障碍型讲义_2013-2014版(1)

障碍型实验一：实验一连续流动搅拌釜式反应器停留时间分布的测定1实验的意义和目的在研究工业生产反应器内进行的液相反应时，不仅要了解浓度、温度等因素对反应速度的影响，还要考虑物料的流动特性和传热与传质对反应速度的影响。由于种种原因造成的涡流、速度分布等使物料产生不同程度的返混。返混不仅会改变反应器内的浓度分布从而影响反应率，同时还会给反应的放大、设计带来很大的困难。反应器的返混程度是很难直接观察和度量的。返混会产生两个孪生现象：其一是改变了反应器内的浓度分布；其二是造成物料的停留时间分布。测定物料的停留时间分布是一种比较简单的方法。因此，通常采用测定停留时间分布的来探求反应器的返混程度。通过测定反应器的停留时间分布，对过程的物理实质加以概括和简化，可以概括出流动模型。本实验的目的是：（1） 解反应器中物料返混的现象；（2） 掌握停留时间分布的实验测定方法；（3） 掌握脉冲法测定停留时间分布的数据处理的方法；（4） 排除实验障碍，正确测定实验数据。2实验原理应用应答技术，利用脉冲加入示踪物的方法，在连续流动搅拌釜式反应器中进行停留时间分布测定。在系统达到稳定后，瞬间将示踪物注入搅拌釜中，然后分析出口流体中示踪物的浓度变化，并且通过出口流量V和浓度Cp，示踪物的加入量M来计算其停留时间分布，即：分布密度函数：；分布函数：；平均停留时间：；停留分布的方差：如果用对比时间为自变量表示概率函数，则平均停留时间；在对应的时标处，即和，停留时间分布函数值相等，；停留时间分布密度；对应的随机变量的方差＝有了以上关系，显然，对于全混流，对于平推流，，对于一般实际情况，当流动搅拌反应器在搅拌足够剧烈时，可看成理想全混流反应器。对于实际的非理想的搅拌反应器看成是由多级的全混流、级际无返混，各级存料量V相同的多级混合模型，可以推得：随机变量θ的分布密度：随机变量θ的方差为： 3实验装置：图1测定单级搅拌釜停留时间分布的装置图1－高位槽2－转子流量计3－搅拌马达4－搅拌釜5－电极6－电导率仪4实验步骤（以下实验步骤中存在障碍，需要学生自己发现并予以排除）本实验以KCl溶液为示踪物质，利用电导法测定示踪物在搅拌釜内的停留时间分布，要求熟识流程及使用的仪表性能，然后按下面的步骤进行。（1）将自来水注入高位槽，待一定的水位后，再从高位槽注入搅拌釜，并调节水准瓶的高度，使釜中的水深为一定高度。流入搅拌釜的水量用转子流量计测定。（2）按仪器的操作规程要求，使各仪表处于启动状态，接通电源，调节搅拌的速度为一定值。（3）待系统处于稳定的操作状态，紧接着将10－20mlKCl溶液（浓度为20％）示踪物质迅速倒入槽中，并搅拌釜内溶液的电导率随时间的变化，直至溶液中的电导率基本恒定为止。（4）重复以上步骤，再在另一套双釜中测一组数据。5实验记录和数据整理：（可以手算或编程或用Excel处理数据）（1）电压和转速显示仪测定转速。（2）起始电导率直至终了电导率。（3）搅拌釜体积。（4）平均停留时间。（5）随机变量t的停留时间分布方差。（6）随机变量的停留时间分布方差，若用多级混合模型处理的级数N。（7）作浓度Cp-电导率L图。（8）作分布密度E(t)-时间t图。（9）作分布函数F(t)-时间t图。6讨论（1）本实验需要测定哪些数据？（2）单釜和双釜的停留时间分布有什么区别，如果是三釜停留时间将如何变化？（3）返混对反应器内的物料有什么影响？常用的表示反应器返混的方法是什么？（4）停留时间的表示方法有什么？它们之间的关系以及各自的物理意义什么？（5）测定停留时间分布的方法有哪些？各种方法直接测定的参数是什么？（6）全混流反应器和平推流反应器的停留时间分布函数和停留时间分布密度的表达式？（7）如何测定转子流量计的流量校正曲线？（8）脉冲法测定停留时间有什么特点？示踪物的选择标准是什么？（9）在本实验中数据是间断采集的，在采集数据时应注意什么？在处理数据时应注意什么？（10）实验得到的平均停留时间和理论上的停留时间有误差的原因（客观原因）（11）一般工业上的搅拌釜式反应器要保持水深和釜径基本相等，为什么？