散系数，word/media/image82.gif
L——液体的质量流速，word/media/image83.gif
word/media/image84.gif——液体的黏度，或word/media/image85.gifword/media/image86.gif
word/media/image51.gif——液体的密度，word/media/image87.gif
应该注意的是关联式中word/media/image88.gif和word/media/image89.gif两项没有特性长度，因此，该式不是真正的无因次准数关联式，该式中A，m和n的具体数值，需在一定条件下由实验求得。
三、实验装置：
本实验装置由填料吸收塔、二氧化碳、高位水槽和各种测量仪器组成，其流程图如图画所示：word/media/image90.gif
填料吸收塔采用直径为50毫米的玻璃柱，柱内装填直径5毫米球形玻璃填料，填充高度为300毫米，吸收质即纯二氧化碳气体由钢瓶经二次减压阀、调节阀和转子流量计，进入塔底。气体由下向上经过填料层与液相逆流接触，最后由柱顶放空。吸收剂——水由高位水槽，经调节阀和流量计，进入塔顶，在喷洒而下。吸收后溶液由塔底H行管排出，U形液柱压差计用以测量塔底压强和填料塔的压强降。
四、实验方法
(1)实验前，首先检查填料塔的进气阀和进水阀，以及二氧化碳二次减压阀是否均已经关严，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀，将压力调至此lMPa；
同时向高位稳压水槽注水，直至溢流管有适量水溢流而出。
(2)缓慢开启进水调节阀，水流量可在10—50L·hword/media/image91.gif范围内选取。一般在此范围内选取5—6个数据点。调节流量时一定要注意保持高位水槽有适量溢流水流出，以保证水压稳定。
(3)缓慢开启进气调节阀。二氧化碳流量一般控制在0.1mword/media/image92.gif·hword/media/image91.gif左右为宜。
(4)当操作达到稳定状态后，测量塔顶和塔底的水温和气温，同时，测定塔底溶液中二氧化碳的含量。
(5)溶液中二氧化碳含量的测定方法：
用吸管吸取0.1MBa(OH) word/media/image93.gif溶液l0mL，放入三角瓶中，并由塔底附设的计量管滴入塔底溶液20mL，再加入酚酞指示剂数滴，最后用0.1N的盐酸滴定，直至脱除红色的瞬时为止。由空白实验与溶液滴定用量之差值，按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度： word/media/image94.gif
式中Nword/media/image95.gif为标准盐酸溶液的当量浓度，
Vword/media/image95.gif为实际滴定用量，即空白实验用量与滴定试样时用量之差值，mL：
V为塔底溶液采样量，mL。
五、实验数据记录及整理
1、测量并记录实验基本数据
（1）填料柱
柱体内径：d= 填料层高度：
（2）大气压力：Pa=
（3）室温：Ts=
（4）试剂：
氢氧化钡溶液浓度：
用量：
盐酸浓度：
2、实验数据
3.整理实验数据，并参考下表做好记录。
实验五、连续填料精馏柱分离能力的测定
同组实验同学：
一、实验目的
在工厂和实验室中，连续精馏塔的应用十分广泛。在定常状态下，采用连续精馏的方法分离均相混合液，以达到精制原料和产品之目的。连续精馏塔有板式塔和填料塔两大类。如何提高连续填料精馏塔的分离能力也是重要的研究课题之一。
连续填料精馏塔分离能力的测定和评价，尚没有一个统一的标准方法。本实验采用正庚烷一甲基环己烷理想二元混合液，或乙醇一正丙醇二元混合液作为试验物系，在不同回流比下测定连续精馏塔的等板高度（当量高度）。并以精馏柱的利用系数作为优化目标、实验寻求精馏柱的最优操作条件。通过实验观察连续精馏的操作状况，掌握实验室连续精密分馏的操作技术和实验研究方法。从而增进独立解决实验室精馏问题的实际能力，并加深对连续精馏原理的理解。
