【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 管內(nèi)換熱面積，；?—內(nèi)壁面與流體間的溫差。浹繢膩叢著駕驃構(gòu)碭湊農(nóng)瑤帳結(jié)駁噴。由下式確定：（）式（）中：，—冷流體的入口、出口溫度，；—壁面平均溫度。因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用來表示。鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲銨鵬駱隸驅(qū)訛。管內(nèi)換熱面積為： （）式（）中：—內(nèi)管管內(nèi)徑，；—傳熱管測(cè)量段的實(shí)際長(zhǎng)度。熱量衡算式：（）其中質(zhì)量流量由下式求得： （）式（）、（）：—冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，；—流體的定壓比熱，(?)；ρ—冷流體的密度， 。愜執(zhí)緝蘿紳頎陽灣熗鍵艤訥贓棧馴嘆。和ρ可根據(jù)定性溫度查得，為冷流體進(jìn)出口平均溫度。，和可采取一定的測(cè)量手段得到。貞廈給鏌綞牽鎮(zhèn)獵鎦龐朮戧籩賂馱見。流體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，被加熱狀態(tài)，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為：（）其中：，物性數(shù)據(jù)λ、μ可根據(jù)定性溫度查得。經(jīng)過計(jì)算可知，對(duì)于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù)變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)，則關(guān)聯(lián)式的形式簡(jiǎn)化為：嚌鯖級(jí)廚脹鑲銦礦毀蘄鷯鑭嶁盧馭勞。（）這樣通過實(shí)驗(yàn)確定不同流量下的與，然后用線性回歸方法確定和的值?？諝饬髁坑?jì)由孔板與差壓變送器和二次儀表組成。該孔板流量計(jì)在時(shí)標(biāo)定的流量和壓差的關(guān)系式為：（）流量計(jì)在實(shí)際使用時(shí)往往不是 ，此時(shí)需要對(duì)該讀數(shù)進(jìn)行校正： （） 式（）、（）中：?—孔板流量計(jì)兩端壓差，；—時(shí)體積流量，；—流量計(jì)處體積流量，也是空氣入口體積流量，；—流量計(jì)處溫度，也是空氣入口溫度。薊鑌豎牘熒浹醬籬鈴騫違紗駑緩馬蝕。由于換熱器內(nèi)溫度的變化，傳熱管內(nèi)的體積流量需進(jìn)行校正：（） 式（）：—傳熱管內(nèi)平均體積流量，；—傳熱管內(nèi)平均溫度。強(qiáng)化套管換熱器傳熱系數(shù)、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式及強(qiáng)化比的測(cè)定強(qiáng)化傳熱又被學(xué)術(shù)界稱為第二代傳熱技術(shù)，它能減小初設(shè)計(jì)的傳熱面積，以減小換熱器的體積和重量；提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力；使換熱器能在較低溫差下工作；并且能夠減少換熱器的阻力以減少換熱器的動(dòng)力消耗，更有效地利用能源和資金。強(qiáng)化傳熱的方法有多種，本實(shí)驗(yàn)裝置是采用在換熱器內(nèi)管插入螺旋線圈的方法來強(qiáng)化傳熱的。齡踐硯語蝸鑄轉(zhuǎn)絹攤濼絡(luò)減貽顏饌農(nóng)。螺旋線圈的結(jié)構(gòu)圖如圖。旋線圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節(jié)距繞成。將金屬螺旋線圈插入并固定在管內(nèi)，即可構(gòu)成一種強(qiáng)化傳熱管。在近壁區(qū)域，流體一面由于螺旋線圈的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，一面還周期性地受到線圈的螺旋金屬絲的擾動(dòng)，因而可以使傳熱強(qiáng)化。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細(xì)，流體旋流強(qiáng)度也較弱，所以阻力較小，有利于節(jié)省能源。螺旋線圈是以線圈節(jié)距與管內(nèi)徑的比值技術(shù)參數(shù)，且長(zhǎng)徑比是影響傳熱效果和阻力系數(shù)的重要因素。科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)了形式為的經(jīng)驗(yàn)公式，其中和的值因螺旋絲尺寸不同而不同。紳藪瘡顴訝標(biāo)販繯轅賽憮賄豎毆饉蒞。