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化工原理干燥复习总

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第五章干燥操作技术

知识目标:

●熟悉湿空气性质;

●掌握固体物料干燥过程的相平衡;

●掌握干燥过程基本计算;

●了解典型干燥设备的工作原理、结构特点。

能力目标:

●掌握干燥基本操作。

在化工、制药、纺织、造纸、食品、农产品加工等行业,常常需要将固体物料中的湿分除去,以便于贮藏、运输及进一步加工,达到生产规定的要求。

除去固体物料中湿分的方法称为去湿。去湿的方法很多,其中用加热的方法使水分或其它溶剂汽化,除去固体物料中湿分的操作,称为固体的干燥。工业上干燥有多种方法,其中,对流干燥在工业上应用最为广泛。本章将主要介绍以空气为干燥介质、湿分为水分的对流干燥。

查一查

从其它角度划分,干燥还有哪些种类?第一节干燥器的结构及应用

在工业生产中,由于被干燥物料的形状和性质不同,生产规模或生产能力也相差较大,对干燥产品的要求也不尽相同,因此,所采用干燥器的型式也是多种多样的。图5-1~图5-6为常见的几种干燥器,它们的构造、原理、性能特点及应用场合可见表5-1。

表5-1干燥器的性能特点及应用场合。

知识窗

固体物料的去湿方法

除去固体物料中湿分的方法称为去湿。去湿的方法很多,常用的有:

1.机械分离法即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。这是一种耗能较少、较为经济的去湿方法,但湿分的除去不完全,多用于处理含液量大的物料,适于初步去湿。

2.吸附脱水法即用固体吸附剂,如氯化钙、硅胶等吸去物料中所含的水分。这种方法去除的水分量很少,且成本较高。

3.干燥法即利用热能,使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。按照热能供给湿物料的方式,干燥法可分为:

(1)传导干燥热能通过传热壁面以传导方式传给物料,产生的湿分蒸汽被气相(又称干燥介)质)带走,或用真空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。

(2)对流干燥使干燥介质直接与湿物料接触,热能以对流方式加入物料,产生的蒸汽被干燥介质带走。

(3)辐射干燥由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物体的表面,为物料吸收而重新变为热能,从而使湿分气化。例如用红外线干燥法将自行车表面油漆烘干。

(4)介电加热干燥将需要干燥电解质物料置于高频电场中,电能在潮湿的电介质中变为热能,可以使液体很快升温气化。这种加热过程发生在物料内部,故干燥速率较快,例如微波干燥食品。

干燥法耗能较大,工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿,即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分,然后在利用干燥方法继续除湿。

第二节干燥的基础知识

一、对流干燥的方法

典型的对流干燥工艺流程如图5-7所示,空气经加热后进入干燥器,气流与湿物料直接接触,空气沿流动方向温度降低,湿含量增加,废气自干燥器另一端排出。

对流干燥过程中,物料表面温度θi低于气相主体温度t,因此热量以对流方式从气相传递到固体表面,再由表面向内部传递,这是个传热过程;固体表面水气分压Pi高于气相主体中

水气分压,因此水气由固体表面向气相扩散,这是一个传质过程。可见对流干燥过程是传质和传热同时进行的过程,见图5-8。

显然,干燥过程中压差(p-p i )越大,温差(t-θi )越高,干燥过程进行的越快,因此干燥介质及时将汽化的水汽带走,以维持一定的扩散推动力。

二、空气的性质 1.湿度H

湿度H 是湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。 (1)定义式

( 5-1 )

式中:M a ——干空气的摩尔质量,kg/kmol ; M v ——水蒸汽的摩尔质量,kg/kmol ;

——湿空气中干空气的千摩数,kmol ;

——湿空气中水蒸汽的千摩尔数,kmol 。

(2)以分压比表示

( 5-2 )

式中:

——水蒸汽分压,N/

; P ——湿空气总压,N/

(3)饱和湿度Hs

若湿空气中水蒸汽分压恰好等于该温度下水的饱和蒸汽压Ps ,此时的湿度为在该温度下空气的最大湿度,称为饱和湿度,以Hs 表示。

( 5-3 ) 式中P S——同温度下水的饱和蒸汽压,N/。

由于水的饱和蒸汽压只与温度有关,故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。

2.相对湿度φ

当总压一定时,湿空气中水蒸汽分压p v与一定总压下空气中水汽分压可能达到的最大值之比的百分数,称为相对湿度。

⑴定义式:

( 5-4a )

( 5-4b )

⑵意义:相对湿度表明了湿空气的不饱和程度,反映湿空气吸收水汽的能力。

φ=1(或100%),表示空气已被水蒸汽饱和,不能再吸收水汽,已无干燥能力。φ愈小,即Pv与Ps差距愈大,表示湿空气偏离饱和程度愈远,干燥能力愈大。

⑶H、φ、t 之间的函数关系:

( 5-5 ) 可见,对水蒸汽分压相同,而温度不同的湿空气,若温度愈高,则Ps值愈大,φ值愈小,干燥能力愈大。

以上介绍的是表示湿空气中水分含量的两个性质,下面介绍是与热量衡算有关的性质。

3.湿比热C H

定义:将1kg干空气和其所带的Hkg水蒸气的温度升高1℃所需的热量。简称湿热。

C H=C a+C v H=1.01+1.88H kJ/kg干空气·℃( 5-6 )

式中Ca——干空气比热,其值约为1.01 kJ/kg干空气·℃

Cv——水蒸汽比热, 其值约为1.88 kJ/kg干空气·℃

4.焓I

湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。

计算基准:0℃时干空气与液态水的焓等于零。

t H H t H c c H r H t c r t c I v g v g )88.101.1(2492)()(00++=++=++= kJ/kg 干空气 ( 5-7 )

式中:r 0——0℃时水蒸汽汽化潜热,其值为2492kJ/kg 。

5.湿空气比容υH

定义:每单位质量绝干空气中所具有的空气和水蒸汽的总体积。

干气kg m P

t H H w g H /103.101273273)244.1773.0(32

??

++=+=υυυ ( 5-8 )

由上式可见,湿比容随其温度和湿度的增加而增大。

6.露点td

(1) 定义:一定压力下,将不饱和空气等湿降温至饱和,出现第一滴露珠时的温度。

( 5-9 )

式中:

——为露点

时饱和蒸汽压, 也就是该空气在初始状态下的水蒸汽分压p v 。

(2)计算

( 5-9a )

计算得到

,查其相对应的饱和温度,即为该湿含量H 和总压P 时的露点

(3)同样地,由露点和总压P 可确定湿含量H 。

d

d

p P p H -=622

.0 ( 5-9b )

7.干温度t 、湿球温度t W

(1)干球温度t :在空气流中放置一支普通温度计,所测得空气的温度为t ,相对于湿球温度而言,此温度称为空气的干球温度。

(2)湿球温度t W :如图5-9所示,用水润湿纱布包裹普通温度计的感温球,即成为一湿球温度计。将它置于一定温度和湿度的流动的空气中,达到稳态时所测得的温度称为空气的湿球温度,以t W 表示。