二、实验原理
连续填料精馏分离能力的影响因素众多，大致可归纳为三个方面：一是物性因素，如物系及其组成，汽液两相的各种物理性质等；
二是设备结构因素，如塔径与塔高，填料的型式、规格、材质和填充方法等；
三是操作因素，如蒸气速度，进料状况和回流比等。在既定的设备和物系中主要影响分离能力的操作变量为蒸气上升速度和回流比。
在一定的操作气速下，表征在不同回流比下的填料精馏塔分离性能，常以每米填料高度所具有的理论塔板数，或者与一块理论塔板相当的填料高度，即等板高度（HETP），作为主要指标。
在一定回流比下，连续精馏塔的理论塔板数可采用逐板计算法（Lewis-Matheson法）或图解计算法（McCabe-Thiele法）。
逐板计算法或图解法的依据，都是汽液平衡关系式和操作方程。后者只是采用绘图方法代替前者的逐板解析计算。但对于相对挥发度小的物系，采用逐板计算法更为精确。采用计算机进行程序计算，尤为快速简便。
精馏段的理论塔板数可按下列平衡关系式和精馏段操作方程，进行逐板计算：
word/media/image96_1.png
提馏段的理论塔板数又需按上列平衡关系式和提馏段操作方程进行逐板计算。提馏段操作方程为：
word/media/image97_1.png
若进料液为泡点温度下的饱和液体，即进料中液相所占分率q= 1，则提馏段操作方程可简化为
word/media/image98_1.png
上列式中：
y——蒸气相中易挥发组分的含量，摩尔分率；
x———液相中易挥发组分的含量，摩尔分率；
α———相对挥发度；
R———回流比（回流液的摩尔流率与溜出液的摩尔流率之比，即R= Fl／Fd）；
R’———进料比（进料摩尔流率与馏出液摩尔流率之比，即 R。＝Ff／Fd）；
下标n、m、d、f、l和w分别表示精馏段塔板序号、提馏段塔板序号、馏出液、进料液、回流液和釜残液。
在全回流下，理论塔板数的计算可由逐板计算法导出的简单公式，称之为芬斯克（Fenske）公式进行计算，即
word/media/image99_1.png
在全回流或不同回流比下的等板高度he可分别按下式计算：
word/media/image100_1.png
式中NT,0为全回流下测得的理论塔板数；
NT为部分回流下测得的理论塔板数；
h为填料层的实际高度。
显然，理论塔板数或等板高度的大小受回流比的影响，在全回流下测得的理论塔板数最多，也即等板高度为最小。为了表征连续精馏柱部分回流时的分离能力，文献中曾提出采用利用系数作为指标。精馏柱的利用系数为在部分回流条件下测得的理论塔板数NT与在全回流条件下测得的最大理论塔板数之比值，或者为上述两种条件下分别得到的等板高度之比值，即
word/media/image101_1.png
这一指标不仅与回流比有关，而且还与塔内蒸气上升速度有关。因此，在实际操作中，应选择适当操作条件，以获得适宜的利用系数。
蒸气的空塔速度u0可按下式计算：
word/media/image102_1.png
式中：Ll和Ld分别为回流液和馏出液的流量，m3•s－1；
ρl和ρv分别为回流液和柱顶蒸气的密度，kg·m-3;
d 为精馏柱的内径，m。
回流液和蒸气的密度可分别按下列公式计算：
word/media/image103_1.pngword/media/image104_1.png
式中wA和wB分别为回流液（或馏出液）中易挥发组分A、难挥发组分B的质量分率；
ρA和ρB分别为A和B组分在回流温度下的密度，kg·m-3；
MA和MB分别为A和B组分的摩尔质量，kg·mol-1；
xA和xB分别为回流液（或馏出液）中A和B组分的摩尔分率。对于二元物系xB=1-xA；
p为操作压强，Pa；
T为塔内蒸气的平均温度，K；
word/media/image105_1.png为蒸气的平均摩尔质量，kg·mol-1；
R为气体常数，J·mol-1·K-1。
三、实验装置
本实验装置由连续填料精馏柱和精馏塔控制仪两部分组成。实验装置流程及其控制线路如图6-1所示。
图6-1 填料塔连续填料精馏柱实验装置流程
