化工原理實(shí)驗(yàn)講義2

1、化工原理實(shí)驗(yàn)講義合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系實(shí)驗(yàn)一 流體流動(dòng)阻力測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握流體流經(jīng)直管和管閥件時(shí)阻力損失的測(cè)定方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解流體流動(dòng)中能量損失的變化規(guī)律。 2、測(cè)定水流過(guò)一段粗糙直管、光滑直管的沿程摩擦阻力損失pf，確定摩擦阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)Re 之間的關(guān)系。將所得的Re方程與公認(rèn)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系比較。 3測(cè)定流體流經(jīng)閘閥等管件時(shí)的局部阻力系數(shù)。 4學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法，了解差壓變送器、功率傳感器的工作原理。熟悉測(cè)定流體流經(jīng)直管和管件時(shí)的阻力損失的實(shí)驗(yàn)組織方法及測(cè)定摩擦系數(shù)的工程意義。5觀察組成管路的各種管件、閥件，了解其作用。二、基本原理 流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的

2、存在，不可避免地要消耗一定的機(jī)械能，這種機(jī)械能的消耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力和因流體運(yùn)動(dòng)方向改變所引起的局部阻力。 1沿程阻力 流體在水平均勻管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低。即 影響阻力損失的因素很多，尤其對(duì)湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究其規(guī)律。為了減少實(shí)驗(yàn)工作量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有普遍意義，必須采用因次分析方法將各變量綜合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有， (1)流體性質(zhì)：密度，粘度； (2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長(zhǎng)l，管壁粗糙度； (3)流動(dòng)條件：流速。 可表示為： 組合成如下的無(wú)因次式： 令 則式中，壓降 Pahf直管阻力損失 J/k

3、g，流體密度kg/m3直管摩擦系數(shù)，無(wú)因次l直管長(zhǎng)度 md直管內(nèi)徑 mu流體流速，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 m/s稱為直管摩擦系數(shù)。滯流(層流)時(shí)，64Re；湍流時(shí)是雷諾準(zhǔn)數(shù)Re和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，須由實(shí)驗(yàn)確定.2局部阻力 局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。 當(dāng)量長(zhǎng)度法 流體流過(guò)某管件或閥門時(shí)，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過(guò)與其具有相當(dāng)管徑長(zhǎng)度的直管阻力損失，這個(gè)直管長(zhǎng)度稱為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)le表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來(lái)計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí)可將管路中的直骨長(zhǎng)度與管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，如管路中直管長(zhǎng)度為乙各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為 ，則流體在管

4、路中流動(dòng)時(shí)的總阻力損失 為 阻力系數(shù)法 流體通過(guò)某一管件或閥門時(shí)的阻力損失用流體在管路小的動(dòng)能系數(shù)來(lái)表示，這種計(jì)算局 部阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法。 即 式中，局部阻力系數(shù)，無(wú)因次； u在小截面管中流體的平均流速，ms。 由于管件兩側(cè)距測(cè)壓孔問(wèn)的直管長(zhǎng)度很短引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計(jì)。因此hf之值可應(yīng)用柏努利方程由壓差計(jì)讀數(shù)求取。 三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程 1實(shí)驗(yàn)裝置 圖1-1 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示。主要部分由離心泵，不同管徑、材質(zhì)的管子，各種閥門或管件，轉(zhuǎn)子流量計(jì)等組成。從上向下第一根為不銹鋼光滑管，第二根為鍍鋅鐵管，分別用于光滑管和粗糙管湍流流體流動(dòng)阻力的測(cè)定。第

5、三根為不銹鋼管，其上裝有待測(cè)管件(閘閥)，用于局部阻力的測(cè)定。流體溫度有熱電阻，流體流量由渦輪流量計(jì)測(cè)量，壓差有壓差變送器測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)的介質(zhì)為水，由離心泵供給，經(jīng)實(shí)驗(yàn)裝置后的水通過(guò)管道流入儲(chǔ)水箱內(nèi)循環(huán)使用。 2裝置結(jié)構(gòu)尺寸 裝置結(jié)構(gòu)尺寸如表1-1所示。 表1-1 裝置參數(shù)名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)試段長(zhǎng)度（m）裝置（1m）裝置（2c）光滑管不銹鋼食品管29.529.01.5粗糙管鍍鋅鐵管29.929.21.5局部阻力閘閥35.8635.86圖1-2：控制柜面板1、空氣開(kāi)關(guān) 2、3、4電源指示燈 5、流量控制儀 6、6路巡檢儀（單位m3h）：第一通道測(cè)量離心泵進(jìn)口壓力（單位：kpa），第二通道測(cè)量