当不饱和空气流过湿球表面时,由于湿纱布表面的饱和蒸汽压大于空气中的水蒸汽分压,在湿纱布表面和气体之间存在着湿度差,这一湿度差使湿纱布表面的水分汽化被气流带走,水分汽化所需潜热,首先取自湿纱布中水分的显热,使其表面降温,于是在湿纱布表面与气

流之间又形成了温度差,这一温度差将引起空气向湿纱布传递热量。

当单位时间由空气向湿纱布传递的热量恰好等于单位时 间自湿纱布表面汽化水分所需的热量时,湿纱布表面就达到 稳态温度,即湿球温度。经推导得:

( 5-10 )

式中:H w ——湿空气在温度t w 下的饱和湿度,

kg 水/kg 干气;

H ——空气的湿度,kg 水/kg 干气。

实验表明:当流速足够大时,热、质传递均以对流为主,且k H 及α都与空气速度的0.8次幂成正比,一般在气速为3.8~10.2m/s 的范围内,比值α/k H 近似为一常数(对水蒸汽与空气的系统,α/k H =0.96~1.005)。此时,湿球温度t Ww 为湿空气温度t 和湿度H 的函数。

注意:a .湿球温度不是状态函数;b .在测量湿球温度时,空气速度一般需大于5m/s ,使对流传热起主要作用,相应减少热辐射和传导的影响,使测量较为精确。

8. 绝热饱和温度t as

(1)定义:绝热饱和过程中,气、液两相最终达到的平衡温度称为绝热饱和温度。

图5-10表示了不饱和空气在与外界绝热的条件下和大量的水接触,若时间足够长,使传热、传质趋于平衡,则最终空气被水蒸汽所饱和,空气与水温度相等,即为该空气的绝热饱和温度。

此时气体的湿度为t as 下的饱和湿度H as 。以单位质量的干空气为基准,在稳态下对全塔作热量衡算:

( 5-11 )

上式表明,空气的绝热饱和温度t as 是空气湿度H 和温度t 的函数,是湿空气的状态参数,

也是湿空气的性质。当t 、t as 已知时,可用上式来确定空气的湿度H 。

在绝热条件下,空气放出的显热全部变为水分汽化的潜热返回气体中,对1kg 于空气来说,水分汽化的量等于其湿度差(H m -H ),由于这些水分汽化时,除潜热外,还将温度为t as 的显热也带至气体中。所以,绝热饱和过程终了时,气体的焓比原来增加了4.187t as (H as -H )。但此值和气体的焓相比很小,可忽略不计,故绝热饱和过程又可当作等过焓程处理。

对于空气和水的系统,湿球温度可视为等于绝热饱和温度。因为在绝热条件下,用湿空气干燥湿物料的过程中,气体温度的变化是趋向于绝热饱和温度t as 的。如果湿物料足够润湿,则其表面温度也就是湿空气的绝热饱和温度t as ,亦即湿球温度t w ,而湿球温度是很容易测定的,因此湿空气在等焓过程中的其它参数的确定就比较容易了。

比较干球温度t 、湿球温度t w 、绝热饱和温度t as 及露点t d 可以得出: 不饱和湿空气:t>t w (t as )>t d 饱和湿空气:t =t w (t as )=t d

【例5-1】已知湿空气的总压为101.3kN/㎡,相对湿度为50%,干球温度为20o C 。试求:(a) 湿度H;(b)水蒸汽分压p ;(c) 露点td ; (d) 焓I。(e) 如将500kg/h 干空气预热至117o C ,求所需热量Q; (f) 每小时送入预热器的湿空气体积V。

解 P=101.3kN/㎡ ,?=50%,t=20o C ,由饱和水蒸汽表查得,水在20 o C 时之饱和蒸汽压为p s =2.34kN/m (a)湿度H 干空气kg kg P P P H s s /0072

.034

.25.03.10134

.250.0622.0622

.0=?-??=-=??

(b)水蒸汽分压

2/17

.134.25.0m kN P P s =?==?

(c)露点td

露点是空气在湿度H或水蒸汽分压p 不变的情况下,冷却达到饱和时的温度。所以可由p=1.17kn/㎡ 查饱和水蒸汽表,得到对应的饱和温度td=9O C 。

(d)焓I

干空气

)()(kg kJ H

t H I /6.3800727.024*********.088.101.1249288.101.1=?+??+=++=

(e)热量Q

kw

h kJ Q 8.13/49662011700727.088.101.1500==-??+?=)

()(

(f)湿空气体积V

h

/m 7

.419273

273

2000727.0244.1773.0500273

273t H 224.1773.0500v 500V 3H =+??+?=+?

+?==)()(

阅读资料

湿空气的湿度图及其应用

当总压一定时,表明湿空气性质的各项参数(t,p,φ,H,I,t w 等),只要规定其中任意两个相互独立的参数,湿空气的状态就被确定。工程上为方便起见,将各参数之间之间的关系制成算图-湿度图。常用的湿度图由湿度-温度图(H-t)和焓湿度图(I-H),本章只介绍焓湿度图(如图5-11所示)的构成和应用。

一.焓湿图的构成

如图5-12所示,在压力为常压下(p t =101.3Pa)的湿空气的I-H 图中,为了使各种关系曲线分散开,采用两坐标轴交角为135°的斜角坐标系。为了便于读取湿度数据,将横轴上湿度H

数值投影到与纵轴正交的辅助水平轴上。图中共有5种关系曲线,图上任何一点都代表一定温度t 和湿度H 的湿空气状态。现将图中各种曲线分述如下:

1.等湿线(即等H 线) 即等湿线是一组与纵轴平行的直线,在同一根等H 线上不同的点都具有相同的温度值,其值在辅助水平轴上读出。

2.等焓线(即等I 线) 等焓线是一组与斜轴平行的直线。在同一条等I 线上不同的点所代表的湿空气的状态不同,但都具有相同的焓值,其值可以在纵轴上读出。

3.等温线(即等t 线) 由式I=1.01t+(1.88t+2490)H 可知,当空气的干球温度t 不变时,I 与H 成直线关系,因此在I-H 图中对应不同的t ,可作出许多条等t 线。

上式为线性方程,等温线的斜率为(1.88t+2490),是温度的函数,故等温线相互之间是不平行。

4.等相对湿度线(即等?线) 等相对湿度线是一组从原点出发的曲线。根据H=0.622?Ps/(Pt-?Ps)可知,当总压P t 一定时,对于任意规定的?值,上式可简化为H 和Ps 的关系式,而Ps 又是温度的函数,因此对应一个温度t ,就可根据水蒸气可查到相应的Ps 值计算出相应的湿度H,将上述各点(H,t)连接起来,就构成等相对湿度?线。根据上述方法,可绘出一系列的等?线群。

?=100%的等?线为饱和空气线,此时空气完全被水气所饱和。饱和空气以上(?<100%

=为不饱和空气区域。当空气的湿度H 为一定值时,其温度t 越高,则相对湿度?值就越低,其吸收水气能力就越强。故湿空气进入干燥器之前,必须先经预热以提高其温度t 。目的是除了为提高湿空气的焓值,使其作为载热体外,也是为了降低其相对湿度而提高吸湿力。?=0时的等?线为纵坐标轴。

