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1、川理工学院毕业论文溴化锂-水溶液蒸发实验研究学 生：彭 李学 号：专 业：化学工程与工艺班 级： 2009指导老师：四川理工学院材料与化学工程学院二o三年6月摘要对静止表面在低压条件下的蒸发过程进行的研究，建立了低压液体表面气液 界面蒸发模型，结合静止表面蒸发实验（温度 450C、680C、 800C 三组、蒸发压 力30100kpa、质量分数5%、10%、15%）,得到了本研究体系蒸发传热准数方程。 研究发现，温度越高实验中的蒸汽越容易被损失，质量分数越大，蒸发速率越小。 在本文蒸发模型的基础上实现了溶液表面蒸发过程的流程模拟，为其工业化设计 提供了基础的参考依据。关键词： 表面；蒸发速率；
2、传热系数；蒸发模型；流程模拟AbstractSurface under the condition of low pressure evaporation process of static research, gas-liquid interface of low pressure liquid surface evaporation model is established, combined with the static surface evaporation experiment (temperature of 45 C, 68 C, 80 C three groups, 30 10
3、0 kPa evaporating pressure, mass fraction of 5%, 10%, 5%), and numeral evaporation heat transfer equations obtained in this study system. Experiment study found that the higher the temperature of the steam is easy to damage, the quality score, the greater the evaporation rate is smaller. Based on ev
4、aporation model in this paper implements the solution surface evaporation process simulation of the process, provides a basis for its industrial design reference.Key words: Surface; Evaporation rate; Heat transfer coefficient; The evaporation model; Process simulation1 文献综述2 实验部分2.1 实验原理使含有不挥发溶质的溶液沸
5、腾汽化并移除蒸汽，从而使溶液中溶质组成提 高的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。但在一些特殊的情况下我们 常常需要加大或者减小压力来完成我们所需要的蒸发。蒸发是重要的化工单元操作之一，蒸发操作是用加热的方法，在沸腾状态下， 使溶液中的水分或者其他具有挥发性的溶剂、部分汽化移出，其溶液中的溶质数 量不变，从而使溶液被浓缩。因此，蒸发过程是一个热量传递的过程，气传递速 率是蒸发过程的控制因素。蒸发设备属于热交换设备。工业操作中蒸发设备的目的主要有三个： 为了提高溶液中溶质的浓度。例如：电解烧碱液的浓缩，稀硫酸的浓缩， 尿素溶液的浓缩等。 为了浓缩溶液和回收溶剂。例如：有机磷农药苯溶液的浓缩
6、脱苯，中药 渗漉液的浓缩回收酒精等。 通过蒸发制备纯净的溶剂。例如：海水淡化、丙烷脱沥青，双乙烯酮脱 出高沸物等。蒸发操作可以在加压、常压、真空下进行。为了保持产品生产过程的系统 压力（例如丙烷脱沥青），则蒸发需在加压状态下操作。对于热敏性无料（例如 抗生素溶液、果汁）为了保证产品质量，在较低温度下蒸发浓缩，则需要采用真 空操作以降低溶液的沸点。如利用低压或负压的蒸汽以及热水加热时，采用真空 操作也是有利的。因为在真空下加热介质与沸腾液体间的温度差，比常压下大， 而且造成真空需增加设备和动力。因此，一般无特殊要求的溶液，则采用常压蒸 发为宜。液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，因此液
7、体的沸点是随着 外界的压力的变化而变化的：从另一个角度来看，由于液体表面分子逸出所需的 能量随外界压力的降低而减少。因此，降低蒸发体系的压力，则液体的沸点下降， 这种在减压下的蒸发操作称为减压蒸发或真空蒸发。一般当压力降到 80kpa 时水 的蒸气压就只有 930C。蒸发过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热 过程，溶剂汽化的速率由传热速率控制，蒸发故属于热量传递过程，但又有别于 一般的传热过程。537641图 2.1 实验原理图1 - 加热装置； 2 - 盛液装置； 3 - 冷凝装置； 4 - 积液装置； 5 - 冷凝装置； 6 -放空装置；7 -真空泵。Fig2.1
