烟气分析实验

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Nu cGr Pr
al
n f
ห้องสมุดไป่ตู้
(3-1)
式中: Nu ——努谢尔特准数; ——葛拉晓夫准数; gl 3
Gr v
2
t
l —物体的特性尺寸,实验中为管径d; α —对流换热系数(W/m2· ℃) ; λ —— 流体(空气)的导热系数(W/m2· ℃); v—— 流体(空气)的运动粘度(m2/s)); Tm——定性温度,实验中取 Tm tw t f / 2 273,tw和tf 分别为圆管壁面温度和流体温度; t t w t f 是过余温度(℃); c、n——待定实验常数,需根据实验数据用最小二 乘法进行确定。 角标“f”表示以流体平均温度作为定性温度。
五、实验结果计算与分析:
⒈实验数据记录 实验数据记录在表2-1。 项目 测点
1
烟气样体积V(ml) 吸收CO 2后读数V1(ml)
2
吸收O 2后读数V2(ml)
吸收CO后读数V3(ml)
⒉计算各成分的体积百分含量 烟气中各成分含量按下式计算:
V V1 CO2 % 100 V V1 V2 O2 % 100 V V2 V3 CO % 100 V V3 N 2 % 100 V
实验三 烟气分析
一、实验目的:
1.了解手提式气体分析仪的使用原理。 2.掌握手提式气体分析仪的操作,能独立进行烟 气成分的测定。 3.学会对烟气组成成分CO 2、O2、CO及N2的分 析与计算。 4.根据烟气成份学会对空气过剩系数α的计算, 学会分析窑炉内燃料燃烧情况。
二、实验原理
一般说来,不论是固体燃料、液体燃料还是 气体燃料,其燃烧产物—烟气的主要成分都是 H2O、CO2、O2、CO及N2。在硅酸盐工业生产中, 通过对窑炉不同部位的烟气成分进行分析,不仅 可以判断窑炉内的供风及燃料燃烧情况,而且可 以发现系统的漏风情况,对指导生产有着十分重 要的意义。
六羟基联苯钾
3、CO的测定: 用氧化亚铜(Cu2Cl2)的氨溶液吸收CO,吸收 反应如下: Cu2Cl2+2CO= Cu2Cl2· 2CO Cu2Cl2· 2CO + 4NH3 + 2H2O = 2 NH4Cl + 2Cu + (NH4)C2O4 4、N2的测定: 烟气中N2不做个别的分析。测定CO 2、O2、CO 后剩余的气体都认为是N2。
四、实验步骤 1、熟悉实验设备、正确连接线路并接通电 源、调整自耦变压器、给定一定电压对实验管进 行加热。 2、加热后,待各对热电偶的测值稳定,可 开始测量管壁温度,记下一组数据。 3、间隔10分钟,测一组管壁数据,直至前 后两组数据接近时为止,以这两组数据的平均值 作为计算数据Tw。 4、改变加热功率(即电压)至新工况,重 复上述步骤,进行实验4-6次。 5、记录室温、管径、管长。 6、关闭电源,结束实验。
自然对流是指流体由于各部分温度不均匀而 引起的流动,由此引起的对流换热称为自然对流 换热。各种热工设备和管道的热表面向周围空气 的对流换热就是典型的自然对流换热。 实验研究的是受热体(圆管)在大空间中的 自然对流换热现象。根据传热学和相似原理理论, 当一个受热表面在流体中发生对流换热时,包含 自然对流换热系数的准数关系式可整理为:
(2) 焦性没食子酸碱溶液 焦性没食子酸钾吸收液是由以下两种A、B溶液 混合而成:
A液:把5克焦性没食子酸溶于15毫升蒸馏水中;
B液:把48克氢氧化钾溶于52毫升蒸馏水中。
此种溶液吸收氧的能力与溶液的温度和氧的含 量有关。当温度不低于25℃而混合气体中氧含量不 超过25%时,吸收能力最强最快。如果氧含量大于 25%而温度低于15℃,吸收能力较小较慢,当温度 低于12℃时,便不能吸收。 该溶液1毫升约可吸收12毫升的O2。
QC Q Qr F TW TO F TW TO
(3-4)
三、实验装置:
实验管
热电偶
V
A
自耦变压器
转换开关
电位差计
图3-1 自然对流换热系数测定试验装置图