1．原料液高位瓶2．转子流量计3．原料液预热器4．蒸馏釜5．釜液受器6．控制仪7．单管压差计8．填料分馏柱9．馏出液受器10．回流比调节器11．分馏头12．冷却水高位槽
连续填料精馏柱由精馏柱、分馏头、再沸器、原料液预热器和进出料装置四部分组成。精馏柱直径为25mm，精馏段填充高度为200mm，提馏段填充高度为150mm。分馏头由冷凝器和由电磁回流比调节器组成。再沸器（蒸馏釜）用透明电阻膜加热，容积为500mL。原料液预热器采用U形玻璃管并外敷设透明电阻膜的加热器。试验液进料和釜液出料采用平衡稳压装置。
精馏塔控制仪由四部分组成。光电釜压控制器用调节釜压的方法，调节再沸器的加热强度，用以控制蒸发量和蒸气速度。回流比调节器用以调节控制回流比。温度数字显示仪通过选择开关，测量各点温度（包括柱、蒸气、入塔料液、回流液和釜残液的温度）。预热器温度调节器调节进料温度。
柱顶冷凝器用水冷却，可适当调节冷却水流量来控制回流液的温度，回流液量由分馏头附设的计量管测量。
四、实验方法
本实验采用正庚烷和甲基环己烷物系，并配制成体积比1:1的混合液作为标准试验液，或者采用乙醇和正丙醇物系，并按体积比1:3配制成试验液。
实验准备和预试验步骤：
（1）将配制好的试验液1000ml，分别加入再沸器和稳压料液罐。再沸器中加入量约为500ml。
（2）向冷凝器通入少量冷却水，然后打开控制仪的电源总开关。逐步加大再沸器的加热电压，使再沸器内料液缓慢加热至沸腾。
（3）料液沸腾后，先预液泛一次，以保证填料完全被润湿，并记下液泛时的釜压，作为选择操作条件的依据。
（4）预液泛后，将加热电压调回至零，待填料层内挂液全部流回再沸器后，才能重新开始实验。
实验操作步骤：
（1）将光电管定位在液泛釜压的60%-80%处，在全回流下，待操作稳定（约40分钟）后，从塔顶和塔底采样分析。
（2）在回流比R=1-50范围内，选择4-5个回流比值，在不同回流比下进行实验测定，回流比的调节，先打开回流比控制开关，然后旋动两个时间继电器的旋钮，通过两者的延时比例（即回流和流出时间比）来调节控制回流比。打开进料阀，将进料流量调至0.350L•h-1左右。同时适当调节预热器加热电压。在控制釜压不变的情况下，待操作状态稳定后，采样分析。每次采样完毕，立即测定馏出液流量。
（3）在选定的回流比下,在液泛釜压以下选取4-5个数据点，按序将光电管定位在预定的压强上，分别测取不同蒸气速度下的实验数据，实验操作方法与（2）项类同。
实验注意事项：
（1）在采集分析试样前，一定要有足够的稳定时间。只有当观察到各点温度和压差恒定后，才能取样分析，并以分析数据恒定为准。
（2）回流液的温度一定控制恒定，且尽量接近柱顶温度。关键在于冷却水的流量要控制适当，并维持恒定。同时进料的流量和温度也要随时注意保持恒定。进料温度应尽量接近泡点温度，且以略低于泡点温度3-7℃为宜。
（3）预液泛不要过于猛烈，以免影响填料层的填充密度，更需切忌将填料冲出塔体。
再沸器和预热器液位始终要保持在电阻膜加热器以上，以防设备烧裂。
（4）实验完毕，应先关掉加热电源，待物料冷却后，再停冷却水。
五、实验数据记录及整理
1、测量并记录实验基本数据
（1）设备基本参数
填料柱内径：d= 精馏段填料层高度：
提馏段填料层高度：
填料形式及填充方式：
填料比表面积：
填料空隙率：
填料堆积密度：
填料个数：
（2）实验液及其物性数据
实验物系：
体积比：
各纯组分的摩尔质量：
各纯组分的摩尔沸点：
各纯组分的折光率：
2、实验数据记录
回流比-理论塔板数曲线
word/media/image107.gif
回流比-等板高度曲线
word/media/image108.gif
【篇2】化工原理过滤实验报告
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：
、——各截面间距基准面的距离 （m）
、——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)
、——各截面中心点处的静压力（可由U型压差计的液位差可知） （）
