液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置的設(shè)計與優(yōu)化
2024-08-29 07:18一、引言
液液傳質(zhì)系數(shù)是衡量液體在固體表面?zhèn)鬟f性質(zhì)的重要指標(biāo)，其測定對于了解流體間的傳質(zhì)過程具有重要意義。本文主要介紹一種基于實驗室的液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
二、實驗裝置的設(shè)計
1. 實驗原理
液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置主要包括一個流量計、一個壓力計、一個滴定管和一個滴定瓶。通過測量液體在固體表面的流動速率和壓力變化，可以計算出傳質(zhì)系數(shù)。
2. 實驗設(shè)備選型
(1)流量計：選擇電磁流量計，用于測量液體的流量。電磁流量計具有精度高、可靠性好的特點，適用于各種工業(yè)場合。
(2)壓力計：選擇U形壓力計，用于測量液體的壓力。U形壓力計結(jié)構(gòu)簡單、易操作，適用于實驗室環(huán)境。
(3)滴定管和滴定瓶：選擇標(biāo)準(zhǔn)滴定管和滴定瓶，用于加入指示劑和收集溶液。標(biāo)準(zhǔn)滴定管和滴定瓶具有精確度高、讀數(shù)方便的優(yōu)點。
3. 實驗流程設(shè)計
(1)準(zhǔn)備階段：將待測樣品加入滴定瓶中，加入適量的指示劑。
(2)實驗操作：打開流量計和壓力計的開關(guān)，調(diào)節(jié)流量計和壓力計的參數(shù)至合適狀態(tài)。然后從滴定管中滴加樣品至指示劑變色的位置，記錄滴加時間t。在此過程中，不斷檢查壓力計的讀數(shù)，確保其穩(wěn)定可靠。最后根據(jù)流量計和壓力計的讀數(shù)計算傳質(zhì)系數(shù)k。
三、實驗裝置的優(yōu)化
1. 提高測量精度
為了提高實驗裝置的測量精度，可以采用恒溫水浴控制系統(tǒng)對溫度進(jìn)行控制。通過調(diào)節(jié)恒溫水浴的溫度范圍和穩(wěn)定性，可以使樣品在恒定的溫度下進(jìn)行滴加，從而提高測量精度。此外，還可以采用高精度的壓力傳感器替代傳統(tǒng)的U形壓力計，進(jìn)一步提高壓力測量的精度。
2. 簡化操作流程
為了簡化實驗操作流程，可以將流量計和壓力計連接到一個總管道上，通過調(diào)節(jié)總管道上的閥門來控制流量和壓力的大小。這樣一來，就可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的在線監(jiān)測和控制，大大降低了實驗操作難度。
液液傳質(zhì)系數(shù)是衡量液體在固體表面?zhèn)鬟f性質(zhì)的重要指標(biāo)，其測定對于了解流體間的傳質(zhì)過程具有重要意義。本文主要介紹一種基于實驗室的液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
二、實驗裝置的設(shè)計
1. 實驗原理
液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置主要包括一個流量計、一個壓力計、一個滴定管和一個滴定瓶。通過測量液體在固體表面的流動速率和壓力變化，可以計算出傳質(zhì)系數(shù)。
2. 實驗設(shè)備選型
(1)流量計：選擇電磁流量計，用于測量液體的流量。電磁流量計具有精度高、可靠性好的特點，適用于各種工業(yè)場合。
(2)壓力計：選擇U形壓力計，用于測量液體的壓力。U形壓力計結(jié)構(gòu)簡單、易操作，適用于實驗室環(huán)境。
(3)滴定管和滴定瓶：選擇標(biāo)準(zhǔn)滴定管和滴定瓶，用于加入指示劑和收集溶液。標(biāo)準(zhǔn)滴定管和滴定瓶具有精確度高、讀數(shù)方便的優(yōu)點。
3. 實驗流程設(shè)計
(1)準(zhǔn)備階段：將待測樣品加入滴定瓶中，加入適量的指示劑。
(2)實驗操作：打開流量計和壓力計的開關(guān)，調(diào)節(jié)流量計和壓力計的參數(shù)至合適狀態(tài)。然后從滴定管中滴加樣品至指示劑變色的位置，記錄滴加時間t。在此過程中，不斷檢查壓力計的讀數(shù)，確保其穩(wěn)定可靠。最后根據(jù)流量計和壓力計的讀數(shù)計算傳質(zhì)系數(shù)k。