实验装置如图3-1所示,主要有实验管、热电 偶、自耦变压器、电压表、电流表、转换开关及电 位差计组成,实验管中间装有电加热器,其电源线 在管的两端引出,通过自耦变压器给定电压使实验 管加热,其加热功率用电压表、电流表测量,在实 验管的不同部分沿管子外表面圆周不同方向安装几 对热电偶,以测得管子外表面的平均温度,求出水 平圆管外表面的平均自然对流换热系数。 注意:实验装置的实验管应安装在一个单独的 房间,房间要求尽可能密闭,以防止强迫对流,并 要求没有暖气设备和阳光直射,以防止外界温度干 扰和外来热辐射,电源控制和测试装置应安放在密 闭室的外面。
TW 4 TO 4 Q s CO F 100 100
(3-3)
其中,εs为系统黑度,本实验系统中即为实验管 表面黑度,由实验室事先测定; C0为绝对黑体辐射系数,C0=5.67(W/m2· K4); Tw、 To分别为壁温和周围物体的平均温度(近似取室温); F为实验管辐射散热有效面积即为其圆周面积(m2)。 在实验中待整个管子达到热稳定状况后,通过测 定在不同加热功率下得各点表面温度,可得到平均 局部自然对流换热系数:
实验三 空气沿水平圆管外表面的自 然对流换热系数
一、实验目的 1、测定空气沿水平圆管外表面的自然对流还 热系数。并将数据整理成准则方程式。 2、了解对流换热系数的实验研究方法,练习 用相似准则综合实验数据的方法,认识相似理论在 对流换热实验研究中的指导意义。
二、实验原理 当固体表面与流过该表面的流体之间存在温度 差时,固体表面与流体之间产生的热量交换现象称 为对流换热。对流换热过程是硅酸盐工业热工设备 中最主要的换热过程之一。由于对流换热一方面依 靠流体分子之间的导热作用,同时还受到流体宏观 运动的控制,因而影响对流换热的因素很多,主要 有三个方面,即流动工况、表面状态和工质物性。 从而使得对流换热过程成为所有换热过程中最复杂 的一种,亦使得实验研究成为研究对流换热过程的 一个极为重要的手段和解决问题的基本途径。
式中,V——烟气试样体积(毫升); V1——烟气被KOH吸收后的体积(毫升); V2——烟气被焦性没食子酸钾溶液吸收后的体积(毫 升); V3——烟气被氯化亚铜氨溶液吸收后的体积(毫升)。
⒊计算空气过剩系数
N2 79 1 N 2 O2 CO 21 2
4.分析、讨论实验结果。
1 / Tm ——流体的体积膨胀系数(1/K)。
由于在一般情况下,实验管表面散失热量Q以
对流和辐射两种方式散发的。
Q Qc Qr
(3-2)
式中,Q—表面散失热量(W),Q=IV; Qc-自然对流散失热流量(W): Qr-辐射散失热流量(W); 实验管可以被看做为被其他物体(房屋、地 面)包围的面积很小的凸物体,它的辐射热量为
用苛性钾(KOH)或苛性纳(NaOH)溶液吸收 CO2,吸收过程如下: 2 KOH + CO2 = K2CO3 + H2O 同时此溶液中亦吸收烟气中含量很少的SO2, 反应公式为: 2 KOH +SO2=K2SO3+H2O
2、O2的测定: 用焦性没食子酸(2C6H3(OH)3)碱溶液吸收了 O2,吸收过程如下: C6H3(OH)3 +3KOH = C6H3(OK)3 + 3H2O 三羟基苯钾 2C6H3(OK)3 +1/2O2 = (KO)3 · C6H3· C6H3(OK)3 + H2O
六、实验注意事项: 1、必须严格按操作步骤进行,各组分的吸收顺序不 可搞乱,否则将会使实验结果不准。 2、谨慎操作,不可使吸收瓶内的溶液冲入管路与其 他溶液混合。 3、提升或放低水准瓶时动作要缓慢,以防指示液或 吸收液冲入管路。 4、转动各开关时不可用力过猛过大,以防损坏仪器。
七、思考题 1、试说明水准瓶在实验中的作用?原理是什么? 2、实验前为什么要检查仪器的严密性?如有漏气, 如何处理? 3、为什么在取气样和分析气样时都要洗气?如何 洗气? 4、此仪器能否直接用空气为气样?为什么? 5、怎样判断吸收剂已被气体饱和? 6、影响奥氏气体分析器测量准确性的因素有哪 些?