对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为
测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压，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△h1…△h4。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△h1…△h4。
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
二、实验原理
离心泵的主要性能参数有流量Q（也叫送液能力）、扬程H(也叫压头)、轴功率 N和效率η。离心泵的特性曲线是Q-H、Q-N及Q-η之间的关系曲线。
泵的扬程用下式计算：
He=H压力表+H真空表+H0+(u出2-u入2)/2g
式中：H压力表——泵出口处压力
H真空表——泵入口处真空度
H0——压力表和真空表测压口之间的垂直距离
泵的总效率为：
其中，Ne为泵的有效功率：
Ne=ρ●g●Q●He
式中：ρ——液体密度
g——重力加速度常数
Q——泵的流量
Na为输入离心泵的功率：
Na=K●N电●η电●η转
式中：K——用标准功率表校正功率表的校正系数，一般取1
N电——电机的输入功率
η电——电机的效率
η转——传动装置的传动效率
三、实验设备及流程：
设备参数：
泵的转速：2900转/分 额定扬程：20m
水温：25℃ 泵进口管内径：41mm
泵出口管内径：35.78mm 两测压口之间的垂直距离：0.35m
四、实验操作
1.灌泵
因为离心泵的安装高度在液面以上，所以在启动离心泵之前必须进行灌泵。
2.开泵
注意：在启动离心泵时，主调节阀应关闭，如果主调节阀全开，会导致泵启动时功率过大，从而可能引发烧泵事故。
3.建立流动
4.读取数据
等涡轮流量计的示数稳定后，即可读数。注意：务必要等到流量稳定时再读数，否则会引起数据不准。
五、作业
序号
涡轮流量计(m3/h)
P真(Pa)
P表(Pa)
N(kw)
以一组数据计算Q、He、Ne、η
实验三 过滤实验
一、实验目的
1.了解板框过滤机的构造和操作方法。
2.掌握恒压过滤常数的测定方法测定恒压过滤常数；
虚拟滤液体积；
虚拟过滤时间。
二、基本原理
对于不可压缩滤渣,在恒压过滤情况下,滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:
(V+Ve)2=KS2(t+te)
上式也可写成:
(q+qe)2=K(t+te)
微分后得到:
dt / dq= 2q / K+2qe / K
该微分式为一直线方程，其斜率为2/K，截距为2qe/K。实验中△t/△q代替dt/dq，通过实验测定一系列的△t与△q值，用作图的方法，求出直线的斜率、截距，进而求出恒压过滤常数K，虚拟滤液体积qe。
只考虑介质阻力时：qe2=Kte
将qe代入上式可求出虚拟过滤时间te。
三、实验设备
板框过滤机的过滤面积为0.12m2。由空压机提供压力，并恒压可调。以碳酸钙和水混合成悬浮液，可完成过滤常数的测定实验。孔板孔口径：8mm，文丘里管喉径：8mm，φ20×2不锈钢管。
四、实验步骤
1、先将板框过滤机的紧固手柄全部松开，将板、框清洗干净。
2、将干净滤布安放在滤板两侧，注意必须将滤布四角的圆孔与滤板四角的圆孔中心对正，以保证滤液和清洗液流道的畅通。
3、安装时应从左至右进行，装好一块，用手压紧一块。请特别注意板框的顺序和方向，所有板框有圆点的一侧均应面向安装者，板框过滤机共有4块板（带奇数点），3块框（带偶数点），以确保流道的畅通。
4、装完以后即可紧固手柄至人力转不动为止。
5、松开混合釜上加料口的紧固螺栓，打开加料口，加水至视镜的水平中心线，打开控制屏上的电源，启动搅拌机，再加入碳酸钙3kg，任其自行搅拌。
6、约5min后，检查所有阀门看是否已关紧？确保全部关紧后，同时注意在搅拌过程中混合釜的压力，控制混合釜压力表的指示值在0.1～0.2MPa范围，并一直维持在恒压条件下操作，如果压力过大也可通过混合釜右侧的放空阀调节。