5.水气分压线 该线表示空气的湿度H 与空气中水气分压p 之间关系曲线。

二.I-H 图的用法

利用I-H 图查取湿空气的各项参数非常方便。如图5-12中A 代表一定状态的湿空气,则 (1)湿度H ,由H 点沿等湿线向下与水平辅助轴的交点H,即可读出A点的湿度值。 (2)焓值I ,通过A 点作等焓线的平行线,与纵轴交于I点,即可读得A 点的焓值。

(3)水气分压P ,由A点沿等温度线向下交水蒸气分压线于C,在图右端纵轴上读出水气分压值。

(4)露点t d ,由A 点沿等湿度线向下与?=100%饱和线相交于B 点,再由过B 点的等温线读出露点t d 值。

(5)湿球温度t w (绝热饱和温度t as ),由A 点沿着等焓线与?=100%饱和线相交于D 点,再由过D 点的等温线读出湿球温度t w (即绝热饱和温度t as 值)。

已知湿空气某一状态点A 的位置,如图5-12所示。可直接借助通过点A 的四条参数线读出它的状态参数值。

通过上述查图可知,首先必须确定代表湿空气状态的点,然后才能查得各项参数。通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点:

a.湿空气的干球温度t 和湿球温度t w ,见图5-13(a)。

b.湿空气的干球温度t 和露点t d ,见图5-13(b)。

c.湿空气的干球温度t 和相对湿度?,见图5-13(c)。

三、物料中所含水分的性质 1、结合水分与非结合水分

根据物料与水分结合力的状况,可将物料中所含水分分为结合水分与非结合水分。 结合水分 包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。这种水分是籍化学力或物理化学力与物料相结合的,由于结合力强,其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压,致使干燥过程的传质推动力降低,故除去结合水分较困难。

非结合水分 包括机械地附着于固体表面的水分,如物料表面的吸附水分、

较大孔隙中的

水分等。物料中非结合水分与物料的结合力弱,其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同,因此,干燥过程中除去非结合水分较容易。

用实验方法直接测定某物料的结合水分与非结合水分较困难,但根据其特点,可利用平衡关系外推得到。在一定温度下,由实验测定的某物料的平衡曲线,将该平衡曲线延长与

?=100%的纵轴相交(如图5-14所示),交

点以下的水分为该物料的结合水分,因其蒸汽压低于同温下纯水的饱和蒸汽压。交点以上的水分为非结合水分。

物料所含结合水分或非结合水分的量

仅取决于物料本身的性质,而与干燥介质状况无关。

2、平衡水分与自由水分

根据物料在一定的干燥条件下,其中所含水分能否用干燥方法除去来划分,可分为平衡水分与自由水分。

平衡水分 物料中所含有的不因和空气接触时间的延长而改变的水分,这种恒定的含水量称为该物料在一定空气状态下的平衡水分,用X *表示。

当一定温度t 、相对湿度?的未饱和的湿空气流过某湿物料表面时,由于湿物料表面水的蒸汽压大于空气中水蒸汽分压,则湿物料的水分向空气中汽化,直到物料表面水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压相等时为止,即物料中的水分与该空气中水蒸汽达到平衡状态,此时物料所含水分即为该空气条件(t 、?)下物料的平衡水分。平衡水分随物料的种类及空气的状态(t ,?)不同而异,在同一t 下的某些物料的平衡曲线。对于同一物料,当空气温度一定,改变其?值,平衡水分也将改变。

自由水分 物料中超过平衡水分的那一部分水分,称为该物料在一定空气状态下的自由水分。

若平衡水分用X *

表示,则自由水分为(X-X *

)。 四、物料中含水量的表示方法 1.湿基含水量

湿物料中所含水分的质量分率称为湿物料的湿基含水量。

kg/kg 湿料

2.干基含水量

不含水分的物料通常称为绝对干料.湿物料中的水分的质量与绝对干料质量之比,称为湿物料的干基含水量。

kg/kg 干物料

两者的关系

W W

X -=

1 ( 5-1

2 ) X X W +=1 ( 5-1

3 )

第三节 干燥计算

一、干燥过程的物料衡算

(一) 水分蒸发量

对如图5-15所示的连续干燥器作水分的物料衡算。以1h 为基准,若不计干燥过程中物料损失量,则在干燥前后物料中绝对干料的质量不变,即

)1()1(2211w G w G G c -=-= ( 5-14 ) 式中G 1——进干燥器的湿物料的质量,kg/h ;

G 2——出干燥器的湿物料的质量,kg/h ;

由上式可以得出G1,G2之间的关系 122

111w w G G --= ;2

1

1

211w w G G --= 式中1w 、2w ——干燥前后物料的湿基含水量,

kg 水/kg 料; 干燥器的总物料衡算为

W G G +=21 ( 5-15 ) 则蒸发的水分量为

图 5-15干燥器物料衡算

1

2

122211

2111w w w G w w w G G G W --=--=-=

式中W ——水分蒸发量,kg/h 。

若以干基含水量表示,则水分蒸发 量可用下式计算,

( 5-16 )

也可得出:

)()(2112X X G H H L W c -=-=; ( 5-17 ) 式中L ——干空气的质量流量,kg/h ;

G c ——湿物料中绝干物料的质量,kg/h

H 1、H 2——进、出干燥器的湿物料的湿度,kg 水/kg 干空气; X 1、X 2——干燥前后物料的干基含水量,kg 水/kg 干物料; (二)干空气消耗量

由式(5-17)可得干空气的质量:

)

()()(1221

12H H X X G H H W

L c --=-=

( 5-18 ) 蒸发1Kg 水分所消耗的干空气量,称为单位空气消耗量,其单位为Kg 绝干空气/Kg 水分,用L 表示,则

)/(1/12H H W L l -== ( 5-19)

如果以H 0表示空气预热前的湿度,而空气经预热器后,其湿度不变,故H 0=H 1,则有

)/(102H H l -= ( 5-19a )

由上可见,单位空气消耗量仅与H 2、H 0有关,与路径无关。

【例5-2】某干燥器处理湿物料量为800kg/h 。要求物料干燥后含水量由30%减至4%(均为湿

基)。干燥介质为空气,初温为150C ,相对湿度为50%,经预热器加热至1200

C ,试求:(a)

水分蒸发量W;(b)空气消耗量L、单位消耗量l ;(c)如鼓风机装在进口处,求鼓风机之风量V。 解:(a) 水分蒸发量W

h kg w w w G W /7.21604

.0104

.03.080012211

--?=--=

(b) 空气消耗量L、单位空气消耗量

由式(5-5)可得空气在t 0 =150C,0?=50%时的湿度H0=0.005kg 水/kg ,干空气在t 2 =450

C ,2?=80%时的湿度为H2=0.052kg 水/kg 干空气,空气通过预热器湿度不变,即

10H H = h kg H H W H H W L /4610005

.0052.07

.2160212干空气=-=-=-=

水干空气kg kg H H l /3.21005

.0052.01

102=--=

(c)风量V

干空气

()

