化工原理实验讲义(1) - 图文(7)

IL：在xF组成、泡点tL下，饱和液体的焓；

IV?xF?IA?(1?xF)?IB?xF?[CPA(tL?0)]?(1?xF)?[CPB(tL?0)]

CPA、CPB：乙醇和水在定性温度t=(tL+0)/2下的比热 [KJ/Kmol.K] IF：在xF组成、实际进料温度tF下，原料实际的焓； 根据我们实验的进料是常温下（冷液）进料，tF

CPA、CPB：乙醇和水在定性温度t=(tF+0)/2下的比热 [KJ/Kmol.K]

yq?qq?1xq?xFq?1

q线方程：

d点坐标：根据精馏段操作线方程和q线方程可解得其交点坐标（xd，yd） 提馏段操作线方程：

根据（xw，xw）（xd，yd）两点坐标，利用两点式可求得提馏段操作线方程。

根据以上计算结果，作出相图：

根据作图法或逐板计算法可求算出部分回流下的理论板数N理论。

从而求得部分回流下的全塔效率ET：

ET?N理论?1N实际?100%

4、组成分析：用酒精酒度计进行分析计算，其分析计算步骤为：

取样冷却 → 测出一定温度下的酒度V → 查表折算出20℃的酒度 → 计算x （1）用100ml的量筒分别取约80ml样品液，冷却到小于35℃； （2）测出其温度和酒度V（指的是体积百分含量）； （3）查书后酒度折算附表，查出对应20℃时的酒度V20； （4）计算出摩尔含量x

V20??A20x?MV20??A20MAAV20?789.0?V20?789.046.07?17.126V2046.07?(100?V20)?998.25539.4?38.268V2018.02?(100?V20)??B20MB

五、实验报告要求

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1、记录有关实验数据，用逐板计算法和作图法求得理论板数，完成下列表格： 表1：部分回流时，测定样品酒度温度t、酒度Vt、20℃酒度V20及组成x数据表： 塔顶产品 t t V20 VD x进料 t t V20 VF x塔釜残液 t t V20 VW X 表2：部分回流时，数据结果汇总表： 压力 Pa 顶灵釜F[L[ml/min] D[ml/min] F 温度℃ 流量 R热状理论板N q 计t 图计 E况q tl/h] 说明：表2中计算热状况的进料温度tF与表1中测定进料取样样品温度一致。 2、用作图法和计算法确定精馏塔部分回流时理论板数，并计算出全塔效率。 3、在逐板计算或作图求出的总理论板数时，要求精确到0.1 块。这就要求在计算到最后一板时，根据塔釜组成xW和xn、xn-1数据进行比例计算。

4、对全塔温度分布进行作图，找出规律和灵敏板温度。

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实验九 过滤实验 一、实验目的 1、了解板框过滤机的构造和操作方法；学习定值调压阀、安全阀的使用； 2、学习过滤方程式中恒压过滤常数的测定方法； 3、测定洗涤速率与最终过滤速率的关系； 4、了解操作条件[压力]对过滤速度的影响，并测定出比阻。 二、实验装置 AF0.25F6-1DF0.2DF0.15DF0.1F7-1F3F6-2F6-3F7-2F7-3F14F1洗涤罐AF0.2AF0.2F12F4F10F9F13F11配浆槽板框过滤机1 2 3 2 1 2 3 2 1F2F5F8物料加压罐计量槽阀门说明：闸阀 F球阀 F止逆阀自来水压缩机定值调压阀 DF0.2[MPa]安全阀 AF0.2[MPa] 实验装置由配浆槽、物料加压罐、洗水罐、板框过滤机、称量桶及电子称等部分组成。流程如图所示。 1、物料加压罐 罐φ300×450的总容积为28升，液面不超过进气口位置，有效容积约21升。 2、配浆槽

尺寸为φ350直筒高350锥高150，锥容积5升。

为了配物料加压罐中21升，直筒内容积应为16升，直筒内液体高为166mm。因此，直筒内液面到上沿高应为350-166=184mm。

为了配置约5%—7%的质量百分比轻质MgCO3溶液，先将水加到一定，按21升水约21Kg，加MgCO3约1.5Kg。

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3、洗水罐

φ100×450容积为10升。 4、板框过滤机

1#滤板（非过滤板）一块；3#滤板（洗涤板）二块；2#滤框四块；以及两端的两个压紧档板，作用同1#滤板，因此也为1#滤板。

A???0.12542?2?4?0.09818m2过滤面积

滤框厚度=12mm；

V???0.12542?0.012?4?0.589升四个滤框总容积5、计量筒

尺寸为φ100×500 ， 2个 15升

三、实验操作

准备一：板框过滤机的滤布安装。按板、框的号数以1－2－3－2－1－2－3－2—1的顺序排列过滤机的板与框（顺序、方位不能错）。把滤布用水湿透，再将湿滤布覆在滤框的两侧（滤布孔与框的孔一致）。然后用压紧螺杆压紧板和框。过滤机固定头的4个阀均处于关闭状态。

