化工原理实验报告（正文） - 例3吸收(2)

南京工业大学化工原理实验报告 - 6 -

须重做实验。

五、 数据记录及数据处理

实验装置 号，流体温度 ℃ 实验 序号 计算结果列两张表，n平均以前的V,H,N,η列一张表, n平均以后的V,H,N,η列一张表，用n平均以后的V,H,N,η作图

所测装置为3号：ξ＝83.3，t=15℃，ρ水=998.9kg/m3

计算举例：以第一组数据为例

3V?0.0012m/s

H?P2?P1''流量 ( m3/h ) p真空表 ( MPa ) p压力表 ( Mpa ) 转速 ( rpm ) 重量P ( kg ) ?G?0.006?0.1959.81?998.9?20.51m

?2957?0.465?687.4WN?9.81PLHV?gN2?n60?9.81?0.4867?2?3.1460

????9810?20.511?0.0012687.42?0.351

n?2936V?V''

'nnn?0.0012?'229362957?0.00119m/s

32H?H(nn')?20.5?(29362957)?20.22M3

N?N(''n)3?687.42?(29362957)?672.9?????0.351 图上要有试验点，不能仅有线

实验三 恒压过滤常数测定实验

实验日期： 一、 实验目的

1．了解恒压板框压滤机的结构，学会恒压过滤的操作方法，验证过滤基本原理。

2．掌握测定恒压过滤常数K、滤布阻力当量滤液量qe、当量过滤时间τe、及滤饼压缩性指数S的方法。

南京工业大学化工原理实验报告 - 7 -

二、 基本原理

以多孔介质截留悬浮于流体中的颗粒，从而实现固体颗粒与流体分离的操作称为过滤。若悬浮液中固体浓度较高，固体颗粒在多孔介质表面会形成滤饼，因此，除刚开始过滤时外，过滤主要是滤饼层起过滤介质作用，此种过滤称为滤饼过滤。（以上为原理部分） （以下为数据处理部分）滤饼过滤的推动力是压差。由于设备耐压等原因，过滤一般情况下都是在恒压条件下进行。在恒压滤饼过滤过程中，由于滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，过滤速率越来越小，因此，恒压过滤虽然操作压差在过滤过程可保持恒定，但它是一个非定态过程。过滤速率微分式如下：

dqd??K2(q?qe)1?S （2-1） （2-2）

上式中的过滤常数表达式为： K=2(?pm)??0?对式（3-1）在恒压条件下积分，得如下恒压过滤方程：

(q?qe)?K(???e) （2-3） 式（3-1）、（3-2）、（3-3）中的K、qe、S、τe须通过恒压过滤实验测定。

取式（3-1）的倒数得：

d?dq?2Kq?2Kqe （2-4）

2式（3-4）是一个微分式，为了便于测定和计算，用差分代替微分，式（3-4）可改写成如下形式：

???q?2Kq?2Kqe （2-5）

在某一压力?Pm1条件下进行过滤实验，用量筒和秒表分别测量和记录一系列滤液体积

?Vi和其相对应的时间间隔??i，由?Vi除以过滤面积得?qi。qi的取值的方法如下：

i?1qi??1?qi??qi2 （i=1~8 ） (2-6)

在二维坐标系中以qi为横坐标, 以??i为纵坐标绘制一条直线, 由该直线的斜率可计算

?qi出某一压力?Pm1下的过滤常数K1, 由该直线的截距可计算出滤布阻力当量滤液量qe1, 根据

?e?qeK2, 可求出相应的当量过滤时间τe1。

用压力定值调节阀调节过滤压差（一般三个?Pm1~?Pm3），测定并计算出相应压差下的过滤常数（K1~K3），对式（3-2）两边取对数得：

lgK?(1?S)lg(?Pm)?lg(2??0?)

（2-7）

以lg(?Pm)为横坐标，以lgK为纵坐标画图得一直线，由该直线的斜率便可求出滤饼的压

南京工业大学化工原理实验报告 - 8 -

缩指数S。

三、实验装置与流程

1配好的碳酸钙水悬浮液由压缩空气输送至压力槽○2，用压力定值调节阀○7由配料槽○

2内的压力至实验所需的压力，调节压力槽○打开进料阀，碳酸钙水悬浮液依次进入板框压滤3的每一个滤框进行过滤，机○碳酸钙则被截留在滤框内并形成滤饼，滤液被排出板框压滤机

外由带刻度的量筒收集。

画图

四、 实验步骤与注意事项

1. 开启电源。开启控制面板上的总电源开关，打开空气压缩机电源开关、24V（DC）电源开关和仪表电源开关；

3、○2和阀○4，用空气将碳酸钙与水搅拌混合均匀，注意阀○4不2. 配料、下料。依次打开阀○

9中喷出。打开阀○6，将混合好的碳酸钙悬浮液输送要开太大，以免碳酸钙悬浮液从配料槽○

2，使液位处于视镜的二分之一处，然后关闭阀○6、○4。 至压力料槽○

3. 组装板框压滤机。将滤布用水浸湿，正确安装好滤板、滤布和滤框，然后用螺杆压紧。注意，板、布、框的表面一定要清洗干净，不能带有滤饼，布不能起绉，否则过滤时会渗漏

严重。

5，打开控制面板上的压力定值调节阀开关○1，再打开阀○7和阀○10，4. 调节压力。打开阀○

调节第一个恒压过滤的压力，当控制面板上的测量仪显示压力稳定后，便可开始做过滤实验。

5. 测定不同压力下，得到一定滤液容量所需时间。

（1）准备好量筒和秒表，打开悬浮液进料阀，滤液从汇集管流出开始计时。当量筒内的滤液量每次约为?V?800mL时，开始切换量筒和秒表，记录下8个?V和相应的8个过滤时

