r1，r2——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热。 M1，M2——分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，kg/kmol。M1=46，M x1，x2——分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。
x1=0.2944，x2=1- x1=0.7056
计算q值： Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2=3.04*46*0.2944+2.85*60*0.7056=43.21+118.16=161.37
(8-1) 理论板数NT可由图解法求得 部分回流时，进料热状况参数的计算式为
(8-2) 单板效率Em
Em是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论 板前后的组成变化的比值。
按液相组成变化表示的单板效率为： 式中：---与yn成平衡的液相组成。
四、实验装置：实验装置为七层塔板精馏塔、阿贝折光仪。 五、实验条件：本实验采用乙醇—正丙醇二元物系，乙醇质量浓度20%左 右。乙醇沸点：78.3℃；正丙醇沸点：97.2℃，乙醇分子量MA=46; 正丙醇 分子量MB=60。30℃下使用阿贝折光仪测定液相折光率计算液相组成。 六、实验步骤 a)、实验前准备工作、检查工作：
塔顶温度：79.2
部分回流：R = 4 进料量： 加热电 2L/H
塔顶温度：80 进料温度： 21.8 泡点温度：
塔顶组 成
塔釜组 成
n层板
n-1层
塔釜组 塔顶组成 成
进料组 成
折光 指数1
1.3590
1.3765
1.3767
1.3634 1.3602
1.3765 1.3750
折光 指数2
1.3592
操作线与对角线重合，理论板数为最少N=Nmin, Nmin,可在x-y图上的平衡
线与对角线上直接图解求得。NT=3.8（见图3） 总板效率Er=3.8/7*100%=54.3%
图3 全回流图解法求理论板数 3、精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的相邻两块板的单板效率
单板效率Em按液相组成变化表示的计算公式如下：
xn*为与yn成平衡的液相组成。
xn-1=0.7923, xn=0.6700, yn与xn-1满足操作关系，xn*与yn满足平衡
关系，yn=Xn-1=0.7923， 从图2可得xn*=0.618
4、计算精馏塔回流比R=4，稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率
根据测值已知：xD=0.9136, xw=0.2357, xF=0.2944 精馏段操作方程： 对角线方程y=x。 操作线与对角线的交点：x= xD,y= xD, 见图中a点。截距为,绘制精馏段操作 线a-b。 进料方程： （通过查表计算得q=1.级恒温水浴调整运行到30℃。 2．检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态，电流、电压表及 电位器位置均应为零。 3．将配制好的乙醇—正丙醇混合液（总容量6000毫升左右），然后倒入高 位瓶（指导教师事前做好这一步）。 4．打开进料转子流量计的阀门，向精馏塔釜内加料到指定的高度（冷液面 在塔釜总高约2/3处），而后关闭流量计阀门；
rm=r1M1x1+r2M2x2=850*46*0.2944+680*60*0.7056=12081.9+28192.8=40274.7 八、结果与讨论
页
实验原始记录
表1 精馏实验原始记录表
实验装置：装置一
实际塔板数： 七层
物系：乙醇—正丙醇二元物系，乙醇质量浓度20%左右。
全回流：R = ∞ 压：140V
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附：q值的计算：
进料热状况参数
tF — 进料温度，℃。21.8℃
tB —进料的泡点温度，℃。89.8℃。（见图2）
Cpm —进料液体的平均摩尔热容，kJ/（kmol．℃ ）。
rm —进料液体的平均摩尔汽化潜热，kJ/kmol。
Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2，kJ/kmol．℃
(8-3)
rm=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol
率。 2、部分回流操作 ①调节进料转子流量计阀，以2.0（L/h）的流量向塔内加料；用回流
比控制调节器调节回流比R＝4（设置显示104）；馏出液收集在塔顶容量管 中，打开塔釜溢流管开关，塔釜产品经冷却后由溢流管流出，收集在容器 内。
②整个操作中维持进料流量计读数不变，等操作稳定后，记下加热电 压、电流、塔顶温度等有关数据，用注射器或容器取塔顶、塔釜和进料三 处样品，用折光仪分析，并记录进原料液的温度（温度显示选择开关在6时 为进料温度）。
计算实例： 1、 求乙醇的质量分率及摩尔分率：以全回流塔顶组成为例