(kg m t H v H /822.0273

273

15005.0244.1773.027*******.1773.0300=+?+=+?+=

h m Lv V H

/3790822.046103=?== 二、干燥过程的热量衡算

通过干燥系统的热量衡算可以求得:(1)预热器消耗的热量;(2)向干燥器补充的热量;(3)干燥过程消耗的总热量。这些内容可作为计算预热器传热面积、加热介质用量、干燥器

若忽略预热器的热损失,对上图预热器列焓衡算,得:

10LI Q LI p =+

故单位时间内预热器消耗的热量为:

()01I I L Q p -= ( 5-20)

再对上图的干燥器列焓衡算,得:

L D Q GI LI Q GI LI ++=++'

22'11

L Q ——为热损失,kg/s

I 0、I 1、I 2——湿空气进、出预热器及出干燥器的焓,kJ/kg 干空气 I 1ˊ、I 2ˊ——-湿物料的焓,kJ/kg 干物料 故单位时间内向干燥器补充的热量为:

()()

L D Q I I G I I L Q +-+-='1'212 ( 5-21)

联立( 5-20 )、( 5-21)得:

D p Q Q Q +=()()

L Q I I G I I L +-+-='1'202 ( 5-22)

( 5-20)、( 5-21 )及( 5-22)为连续干燥系统中热量衡算的基本方程式。为了便于分析和应用,将( 5-21)式作如下处理。假设:

(1)

新鲜空气中水气的焓等于离开干燥器废气中水气的焓,即:

02v v I I =

(2)

湿物料进出干燥器时的比热取平均值m c 。

根据焓的定义,可写出湿空气进出干燥系统的焓为:

()() 000v 00g 0r H 0t c H 0t c I +-+-=

00000r H t c H t c v g ++=

000H I t c v g +=

同理:2222H I t c I v g +=

上两式相减并将假设(1)代入,为了简化起见,取湿空气的焓为2v I ,故:

()()0220202H H I t t c I I v g -+-=-

或: ()()

()0222'00202H H t c r t t c I I v g -++-=-

()()()0220288.1249001.1H H t t t -++-= ( 5-23 )

湿物料进出干燥器的焓分别为: 11'1θm c I =

22'2θm c I = (焓以C

0为基准温度,物料基准状态—绝干物料)

式中:1m c 、2m c ——分别为湿物料进出、出干燥器时的比热,()[]

C kg kg ?绝热干料

21θθ、——分别为湿物料进入和离开干燥器时温度,℃

将假设(2)代入下式:

(

)1212θθ-=-m c I I ’‘ ( 5-24 ) 将( 5-22)、( 5-23)及1

2H H W

L -=

代入( 5-21)式得

()()

L D P Q I I G I I L Q Q Q +-+-=+='1'

202

()()()[]()L m Q Gc H H t t t L +-+-++-=120220288.1249001.1θθ ()()()L m Q Gc t W t t L +-+++-=1220288.1249001.1θθ ( 5-25 )

分析( 5-25 )式可知,向干燥系统输入的热量用于: (1)加热空气(2)蒸发水分(3)加热物料(4)热损失。

上述各式中的湿物料比热m c 可由绝干物料比热g c 及纯水的比热w c 求得:即: w g m Xc c c +=

(二)空气通过干燥器时的状态变化

干燥过程既有热量传递又有质量传递,情况复杂,一般根据空气在干燥器内焓的变化,将干燥过程分为等焓过程与非等焓过程两大类。

1、等焓干燥过程

等焓干燥过程又称绝热干燥过程,等焓干燥条件:

(1)不向干燥器中补充热量;(2)忽略干燥器的热损失;(3)物料进出干燥器的焓值相等。 将上述假设代入式5—25,得:

()()0201I I L I I L -=-

即: 21I I =

上式说明空气通过干燥器时焓恒定,实际操作中很难实现这种等焓过程,故称为理想干燥过程,但它能简化干燥的计算,并能在I H -图上迅速确定空气离开干燥器时的状态参数。

2、非等焓干燥器过程

非等焓干燥器过程又称为实际干燥过程。由于实际干燥过程不具备等焓干燥条件则

()()0201I I L I I L -≠- 21I I ≠

非等焓过程中空气离开干燥器时状态点可用计算法或图解法确定。

【例5-3】用连续干燥器干燥含水1.5%的物料9200kg/h ,物料进口温度25℃,产品出口温度34.4℃,含水0.2%(均为湿基),其比热为1.84kJ/(kg·℃),空气的干球温度为26℃,湿球温度为23℃,在预热器加热到95℃后进入干燥器,空气离开干燥器的温度为65℃,干燥器的热损失为71900kJ/h 。试求:(1)产品量;(2)空气用量;(3)预热器所需热量。 [解] (1)产品量

则产品量为: G 2=G 1-W=9200-120=9080 kg/h (2)空气用量

式中,01H H =, 由 t 0=26℃,t wo =23℃,查湿度图得:017.001==H H

由于

其中,

在入口温度θ1=25℃时,水的比热c w =4.18 kJ/kg·℃,于是,

已知,

r 0=2490kJ/kg

将有关数据代入式(10.44)得:

解得: H 2=0.024kg 水/kg 干空气

故空气用量L 为:

(3) 预热器需要加入的热量

(三)干燥系统的热效率

干燥过程中,蒸发水分所消耗的热量与从外热源所获得的热量之比为干燥器的热效率。即:

( 5-22 )

式中,蒸发水分所需的热量Q 汽化可用下式计算。

( 5-23 )

从外热源获得的热量 D p T Q Q Q +=

如干燥器中空气所放出的热量全部用来汽化湿物料中的水分,即空气沿绝热冷却线变化,则:

( 5-24 )

且干燥器中无补充热量,0Q D =,则

最新浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告分析解析

实验报告 课程名称:过程工程原理实验(乙) 指导老师: 叶向群 成绩:__________________ 实验名称:吸收实验 实验类型:工程实验 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的: 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作; 1.2 观察填料塔的液泛现象,测定泛点空气塔气速; 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线; 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置: 2.1 本实验的装置流程图如图1: 专业: 姓名: 学号: 日期:2015.12.26 地点:教十2109

2.2物系:水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供,吸收剂水采用自来水,他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程,溶液由塔底经过液封管流出塔外,塔底有液相取样口,经吸收后的尾气由塔顶排至室外,自塔顶引出适量尾气,用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理: 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同,故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下:

3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系(一般指低浓度气体),气液平衡关系为: 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下: 式中:E—亨利系数,Pa P—系统总压(实验中取塔内平均压力),Pa 亨利系数E与温度T的关系为: lg E= 11.468-1922 / T 式中:T—液相温度(实验中取塔底液相温度),K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p,即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T,利用式(4)、(5)便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一,其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收,近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中:V—惰性气体空气的流量,kmol/h;