6、離心泵出口壓力（單位：kpa），第三通道測(cè)量離心泵轉(zhuǎn)速（單位：rmin）第四通道測(cè)量流體阻力壓差（單位：pa）第五通道測(cè)量流體溫度（單位：攝氏度），第六通道沒(méi)用，7、功率表（單位：KW）8、儀表電源指示燈、9、儀表電源開(kāi)關(guān)，10、變頻器電源指示燈，11、變頻器電源開(kāi)關(guān)，12、離心泵電源指示燈、13、離心泵直接或變頻器運(yùn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，14、離心泵啟動(dòng)按鈕，15、離心泵停止按鈕。四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1灌泵儲(chǔ)水箱中出水到適當(dāng)位置（大概三分之二處）關(guān)閉閥1、閥2、閥3、閥4、閥5、打開(kāi)離心泵出口排氣閥和進(jìn)口灌水閥，用水杯從灌水閥灌水，氣體從排汽閥排出，直到排水閥有水排出并且沒(méi)有氣泡灌水完畢，關(guān)閉排氣閥

7、和灌水閥。2啟動(dòng)水泵打開(kāi)控制柜上1空氣開(kāi)關(guān)，打開(kāi)9儀表電源開(kāi)關(guān)，儀表指示燈10亮，儀表上電，顯示被測(cè)數(shù)據(jù)。把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到直接位置，指示燈12亮，按一下離心泵啟動(dòng)按鈕，離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)按鈕指示燈亮，水泵啟動(dòng)完畢。3光滑管排氣先打開(kāi)光滑管與差壓變送器相連的閥門，粗糙管和局部阻力與差壓變送器相連的閥門關(guān)閉，打開(kāi)閥3和閥2，排出光滑管中的氣體，關(guān)上閥2，打開(kāi)差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，光滑管排氣完畢。4光滑管實(shí)驗(yàn)打開(kāi)流體阻力監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)等信息，進(jìn)入流體阻力實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊光滑管，調(diào)節(jié)閥2，每隔1m3h采集一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)

8、定之后再采集），從2m3h開(kāi)始到最大流量，但注意最大流量時(shí)壓差不能超過(guò)10kpa，如果超過(guò)調(diào)節(jié)閥門2，使壓差不超過(guò)10kpa。光滑管數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥3，再關(guān)閉光滑管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門。5.粗糙管實(shí)驗(yàn)粗糙管排氣與光滑管排氣類似，先打開(kāi)粗糙管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門，再打開(kāi)閥4和閥2，排出粗糙管中的氣體，關(guān)閉閥2，打開(kāi)差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，粗糙管排氣完畢。點(diǎn)擊粗粗管，調(diào)節(jié)閥2，每隔1m3h采集一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m3h開(kāi)始到最大流量，但注意最大流量時(shí)壓差不能超過(guò)10kpa，如果超過(guò)

9、調(diào)節(jié)閥門2，使壓差不超過(guò)10kpa。粗糙管數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥4，再關(guān)閉光滑管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門。6.局部阻力實(shí)驗(yàn)局部阻力排氣與光滑管排氣類似，先打開(kāi)局部阻力與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門，再打開(kāi)閥5和閥2，排出粗糙管中的氣體，關(guān)閉閥2，打開(kāi)差壓變送器的兩個(gè)排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關(guān)閉差壓變送器上的兩個(gè)排汽閥，局部阻力排氣完畢。點(diǎn)擊局部阻力，調(diào)節(jié)閥2，每隔1m3h采集一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m3h開(kāi)始到最大流量，但注意最大流量時(shí)壓差不能超過(guò)10kpa，如果超過(guò)調(diào)節(jié)閥門2，使壓差不超過(guò)10kpa。局部阻力數(shù)據(jù)采集完畢后，先關(guān)閉閥2和閥5，再