（1）、打开过滤机的出料阀，并准备好秒表，做好过滤实验的读数和记录准备，再打开控制屏上板框过滤机的进料阀，开始过滤操作。
（2）、注意看看板框是否泄漏（大量液体冲出，少量漏液无妨）？确认正常后，观察滤液情况，一般开始出来的比较浑浊，待滤液变清后，立即开始读取计量槽的数据，并同时开始计时和记录相关实验数据。
（3）、装置的计量槽分左右计量筒计量，左侧计滤液量，右侧计洗水量左右两筒有过滤液孔连通，需要时两筒可串联使用，以便连续实验需要。读取5组以上的实验数据后，即可关闭进料阀和出料阀结束过滤实验。
（4）、如果需要做滤饼洗涤实验，则在结束过滤实验之后，关闭混合釜的进气阀。然后关闭进水阀，打开进气阀，恒压在0.16～0.2MPa范围，按过滤实验相同的方法操作，完成实验后，关闭进水阀和出水阀结束滤饼洗涤实验。
（5）、如果改变操作压力，还可进行过滤速率方程压缩指数的测定实验。
实验四 传热实验
一、实验目的
测定对流传热系数的准数关联式。
二、实验原理
对流传热的核心问题是求算传热系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：
对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。本实验简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线方程：
在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。其准数定义式分别为：
牛顿冷却定律：
传热量Q可由下式求得：
三、实验设备流程
设备参数：
孔板流量计：流量计算关联式：V=4.49●R0.5
式中：R——孔板压差，[mmH2O]
V——水流量，[m3 /h]
换热套管：
套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。
套管有效长度：1.25m，内管内径：0.022m
四、实验操作
1.启动水泵
2.打开进水阀
3.打开蒸汽发生器
4.打开放汽阀
5.读取水的流量
6.读取温度
7.实验结束后，先停蒸汽发生器，再关进水阀。
五、数据处理
水入口温度
水出口温度
壁温1
壁温2
压差计读数（mm）
20.0
28.8
55
55
0.4
20.0
28.4
55
55
1.8
20.0
28.3
55
55
4.0
20.0
28.1
55
55
7.1
20.0
27.5
55
55
16.1
20.0
27.1
55
55
28.6
20.0
26.7
55
55
44.6
20.0
26.4
55
55
87.4
20.0
26.0
55
55
144.5
以一组数据计算传热量、传热系数。
实验五 精馏实验
一、试验目的
1.掌握精馏塔的结构
2.测定精馏塔的理论板数及塔效率
二、实验原理
1.理论板
2.作图法求理论板数
3.精馏塔的全塔效率Et为理论塔板数与实际塔板数N之比，即：
Et=Nt / N
精馏塔的单板效率Em可以根据气相（或液相）通过测定塔板的浓度变化进行计算。
若以液相浓度变化计算，则为：
Eml=(Xn-1-Xn) / (Xn-1- Xn*)
若以气相浓度变化计算，则为：
Emv=(Yn-Yn+1) / ( Yn*-Yn+1)
式中：
Xn-1-----第n-1块板下降的液体组成，摩尔分率；
Xn-------第n块板下降的液体组成，摩尔分率；
Xn*------第n块板上与升蒸汽Yn相平衡的液相组成，摩尔分率；
Yn+1-----第n+1块板上升蒸汽组成，摩尔分率；
Yn-------第n块板上升蒸汽组成，摩尔分率；
Yn*------第n块板上与下降液体Xn相平衡的气相组成，摩尔分率。
三、实验设备及流程简介
本实验进料的溶液为乙醇—水体系，其中乙醇占20%（摩尔百分比）。
精馏塔：采用筛板结构，塔身用直径Φ57X3.5mm的不锈钢管制成，设有两个进料口，共15块塔板，塔板用厚度1mm的不锈钢板，板间距为10cm；