化工原理干燥试题及答案

干燥 一、填空题: 1、空气湿度的测定是比较麻烦的,实际工作中常通过(),然后经过计算得到。 2、一定状态的空气容纳水分的极限能力为() 3、物料与一定湿度的空气接触,不能被除去的水分称为()。 4、干燥过程可分为两个阶段:()和(),两个干燥阶段的交点称为(),与其对应的物料含水量称为()。 5、恒速干燥阶段又称为(),其干燥速率的大小取决于()。 6、降速干燥阶段又称为(),其干燥速率的大小取决于(),与外部的干燥条件关系不大。 7、临界含水量X 随()的不同而异。 8、平衡水分X*与()有关。 9、在连续干燥中,常采用湿物料与热空气并流操作的目的在于(),代价是()。 10、干燥过程中采用中间加热方式的优点是(),代价是()。 11、干燥过程中采用废气再循环的目的是(),代价是()。 12、干燥速率是指(),其微分表达式为()。 13、恒速干燥阶段干燥时间T=() 14、若降速干燥阶段的干燥速率与物料的含水量X呈线性变化,干燥时间T=() 15、干燥器按加热的方式可分为(),(),()和介电加热干燥器。 16、干燥器中气体和物料的流动方式可分为()、()和()。 17、结合水分和非结合水分的区别是()。 时,若水的初温不同,对测定结果()影响(有或没有)。 18、测定湿球温度t W 二、判断题: 1、只要知道湿空气的性质参数(如湿度H,相对湿度φ,比容vH,比热CH, ,绝热饱和温度tas,露点td)中的任意两个焓IH,干球温度t,湿球温度t W 就可确定其状态。() 2、温度为t的湿空气,增大湿度其湿球温度升高。() 3、同一房间内不同物体的平衡水汽分压相同,温度相等。() 4、物料的平衡水分与物料的堆放方式有关。() 5、物料的平衡水分是物料与一定状态的空气接触能被干燥的限度。() 6、结合水的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。() 7、平衡水分必定是结合水分。() 8、一定的温度下,物料中结合水分不仅与物料有关,而且与空气的状态有关。() 9、等温干燥过程必定是升焓干燥过程。() 三、选择题

化工原理试验试题集

化工原理实验试题3 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时,此时试样中所含的水分是什么水分?实验过程中除去的又是什么水分?二者与哪些因素有关。 答:当干燥实验进行到试样重量不再变化时,此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分,实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度,湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内,已知理论板数为5块,F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料,在某一回流比下得到D =0.2kmol/h,xD=0.9,xW=0.4,现下达生产指标,要求在料液不变及xD 不小于0.9的条件下,增加馏出液产量,有人认为,由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕,因此,完全可以采取操作措施,提高馏出物的产量,并有可能达到D =0.56kmol/h ,你认为: (1) 此种说法有无根据?可采取的操作措施是什么? (2) 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些? 答:在一定的范围内,提高回流比,相当于提高了提馏段蒸汽回流量,可以降低xW ,从而提高了馏出液的产量;由于xD 不变,故进料位置上移,也可提高馏出液的产量,这两种措施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 DxD

化工原理实验实验报告

篇一:化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称: 吸收实验 二、实验目的: 1.学习填料塔的操作; 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理: 对填料吸收塔的要求,既希望它的传质效率高,又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的,故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 (一)、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标,单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标,在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时,可知 为一直线,其斜率约1.0—2,当喷淋量为l1时,?p~uo为一折线,若喷淋量越大,z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动,图中l2>l1。每条折线分为三个区段, 液区,?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区,~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区,z线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10,截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 (二)、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨,氨易溶于水,故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小,则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示: na?kya???h??ym(1)式中:na——被吸收的氨量[kmolnh3/h];?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算,对全塔进行物料衡算(见图2-2-7-2): na?v(y1?y2)?l(x1?x2) (2)式中:v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂(水)的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1,x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式(1)和式(2)联解得: kya?v(y1?y2)(3) ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算:

2017化工课程设计心得体会范文

2017化工课程设计心得体会范文 2017化工课程设计心得体会范文一 化工原理课程设计是综合运用化工原理及相关基础知识的实践性教学环节。设计过程中指导教师指引学生在设计过程中既要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法。 本次化工原理课程设计历时两周,是上大学以来第一次独立的工业化设计。从老师以及学长那里了解到化工原理课程设计是培养我们化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形;在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。由于第一次接触课程设计,起初心里充满了新鲜感和期待,因为自我认为在大学里学到的东西终于可以加以实践了。可是当老师把任务书发到手里是却是一头雾水,完全不知所措。可是在这短短的三周里,从开始的一无所知,到同学讨论,再进行整个流程的计算,再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养,我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难,也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。我的课程设计题目是苯――氯苯筛板式精馏塔设计图。在开始时,我们不知道如何下手,虽然有课程设计书作为参

考,但其书上的计算步骤与我们自己的计算步骤有少许差异,在这些差异面前,我们显得有些不知所措,通过查阅《化工原理》,《化工工艺设计手册》,《物理化学》,《化工原理课程设计》等书籍,以及在网上搜索到的理论和经验数据。我们慢慢地找到了符合自己的实验数据。并逐渐建立了自己的模版和计算过程。在这三周中给我印象最深的是我们这些“非泡点一族”在计算进料热状况参数q时,没有任何参考模板,完全靠自己捉摸思考。起初大家都是不知所措,待冷静下来,我们仔细结合上课老师讲的内容,一步一步的讨论演算,经大家一下午的不懈努力,终于把q算出来了。还有就是我们在设计换热器部分,在试差的过程中,我们大部分人都是经历了几乎一天多的时间才选出了合适的换热器型号,现在还清楚的记得我试差成功后那激动的心情,因为我尝到了自己在付出很多后那种成功的喜悦,因为这些都是我们的“血泪史”的见证哈。 在此感谢我们的杜治平老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次课程设计的细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度,帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢同组的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限,在设计过程中难免出现错误,恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正,本人将万分感谢。 2017化工课程设计心得体会范文二

化工原理干燥实验报告.doc

化工原理干燥实验报告 一、摘要 本实验在了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法的基础上,通过沸腾流化床干燥器的实验装置测定干燥速率曲线,物料含水量、床层温度与时间的关系曲线,流化床压降与气速曲线。 干燥实验中通过计算含水率、平均含水率、干燥速率来测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线;流化床实验中通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积、空气流速来测定流化床压降与气速曲线。 二、实验目的 1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。 2、掌握流化床流化曲线的测定方法,测定流化床床层压降与气速的关系曲线。 3、测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。 4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法,测定干燥速率曲线,并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数KX。 三、实验原理 1、流化曲线 在实验中,可以通过测量不同空气流量下的床层压降,得

到流化床床层压降与气速的关系曲线(如图)。 当气速较小时,操作过程处于固定床阶段(AB段),床层基本静止不动,气体只能从床层空隙中流过,压降与流速成正比,斜率约为1(在双对数坐标系中)。当气速逐渐增加(进入BC段),床层开始膨胀,空隙率增大,压降与气速的关系将不再成比例。 当气速继续增大,进入流化阶段(CD段),固体颗粒随气体流动而悬浮运动,随着气速的增加,床层高度逐渐增加,但床层压降基本保持不变,等于单位面积的床层净重。当气速增大至某一值后(D点),床层压降将减小,颗粒逐渐被气体带走,此时,便进入了气流输送阶段。D点处的流速即被称为带出速度(u0)。 在流化状态下降低气速,压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点。若气速继续降低,曲线将无法按CBA继续变化,而是沿CA’变化。C点处的流速被称为起始流化速度(umf)。 在生产操作过程中,气速应介于起始流化速度与带出速度之间,此时床层压降保持恒定,这是流化床的重要特点。据此,可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。 2、干燥特性曲线 将湿物料置于一定的干燥条件下,测定被那干燥物料的质量和温度随时间变化的关系,可得到物料含水量(X)与时间(τ)的关系曲线及物料温度(θ)与时间(τ)的关系曲线(见下图)。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率(u)。将干燥速