DB-DNG05 液液傳質(zhì)系數(shù)測定實驗裝置
| 技術(shù)指標(biāo) | 說 明 | |||
| 裝置功能 |
1、了解實驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點，掌握用劉易斯池測定液液傳質(zhì)系數(shù)的方法。 2、 學(xué)習(xí)流動狀況、物系性質(zhì)對液液傳質(zhì)的影響。 3、測定 Co、Cw 對 t 的關(guān)系曲線圖。 4、計算傳質(zhì)系數(shù) Kw、Ko。 5、討論攪拌速度與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系。 |
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| 主要配置 | 玻璃劉易斯池、數(shù)顯轉(zhuǎn)速表、電動機(jī)、超級恒溫水浴、分液漏斗、升降臺、攪拌裝置、溫控儀表、高品質(zhì)鋁合金型材框架。 | |||
| 公用設(shè)施 |
電：電壓AC220V，功率1.5KW，標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個實驗室需配置1～2個接地點（安全地及信號地）。 實驗物料：水--醋酸--醋酸乙酯 |
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| 技術(shù)參數(shù) |
1、玻璃劉易斯池容積：900ml，玻璃留易斯池內(nèi)徑×高度：0.1×0.12m； 聚四氟乙烯界面環(huán)，孔徑 3.8cm2。 2、底部升降臺可升級調(diào)節(jié)高度，調(diào)節(jié)間距50mm。 3、攪拌裝置：功率60W，轉(zhuǎn)速0～500轉(zhuǎn)/分。攪拌速度無級調(diào)速。 4、恒溫水浴：帶循環(huán)泵，室溫～100℃，控溫0.1℃。 5、溫度傳感器：Pt100，測量精度0.3級 6、溫度智能顯示系統(tǒng)1套：采用先進(jìn)模塊化設(shè)計，測量精度0.3級，分辨率 0.1℃。 7、管路、管件及閥門均為304不銹鋼。 8、電器：接觸器、開關(guān)、漏電保護(hù)空氣開關(guān)。 9、外形尺寸：1100×520×1700mm（長×寬×高），外形為可移動式設(shè)計，帶剎車輪，高品質(zhì)鋁合金型材框架，無焊接點，安裝拆卸方便，水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪。 10、工程化標(biāo)識：包含設(shè)備位號、管路流向箭頭及標(biāo)識、閥門位號等工程化設(shè)備理念配套，使學(xué)生處于安全的實驗操作環(huán)境中，學(xué)會工程化管路標(biāo)識認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生工程化理念。 |
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| 測控組成 | 變量 | 檢測機(jī)構(gòu) | 顯示機(jī)構(gòu) | 執(zhí)行機(jī)構(gòu) |
| 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) | 霍爾開關(guān) | 轉(zhuǎn)數(shù)顯示儀 | 調(diào)速器 | |
| 溫度 | PT100鉑電阻 | 數(shù)字溫度儀表 | 自動控溫 | |
1. 提高測量精度
為了提高實驗裝置的測量精度，可以采用恒溫水浴控制系統(tǒng)對溫度進(jìn)行控制。通過調(diào)節(jié)恒溫水浴的溫度范圍和穩(wěn)定性，可以使樣品在恒定的溫度下進(jìn)行滴加，從而提高測量精度。此外，還可以采用高精度的壓力傳感器替代傳統(tǒng)的U形壓力計，進(jìn)一步提高壓力測量的精度。
2. 簡化操作流程
為了簡化實驗操作流程，可以將流量計和壓力計連接到一個總管道上，通過調(diào)節(jié)總管道上的閥門來控制流量和壓力的大小。這樣一來，就可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的在線監(jiān)測和控制，大大降低了實驗操作難度。