板上开孔率为4%，孔径是2mm，孔数为21；
孔按正三角形排列；
降液管为Φ14X2mm的不锈钢管；
堰高是10mm。
四、实验步骤
1.全回流进料
打开泵开关，再打开进料的管线。
2.塔釜加热升温
全回流进料完成后，开始加热。
3.建立全回流
注意恒压，回流开始以后就不能再打开衡压排气阀，否则会影响结果。
4.读取全回流数据
5.逐步进料，开始部分回流
逐渐打开塔中部的进料阀和塔底的排液阀以及产品采出阀，注意维持塔的物料平衡、塔釜液位和回流比。
6.记录部分回流数据
五、作业
写出精馏段操作线方程、提馏段操作线方程、加料线方程。
实验六、吸收实验
一、实验原理
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y坐标系为直线）。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：
所以
其中
式中
GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]。
KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]。
Vp—填料层体积[m3]。
△Ym—气相对数平均浓度差。
Y1—气体进塔时的摩尔比。
Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。
Y2—气体出塔时的摩尔比。
Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。
3、计算方法、公式：
（1）氨液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系：
温度 [℃]：
0 10 20 25 30 40
亨利系数E[atm]：0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938
（2）总体积传质系数KYa及气相总传质单元高度Hog整理步骤
a、标准状态下的空气流量V0：
[m3/h]
式中：
V1——空气转子流量计示值 [m3/h]
T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强
T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强
T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强
b、标准状态下的氨气流量V0’
[m3/h]
式中：
V1’——氨气转子流量计示值 [m3 / h]
ρ01——标准状态下氨气的密度1.293 [kg / m3]
ρ02——标定状态下氨气的密度0.7810 [kg / m3]
如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量V0’’为：
V0’’=0.98●V0’
c、惰性气体的摩尔流量G：
G=V0 / 22.4
d、单位时间氨的吸收量GA：
GA=G●(Y1-Y2)
e、进气浓度Y1：
f、尾气浓度Y2：
式中：
Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度 [N]
Vs——加入分析盒中的硫酸溶液体积 [ml]
V——湿式气体流量计所测得的空气体积 [ml]
T0——标准状态下的空气温度 [K]
T——空气流经湿式气体流量计时的温度 [K]
g、对数平均浓度差（ΔY）m：
Ye2=0
Ye1=m x1*
P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2
m=E / P
x1=GA / Ls
式中：
E——亨利常数
Ls——单位时间喷淋水量 [kmol / h]
P——系统总压强
h、气相总传质单元高度：
式中：
G’——混合体气通过塔截面的摩尔流速