准备二：加水。在配浆槽内加水使水面到上沿180mm处，为配制一定浓度加水约21升。在洗涤罐内加水约3/4，为洗涤做准备。

准备三：配原料滤桨。将固体粉末轻质碳酸镁约1.5Kg倒入配浆槽内，加盖。启动压缩机（安全阀调节在0.25MPa会自动放气），逐渐开启配浆槽内的气动搅拌阀F3，使其气动搅拌使液相混合均匀。后关闭F3，将物料加压罐的放空阀F4打开，开F5将配浆槽内配制好的滤浆放进物料加压罐。料放完后关闭F4和F5。

准备四：物料加压。开启F12。先确定在什么压力下进行过滤，本实验装置可进行三个固定压力下的过滤，分别由三个定值调压阀并联控制，从下到上分别是0.1、0.15、0.2MPa。以实验0.2 MPa为例，全开定值调压阀前的F6-1，定值调压阀工作，压力指示在0.2 MPa，约1/3开启定值调压阀后的F7-1（这里一定要注意，若全开F7-1，会使定值调压阀下游压力急降而导致定值调压阀无法正常工作）。使压缩空气进入物料罐内下部的气动搅拌盘，使气体鼓泡搅动物料罐内的物料保持浓度均匀，同时将密封的物料罐内的料液加压。当物料加压罐内的压力维持在0.2 MPa时，可准备过滤。

过滤：开上边的两个出滤液出口阀，全开下方的滤浆进入球阀，滤浆便被压缩空气的压力送入板框过滤机过滤。滤液流入称量筒，可测取一定体积的滤液量所需要的时间（本实验建议每升高100mm切换并读取时间数据）。待滤渣充满全部滤框后（此时滤液流量很小，但仍呈线状流出）。关闭滤浆进入阀，停止过滤。

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洗涤：物料洗涤时，关闭物料罐进气阀，打开连接洗水罐的压缩空气进气阀，压缩空气进入洗涤罐，维持洗涤压强与过滤压强一致。关闭过滤机固定头右上方的滤液出口阀，启开其左下方的洗水进入阀，洗水经过滤渣层后流入称量筒，测取有关数据。

卸料：洗涤完毕后，关闭进水阀，旋开压紧螺杆，卸出滤渣，清洗滤布，整理板和框。板框重新安装后，进行另一个压力操作。

过滤：由于物料罐内有足够的同样浓度的料液，可调节过滤压力进行过滤操作，作出该压力下的过滤数据。完毕后卸料，再清洗安装滤布，可作第三个压力下的过滤数据。

结束一：全部过滤洗涤结束后，关闭洗涤进气阀，打开物料压力罐进气阀，盖住配浆槽盖，打开放料阀F14，用压缩空气将物料罐内的剩余悬浮液送回配浆槽内贮存，关闭物料进气阀。

结束二：清洗物料罐及其液位计。打开洗水罐进气阀，打开物料罐放空阀，使物料罐保持常压。打开物料罐液位计上部旋塞，打开洗水罐液位计下部旋塞，让清水洗涤物料管液位计，以免剩余悬浮液沉淀，堵塞液位计、管道和阀门等。

结束三：关闭洗水罐进气阀，停压缩机。 四、实验原理

1、恒压过滤方程式为：（V+Ve）2=KA2(τ+τ0) 式中：V――滤液体积，m3；

Ve――过滤介质的当量滤液体积，即虚拟的滤液体积，m3； K――过滤常数，m2/s； A――过滤面积，m2；

τ――相当于得到滤液V所需的过滤时间，s； τ0――相当于得到滤液V0所需的过滤时间，s；

（1）

上式也可以写为：

(q+qe)2=K(τ+τ0)

(2)

式中：q=V/A，即单位过滤面积的滤液量，m； qe=Ve/A，即单位过滤面积的虚拟液量，m。 过滤常数K、qe、τ0测定法 将式(2)对Q求导数，得 d?dq?2Kq?2Kqe （3）

这是一个直线方程式，以dτ/dq对q在普通坐标纸上标绘必得一直线，它的斜率为2/K，截距为2qe/K，但是dτ/dq难以测定，故实验时可用Δτ/Δq代替dθ/dq即

???q?2Kq?2Kqe （4）

因此，我们只需在某一恒压下进行过滤，测取一系列的q和Δτ、Δq值，然后在笛卡

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