傳質(zhì)與分開工程試驗教學(xué)指導(dǎo)書

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《傳質(zhì)與分開工程》實驗教學(xué)指導(dǎo)書課程編號：1038021018

撰寫人：劉平樂艾秋紅審核人：謝放華

湘潭大學(xué)化工學(xué)院

二○○七年十二月十八日

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前言

一、試驗總體目標

傳質(zhì)與分開工程試驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的基本環(huán)節(jié)，本課程的總體目標是：

1.培養(yǎng)學(xué)生初步具備進行分開工藝試驗研究及分開過程試驗開發(fā)的能力，包括試驗方案的制定以及試驗設(shè)計(包括流程、設(shè)備、試驗方法及數(shù)據(jù)采集等)；

2.使學(xué)生了解化工分開過程試驗的基本特點，要求學(xué)生能初步運用各種試驗研究的手段和方法，如采用模型模擬試驗等方法進行創(chuàng)造性的試驗研究；

3.把握分開過程試驗中常用儀器、設(shè)備、測試技術(shù)及基本的試驗研究技巧；4.加強計算機的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)處理、文字表達、口頭表達等能力的訓(xùn)練；5.培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。

二、適用專業(yè)年級

適用于化學(xué)工程與工藝專業(yè)三年級學(xué)生三、先修課程

高等數(shù)學(xué)，化工原理，化工熱力學(xué)

四、試驗項目及課時分派

試驗項目試驗一試驗二試驗三試驗四試驗五篩板精餾塔全塔效率的測定縝密填料精餾塔等板高度的測定共沸精餾制備無水乙醇萃取精餾試驗連續(xù)酯化反應(yīng)精餾試驗要求必修必修必修選修選修試驗類型綜合性綜合性綜合性綜合性綜合性每組人數(shù)試驗學(xué)時2～42～42～42～43～444444

五、試驗環(huán)境

要求配備兩間試驗用房，各類型試驗裝置2套。

六、試驗總體要求

1．試驗前要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)，必需對本次試驗課的目的、裝置流程、試驗中要測取哪些數(shù)據(jù)、為什

么要測取這些數(shù)據(jù)、試驗中要用到那些儀器設(shè)備、這些儀器設(shè)備的原理如何等有明白的了解方可進行試驗；

2．每個學(xué)生必需親自動手獨立完成試驗，試驗過程中正確操作、確鑿讀取數(shù)據(jù)，并要具備處理試驗

過程中出現(xiàn)的簡單問題的能力，對試驗過程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象能夠給予解釋；

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3．學(xué)生應(yīng)具備對試驗數(shù)據(jù)分析和處理的能力，按要求獨立完成試驗報告；4．對本次試驗進行評價，提出自己的見解。

七、本課程的教學(xué)方法建議

傳質(zhì)與分開工程試驗面向?qū)W生采用全開放形式。針對學(xué)生的能力不同，以學(xué)生獨立試驗為主，教師現(xiàn)場指導(dǎo)及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并在現(xiàn)場進行示范改正。要求學(xué)生認真觀測并記錄試驗現(xiàn)象、解釋試驗過程的現(xiàn)象，最終按要求寫出試驗報告。