本实验中是否保持水深和釜径基本相等，如果不是，那是根据什么选择水深的？如何控制釜内的水深？（12） 什么示踪物在系统稳定时才投入？如何判断系统是否已经稳定？（13） 说明如何使用电导率仪。高周和低周分别的测量范围？如果错误的使用会有什么结果？使用电导率来确定溶液浓度的要求是什么？（14） 搅拌器的转速对实验结果有什么影响？如何调节搅拌器的速度？（15） 本实验中高位槽的液位能维持恒定吗？为什么？对实验的结果有什么影响？（16） 本实验用什么测流量，它的测量原理是什么？反应内物料的流速对停留时间分布有什么影响？（17） 根据全混流的E曲线形状，E(t)的最大值在t=0处出现，而其它设备都不是这样，试揭示其原因，并说明其物理意义。另外，你能否想象有否其它反应器的E曲线与全混流的E曲线相近？实验报告的内容包括：实验目的，实验原理，实验的装置流程图，实验数据记录及数据处理，实验结果与讨论(在这一部分还包括实验过程中有哪些障碍，是如何排除的？)。障碍型实验二：实验二酯化反应合成邻苯二甲酸二正丁酯反应动力学1. 实验目的本实验通过酸催化反应动力学的研究，运用在有关基础理论课所学的基础理论以及实验课所学的实验技能，探讨研究均相反应，尤其是液相均相反应动力学的一般方法和实现途径，为以后的科研工作中类似的问题的解决打下实验室工作经验基础，在数学模型的建立和问题简化而又不失“真”的方面形成初步的概念，逐步培养科研工作的实事求是的态度和良好的工作作风。2．实验原理邻苯二甲酸二正丁酯是由苯酐与正丁醇酯化。合成途径为：第一步，苯酐与正丁醇反应生成单酯；第二步，单酯与正丁醇继续反应生成DBP。第一步为瞬间反应，第二步为二级可逆慢反应，因此第二步为反应的控制步骤。为了数据处理的方便将第二步反应按二级不可逆反应处理，分别测定两个不同温度下单酯浓度随时间的变化情况，按照以下推理的公式便可得到该反应的活化能以及各温度反应的速率常数。计算公式如下。（C代表单酯的浓度，加料时设法使第一步反应完毕，单酯的浓度和所剩正丁醇的浓度相等。积分上式得（由此求得时刻t下的k值）分别求得两组温度下的k值，根据Arrihenius公式,便可求得活化能。3． 实验部分3.1实验装置1．集热式恒温磁力搅拌器2．四口烧瓶3．磁性转子4．温度计5．接触式温度计6．球形冷凝器3．2实验操作1． 分别在150ml的三角瓶中放入10ml的中性乙醇，并置于冰浴中冷却备用。2． 在四口瓶中放入苯酐44.5g(0.3mol)、正丁醇44.5g(0.6mol)(55.0ml)，加热，轻微搅拌，待苯酐全部溶解后同时取反应液两份，各0.5ml，记为V取样，测定单酯的浓度C0，并由此计算出反应状态下反应液的总体积（V总）。3． 将反应液的温度控制在110℃（或120℃）左右；待温度波动稳定后，加入H2SO4(0.2ml),同时记时，以后每隔十分钟取样一次，放入冷却的中性乙醇中，立即用0.0919NKOH-乙醇标准溶液滴定，测定单酯的浓度，反应约80min即可停止加热和搅拌。4． 反应期间单酯浓度的测定：将盛有式样的中性乙醇溶液，加2滴酚酞指示剂，用0.1NKOH-乙醇标准溶液滴定至粉红色，记下所耗标准液的毫升数。(mol/l)上式中N0.1NKOH-乙醇标准溶液的当量浓度(mol/l)VKOH-乙醇标准溶液的耗量(ml)CH+每ml反应液中的氢离子H+的浓度(mol/l)4． 数据处理及误差讨论1． 单酯初始浓度的计算:(mol/l)2． 反应状态下，反应总体积的计算:(ml)3． 反应液中H+浓度的计算:(mol/l)式中：VH——H2SO4加入量(ml)4．反应期间单酯浓度计算如第三部分。5．数据记录及最终处理格式下表：温度(℃)时间(min)滴定液耗量(ml)CH+(mol/l)V总(ml)单酯浓度(mol/l)kl/（mol/min）E(105J/mol)t1/2(min)0102030110405060708001020301204050607080注：活化能E和半衰期t1/2是以两个温度下第一个10分钟所对应的反应速率常数计算得到的5.