二、实验设备及流程
设备参数：
基本数据：塔径Φ0.10m，填料层高0.75m
填料参数：12×12×1.3[mm]瓷拉西环，a1—403[m-1]，ε—0.764，a1/ε3—903[m-1]
尾气分析所用硫酸体积：1ml，浓度：0.00968N
上图是吸收实验装置界面，氨气钢瓶来的氨气经缓冲罐，转子流量计与从风机来经缓冲罐、转子流量计的空气汇合，进入吸收塔的底部，吸收剂（水）从吸收塔的上部进入，二者在吸收塔内逆向流动进行传质。
从塔顶出来的尾气进到分析装置进行分析，分析装置由稳压瓶、吸收盒及湿式气体流量计组成。稳压瓶是防止压力过高的装置，吸收盒内放置一定体积的稀硫酸作为吸收液，用甲基红作为指示剂，当吸收液到达终点时，指示剂由红色变为黄色。
三、实验步骤
建议的实验条件：
水流量：80 l/h 空气流量：20 m3/h 氨气流量：0.5 m3/h
注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则引起数据严重偏离。
1、通入氨气
打开钢瓶阀门，氨气流量计前有压差计和温度计，用氨气调节阀调节氨气流量（实验建议流量: 0.5 m3/h）。
2、进行尾气分析
通入氨气后，让尾气流过吸收盒，同时湿式气体流量计开始计量体积。当吸收盒内的指示剂由红色变成黄色时，立即关闭考克，记下湿式气体流量计转过的体积和气体的温度。
3、读取数据
实验七 干燥实验
一、实验目的
1.了解气流干燥设备基本流程和工作原理
2.测定物料在一定干燥条件下的干燥速率曲线及传质系数
二、实验原理
1.干燥特性曲线
干燥过程分为三个阶段：物料预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。
式中：x平—某干燥速率下湿物料的平均含水量 [kg]
Gsi,Gsi+1—分别为△τ时间间隔内开始和终了时湿物料重量 [kg]。
Gc—湿物料中绝对干物料的重量 [kg]。
2.传质系数
恒速阶段：恒速阶段的干燥速率u仅由外部干燥条件决定，物料表面温度近于空气湿球温度tw。在恒定的干燥条件下，物料表面与空气之间的传热和传质速率分别用于下面式子表示：
降速阶段：降速干燥阶段中干燥速率曲线的形状随物料内部结构以及所含水分性质不同而异，因而干燥曲线只能通过实验得到，降速阶段干燥时间的计算可以根据速率曲线数据图解求得，当降速阶段的干燥速率近似看作与物料的自由含水量（x-x*）成正比时干燥速率曲线可简化为直线。
即为：u=kx(x-x*)
kx=u / (x-x*)
式中：kx—以含水量差△x为推动力的比例系数 [kg/m2·s·△x]；
u—物料含水量为x时的干燥速率 [kg/m2·s]；
x—在τ时的物料含水量 [kg/kg绝干物料]；
x*—物料的平衡含水量 [kg/kg绝干物料]；
三、实验装置及流程简介
主要设备规格：
孔板流量计：管径D=106mm，孔径d=68.46mm
孔流系数 C0=0.6655
干燥室尺寸：0.15[m]×0.20[m]
四、实验步骤
1.启动风机
注意：禁止在启动风机以前加热，这样会烧坏加热器。
2.开始加热
3.进行干燥实验
【篇3】化工原理过滤实验报告
填料精馏塔实验
一、实验目的
1． 观察填料精馏塔精馏过程中气、液两相流动状况；
2． 掌握测定填料等板高度的方法；
3． 研究回流比对精馏操作的影响。
二、实验原理
精馏塔是实现液体混合物分离操作的气液传质设备，精馏塔可分为板式塔和填料塔。板式塔为气液两相在塔内逐板逆流接触，而填料塔气液两相在塔内沿填料层高度连续微分逆流接触。填料是填料塔的主要构件，填料可分为散装填料和规整填料，散装填料如：拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍形填料、矩鞍形填料、θ网环等；
规整填料有板波纹填料、金属丝网波纹填料等。
由于填料塔内气液两相传质过程十分复杂，影响因素很多，包括填料特性、气液两相接触状况及两相的物性等。在完成一定分离任务条件下确定填料塔内的填料层高度时，往往需要直接的实验数据或选用填料种类、操作条件及分离体系相近的经验公式进行填料层高度的计算。