8、Experimental schematic diagram1 - Heating device ； 2 - Drip device ； 3 - Condensing unit ； 4 - Effusion device ； 6 - Emptying device； 7 - Vacuum pump。本实验就是利用减压使溴化锂-水溶液的沸点降低的原理来进行溶液表面蒸 发中热力学和动力学的研究。实验中均使溶液表面达到平静，并且所有实验中推 动力均控制在5oC 一下。2.2 实验装置及流程2.2.1 实验流程本实验的流程图如下图 2.2 所示：图 2.2 实验装置 （图中是那些数字的框全部去掉， 图
9、中没有放空阀？图中不表明 6 中冷凝水的走向？）1 -恒温水浴锅；2 -三颈烧瓶；3 -温度计；4 -牛角管；5 -温度计; 6 -直行冷凝管；7 -支口弯管；8 -量筒；9、11、13 -玻璃弯管；10 - 球形冷凝管；12 -玻璃直管；14 -真空泵。Fig 2.2 Schematic diagram of experimental setup1 - thermostatic water bath;2 - Three flask;3 - The thermometer;4 - Ox horn tube;5 - The thermometer;6 - Straight shape conde
10、nser pipe ； 7 - The mouth curved pipe ； 8 - Measuring cylinder； 9、11、13 - Glass tube； 10 - Spherical condenser pipe； 12 - Glass straight pipe； 14 - Vacuum pump。图 2.3 实验系统Fig2.3 Experiment system2.2.2 实验系统实验测量通过分度值为1ml的量筒获得实验参数，实验系统如图2.3所示， 主要由恒温水浴、盛液瓶、真空泵、冷凝管、积液瓶、放空装置等组成。盛液瓶 上加一定的保温用品，以减少热散失。实验中操作压力
11、范围在0.05mpa0.1mpa， 采用蒸馏水为介质。在温度和压力的作用下盛液瓶中的溶液开始蒸发，蒸汽进入 冷凝管后冷却并流入积液瓶。未能即使冷却的水蒸气进入第二次冷凝管，从而达到完全冷凝的效果。实验中采用水银温度计测量盛液瓶中的液相温度和气相温度，放空装置中 的放空阀用来调节真空度和保护真空泵的作用。在实验条件下，溶液表面为发生 破裂或爆沸现象。2.3 实验材料2.3.1 实验药品本实验采用的药品：无水溴化锂。表 2.1 无水溴化锂一览表Table 2.1 Anhydrous lithium bromide list药 分子 分子 分子 品 式 结构 量所含杂质规格 生产厂商1. 水不溶物0
12、.02%溴化 LiBr锂2 硫酸盐（ SO4 ）0.01%3 氯化物（以 CL计）0.01%4铁（Fe）津：Q/HG31673-81天津市光复精细化工研究所0.001%2.3.2 实验主要仪器与设备如表2.2 所示：表 2.2 实验仪器与设备一览表（你的三线表为什么是绿线？）Table 2.2 Experimental apparatus and equipment list仪器名称参数型号生产厂商或生产地数量备注容量瓶250ml000003702只In 200C容量瓶500ml000003701只In 200C带磨口的量筒250ml重庆1只In 200C直形冷凝管400mmGG-17元昌1只
13、球形冷凝管250mmGG-17元昌1只牛角管Z10801只量筒250ml1只温度计500C2只0 50oC温度计500C2只50 IOOoC循环水式真空泵SHZ-D（III）巩义市予华仪器责任 有限司1台量筒100ml1只三颈烧瓶500ml1只电热恒温水浴锅DK-S221台编号：200404982.4 实验步骤 找齐实验装置所需的所有仪器，清洗干净，放入烘箱，烘干后取出。 用量筒量取 280ml 蒸馏水，放入烧杯中，再称取 15g 溴化锂放入烧杯， 待其溶解后，冷却至室温，而后装入 500ml 的容量瓶中待用。 按照步骤 (2) 的做法分别配制好 10% 、 15% 的溴化锂水溶液，装好待用。
14、 从左至右组装好实验装置。检查装置气密性直到装置气密性良好为止。 将 280ml 的蒸馏水放入烧瓶中，开启恒温水浴锅，将温度调至实验所需 的温度。 检测装置气密性。 开启循环水式真空泵，将真空度调节至实验所需。 直到得到第一滴水时开始计时。 每得到 5ml 水的时刻，记录实验数据，直至实验结束。3 实验结果与讨论3.1 溴化锂溶液浓度对蒸发的影响a 这种图的纵坐标应该是质量，因为你后面要求的是蒸发速率。（下面的图也是一样的）经过线性回归得到四条不同浓度下，45C时的直线：纯水（浓度为 0） y = 0.0118x + 0.0262O 浓度为 5%y = 0.0062x + 0.1059 浓度为
15、 10% y = 0.0053x + 1.1845X 浓度为 15%y = 0.0046x + 2.4602b经过线性回归我们得到四条不同浓度下，68C时的直线:纯水（浓度为 0） y = 0.013x + 0.6774O 浓度为 5%y = 0.0093x + 1.0088 浓度为 10% y = 0.0077x + 0.7539X 浓度为 15%y = 0.0064x + 0.5515C经过线性回归我们得到四条不同浓度下，80C时的直线：纯水（浓度为 0）y = 0.0125x + 0.5899O 浓度为 5%y = 0.007x + 0.1732浓度为 10%y = 0.0061x + 0.2836X 浓度为
