《化工原理》实验报告
实验名称 班级 姓名 学号 成绩 同组成员 指导教师
一、 实验预习报告
(要求:阐明实验原理、任务、目的、装置流程;写清实验步骤、注意事项、所需实验药品仪器、所要采集的数据;回答预习思考题,设计实验数据记录表)
思考题:
指导教师审阅意见:
二、 实验记录
实验日期 年 月 日 气压 室温 湿度 气象情况
(包括实验现象的观察,实验数据的纪录,数据记录表要提前设计)
指导教师认可意见:
三、 撰写实验报告
1、 数据处理(包括计算举例、数据图表)
2、 实验结果及讨论(包括误差分析)
四、 自评(包括实验收获)
五、 指导教师批阅意见
实验成绩评阅分值分配表
第二篇:吸收实验报告
化工基础实验报告
实验名称 氧吸收/解吸系数测定
班级 姓名 学号 成绩
实验时间 同组成员
一、实验预习
1 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;
2 实验原理
2-1 氧吸收/解吸系数测定
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:
液相内传质的吸收速率:
气、液相相际传质的吸收速率:
式中:y,yi——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数;
x,xi——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;
kx,Kx——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;
ky,Ky——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,m2。
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Kxa(kmol/(m3·h))的公式如下:
式中:N——传质速率,kmol/h;
x1,x2——进、出设备的水中氧的摩尔分数;
V——传质体积,m3;
F——塔截面积,m2;
Z——填料层高度,m;
L——水的流量,kmol/h。
x1*,x2*——在设备进、出口温度下,与空气中氧呈平衡的水中氧的摩尔分数。
因为氧在水中的溶解度极小,其解吸量也极小,故空气中氧的组成经解吸塔后变化极小,可以认为出、入口气体中氧浓度近似相等,即x1*=x2*。
解吸和吸收操作常常联合使用,吸收了溶质的富液经过解吸而再生,恢复其吸收能力循环使用。如果解吸效果不好,吸收剂中吸收了的溶质解吸不干净,将会直接影响吸收效果,所以说解吸操作说吸收操作的重要环节。
3 实验装置与流程
3-1 氧吸收/解吸装置
图2、氧吸收/解吸实验流程
1、氧气钢瓶 2、减压阀 3、氧气缓冲罐 4、氧气流量计 5、水缓冲罐 6、水流量调节阀
7、水流量计 8、涡轮流量计 9、氧气吸收柱 10、风机 11、空气缓冲罐
12、空气流量调节阀 13、空气流量计 14、计前压差计 15、全塔压差计 16、孔板流量计
17、富氧水取样口 18、氧气解吸塔 19、贫氧水取样口
装置中的有关尺寸:
解吸塔径:0.10m,填料高:0.75m;吸收柱直径:0.032m。
二、数据记录
1.操作条件
2.数据记录
填料塔参数:
塔径 D=102mm
填料层高度 Z=630mm
(1)气体流量对吸收的影响
(2)液体流量对吸收的影响
三、数据处理与分析
1.数据处理
查询各温度下氧在水中的溶解度,并且对实验数据每组所测的两次去平均值,得到下表:
(1)气体流量对实验氧含量与平衡氧含量的影响
(2)液体流量对实验氧含量与平衡氧含量的影响
注:由于课本后的数据,最高温度只达到25℃,所以在网上找了数据,但是发现它和书上的数据不是特别一样的……于是本着“不在意这些细节”的原则,我就这么用了……
根据公式:
其中在将代入,计算结果如下表
(1)气体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响
(2)液体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响
2.数据分析
由于气体在解吸塔中占主要部分,水从中喷淋而下,所以以气体流量代替空塔气速绘图,对趋势曲线并无影响,只是横坐标值不同。
(1)气体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响
由于气体流量为20m3/h、30m3/h的点,数据与其他点偏差较大,故舍弃该点。
Ln(Kxa)与ln(G)的直线拟合结果为:y=0.0801x+8.5067,其中R=0.9585
因此Kxa~G0.08
(2)液体流量对体积传质系数与传质单元高度的影响
Ln(Kxa)与ln(W)的直线拟合结果为:y=0.7982x+6.7107,其中R=0.9981,可见这组数据拟合结果还是很好的。
因此Kxa~W0.80.
根据以上两个结果可以得出,在此实验中,Kxa~W0.80 G0.08
四、总结
1.通过Kxa~W0.80 G0.08可以看出,传质系数受液体流量的影响较大,受气体流量的影响较小,这与预测相符(预测:由于氧难溶于水,吸收时其主要阻力是气液界面到液相的过程中产生,而在气相到气液界面的阻力相对来说很小,因此受液膜控制)。
2.从图像可以看出,随着气体流量增大,传质系数增加,但其指数只有0.08,而且此时是在舍弃了两个点的情况下。因此,我在后来分析时发现,由于传质系数受气体流量变化很小,那两个偏差很大的点只是相对偏差较大,而绝对误差偏差很小。可以近似认为,在让解析的过程中,传质系数几乎不受气体流量的影响。
3.由图像可以看出,随着液体流量增大,传质系数增大,指数为0.8。因此,增大喷淋密度,有助于提高设备性能。
在做过的5次化工实验中,这次实验是我理解最深刻的一次。首先从实验的讲解开始,靖宇老师带我们先从整理理解了化工原理,又在向我们讲解了有关吸收的知识,受益很大。由于当天做实验的人很多,整个讲解过程真是相当欢乐啊。在实验过程中,靖宇老师也很主张让我们自己探索。由于实验的预习不是很充分,加上之前做实验的经验,再加上强迫症,再测定气体流速对传质系数和传质单元高度时,共测了6组数据。当我们意识到线性拟合只需要3组即可时,也已经测完了第一个实验的数据了。(虽然意识到只需要测三组了,但是我们组的四个人都强迫症地在第二个实验中继续测了5组……)由于这个实验在讲解时已经了解清楚了,所以处理数据也比较得心应手。
感谢靖宇老师,实验收获很大,以后希望能和您多多接触交流!