确定填料层高度有两种方法：
1． 传质单元法
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（2—50）
或：
（2—51）
由于填料塔按其传质机理是气液两相的组成沿填料层呈连续变化，而不是阶梯式变化，用传质单元法计算填料层高度最为合适，广泛应用于吸收、解吸、萃取等填料塔的设计计算。
2． 等板高度法
在精馏过程计算中，一般都用理论板数来表达分离的效果，因此习惯用等板高度法计算填料精馏塔的填料层高度。
（2—52）
式中：Z——填料层高度，m；
NT ——理论塔板数；
HETP——等板高度，m。
等板高度HETP，表示分离效果相当于一块理论板的填料层高度，又称为当量高度，单位为m。
进行填料塔设计时，若选定填料的HETP无从查找，可通过实验直接测定。
对于二元组分的混合液，在全回流操作条件下，待精馏过程达到稳定后，从塔顶、塔釜分别取样测得样品的组成，用芬斯克（Fenske）方程或在x～y图上作全回流时的理论板数。
芬斯克方程：
（2—53）
式中：——全回流时的理论板数；
——塔顶易挥发组分与难挥发组分的摩尔比；
——塔底难挥发组分与易挥发组分的摩尔比；
——全塔的平均相对挥发度，当α变化不大时，
在部分回流的精馏操作中，可由芬斯克方程和吉利兰图，或在x～y图上作梯级求出理论板数。
理论板数确定后，根据实测的填料层高度，求出填料的等板高度，即：
（2—54）
三、实验装置及流程
图2-68 填料精馏塔实验—实验装置示意图及流程
1—调压器；
2—U型管压差计；
3—转子流量计；
4—料液罐；
5—冷凝器；
6—塔顶温度计；
7—填料精馏塔塔体；
8—塔釜温度计；
9、11—塔釜取样口；
10—塔釜；
12—塔釜放空口；
13—分液装置；
14—产品罐；
15—回流控制仪。
填料精馏塔实验装置由填料精馏塔和仪表控制柜两部分组成，主体精馏塔的设备为1.2米高的玻璃精馏柱，直径为25mm，内装有2.5×2.5mm的不锈钢金属丝网θ环填料。精馏段与提馏段的长度可根据需要自行选择，蒸馏釜容积为1000ml，电热套加热功率为100～500W，由可调电流表和AI智能仪表控制，塔釜、塔顶温度由铂电阻传感器与高精度数字显示仪表显示温度。塔顶冷凝器旁有一分液装置，用时间继电器（回流比控制仪）控制回流及馏出液量。回流比控制范围1∶99～99∶1。
四、实验步骤及注意事项
1．实验步骤
（1） 打开釜测口缓缓加入配置好的正庚烷～甲基环己烷的料液，使液面超过铂电阻的位置。
（2） 调节釜加热电流调节旋钮使釜加热电流控制在0.1～1.5A范围内。同时打开冷却水。
（3） 当釜液开始沸腾时，打开塔身保温开关，调节保温电流调节旋钮，使电流维持在0.1～0.3A，观察塔内液体不沿塔壁流下为宜。升温后观察塔釜和塔顶温度变化，当塔顶蒸汽开始冷凝时进行全回流操作。
（4） 控制全回流操作一定时间，塔顶和塔釜温度稳定后，从塔顶、塔釜取出少量样品，用阿贝折射仪测出正庚烷~甲基环乙烷在25℃时的折射率，由组成折射率关系（见附录4.4）查出样品的组成。
（5） 打开回流比开关控制器，改变回流比大小，回流比一般控制在1:2~1:6。做部分回流操作，重复（4）内容。
（6） 实验结束后，先将精馏塔保温电流和蒸馏釜加热电流调至为零，然后关闭回流比控制器，当釜、顶显示温度降至室温时，再关闭釜加热及塔保温电源，最后关闭总电源冷却水。
2．注意事项
（1） 实验时要注意填料表面被流动的液体润湿达到有效的传质面积。
（2） 取样时应先放出管道内持留料液，以保证测量准确。
五、实验报告要求
1．按全回流和部分回流两种情况计算理论板数。
2．计算填料等板高度，并做出回流比与等板高度的关系图。
六、思考题
1．如何用直接实验法测定填料层等板高度？测定HETP有何意义？
2．填料润湿性能与传质效率有何关系？实验时采用怎样方法保证填料的润湿性。
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