化工原理实验—吸收

化工原理实验—吸收 一、实验目的 1.了解填料吸取塔的结构和流程; 2.了解吸取剂进口条件的变化对吸取操作结果的阻碍; 3.把握吸取总传质系数Kya 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸取操作是分离气体混合物的方法之一,在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而,气体出口浓度y2是度量该吸取塔性能的重要指标,但阻碍y2的因素专门多,因为吸取传质速率NA 由吸取速率方程式决定。 (一). 吸取速率方程式: 吸取传质速率由吸取速率方程决定 : m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中: Ky 气相总传系数,mol/m3.s ; A 填料的有效接触面积,m2; Δym 塔顶、塔底气相平均推动力, V 填 填料层堆积体积,m3; Kya 气相总容积吸取传质系数,mol/m2.s 。 从前所述可知,NA 的大小既与设备因素有关,又有操作因素有关。

(二).阻碍因素: 1.设备因素: V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而,一旦填料塔制成,V 填就为一定值。 2.操作因素: a .气相总容积吸取传质系数Kya 按照双膜理论,在一定的气温下,吸取总容积吸取传质系数Kya 可表示成: a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知:a y G A a k ?=和b x L B a k ?=,综合可得 b a y L G C a K ?=,明显Kya 与气体流量及液体流量均有紧密关系。 比较a 、b 大小,可讨论气膜操纵或液膜操纵。 b .气相平均推动力Δym 将操作线方程为:22)(y x x G L y +-=的吸取操作线和平稳线方程为:y =mx 的平稳线在方格纸上作图,从图5-1中可得知: 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ? 图5-1 吸取操作线和平稳线 其中 ;11*111mx y y y y -=-=?,22* 2 22mx y y y y -=-=?,另外,从图5-1中还可看出,该塔是塔顶接近平稳。 (三). 吸取塔的操作和调剂: 吸取操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上,或组分的回收率η上。在低浓度气体吸取时,回收率η可近似用下式运算:

化工原理实验报告

化工原理实验报告

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实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件(如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处,虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律)。 2、对于实际流体,由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等,两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示,分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔)与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头)则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值,则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (m) 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度(可通过流量与其截 面积求得) (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由U型压差计的液位 差可知) (Pa ) 对于没有能量损失且无外加功的理想流体,上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν,从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图

化工原理实验资料

实验一 干燥实验 一、实验目的 1. 了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。 2. 掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。 3. 测定湿物料的临界含水量X C ,加深对其概念及影响因素的理解。 4. 熟悉恒速阶段传质系数K H 、物料与空气之间的对流传热系数α的测定方法。 二、实验内容 1. 在空气流量、温度不变的情况下,测定物料的干燥速率曲线和临界含水量,并了解其 影响因素。 2. 测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数α和传质系数K H 。 三、基本原理 干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料,使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质,而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料含水性质和物料形状上的差异,水分传递速率的大小差别很大。概括起来说,影响传递速率的因素主要有:固体物料的种类、含水量、含水性质;固体物料层的厚度或颗粒的大小;热空气的温度、湿度和流速;热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率(除了绝对不吸水物质外),因此研究干燥速率大多采用实验的方法。 干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素,干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的,即实验为间歇操作,采用大量空气干燥少量的物料,且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。 本实验以热空气为加热介质,甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化,实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量,即以湿物料为基准的水分含量,用ω来表示。但因干燥时物料总量在变化,所以采用以干基料为基准的含水量X 表示更为方便。ω与X 的关系为: X = -ω ω 1 (8—1) 式中: X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料; ω—湿基含水量 kg 水/kg 湿物料。 物料的绝干质量G C 是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X 与干燥时间τ的关系曲线,它说明物料在干燥过程中,干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变,但是曲线的一般形状,如图(8—1)所示,开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB 段;随后为持续时间长、斜率较大的直线BC ;段以后的一段为曲线

化工原理吸收实验报告

一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),送入解吸塔再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a,并进行关联,得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时,流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G'作图得到一条斜率为1.8~2的直线(图1中的aa线)。而有喷淋量时,在低气速时(c点以前)压降也比例于气速的1.8~2次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图中bc段)。随气速增加,出现载点(图中c点),持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确,说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降~气速线向上弯曲,斜率变徒(图中cd段)。当气体增至液泛点(图中d点,实验中可以目测出)后在几乎不变的气速下,压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系

2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中,两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度,其计算方法有:传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小,可认为气液两相平衡服从亨利定律,可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式: m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L(x G 21A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为: OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中, m x x e OL x x x x x dx N ?-= -=?2 11 2 Ω=a K L H x OL 由于氧气为难溶气体,在水中的溶解度很小,因此传质阻力几乎全部集中于液膜中,即Kx=kx 。由于属液膜控制过程,所以要提高总传质系数Kxa ,应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中,解吸过程的操作线在平衡系下方,在实验是一条平行于横坐标的水平线(因氧在水中浓度很小)。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ,填料层高度0.8m (陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料)和0.83m (金属θ环)。

化工原理干燥习题

《化工原理》 第九章干燥 一、填空题: 1.按操作方式分类,干燥可分为和 . 答案:连续干燥,间歇干燥 2..干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽(或其它蒸汽)压力__________________。答案:大于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压。 3.干燥这一单元操作,既属于传质过程,又属______________。 答案:传热过程 4.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小,当φ值大时,表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。 答案: 小;绝干空气 5.在一定温度下,物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的;平衡水分和自由水分是根据__________而定的。 答案:物料的性质;物料的性质和接触的空气状态 6.作为干燥介质的湿空气,其预热的目的____________________________ _____________________。 答案:降低相对湿度(增大吸湿的能力)和提高温度(增加其热焓) 7.除去固体物料中湿分的操作称为。 答案: 干燥 8.空气经过程达到饱和的温度称为绝热饱和温度。 答案: 绝热增湿 9. 在一定空气状态下干燥某物料,能用干燥方法除去的水分为__________;首先除去的水 分为____________;不能用干燥方法除的水分为__________。 答案: 自由水分;非结合水分;平衡水分 10.湿空气的焓湿图由等湿度线群、等温线群、、水气分压线和相对湿度 线群构成。

