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
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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,cp 设备特征尺寸:l 操作:u,βgΔT
则:α=f(ρ,μ,λ,cp,l,u,βgΔT)
2)量纲分析
ρ[ML-3],μ[ML-1 T-1],λ[ML T-3 Q-1],cp [L2 T-2 Q-1],l[L] ,u[LT-1],
βgΔT [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 cp:Pr=cpμ/λ βgΔT:Gr=βgΔT l3ρ2/μ2
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实验报告 课程名称:学 院:专 业 班:姓 名:学 号:同组人员:实验时间: 指导教师: 化 工 原 理 生物与化学工程学院 制药专升本101 邵丽菁 310044003 张敏玲 吴宁宇 2011 年 4 月 25 日 诸 爱 士
一、 实验课程名称:化工原理
二、实验项目名称:空气-蒸汽对流给热系数测定
三、实验目的和要求:
1、 了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法,观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法,了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
四、实验内容和原理
实验内容:测定不同空气流量下进出口端的相关温度,计算?,关联出相关系数。
实验原理:在工业生产过程中,大量情况下,冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热量交换,称为间壁式换热。如图(4-1)所示,间壁式传热过程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所组成。
T
t
图4-1间壁式传热过程示意图
达到传热稳定时,有
Q?m1cp1?T1?T2??m2cp2?t2?t1???1A1?T?TW?M??2A2?tW?t?m?KA?tm (4-1) 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式(4—2)计算,
?T?T???T2?TW2? (4-2) ?T?TW?m?1W1T1?TW1lnT2?TW2
式中:TW1 -热流体进口处热流体侧的壁面温度,℃;TW2 -热流体出口处热流体侧的壁面温度,℃。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式(4—3)计算,
?t?t???t?t??tW?t?m?W11W22 (4-3) t?tlnW11
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化工原理实验指导书
1、填料吸收塔实验
1、1常压填料吸收塔实验
1.1.1实验目的
1. 了解加压常压填料塔吸收装置的基本结构及流程;
2. 掌握总体积传质系数的测定方法;
3. 测定填料塔的流体力学性能;
4. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响;
5. 掌握气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度的测量方法;
1.1.2基本原理
气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、廉价,所以气体吸收实验选择CO2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%以内,所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO2在水中的溶解度很小,所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此,本实验主要测定Kxa和HOL。
1)计算公式
填料层高度Z为
(1-1)
式中: L 液体通过塔截面的摩尔流量,kmol / (m2·s);
Kxa △X为推动力的液相总体积传质系数,kmol / (m3·s);
HOL 传质单元高度,m;
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《实践创新基础》报告
姓 名:
班级学号:
指导教师:
日 期:
成 绩:
南京工业大学化学工程与工艺专业
实验名称:流体流动阻力测定实验
1 测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数λ与雷诺数Re的关系,将测得的λ~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较;
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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[m/s]为横坐标,单位填料层压降[mmH20/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L0=0时,可知~关系为一直线,其斜率约1.0—2,当喷淋量为L1时,~为一折线,若喷淋量越大,折线位置越向左移动,图中L2>L1。每条折线分为三个区段,值较小时为恒持液区,~关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区,~曲线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点A。值较大时叫液泛区,~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~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:
(1)
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过滤实验
一、 实验目的
1、熟悉板框压滤的构造和操作方法;
2、测定恒压过滤方程中的常数。
二、 实验原理
板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成,其中一个单元由滤板(·)、滤框(∶)、洗板()和滤布组成,板框外形是方形,如图2-2-4-1所示,板面有内槽以便滤液和洗液畅流,每个板框均有四个圆孔,其中两对角的一组为过滤通道,另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路,虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面,滤浆由泵加压后从下面通道送入框内,滤液通过滤布集于对角上通道而排出,滤饼被截留在滤框内,如图2-2-4-2a)所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液,另一对角通道排出洗液,如图2-2-4-2b)所示。
图2-2-4-1 板框结构示意图
图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图
在过滤操作后期,滤饼即将充满滤框,滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出,洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出,若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率,则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。
恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示:
(1)
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填料塔流体力学特性与吸收系数的测定
一、实验目的:
1.观察填料塔内气液两相流动情况和液泛现象
2.测定干、湿填料层压降,在双对数坐标纸上标绘出空塔气速与湿填料层压降的关系曲线。
3.了解填料吸收塔的流程及构造。
4.测定在一定条件下,用水吸收空气中氨的吸收系数。
二、实验原理:
填料塔压降和泛点与气、液相流量的关系是其主要的流体力学特性。吸收塔的压降与动力消耗密切相关,而根据泛点则可确定吸收塔的适宜气、液相流量。
气体通过填料塔时,由于存在形体及表皮阻力而产生压力降。无液体喷淋时,气体的压力降仅与气体的流速有关,在双对数坐标纸上压力降与空塔速度的关系为一直线,称为干填料压降曲线。当塔内有液体喷淋时,气体通过填料塔的压力降,不仅与气体流速有关,而且与液体的喷淋密度有关。在一定的喷淋密度下,随着气速增大,依次出现载点和泛点,相应地DP/Z~U曲线的斜率也依次增大,成为湿填料压降曲线。因为液体减小了空隙率,所以后者的绝对值和斜率都要比前者大。
吸收系数是吸收设备的主要性能参数,影响吸收系数的因素包括气体流速、液体喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物化性质等。
本吸收实验以水为吸收剂,吸收空气-氨气体系中的氨。因为氨气为易溶气体,所以此吸收操作属气膜控制。吸收系数随着气速的增大而增大,但气速增大至某一数值时,会出现液泛现象,此时塔的正常操作将被破坏。
本实验所用的混合气中,氨气浓度很低,吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可认为符合亨利定律
吸收过程的传质速率方程为:
吸收过程的物料衡算式为:
式中:——氨的吸收量,kmol/s
——空气流量,kmol/s
——塔底气相浓度,kmolNH3/kmolair
——塔顶气相浓度,kmolNH3/kmolair
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