化工原理实验报告

时间:2024.3.20

《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

化工原理实验报告


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:yyi——气相主体和气相界面处的溶质摩尔分数;

xxi——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数;

x*y*——与xy呈平衡的液相和气相摩尔分数;

kxKx——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;

kyKy——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(yy*)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(xx*)。

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;

x1x2——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!

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