烟囱 取气管 吸气双连球 测孔 上球 下球
夹子
贮气球胆 排气管
图2-2吸气双连球取烟气试样的连接方法
取样时,把取气管从烟囱的测孔插入,使取气 管的进气口迎着烟气排出的方向;将排气管及贮气 球胆进气口用铁夹子夹紧(贮气球胆中的气体要排 净);用手反复挤压双连球,将烟气连同吸气管中 残余气体一起吸入下球,待下球装满气体后,打开 排气管夹子,将这部分混合气体排出,再将夹子夹 紧,继续吸气,当把吸气管路中的残存气体排净后, 即可夹紧排气管。打开贮气球胆进气中夹子,反复 压挤,至球胆中充满烟气。最后将气球胆进气中夹 紧,取下后即可待用。
三、实验仪器
实验仪器为手提式气体分析器,其结构如下图 所示:
放气管 管路 开关 木架
K8 K3 K2 K1 K7 K6
进气管
量管
X3 X2 X1
保温瓶 吸收瓶 水准瓶 液封瓶
图2-1 手提式气体分析仪示意图
四、实验步骤
1、吸收液的配制: (1) 苛性钾(KOH)水溶液 取1份重量的KOH溶于2份重量的蒸馏水中。此 溶液的吸收能力为每毫升约可吸收40毫升的CO 2。 待溶液中有白色结晶析出时,说明溶液已被饱和, 应更换新的吸收液。
(3) 氯化亚铜铵溶液
将氯化铵250克溶于750毫升水中,加入200克 氯化亚铜,再把一份(体积)比重为0.90的氢氧 化铵同上述的三份(体积)溶液混合。配制时应 严格控制氢氧化铵的加入量,因为如加入量不够, 吸收力变小;如加入量过大,氨蒸气会影响测定 结果。
此溶液1毫升可吸收约15毫升的CO。
2、取气样: 烟气试样的取得可采用吸气双连球取样。吸 气双连球取烟气试样的连接方法如图2-2所示。
(3)清洗完毕,提高水准瓶,使量管中充满指 示液,关闭K8,打开K6,降低水准瓶。准确吸入烟 气100毫升。关闭K6打开K1,提高水准瓶,将烟气 压入X1吸入瓶内,然后再将水准瓶位置降低,使烟 气又被吸回量气管中,经过这样3至4次压入和吸回 的过程后,将烟气吸入量气管内,关闭K1把水准瓶 靠近量气管,使水准瓶口指示液面与量气管中指示 液面对齐至同一高度,记下此时量气管中液面读数。 每次打开K1,重复上法操作,直到量气管中液面读 数不变,即说明CO 2已被完全吸收,记下读数V1。 然后再打开K2,按上述方法进行O 2的测定,记 下读数V2。最后打开K3,进行CO的测定,记下读数 V3。
3、装溶液 手提式气体分析器共有5个吸收瓶,因做烟气 分析一般测烟气中CO 2、O2、CO及N2的含量,所 以只用其中的3个即可。 为方便操作,我们选用X1、X2、X3三个吸收瓶 盛装吸收液,其中X1盛装KOH溶液,用以吸收CO 2 、X2中盛装焦性没食子酸钾溶液,用以吸收O2; X3中盛装氯化亚铜铵溶液,用以吸收CO。每瓶吸 收液装入量约200毫升。 将水准瓶内装入约200毫升5%硫酸溶液中,加 甲基橙数滴,使溶液呈现红色,作为指示剂溶液。 再把液封瓶及保温套中注满蒸馏水,以起到液 封及保温作用。
4、检查仪器的严密性: 关闭K1至K6开关,打开K7、K8开关,抬高水 准瓶,使量瓶中充满指示剂溶液,然后关闭K8,落 下准瓶。如果此时量管中的指示液没有明显下降, 即说明仪器的严密性可靠。如果量管中的指示液随 水准瓶的落下而有明显的下降,则说明仪器有漏气 的地方,应找出漏气处,严加密封。
5、操作过程: (1)用水准瓶分别调节各吸收瓶内吸收液的液 面,使各瓶内吸收液充满至阀门处。 注意:在调节某一吸收瓶内的吸收液封时,应 关闭其他吸收瓶的开关。 (2)关闭K1至K6开关,打开K7及K8,提高水准 瓶,使指示液充满量管,将管路中空气排出,把烟 气试样接入干燥管进口,关闭K8,打开K6,降低水 准瓶,使烟气吸入量管。然后打开K8,提高水准瓶 此时吸入之烟气连同管路中的残余空气一起排出。 这样整个管路均被烟气“清洗”了一次,若“清洗” 不净,可再“清洗”1至2次。
工业上,用于烟气成分分析的仪器种类有很 多,本实验为手提式气体分析器,它是在过去的 奥式气体分析器的基础上加以改造后设计制作的。 它是一种利用不同的化学吸收剂逐次对烟气中各 项组分进行吸收,来达到对烟气成分进行分析的 方法。主要是对燃烧产物中的CO2、O2和CO的体 积百分比进行测定。其原理为:
1、CO 2的测定:
相关文档
最新文档