圖 線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用和光滑套管同樣的實(shí)驗(yàn)方法確定不同流量下得與，用線性回歸方法可確定和的值。單純研究強(qiáng)化手段的強(qiáng)化效果（不考慮阻力的影響），可以用強(qiáng)化比的概念作為評(píng)判準(zhǔn)則，它的形式是：，是強(qiáng)化管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，是光滑管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，顯然，強(qiáng)化比＞，而且它的值越大，強(qiáng)化效果越好。飪籮獰屬諾釙誣苧徑凜騙橥峽軋饈俠。 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表:表 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑（）實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑（）實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑（）實(shí)驗(yàn)外管外徑（）測(cè)量段（紫銅內(nèi)管）長(zhǎng)度（）加熱釜操作電壓≤伏傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。圖 空氣水蒸氣傳熱綜合實(shí)驗(yàn)流程普通套管換熱器；內(nèi)插有螺旋線圈的強(qiáng)化套管換熱器；蒸汽發(fā)生器；旋渦氣泵；變頻器；孔板流量計(jì)； 、空氣支路控制閥；、蒸汽支路控制閥；、蒸汽放空口；蒸汽上升主管路；加水口；放水口；液位計(jì)；冷凝液回流口；儲(chǔ)槽烴斃潛籬賢擔(dān)視蠶賁粵貫飭驢噦餾艱。 實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，檢查工作（）向電加熱釜加水至液位計(jì)上端紅線處。（）檢查空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥是否全開。（）檢查蒸氣管支路各控制閥是否已打開。保證蒸汽和空氣管線的暢通。（）接通電源總閘，設(shè)定加熱電壓，啟動(dòng)電加熱器開關(guān)，開始加熱。 實(shí)驗(yàn)開始（）關(guān)閉通向強(qiáng)化套管的閥門，打開通向簡(jiǎn)單套管的閥門，當(dāng)簡(jiǎn)單套管換熱器的放空口有水蒸氣冒出時(shí)，可啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，此時(shí)要關(guān)閉閥門，打開閥門。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中始終保持換熱器出口處有水蒸氣冒出。鋝豈濤軌躍輪蒔講嫗鍵礪脈賁膚饃麗。（）啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后用變頻器來調(diào)節(jié)流量，調(diào)好某一流量后穩(wěn)定分鐘后，分別測(cè)量空氣的流量，空氣進(jìn)、出口的溫度及壁面溫度。然后，改變流量測(cè)量下組數(shù)據(jù)。一般從小流量到最大流量之間，測(cè)量～組數(shù)據(jù)。擷偽氫鱧轍冪聹諛詼龐復(fù)堝窮馭餿職。（）做完簡(jiǎn)單套管換熱器的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行強(qiáng)化管換熱器實(shí)驗(yàn)。先打開蒸汽支路閥，停止變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉蒸汽支路閥，關(guān)閉空氣支路閥，打開空氣支路閥，進(jìn)行強(qiáng)化管傳熱實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法同步驟（）。蹤飯夢(mèng)摻釣貞綾賁發(fā)蘄韃釓嶇淶饋麩。（）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依次關(guān)閉加熱電源、風(fēng)機(jī)和總電源，一切復(fù)原。注意事項(xiàng)（）檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。特別是每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行下一實(shí)驗(yàn)之前，如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給水量。婭鑠機(jī)職銦夾簣軒蝕騫設(shè)猶饌還館縉。