10、關(guān)閉光滑管與差壓變送器相連的兩個(gè)閥門。流體阻力實(shí)驗(yàn)完畢。7、數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)流量L/s（湍流 ）或(L/h)(層流 )光滑管kPa粗糙管kPa局部阻力kPa層流kPa壓差壓差壓差 壓差實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集完畢，打開(kāi)數(shù)據(jù)處理軟件，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的軟件功能，就可算出流體雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的關(guān)系，執(zhí)行繪圖功能，就可繪出雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的曲線關(guān)系，執(zhí)行打印功能就可打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1根據(jù)粗糙管實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出Re曲線，對(duì)照化工原理教材上有關(guān)圖形，即可估出該管的相對(duì)粗糙度和絕對(duì)粗糙度。 2根據(jù)光滑管實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)照柏拉修斯方程，計(jì)算其誤差。 3根據(jù)局部阻力

11、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出閘閥全開(kāi)時(shí)的平均值。 4對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。 注：流體阻力控制儀表（AI519）參數(shù)P30 I3 D1六、思考題 1在對(duì)裝置做排氣工作時(shí)，是否一定要關(guān)閉流程尾部的流量調(diào)節(jié)閥?為什么? 2如何檢驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈? 3以水做介質(zhì)所測(cè)得的Re關(guān)系能否適用于其它流體?如何應(yīng)用? 4在不同設(shè)備上(包括不同管徑)，不同水溫下測(cè)定的Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上? 5如果測(cè)壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對(duì)靜壓的測(cè)量有何影響? 6在直管阻力測(cè)量中，壓差計(jì)顯示的壓差是否隨著流量的增加而成線性增加？分別就層流和湍流進(jìn)行討論。 實(shí)驗(yàn)二 過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉板框壓濾裝置

12、的構(gòu)造和操作方法；2通過(guò)恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證過(guò)濾基本原理；3學(xué)會(huì)測(cè)定過(guò)濾常數(shù)K、qe。二、基本原理過(guò)濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來(lái)處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。過(guò)濾操作中，隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，固體顆粒層的厚度不斷增加，故在恒壓過(guò)濾操作中，過(guò)濾速率不斷降低。影響過(guò)濾速率的主要因素除壓強(qiáng)差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過(guò)濾介質(zhì)的阻力等，在低雷諾數(shù)范圍內(nèi)，過(guò)濾速率計(jì)算式為：(1)u：過(guò)濾速度，m/sK：康采尼常數(shù)，層流時(shí)，K5.0：床層空隙率，m3/m3：濾液粘度，Pasa：顆粒的比表面積，m2/m3p：過(guò)濾的壓強(qiáng)

13、差，PaL：床層厚度，m由此可以導(dǎo)出過(guò)濾基本方程式：(2)V：過(guò)濾體積，m3：過(guò)濾時(shí)間，sA：過(guò)濾面積，m2Ve：虛擬濾液體積，m3r：濾餅比阻，1/m2，r=5.0a2(1-)2/3r：?jiǎn)挝粔簭?qiáng)下的比阻，1/m2，r= rpsv：濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，無(wú)因次S：濾餅壓縮性指數(shù)，無(wú)因次，一般S01，對(duì)不可壓縮濾餅，S0恒壓過(guò)濾時(shí)，令k=1/rv，K=2kp1-s，q=V/A，qe=Ve/A，對(duì)(2)式積分得：(q+qe)2=K(+e)(3)K、q、qe三者總稱為過(guò)濾常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。對(duì)（3）式微分得：2(q+qe)dq=Kd (4)用/q代替d/dq，在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測(cè)定一

14、系列時(shí)間間隔i，和對(duì)應(yīng)的濾液體積Vi，可計(jì)算出一系列i、qi、qi，在直角坐標(biāo)系中繪制/qq的函數(shù)關(guān)系，得一直線，斜率為2/K，截距為2qe/K，可求得K和qe，三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-1、4-2所示：圖4-1 板框壓慮機(jī)過(guò)濾流程圖圖4-1 板框壓濾機(jī)過(guò)濾流程1-可移動(dòng)框架 2-閥2 3-止回閥 4-壓力料罐 5-玻璃視鏡 6-壓緊手輪 7-壓力表 8-板框組 9-板框進(jìn)口壓力表 10-壓力定值調(diào)節(jié)閥 12-閥10 13-閥9 14-配料槽 15-指示尺 16-閥6 17-閥7 18-閥8 19-閥5 20-閥4 21-閥3 22-閥1 CaCO3的懸浮液在配料桶內(nèi)配制一定濃度后，利