1。 间??，滤液倒入塑料桶，再倒回配料槽○

7和阀○10，打开阀○8，调节（2） 第一个恒压过滤实验做完后，关闭悬浮液进料阀，关闭阀○

第二个恒压过滤的压力，当控制面板上的测量仪显示压力稳定后，便可开始做过滤实验， 重复步骤5，记录下8个?V和相应的8个过滤时间??。

8, 打开阀○9和阀○11，调节（3） 第二个恒压过滤实验做完后, 关闭悬浮液进料阀，关闭阀○第三个恒压过滤的压力，当控制面板上的测量仪显示压力稳定后，便可开始做过滤实验， 重

9和阀○11。 复步骤5，记录下8个?V和相应的8个过滤时间??，关闭进料阀和阀○

6和○4，利用压力料槽○2内的余压将剩余的悬浮液6．将剩余的悬浮液压回配料槽。打开阀○

1，然后关闭阀○4、○6。慢慢打开阀○12，将压力料槽内的余压排放掉，并打开阀压回配料槽○

10、○11将压力定值阀内的压力退回至零，然后再关闭。 ○

7. 关闭电源。 关闭控制面板上的空气压缩机电源、24伏直流电源、仪表电源及总电源。 8．拆洗板框压滤机。 松开螺杆，拆下滤板、滤布和滤框，放在存有滤液的塑料桶内清洗滤

1。 饼直至干净为止。塑料桶里的悬浮液应倒回配料槽○

五、 数据记录及数据处理

实验装置 号，过滤面积 m2 实验 序号 压力p1= Mpa 压力p2= Mpa 压力p3= Mpa 南京工业大学化工原理实验报告 - 9 -

时间/s 滤液量/ml 时间/s 滤液量/ml 时间/s 滤液量/ml 数据处理结果 压力p1= Mpa 2压力p2= Mpa 2压力p3= Mpa 2过滤常数K1= m/s 过滤常数K2= m/s 过滤常数K3= m/s 压缩性指数s＝ 计算示例： 以P＝1.0kg/cm2时的第一组数据为例 过滤面积A＝0.024×2=0.048m2 △q=△V/A=637×10-6/0.048=0.0132 m3/m2 △τ/△q=32.0/0.0132=2422.7 sm2/m3

q1=0.0132 m3/m2 q2= q1+△q=0.0269 m3/m2

在直角坐标系中绘制△τ/△q～q的关系曲线，如图所示。。

在压力P＝2.0kg/cm时的△τ/△q～q直线上取两个点（0.08450,2084.5）和（0.02181,1937.3），计算斜率

斜率=(2104.4-1937.3)/(0.08450-0.02181)=2/K3

K3=0.0006766

将不同压力下测得的K值作lgK~lg△p曲线，如图所示。 图上要有试验点，不能仅有线 图上要有试验点，不能仅有线

斜率=（1－s）=(***-***)/(***-***)=*** s=****

280032002

-7.2P＝1.0kg/cm2 -7.4dt/dq(sm2 /m3 )2400lgK0.120.16-7.6P＝1.5kg/cm2 2000P＝2.0kg/cm2 -7.816000.000.040.08q(m3 /m2 ) -8.00.00.20.40.60.8lgP

南京工业大学化工原理实验报告 - 10 -

实验五 对流给热系数测定实验

实验日期： 一、实验目的

1. 测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi。

2. 观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。

二、基本原理

1. 串联传热过程 冷流体（空气或水）与热流体水蒸汽通过套管换热器的内管管壁发生热量交换的过程可分为三步：

1套管环隙内的水蒸汽通过冷凝给热将热量传给圆直水平管的外壁面； ○

2热量从圆直水平管的外壁面以热传导的方式传至内壁面； ○

3内壁面通过对流给热的方式将热量传给冷流体。 ○

在实验中，水蒸汽走套管换热器的环隙通道，冷流体走套管换热器的内管管内，当冷、热流体间的传热达到稳定状态后，根据传热的三个过程、牛顿冷却定律及冷流体得到的热量，可以计算出冷热流体的给热系数（以上是实验原理）。

（以下是计算方法）传热计算公式如下：

Q=α0A0( T–Tw)m= αiAi( tw–t)m=VcρcCpc(t2-t1) (2-1) 由（1）式可得：

?0?Vc?cCpc(t2?t1)A0(T?Tw)mVc?cCpc(t2?t1)Ai(tw?t)m (2-2)

?i? (2-3)

式（2）中，( T–Tw)为水蒸汽温度与内管外壁面温度之差， 式（3）中，( tw–t)为内管内壁面温度与冷流体温度之差。由于热流体温度T、内管外壁温Tw、冷流体温度t及内管内壁温tw均沿内管管长不断发生变化，因此，温差( T–Tw) 和( tw–t)也随管长发生变化，在用牛顿冷却定律算传热速率Q时，温差应分别取进口（1）与出口（2）处两端温差的对数平均值( T–Tw)m 和( tw–t)m，方法如下：

(T?T)?(T1?Tw1)?(T2?TW2) （2-4）

wlnT1?TW1T2?Tw2

(tw?t)m?(tw1?t1)?(tw2?t2)lntw1?t1tw2?t2 （2-5）

当套管换热器的内管壁较薄且管壁导热性能优良（即λ值较大）时，管壁热阻可以忽略不计，可近似认为管壁内、外表面温度相等，即Tw1=tw1, Tw2=tw2。

因此，只要测出冷流体的流量Vc、进出口温度t1和t2、水蒸汽进出口温度T1和T2、内管壁温Tw1和Tw2，根据定性温度查出冷流体的物性ρc和Cpc，再计算出内管的内、外表面

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