答案:等焓线群 11.在进行干燥操作时,湿空气不可作为干燥介质。 答案:饱和(或φ=1) 12.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。 答案:比容 13. 某物料含水量为0.5 kg水.kg绝干料,当与一定状态的空气接触时,测出平衡水分 为0.1kg水.kg绝干料,则此物料的自由水分为_____________。 答案: 0.4 kg水.kg绝干料 14. 表面的温度等于________________,而在干燥的降速阶段物料的温度 _________________。 答案:最大或恒定、水分、热空气的湿球温度,上升或接近空气的温度 15.不饱和的空气在总不变的情况下,进行等湿冷却至饱和状态时的温度称 为。 答案: 露点温度 16. 当干燥一种易碎的物料,可采用_______________干燥器。 答案: 厢式 17. 在进行干燥操作时,湿空气不可作为干燥介质。 答案:饱和空气 18.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。 答案:湿度 19.湿空气通过预热器预热后,其湿度___________,热焓______________,相对湿度 __________。(增加、减少、不变) 答案: 不变、增加、减少 20. 对于不饱和空气,表示该空气的三个温度,即:干球温度t,湿球温度tw和露点t d间 的关系是______________。 答案: t>t w>t d> 二、选择题

化工原理实验—吸收

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构和流程; 2.了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响; 3.掌握吸收总传质系数K y a 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸收操作是分离气体混合物的方法之一,在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而,气体出口浓度y 2是度量该吸收塔性能的重要指标,但影响y 2的因素很多,因为吸收传质速率N A 由吸收速率方程式决定。 (一). 吸收速率方程式: 吸收传质速率由吸收速率方程决定 : m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中: Ky 气相总传系数,mol/m 3.s ; A 填料的有效接触面积,m 2; Δy m 塔顶、塔底气相平均推动力, V 填 填料层堆积体积,m 3; K y a 气相总容积吸收传质系数,mol/m 2.s 。

从前所述可知,N A 的大小既与设备因素有关,又有操作因素有关。 (二).影响因素: 1.设备因素: V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而,一旦填料塔制成,V 填就为一定值。 2.操作因素: a .气相总容积吸收传质系数K y a 根据双膜理论,在一定的气温下,吸收总容积吸收传质系数K y a 可表示成: a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知:a y G A a k ?=和b x L B a k ?=,综合可得b a y L G C a K ?=,显然K y a 与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a 、b 大小,可讨论气膜控制或液膜控制。 b .气相平均推动力Δy m 将操作线方程为:22)(y x x G L y +-= 的吸收操作线和平衡线方程为:y =mx 的平衡线在方格纸上作图,从图5-1中可得知: 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ?

化工原理实验心得体会

化工原理实验心得体会 这个学期我们学习了《化工原理》这门课,在学习了部分理论知识后,我们进入了实验室,开始学习《化工原理实验》并分组进行了实验。和前几个学期类似,大家先要进行实验的预习,在了解和熟悉实验的要求和操作的基础上,然后在老师提问检查每一组各位组员对实验过程的预习程度后,对各位组员的预习情况进行点评,并指出其中的不足和缺漏。然后在指导老师的悉心讲解后,对实验有一个新的、更全面的认识后进行实验。通过动手实验,我更加深刻的理解了化工原理课上老师讲解的知识,增强了动手能力,对理论知识有了形象化的认识。 本学期我们共学习了五个实验,分别是: 实验一、离心泵的特性曲线实验; 实验二、流体流动阻力的测定; 实验三、空气—蒸汽对流传热系数的测定; 实验四、恒压过滤常数的测定; 实验五、填料塔的精馏实验, 通过对实验的学习并亲手操作,我掌握了许多知识。 这几个实验中我印象最深刻的是恒压过滤常数的测定,实验以生活中常见的碳酸钙的水浆液位测定原料。这个实验和空气—蒸汽对流传热系数的测定实验一起分组进行。老师讲解完实验原

理并强调了注意事项后,我们开始实验。我们小组先进行了恒压 过滤常数测定实验,首先我们对两个小组的成员进行了各项职责 的分配分别是:两位同学负责碳酸钙水浆液的搅拌和回收,由一 位同学负责数据的采集和记录的工作。每个三分钟记录床层温度 一次,取样一次,并由同组同学进行含水量的测定,由两位同学 负责装好板框,最后分别由其他两位同学负责压力阀的控制和滤 液进口阀、滤液出口阀的控制。这样一来整个实验的分工工作就 已经完成了。实验过程中,我们互相配合,进行的很顺利。但是 在第一次实验时由于我们的粗心大意,我们将四块滤板中的一块 方向装反了,使得我们第一次采集的数据无效了,因此指导老师 还对我们实验时的粗心大意进行了严厉的批评教育,这些批评教 育使我们牢记在这是一个教训,实验中细心认真完成每一步,我 们的动手能力才会在这个过程中得到提升。 在这一个学期短暂的实验学习过程中,使我们重新认识了在 大学学习生活中,在实验过程中一个实验者的认真预习和摈弃粗 心大意,认真、谨慎的进行好每一步的操作、合理的分工协同工 作对于一个实验的成败与否是至关重要的。或许在将来生活工作 中也一样,俗话说得好,所谓“细节决定成败”。一个做事粗心 大意,做事前从不做准备的人不管他将来从事什么样的工作都无 法取得好的成绩,因为在他的心理或许压根就没有重视过自己所 从事的事情或者是行业。俗话说“机遇永远是给有准备的人的”。 化工原理实验的任务主要是了解一些典型化工设备的原理和

化工原理课件干燥实验

干燥实验 一、实验目的 1.掌握物料干燥速率曲线的测定方法 2.了解操作条件对干燥速率曲线的影响 二、实验任务 测定纸板在恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速率曲线 确定其平衡含水量X* 及其临界含水量X c 三、实验原理 干燥曲线X-T 将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验,随着干燥时间的延长,水分不断汽化,湿物料质量减少。记录物料不同时间下质量,直到物料质量不变为止,也就是物料在该条件下达到干燥极限为止,此时留在物料中的水分就是平衡水分。再将物料烘干后称重得到绝干物料重,则物料中瞬间含水率为:

干燥速率曲线为U -X 的关系 干燥速率,单位时间单位面积上汽化水份量。 τ ττ?-= ??==+S G G S W Sd dW U i i 1 所测定的U 为物料的含水量有X i 下降至X i+1的干燥速率,为一个平均值。 Gc G G X c i i -=, 是一个瞬时值,在U -X 图中X 应为平均值 S -被干燥物料的汽化面积 τ-干燥时间 △W -一定间隔干燥时间汽化的水份量,本实验中为3g △τ-每汽化△Wg 时水分所需要的干燥时间。 Xi -湿物料在I 时刻的干基含水量,kg 水/kg 绝干料 Gi ,G i +1――分别为△τ时间间隔内开始和终了时湿物料重量 Gc ――绝干物料的质量

四、实验设备流程 空气由风机输送,经孔板流量计,电加热器后进入干燥室,对试样进行干燥,干燥后的废气再经风机循环使用。电加热器由晶体管继电器控制,使空气的温度恒定。 干燥室前方装有干球及湿球温度计,干燥室后也装有干球温度计,用以测量干燥室内空气的热状况。风机出口端的温度计用以测量流经孔板流量计的空气温度,空气流量用蝶阀调节,任何时候该阀都不能全关,否则电加热器会因空气不流动过热而损坏。风机进口端的片式阀用于控制系统所吸入的新鲜空气,而出口端的片式阀门则由空气进口端的片式阀则用于调节系统向外排出的废气量。 五、实验步骤: 1.称量支架的重量,向湿球温度计中加水 2.打开面板右侧面上的总电源开关,这时风机启动,仪表自检后显示初始值。 3.打开加热I、加热II、加热III,预热 4.将电子天平复位调零 5.干燥室前干球温度计接近75℃时,断开加热III