（）必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路閥門之一必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先開啟需要的支路閥，再關(guān)閉另一側(cè)，且開啟和關(guān)閉閥門必須緩慢，防止管線截?cái)嗷蛘羝麎毫^大突然噴出。譽(yù)諶摻鉺錠試監(jiān)鄺儕瀉濰鴇貪堝餡鷥。（）必須保證空氣管線的暢通。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前，兩個(gè)空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥必須全開。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源，然后開啟和關(guān)閉支路閥。儔聹執(zhí)償閏號(hào)燴鈿膽賾勞覡祕(mì)繭餛綾。（）調(diào)節(jié)流量后，應(yīng)至少穩(wěn)定～分鐘后讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（）實(shí)驗(yàn)中保持上升蒸汽量的穩(wěn)定，不應(yīng)改變加熱電壓，且保證蒸汽放空口一直有蒸汽放出。思考題（）實(shí)驗(yàn)中冷流體和蒸汽的流向，對(duì)傳熱效果有何影響?（）在計(jì)算冷流體質(zhì)量流量時(shí)所用到的密度值與求雷諾數(shù)時(shí)的密度值是否一致？它們分別表示什么位置的密度，應(yīng)在什么條件下進(jìn)行計(jì)算?？b電悵淺靚蠐淺錒鵬凜錈惡層魎馀鯛。（）實(shí)驗(yàn)過程中，冷凝水不及時(shí)排走，會(huì)產(chǎn)生什么影響？如何及時(shí)排走冷凝水？如果采用不同壓強(qiáng)的蒸汽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)α關(guān)聯(lián)式有何影響？驥擯幟褸饜兗椏長(zhǎng)絳粵藎鍰館煒餓紓。實(shí)驗(yàn)四 吸收與解吸綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǎ┝私馓盍衔账⒔馕幕窘Y(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn)。（）練習(xí)并掌握填料塔操作方法。（）了解氣體通過填料層的壓降與流速及與噴淋密度的關(guān)系。（）學(xué)習(xí)并掌握總傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法。（）掌握操作條件對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響規(guī)律。 基本原理 填料塔流體力學(xué)特性氣體通過干填料層時(shí)，流體流動(dòng)引起的壓降和湍流流動(dòng)引起的壓降規(guī)律相一致。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中△對(duì)＇作圖得到一條斜率為～的直線（圖中的線）。而有噴淋量時(shí)，在低氣速時(shí)（點(diǎn)以前）壓降也比例于氣速的～次冪，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中段）。隨氣速增加，出現(xiàn)載點(diǎn)（圖中點(diǎn)），持液量開始增大。圖中不難看出載點(diǎn)的位置不是十分明確，說明氣液兩相流動(dòng)的相互影響開始出現(xiàn)。壓降～氣速線向上彎曲，斜率變徒（圖中段）。當(dāng)氣體增至液泛點(diǎn)（圖中點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中可以目測(cè)出）后在幾乎不變的氣速下，壓降急劇上升，此時(shí)液相完全轉(zhuǎn)為連續(xù)相，氣相完全轉(zhuǎn)為分散相，塔內(nèi)液體返混和氣體的液沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，傳質(zhì)效果極差。癱噴導(dǎo)閽騁艷搗靨驄鍵檜簍貢釵餑鬢。圖　填料層壓降～空塔質(zhì)量流速關(guān)系圖測(cè)定填料塔的壓降和液泛氣速是為了計(jì)算填料塔所需動(dòng)力消耗和確定填料塔的適宜操作范圍，選擇合適的氣液負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)可用空氣與水進(jìn)行。在各種噴淋量下，逐步增大氣速，記錄必要的數(shù)據(jù)直至剛出現(xiàn)液泛時(shí)止。但必須注意，不要使氣速過分超過泛點(diǎn)，避免沖跑和沖破填料。鑣鴿奪圓鯢齙慫餞離龐東償禱對(duì)餅簣。