15、用壓差送入壓力料槽中，用壓縮空氣攪拌，同時(shí)利用壓縮空氣將濾漿送入板框壓濾機(jī)過(guò)濾，濾液流入量筒計(jì)量，壓縮空氣從壓力料槽排空管排出。板框壓慮機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度11mm，過(guò)濾總面積 0.048m2。單個(gè)濾框面積0.006m2空氣壓縮機(jī)規(guī)格型號(hào)：V 0.08/8，最大氣壓0.8Mpa。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟：1、配制含CaCO3813（wt%）的水懸浮液。2、開(kāi)啟空壓機(jī)，打開(kāi)閥2、閥3，關(guān)閉閥1閥4、閥5，將壓縮空氣通入配料槽，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。 3、正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕。濾布要繃緊，不能起皺（注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬(wàn)不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使板

16、框合上，然后再壓緊）。4、等配料槽料液攪拌均勻后，關(guān)閉閥3，打開(kāi)閥5及壓力料槽上的排氣閥，使料漿自動(dòng)由配料桶流入壓力料槽至其視鏡2/3處，關(guān)閉閥5。5、打開(kāi)閥4，通壓縮空氣至壓力料槽，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應(yīng)不斷排氣，但又不能噴漿。6、調(diào)節(jié)壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調(diào)節(jié)壓力料槽出口處的壓力定值調(diào)節(jié)閥來(lái)控制出口壓力恒定，壓力料槽的壓力由壓力表讀出。壓力定值0.2MPa做實(shí)驗(yàn)7、手動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開(kāi)始時(shí)刻，記下時(shí)間，每次V取300ml左右，測(cè)量810個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。8、每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要

17、沖洗濾框、濾板及濾布不要折，應(yīng)用刷子刷。（二）注意事項(xiàng)： 1在夾緊濾布時(shí)，千萬(wàn)不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使板框合上，然后再壓緊。 2濾餅及濾液循環(huán)下次實(shí)驗(yàn)可繼續(xù)使用。五、實(shí)驗(yàn)原始記錄過(guò)濾面積A=0.048 m2 室溫t= p= Mpa實(shí)驗(yàn)序號(hào)（s）V（m3）12345678910六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析過(guò)濾面積A=0.048 m2 室溫t= p= Mpa實(shí)驗(yàn)序號(hào)（s）V（m3）q=V/A(m3/m2)/q(s/m)12345678910/q對(duì)q做圖，求出K和qe七、思考題1當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同樣的過(guò)濾液，過(guò)濾時(shí)間是否縮短一半？2為什么過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)混濁

18、，過(guò)段時(shí)間后才變清？3在過(guò)濾中，初始階段為什么不能采取恒壓操作？4如果濾液的粘度比較大，你考慮用什么方法改善過(guò)濾速率？5 濾漿的濃度和過(guò)濾壓差對(duì)過(guò)濾常數(shù)K有何影響？實(shí)驗(yàn)三 填料吸收塔體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解填料塔吸收裝置的基本結(jié)構(gòu)及流程；2掌握總體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法；3了解氣體空塔速度和液體噴淋密度對(duì)總體積傳質(zhì)系數(shù)的影響；二、基本原理氣體吸收是典型的傳質(zhì)過(guò)程之一。由于CO2氣體無(wú)味、無(wú)毒、廉價(jià)，所以氣體吸收實(shí)驗(yàn)常選擇CO2作為溶質(zhì)組分。本實(shí)驗(yàn)采用水吸收空氣中的CO2組分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使預(yù)先將一定量的CO2氣體通入空氣中混合以提高空氣中的CO2濃度，水中的CO2

19、含量仍然很低，所以吸收的計(jì)算方法可按低濃度來(lái)處理，并且此體系CO2氣體的解吸過(guò)程屬于液膜控制。因此，本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定Kxa和HOL。1計(jì)算公式填料層高度Z為 式中：L 液體通過(guò)塔截面的摩爾流量，kmol / (m2·s)； Kxa 以X為推動(dòng)力的液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol / (m3·s)； HOL 液相總傳質(zhì)單元高度，m； NOL 液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無(wú)因次。令：吸收因數(shù)A=L/mG 2測(cè)定方法（1）空氣流量和水流量的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)得空氣和水的流量，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件（溫度和壓力）和有關(guān)公式換算成空氣和水的摩爾流量。（2）測(cè)定填料層高度Z和塔徑D；（3）測(cè)定塔頂和塔