化工原理氧解吸实验报告

北京化工大学 化原实验报告 学院:化学工程学院 姓名:娄铮 学号: 2013011345 班级:环工1302 同组人员:郑豪,刘定坤,邵鑫 课程名称:化工原理实验 实验名称:氧解吸实验 实验日期: 2014-4-15

实验名称: 氧 解 吸 实 验 报告摘要:本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层,测流体流动引起的填料层压 降与空塔气速的关系,利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度,利用 K x a =G A /( V p △x m )]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----=?X G A =L (x 2-x 1)求出 H OL = Ω a K L X 一、实验目的及任务: 1) 熟悉填料塔的构造与操作。 2) 观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。 3) 掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理: 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后,送入解吸塔顶再用空气进行解吸,实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ,并进行关联,得到K x a =AL a V b 关联式,同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时,流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下,在双对数坐标系中,此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线(图中aa ’)。当有喷淋量时,在低气速下(c 点以前)压降正比于气速的1.8~2次幂,但大于相同气速下干填料的压降(图中bc 段)。随气速的增加,出现载点(图中c 点),持液量开始增大,压降—气速线向上弯,斜率变陡(图中cd 段)。到液泛点(图中d 点)后,在几乎不变的气速下,压降急剧上升。 2、传质实验 在填料塔中,两相传质主要在填料有效湿表面上进行,需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度,其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸,如图下所示。由于富氧水浓度很低,可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律,及平衡线位置线,操作线也是直线,因此可以用对数平均浓 l g △p

华工化工原理实验考试复习

化工原理实验复习 1.填空题 1.在精馏塔实验中,开始升温操作时的第一项工作应该是开循环冷却水。 2.在精馏实验中,判断精馏塔的操作是否稳定的方法是塔顶温度稳定 3.干燥过程可分为等速干燥和降速干燥。 4.干燥实验的主要目的之一是掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。 5.实验结束后应清扫现场卫生,合格后方可离开。 6.在做实验报告时,对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 7.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值,实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器,以防烧坏加热丝。

9.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压,正常操作维持在0.005mPa,如果达到0.008~0.01mPa,可能出现液泛,应该减少加热电流(或停止加热),将进料、回流和产品阀关闭,并作放空处理,重新开始实验。 10.在精馏实验中,确定进料状态参数q 需要测定进料温度,进料浓度参数。 11.某填料塔用水吸收空气中的氨气,当液体流量和进塔气体的浓度不变时,增大混合气体的流量,此时仍能进行正常操作,则尾气中氨气的浓度增大 12.在干燥实验中,提高空气的进口温度则干燥速率提高;若提高进口空气的湿度则干燥速率降低。 13.常见的精馏设备有填料塔和板式塔。 14.理论塔板数的测定可用逐板计算法和图解法。 15.理论塔板是指离开该塔板的气液两相互成平衡的塔板。 16.填料塔和板式塔分别用等板高度和全塔效率来分析、评价它们的分离性能。 2.简答题 一.精馏实验 1.其它条件都不变,只改变回流比,对塔性能会产生什么影响?答:精馏中的回流比R,在塔的设计中是影响设备费用(塔板数、再沸器、及冷凝器传热面积)和操作费用(加热蒸汽及冷却水消耗量)的一个重要因素,所以

化工原理实验报告吸收实验要点

姓名 院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 一、 实验名称: 吸收实验 二、实验目的: 1.学习填料塔的操作; 2. 测定填料塔体积吸收系数K Y a . 三、实验原理: 对填料吸收塔的要求,既希望它的传质效率高,又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的,故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 (一)、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。 若以空塔气速o u [m/s]为横坐标,单位填料层压降Z P ?[mmH 20/m]为纵坐标,在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L 0=0时,可知 Z P ?~o u 关系为一直线,其斜率约1.0—2,当喷淋量为L 1时,Z P ?~o u 为一折线,若喷淋量越大,折线位置越向左移动,图中L 2>L 1。每条折线分为三个区段, Z P ?值较小时为恒持液区,Z P ?~o u 关系曲线斜率与干塔的相同。Z P ?值为中间时叫截液区,Z P ?~o u 曲线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点A 。 Z P ?值较大时叫液泛区,吸收实验

姓名 院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 Z P ?~o u 曲线斜率大于10,截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B 。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的Z P ?~o u 关系图 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 (二)、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨,氨易溶于水,故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小,则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收

化工原理实习心得

化工原理实习心得 化工原理实习是对化工原理知识的一个实践过程, 下面化工原理实习心得是想跟大家分享的,欢迎大家浏览。 第一篇:化工原理实习心得 在实习的过程中,自己学到了许多原先在课本上学 不到的东西,而且可以使自己更进一步接近社会,体会 到市场跳动的脉搏,如果说在象牙塔是看市场,还是比 较感性的话,那么当你身临企业,直接接触到企业的生 产与销售的话,就理性得多。因为,在市场的竞争受市 场竞争规则的约束,从采购、生产到销售都与市场有着 千丝万缕的联系,如何规避风险,如何开拓市场,如何 保证企业的生存发展,这一切的一切都是那么的现实。 于是理性的判断就显得重要了。在企业的实习过程中, 我发现了自己看问题的角度,思考问题的方式也逐渐开拓,这与实践密不可分,在实践过程中,我又一次感受 充实,感受成长。 通过安排到xxx车间进行实习,了解产品生产工艺 流程、职能部门的设置及其职能,了解企业的内部控制,在这一个多月的时间里,下到生产车间后,先了解整个 xxx生产的流程,从采购入库,到领料生产,到最后的

成品入罐,对整个车间的生产活动有了基本认识,这对 我们熟悉企业,进行实务操作打下良好基础。 其中,先前我们对xxx的生产几乎一无所知,但下 到车间之后,我们不仅了解了生产流程,还进一步了解 了xxx的生产工艺流程和用途,由于脂肪酸生产完后是直接用于公司后面的扬子石化生产,所以每个月的生产有一定的额度.而且由于季节和温度等条件的限制,机器开工的时间长度及强度也有相关的规定,另外,对一些流水 线的参观,也激发了我对如何通过新流水线的建设,对 降低生产成本的思考,于是,感受颇深的一点,要做一 名合格的会计人员,对基本、基础的作业环节是要了解的,否则,很容易让理论脱离实践. 在熟悉了车间的生产流程后,工作人员拿了以前的 交接班记录和中间产品申请单和报表等资料给我们看, 在翻看这些资料的过程中,有不懂或弄不清楚的资料, 积极向同事请教,在他们的耐心指导下,我们对车间的 整个产品检验的程序方法有了一定上的认识。 由于化工生产是不间断的,所以车间生产必须时刻有人,车间的工作人员采取四班两倒(一天白班12小时一天晚班休两天)和常白班制度.我们车间有四个人(主任,工 艺员,等)上长白班,其他人分成甲乙丙丁四个班四班两倒. 虽然我们没有正式分配,但我们都严格遵守车间的生

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