以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)考查水對(duì)于二氧化碳的吸收性能，對(duì)于水而言，二氧化碳屬于難溶性氣體，平衡常數(shù)值大，平衡線很陡，吸收過程傳質(zhì)阻力主要集中在液相，屬于液相擴(kuò)散控制過程（或液膜控制過程），因此，以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)近似等于液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，即：欖閾團(tuán)皺鵬緦壽驏頦蘊(yùn)釙負(fù)壽虜餉駒。（）式（）中：—以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)，()；—液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，遜輸吳貝義鰈國鳩猶騸繢樣餃鱉饒禿。通過式（）計(jì)算液相總體積傳質(zhì)系數(shù)：（）（）式中：—吸收液流量，；—填料層高度，；—填料塔截面積，；—塔底吸收液中二氧化碳濃度， ；—塔頂吸收液中二氧化碳濃度， ；△—液相平均推動(dòng)力， 。幘覘匱駭儺紅鹵齡鐮瀉戲穎譎琿餌飫。液相平均推動(dòng)力的計(jì)算見下式：（）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)考查的純水吸收二氧化碳，有： （）式（）中—溶解度系數(shù)，()；—溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓。對(duì)于稀溶液而言，因?yàn)槿苜|(zhì)的濃度很小，因此式（）中二氧化碳的溶解度系數(shù)計(jì)算方法近似等于： （）式（）中：ρ—溶劑密度，；ρ—溶解的相對(duì)分子質(zhì)量，；為特定溫度下，二氧化碳溶解于水中的亨利系數(shù)。誦終決懷區(qū)馱倆側(cè)澩賾鱺罷礙鋮飴盜。聯(lián)立（）～（）式，可以得到以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)值。 實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置見圖：吸收質(zhì)（純二氧化碳?xì)怏w或與空氣混合氣）由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后，由塔底進(jìn)入吸收塔內(nèi)，氣體自下而上經(jīng)過填料層，與吸收劑純水逆流接觸進(jìn)行吸收操作，尾氣從塔頂放空；吸收劑經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后由塔頂進(jìn)入噴灑而下；吸收二氧化碳后的溶液流入塔底液料儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存，再由吸收液泵 經(jīng)流量計(jì) 計(jì)量后進(jìn)入解吸塔，空氣由 流量計(jì)控制流量進(jìn)入解吸塔塔底，自下而上經(jīng)過填料層與液相逆流接觸對(duì)吸收液進(jìn)行解吸，解吸后氣體自塔頂放空。形液柱壓差計(jì)用來測(cè)量填料層兩端的壓強(qiáng)降。醫(yī)滌侶綃噲睞齒辦銩凜贗囂審慶飼頗。圖 二氧化碳吸收解吸實(shí)驗(yàn)流程解吸液水箱； 解吸液液泵； 吸收液液泵； 風(fēng)機(jī)； 空氣旁通閥；空氣流量計(jì)； 吸收液流量計(jì)； 吸收塔； 吸收塔塔底取樣閥；、型壓差計(jì)； 解吸塔； 解吸塔塔底取樣閥； 解吸液流量計(jì)； 流量計(jì)； 吸收用空氣流量計(jì)； 吸收用氣泵； 鋼瓶；、水箱放水閥； 減壓閥； 吸收液水箱； 放水閥； 回水閥艫當(dāng)為遙頭韙鰭噦暈糞窶適飲覬飾瓊。 實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)步驟（△）～關(guān)系曲線先全開空氣旁路調(diào)節(jié)閥，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，（先全開閥和空氣流量計(jì)閥，再利用閥調(diào)節(jié)進(jìn)入解吸塔內(nèi)的空氣流量，空氣流量從小到大）。讀取填料層壓降△（形液柱壓差計(jì)），然后在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速為橫坐標(biāo)，以單位高度的壓降△為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層(△)～關(guān)系曲線。鴣湊鸛齏嶇燭罵獎(jiǎng)選鋸宮煬謾鷓餞險(xiǎn)。