20、底氣相組成y1和y2；（4）平衡關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)的平衡關(guān)系可寫成y = mx 式中：m 相平衡常數(shù)，m=E/P；E 亨利系數(shù)，Ef(t)，Pa，根據(jù)液相溫度由附錄查得；P 總壓，Pa，取1atm。對(duì)清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1 。三、實(shí)驗(yàn)裝置1裝置流程實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。本實(shí)驗(yàn)裝置流程：由自來(lái)水來(lái)的水經(jīng)離心泵加壓后送入填料塔塔頂經(jīng)噴頭噴淋在填料頂層。由壓縮機(jī)送來(lái)的空氣和由二氧化碳鋼瓶來(lái)的二氧化碳混合后，一起進(jìn)入氣體中間貯罐，然后再直接進(jìn)入塔底，與水在塔內(nèi)進(jìn)行逆流接觸，進(jìn)行質(zhì)量和熱量的交換，由塔頂出來(lái)的尾氣經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后放空，由于本實(shí)驗(yàn)為低濃度氣體的吸收，所以熱量交換可略，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

21、看成是等溫操作。圖1 吸收裝置流程圖 1、2-手閥 3-取樣口 4-排氣口 5-取樣口 6-有機(jī)玻璃塔節(jié) 7-噴淋頭 8-壓力表 9-氣體流量調(diào)節(jié)閥門10-氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì) 11-氣體取樣口 12-氣體溫度傳感器 13-儀表控制箱 14-液體溫度傳感器 15-液體流量調(diào)節(jié)閥 16-液體轉(zhuǎn)子流量計(jì) 17-壓力表 18-壓力定值調(diào)節(jié)閥 19-空氣壓縮機(jī) 20-CO2 鋼瓶 21-減壓閥2主要設(shè)備（1）吸收塔：高效填料塔，塔徑100mm，塔內(nèi)裝有金屬絲網(wǎng)板波紋規(guī)整填料，填料層總高度1200mm。塔頂有液體初始分布器，塔中部有液體再分布器，塔底部有柵板式填料支承裝置。填料塔底部有液封裝置，以避免氣體泄漏

22、。（2）填料：金屬絲網(wǎng)板波紋規(guī)整填料，規(guī)格：100×100。（3）轉(zhuǎn)子流量計(jì)；介質(zhì)條 件最大流量最小刻度標(biāo)定介質(zhì)標(biāo)定條件空氣4m3/h0.4 m3/h空氣20 1.0133×105PaCO2250 L/h25 L/h空氣20 1.0133×105Pa水600L/h60 L/h水20 1.0133×105Pa（4）空壓機(jī)：壓力0.8MPa，排氣量0.08 m3/min；（5）二氧化碳鋼瓶鋼瓶；四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)步驟（1）熟悉實(shí)驗(yàn)流程及其配套儀器結(jié)構(gòu)、原理、使用方法及其注意事項(xiàng)；（2）打開(kāi)儀表電源開(kāi)關(guān)；（3）開(kāi)啟液體調(diào)節(jié)閥門，讓水進(jìn)入填料塔潤(rùn)濕填

23、料，仔細(xì)調(diào)節(jié)液體調(diào)節(jié)閥門，使液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量穩(wěn)定在某一實(shí)驗(yàn)值。（塔底液封控制：仔細(xì)調(diào)節(jié)閥門2的開(kāi)度，使塔底液位緩慢地在一段區(qū)間內(nèi)變化，以免塔底液封過(guò)高溢滿或過(guò)低而泄氣；（4）啟動(dòng)空壓機(jī)，打開(kāi)CO2鋼瓶總閥，并緩慢調(diào)節(jié)鋼瓶的減壓閥（注意減壓閥的開(kāi)關(guān)方向與普通閥門的開(kāi)關(guān)方向相反，順時(shí)針為開(kāi)，逆時(shí)針為關(guān)），使其壓力穩(wěn)定在0.10.2Mpa左右；（5）調(diào)節(jié)CO2轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量，使其穩(wěn)定在某一值；（6）待塔操作穩(wěn)定后，讀取各流量計(jì)的讀數(shù)，并讀取各溫度讀數(shù)，進(jìn)行取樣并分析出塔頂、塔底氣相組成；（7）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉CO2轉(zhuǎn)子流量計(jì)，液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)，再關(guān)閉空壓機(jī)電源開(kāi)關(guān)，清理實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。 2注意事