思考和讨论题1． 动力学研究的主要内容是什么？2． 本实验是属于均相反应动力学还是非均相反应动力学的范畴？本反应是简单反应还是复杂反应？若是复杂反应，有没有控制步骤？若有，控制步骤是哪一步？3． 用实验讲义中的数据处理方法有什么不妥之处？若让你去设计该实验，怎样才能让实验结果更可靠？4． 本实验的控制点在哪里？5． 为什么取的样要立即放入冷却的中性乙醇中？6． 同样是计算单酯的浓度，为什么反应前后的计算公式不一样？7． 本实验的控制步骤是可逆反应，本实验的工艺有什么欠妥之处，需要做怎样的改进？8． 数据处理的结果有什么样的规律可寻？为什么会出现这种现象？如何更准确地求出可逆反应的反应速率常数？障碍型实验三：实验三甲基丙烯酸甲酯铸板聚合一、 目的本实验是化学工程与工艺专业的高分子化学基础实验，其目的在于通过铸板聚合制备有机玻璃掌握本体聚合的一般原理及方法，加深对自由基聚合中自动加速效应的理解；明白实验遇到的障碍及排除的方法；熟悉有机玻璃的制备。二、原理铸板聚合是本体聚合的一种工艺形式，主要用以生产聚甲基丙烯酸甲酯板材，即常说的有机玻璃板。甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰的存在下发生如下聚合反应，生成聚甲基丙烯酸甲酯：聚甲基丙烯酸甲酯为无定形固体，透光率高达92%，具有优良的耐候性和电绝缘性，且质轻，广泛用于制造航空玻璃、设备标牌、透明隔墙、天窗天栅、车辆风档、指示灯罩、仪表盘及文具、生活用品等。本体聚合是不加溶剂或其他介质，只有单体本身在引发剂、热、光、辐射的作用下进行的聚合。本体聚合的特点是产物纯净，可不进行纯化后处理，适于生产浅色透明的板材和型材，同时本体聚合体系粘度大，散热非常困难，散热不良轻则造成局部过热，使聚合物分子量分布变宽，降低产品的机械强度，重则引发爆聚导致产品报废。本体聚合另一重要特点是自动加速效应，即聚合速度随单体转化率增大而急剧增加的现象。自动加速效应主要是由体系粘度增加造成大分子链自由基扩散困难，致使双基终止速率大大降低而引起的。为了解决散热，并避免自动加速效应可能引发的爆聚，一般采用分段聚合的方法。甲基丙烯酸甲酯铸板聚合分预聚、聚合、高温后处理三个阶段进行：1．预聚阶段。该阶段体系粘度不高，传热较好，可以在普通搅拌反应器中在较高的温度下进行反应。预聚至10~20%已排出部分聚合热，体系又具有一定的粘度（1~2Pa.s），灌浆时不易漏模，还可以减少成型时的体积收缩。2．聚合阶段。将预聚合产物灌浆制模，在较低温度下缓慢聚合，使聚合热能及时排散，避免自动加速现象，直到单体转化率达90%以上。3．高温后处理。在较高温度下，使残余单体充分聚合，进一步提高单体转化率。此后，将模板自然冷却脱模即得有机玻璃平板。三、仪器和药品14ⅹ12cm厚玻璃板2块，250mL锥形瓶1只，100℃温度计1支，250mL烧杯1只，10mL量筒1只，100mL量筒1只，恒温水浴装置1套，恒温干燥箱1台，分析天平1台，玻璃纸、橡皮条、铁夹、药匙、滴管、玻棒若干。精制甲基丙烯酸甲酯，重结晶过氧化苯甲酰，硅油，邻苯二甲酸二丁酯，甘油，聚乙烯醇胶水，去污粉。四、实验步骤1． 制模取2块玻璃板以去污粉洗净、烘干，在板的一面涂上一薄层硅油（脱模剂）。将以玻璃纸包好的小橡皮条垫在2块玻璃板之间的四个角上，用玻璃纸粘上胶水将2块玻璃板的三边封严，并以铁夹夹住，留出一边作灌浆口。制好的模板放入烘箱内，50℃烘干。2．预聚在250mL干净干燥的锥形瓶中加入新蒸的甲基丙烯酸甲酯80mL、重结晶的过氧化苯甲酰80mg及邻苯二甲酸二丁酯5mL，瓶口用一包有玻璃纸并装有透气管的橡皮塞塞好，摇匀后置于30~50℃水浴中加热，预聚10min左右，当观察到预聚物浆液粘度与甘油粘度（25℃为0.954Pa.s）相近时，立即取出锥形瓶放到冷水中冷却至是室温。3． 灌浆将预聚物浆料通过灌浆口小心注入玻璃模板中，勿使浆料外溢，并尽量排尽气泡。模板还应剩余一些空间，以防升温膨胀溢模。灌浆后用玻璃纸封住灌浆口，以铁夹夹住。4．