(△)～關(guān)系曲線將水流量固定在100L（水流量大小因設(shè)備而定），然后采用上面相同步驟調(diào)節(jié)空氣流量，并讀取填料層壓降△、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度，注意觀察塔內(nèi)操作現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，立即記下對(duì)應(yīng)空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為 時(shí)的（△）～關(guān)系曲線，在圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較是否吻合。筧驪鴨櫨懷鏇頤嶸悅廢顓鯛礪礬飲熱。吸收塔與解吸塔（水流量為40L）（）打開閥門，關(guān)閉閥門、。（）啟動(dòng)吸收液泵將水經(jīng)水流量計(jì)計(jì)量后打入吸收塔中，然后打開二氧化碳鋼瓶頂上的針閥，向吸收塔通入二氧化碳（二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)的閥門要全開）。韋鋯鯖榮擬滄閡懸贖蘊(yùn)詡蟬嬤錆飯聞。（）吸收進(jìn)行分鐘后，啟動(dòng)解吸泵，將吸收液經(jīng)解吸流量計(jì)計(jì)量后打入解吸塔中，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，利用閥門 調(diào)節(jié)空氣流量（ ）對(duì)解吸塔中的吸收液進(jìn)行解吸。濤貶騸錟晉鎩錈撳憲騸狀張飢驚飫灄。（）操作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，測(cè)量塔底的水溫，同時(shí)取樣，測(cè)定兩塔塔頂、塔底溶液中二氧化碳的含量。（實(shí)驗(yàn)時(shí)注意吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)要一致，并注意解吸水箱中的液位，各流量計(jì)要及時(shí)調(diào)節(jié)，以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)操作條件不變）鈿蘇饌?cè)A檻榪鐵樣說瀉嘆錒謖譯飪鏜。（）二氧化碳含量測(cè)定。()溶液，放入三角瓶中，并從塔底附設(shè)的取樣口處接收塔底溶液 ，用膠塞塞好振蕩。溶液中加入～滴酚酞指示劑搖勻。戧礱風(fēng)熗澆鄖適濘嚀贗鏃窮磯義餼濁。按下式計(jì)算得出溶液中二氧化碳濃度：（） 注意事項(xiàng)（）開啟總閥前，要先關(guān)閉減壓閥，閥門開度不宜過大。（）實(shí)驗(yàn)中要注意保持吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)數(shù)值一致，并隨時(shí)注意水箱中的液位。（）分析操作時(shí)動(dòng)作要迅速，以免二氧化碳從液體中溢出導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。思考題（）如何配制二氧化碳與空氣的混合氣？（）為什么要保證入口氣濃度恒定？怎樣保證恒定？通過什么衡量是否恒定？（）填料吸收塔塔底為什么必須有液封裝置？液封裝置是如何設(shè)計(jì)的？（）可否改變空氣流量達(dá)到改變傳質(zhì)系數(shù)的目的？（）維持吸收劑流量恒定的恒壓槽的原理是什么？（）氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定何種氣體流量？怎樣得到混合氣流量？實(shí)驗(yàn)五 精餾實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǎ┝私夂Y板式精餾單元操作的工作原理、精餾塔結(jié)構(gòu)及典型精餾流程。（）了解精餾過程采用的主要設(shè)備、設(shè)備形式及用途。（）了解精餾塔操作規(guī)程，熟練掌握精餾塔操作技能。（）學(xué)會(huì)分析判斷精餾塔操作中出現(xiàn)非正常現(xiàn)象以及對(duì)其的處理。（）學(xué)會(huì)使用控制系統(tǒng)對(duì)精餾塔控制操作。（）學(xué)習(xí)并掌握精餾塔全塔效率、單板效率的概念及測(cè)定原理。 基本原理在精餾塔中，塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔逐漸上升，來自塔頂冷凝器的回流液從塔頂逐漸下降，氣液兩相在塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次接觸，進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱過程，輕組分上升，重組分下降，使混合液達(dá)到一定程度的分離。如果離開某一塊塔板的氣相和液相的組成達(dá)到平衡，則該板）稱為一塊理論板或一個(gè)理論級(jí)。然而，在實(shí)際操作的塔板上或一段填料層中，由于汽液兩相接觸時(shí)間有限，氣液相達(dá)不到平衡狀態(tài)，即一塊實(shí)際操作