W=58.844116-42.61325×1.3591=0.9284 2、计算精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的全塔理论板数和总板效 率 总板效率ET按下式计算：其中NP为实际塔板数，NT为塔的理论板数。
图解法求理论板数： 根据测值已知： xD=0.9442, xw=0.2308 精馏段操作方程： ， 对角线方程y=x，全回流时R=∞，没有提馏段，
二、实验内容 ⒈ 测定精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的全塔理论板数和总板效
率。 ⒉ 测定精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的相邻两块板的单板效
率。 3. 测定精馏塔在某一回流比下，稳定操作后的全塔理论塔板数和总板
效率。 三、实验原理
对于二元物系，如已知其气液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组 成、进料热状况、操作回流比及塔顶馏出液组成、塔底釜液组成可以求出 该塔的理论板数NT。按照式（8-1）可以得到总板效率ET，其中NP为实际塔 板数。
实验报告
姓名： 课程名称
学号： 化工原理实验
报告成绩： 实验名称
实验八 精馏塔性能 实验
班级名称 指导教师 教师对报告 的校正意见
组别
同组者 实验日期
一、实验目的 ⒈ 了解板式精馏塔的基本构造、精馏设备流程及各个部分的作用，观
察精馏塔工作时塔板上的水力状况。 ⒉ 学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。
在液体比热容共线图（教材上册P346）上查出相应的比热容。（注：
kJ/kg．K与kJ/kg．℃ 相当）
在汽化热共线图（教材上册P350）上查出相应的汽化热。乙醇临界温度
c=243℃
（tc-t=243-89.8=144.2），正丙醇临界温度tc=264℃（t
89.8=174.2）
r1=850（kJ/kg）， r2=680（kJ/kg）kJ/kg。
1.3765
1.3765
1.3634 1.3598
1.3763 1.3754
折光 指数
1.3591 1.3765 1.3666 1.3634
1.3600
1.3764 1.3752
月日
指导教师 评定意见
年
实验 成绩 指导教师 签名
页
3、实验结束 ①检查数据合理后，停止加料并关闭电加热；关闭回流比调节器开 关。 ②停止加热后10分钟，关闭冷却水，一切复原。
七、数据处理
根据表8-1 （ 温度─折光指数─液相组成之间的关系）及30℃下质量分
率与折光指数的回归式计算。
表8-1 温度─折光指数─液相组成之间的关系（30℃）
液相 组成 0
塔顶组 塔釜组
N-1层 塔顶组 塔釜组 进料组
成 成 N层板 板 成 成 成
折光指
数
1.3591 1.3765 1.3666 1.3634 1.3600 1.3764 1.3752
质量分
率
0.9284 0.1870 0.609 0.7452 0.8901 0.1912 0.2424
摩尔分
率
0.9442 0.2308 0.6700 0.7923 0.9135 0.2357 0.2944
折光 1.3657 1.364 1.362 1.3607 1.3593 1.3584 1.3574 指数
图1 30℃折光指数——液相组成关系图 30℃下质量分率与折光仪指数读数之间的回归式：
Ｗ＝58.844116－42.61325×nD
其中W为乙醇的质量分率; nD为折光仪读数(折光指数) 由质量分率求摩尔分率(XA): 其中：乙醇分子量MA=46; 正丙醇分子量MB=60
按表8-2（乙醇——正丙醇
2）、X-Y平衡曲线（见图3）
t-x-y关系）绘制T-X-Y相图（见图
图2 T-X-Y平衡相图
精馏实验测定数据见原始记录表。
计算结果见实验数据表。
实验装置:第1套 实际塔板数:7
物系:乙醇--正丙
醇
加热 全回流 R= ∞ 电 度:79.2
压:140V
塔顶温
部分回流:R=4 进料 量:2L/H塔顶温度: 80进 料温度: 21.8 泡点温 度:89.8
(8-4)
式中：
Cp1，Cp2——分别为纯组份1和组份2在平均温度（tF + tB）/ 2下的比
热，（kJ/kg．℃ ）。
（tF + tB）/ 2=(21.8+89.8)/2=55.8℃ (55.8+273.15≈330K) 。
在液体比热容共线图（教材上册P346）上查出相应的比热容。
Cp1（乙醇）=3.04 kJ/（kg．K）， Cp2（正丙醇）=2.85（kJ/kg．K）。
乙醇——正丙醇物系的t-x-y关系见表8-2
表8-2 乙醇——正丙醇 t-x-y关系
t 97.67 93.85 92.66 91.6 88.32 86.25 84.98 84.13 83.06 80.5 78.38 x 0 0.126 0.188 0.210 0.358 0.461 0.546 0.666 0.633 0.884 1 y 0 0.240 0.318 0.349 0.550 0.650 0.711 0.760 0.799 0.914 1
联立进料方程与精馏段操作方程，求得交点d(0.3301，0.4468)， 进料方程与对角线的交点e（x= xF,y= xF）。过e,d两点绘q线。 提馏段操作线与对角线的交点为x=xW，y= xW。见图中c点。与精馏段操作 线交于d 连接c-d点即为提馏段操作线。见图4