24、項(xiàng)（1）固定好操作點(diǎn)后，應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)整以保持各量不變。（2）在填料塔操作條件改變后，需要有較長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間，一定要等到穩(wěn)定以后方能讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。（3）由于CO2在水中的溶解度很小，因此，在分析組成時(shí)一定要仔細(xì)認(rèn)真，這是做好本試驗(yàn)的關(guān)鍵。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理序 號(hào)項(xiàng)目12333.0147774567空氣流量計(jì)顯示值，m3/hr計(jì)前表壓，mmH2O溫度，CO2流量計(jì)顯示值，m3/hr計(jì)前表壓，mmH2O溫度，水量流量計(jì)顯示值，m3/hr溫度，壓力大氣壓，kPa塔頂表壓，mmH2O填料層表壓，mmH2O濕式流量計(jì)初讀數(shù)終讀數(shù)壓力降，mmH2O溫度，1在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪圖表示二氧化碳解吸時(shí)體積傳質(zhì)系數(shù)

25、、傳質(zhì)單元高度與氣體流量的關(guān)系。2 列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算示例。六、思考題1本實(shí)驗(yàn)中，為什么塔底要有液封？液封高度如何計(jì)算？2測(cè)定Kxa有什么工程意義？3當(dāng)氣體溫度和液體溫度不同時(shí)，應(yīng)用什么溫度計(jì)算亨利系數(shù)？附：二氧化碳液相濃度的氣敏電極分析法1原理 二氧化碳?xì)饷綦姌O是基于界面化學(xué)反應(yīng)的敏化電極，實(shí)際上是一種化學(xué)電池，它以平板玻璃電極為指示電極AgAgCl為外參比電極，這對(duì)電極組裝在一個(gè)套管中，管中盛有電解質(zhì)溶液(電極內(nèi)充液)，管底部緊靠選擇性電極敏感膜。裝有透氣膜使電解液與外部試液隔開(kāi)，如圖433所示。 圖433 CO2氣敏電極示意圖測(cè)定試液中CO2時(shí)，向試液中加入適量的酸，使HCO3轉(zhuǎn)化成CO

26、2氣體，CO2氣體擴(kuò)散透過(guò)透氣膜，進(jìn)入氣敏電極的敏感膜與透氣膜間的極薄液層內(nèi)，使得NaHCO3電解質(zhì)溶液平衡發(fā)生移動(dòng)，由玻璃電極測(cè)得其pH值的變化，從而間接測(cè)得試液中CO2濃度。 CO2氣敏電極與AgAgCl電極組成如下工作電池： 根據(jù)理論分析，此時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)為 EK（2.303RTF）·1ogHCO3- （4 ¾¾ 30） 可見(jiàn)，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，溶液中HCO3濃度的對(duì)數(shù)值與電池的電動(dòng)勢(shì)E成線性關(guān)系。為此，可配制一系列已知HCO3濃度的溶液，測(cè)出其相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，然后把測(cè)得的E值對(duì)logHCO3值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(或回歸成E與logHCO3的線性關(guān)系)，在同樣條件下測(cè)出對(duì)應(yīng)于欲測(cè)溶液的E值，即可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得試液中的HCO3(或由回歸方程求得)。 2測(cè)試裝置與方法 (1)測(cè)試儀器 PHS3C型酸度計(jì)(上海雷磁分析儀器廠)。 502型CO2氣敏電極(江蘇電分析儀器廠)。 501型超級(jí)恒溫槽。 電磁攪拌器，玻璃夾套杯。50精密溫度計(jì)。 (2) 裝置流程 CO2氣敏電極測(cè)量裝置流程如圖434所示。 (3)實(shí)驗(yàn)用藥品 NaCl(分析純)，NaHCO3(分析純)，濃硫酸(化學(xué)純)，檸檬酸三鈉，AgCl晶體。 (4)試驗(yàn)方法 （i）溶液配制 電極內(nèi)充液 準(zhǔn)確稱取0.8401gNaHCO3(室溫干燥24