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試驗一篩板精餾塔全塔效率的測定

一、試驗?zāi)康呐c要求

1、觀測板式塔（熱模）氣、液滾動狀態(tài)。

2、測定篩板塔總板效率與空塔氣速（或壓力、回流液量）的關(guān)系。3、了解精餾流程安裝及操作。二、試驗原理

板式塔是使用量大、運用范圍廣的重要氣（汽）液傳質(zhì)設(shè)備，評價塔板好壞一般根據(jù)處理量、板效率、阻力降、彈性和結(jié)構(gòu)等因素。目前出現(xiàn)的多種塔板中鼓泡式塔板（以篩板塔、浮閥塔為代表）和噴射式塔板（以舌形、斜孔、網(wǎng)孔為代表）在工業(yè)上使用較多，板式塔作為氣、液傳質(zhì)設(shè)備，既可用于吸收，也可用于精鎦，用得最多的是精鎦。在精鎦裝置中，塔板是汽、液兩相接觸的場所。氣相從塔底進入，回流從塔頂進入，氣液兩相逆流接觸在塔板上進行相際傳質(zhì)。精餾塔所以能使液體混合物得到較完全的分開，關(guān)鍵在于回流的運用。全回流是一種極限狀況，它不加料也不出產(chǎn)品。塔頂冷凝量全部從塔頂回到塔內(nèi)，這在生產(chǎn)上沒有意義。但是這種操作簡單達到穩(wěn)定，故在裝置開工和科學(xué)研究中往往采用。全回流時由于回流比為無窮大，當分開要求一致時比其它回流比所需理論板要少，故稱全回流時所需理論板為最少理論板數(shù)。尋常計算最少理論板用芬斯克方程。

板效率是反映塔板及操作好壞的重要指標。影響板效率的因素好多，當板型、體系決定以后，塔板上的氣、液量是板效率的主要影響因素，當塔的上升蒸汽量不夠，塔板上建立不了液層；若上升氣速太大，又會產(chǎn)生嚴重夾帶甚至于液泛，這時塔的分開效果大大下降。表示全塔效率的方法有總板效率η：

η=N理N實

5全塔效率的數(shù)值在設(shè)計中應(yīng)用得廣泛，它常由試驗測定。三、試驗裝置流程與試劑

1、試驗裝置

篩板精餾塔一套，塔內(nèi)徑30mm，板間距4mm，篩孔1mm；阿貝折光儀一臺；恒溫水浴一臺；

N實為10塊。2、試劑

苯（化學(xué)純），四氯化碳（化學(xué)純）其物性數(shù)據(jù)參見試驗。四、試驗方法與步驟

1、檢查設(shè)備是否完好，各處磨口是否靈活好用，電器部分是否正常，并向釜內(nèi)參與苯-四氯化碳二元混合溶液，參與量約為釜體積的1/2，并參與幾粒沸石以防爆沸。

2、先向冷凝器內(nèi)通入少量冷卻水，開啟電源，啟動加熱系統(tǒng)，緩慢加熱（切不可加熱太快），控制加熱電壓約在100～200V之間。

3、調(diào)理加熱系統(tǒng)，細心觀測塔板上氣液接觸狀況，尋覓適合的操作范圍，記錄下來其上下限壓降。

2431圖1篩板精餾塔

1.電熱套1000W2.精餾燒瓶3.塔節(jié)（20塊板）4.受液管5.冷凝器

4、在上下限壓降范圍內(nèi)，選取不同壓降點操作，待操作穩(wěn)定后，同時取塔底液體樣品作折光率分析，并按要求作好記錄。每改變一次條件，須穩(wěn)定后，才取樣分析（取三至五組數(shù)據(jù)）。

5、數(shù)據(jù)取完后，中止精餾，首先切斷電源，待塔頂冷至40℃以下，關(guān)掉冷卻水。清潔室內(nèi)衛(wèi)生。

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五、試驗數(shù)據(jù)處理

1、數(shù)據(jù)計算整理可參考下表?；亓髁空羝账俣刃蛱朙m/h

2、按下表作好試驗記錄試驗序號

3、作出L～η、P～η、u0～η曲線，并探討之。（根據(jù)試驗結(jié)果分析回流量對精餾操作的影響）六、思考題

1、在精餾塔正常操作時，假使回流裝置出現(xiàn)毛病，中斷了回流，此時操作狀況會發(fā)生什么變化？2、在同一操作條件下，全回流與部分回流的板效率會如何變化？同是全回流為什么在不同的回流液量下板效率不同？

3、如何判斷精餾操作是否穩(wěn)定？它受哪些因素影響？4、編一個計算機作圖的程序。

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