聚合及后处理将灌浆后的模具模口朝上置于烘箱中，控制温度40~50℃，继续聚合20小时以上，然后再在100℃下保温2小时。5．脱模关闭烘箱电源，令模板逐渐冷却至室温，取出模板松开铁夹，用水洗脱胶水及玻璃纸，打开模具即得有机玻璃平板。为了增加实验兴味，同学们可在灌浆前在模具中放入照片等有意思的片状小物件，以资留念。五、思考题1． 试对本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等四种主要自由基聚合方法作一简单比较，并说明工业上采用本体聚合制备有机玻璃的优点。2． 实验中为什么要采用预聚制浆？灌浆制模后为什么要先低温聚合然后再升温聚合？3． 怎样理解自动加速效应？如何可以使自动加速提前出现？4． 甲基丙烯酸甲酯单体比重为0.94，聚甲基丙烯酸甲酯比重为1.179，试计算安全聚合后体积收缩百分率。5． 实验中出现的问题及其分析解决。6． 浅淡实验体会，对进一步完善实验有何建议？7． 说明您在实验中遇到了哪些障碍？怎样解决？六、附注1． 甲基丙烯酸甲酯的精制甲基丙烯酸甲酯是无色透明液体，沸点为100.3~100.6℃，熔点为-48.2℃，比重(20℃/4℃)为0.936，折光指数（20℃）为1.4136，微溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。商品甲基丙烯酸甲酯中常含有阻聚剂对苯二酚，可采用如下方法精制：在500mL分液漏斗中加入250mL甲基丙烯酸甲酯，用50mL5%的NaOH水溶液洗涤数次直至无色，然后用蒸馏水洗（每次50~80mL）至中性。分尽水层后加入单体量5%左右的无水Na2SO4，(充分摇动，)放置干燥24h以上，再减压蒸馏。甲基丙烯酸甲酯在不同压力下的沸点为40℃/10.80kPa、50℃/16.53kPa、70℃/37.2kPa、90℃/72.93kPa。2． 过氧化苯甲酰的精制在100mL烧杯中加入12g过氧化苯甲酰和50mL氯仿，搅拌溶解并过滤，将滤液倒入150mL冰/盐浴冰冷甲醇中，有白色针状结晶析出，然后用布氏漏斗抽滤，并以少量冰冷甲醇洗3次，必要时可再结晶一次。晶体自然晾干后置于有CaCl2的真空烘箱中，在室温条件下减压干燥。精制的过氧化苯甲酰以棕色瓶盛装，保存于干燥器中。参考文献1．潘祖仁编著，《高分子化学》（第二版），化学工业出版社，19972．吴承佩,周彩华,栗方星编著，《高分子化学实验》，安徽科学技术出版社，1989障碍型实验四：实验四　分子筛催化油酸异构化反应一、 实验目的（1）了解高压下液固催化反应的研究方法，掌握釜式反应器的基本结构与操作方法；（2）了解分子筛固体酸催化剂的基本知识，以及分子筛催化脂肪酸异构化反应的机理；（3）掌握气相色谱分析产物的方法。二、 实验原理脂肪酸是化工生产中常用的一种原料，被称为万能化工原料。直链脂肪酸由于其熔点较高，因此不易加工与应用。将直链脂肪酸异构化可获得熔点较低的支链脂肪酸，如硬脂酸异构化生成异硬脂酸，它是具有甲基或乙基支链的混合物，由于其优异的低温性能和热稳定性，广泛用作润滑油和金属加工油等。油酸异构反应机理如图1所示。图1　油酸异构反应机理图异构反应采用的催化剂一般为分子筛催化剂。分子筛是一类具有均匀孔结构的结晶态硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而成，由于其具有可调变的酸性、大的比表面积、热稳定性好和机械强度高的特点，成为一种典型的环境友好固体酸催化剂。图2　ZSM-5分子筛结构图本实验采用分子筛（ZSM-5或ZSM-35）为酸催化剂，直链不饱和脂肪酸油酸为反应原料，在高压反应釜中进行液固两相反应，反应完成后采用气相色谱对反应产物进行定性和定量分析。三、 实验装置与操作步骤本实验所用仪器：高压反应釜、气相色谱、天平等本实验所用药品：油酸、ZSM-5或ZSM-35分子筛等实验装置如图3所示。图3　实验装置图1-氮气瓶，2-高压反应釜，3-加热套，4-磁力搅拌器，5-反应釜控制仪，6-热电偶，7-测压口。实验步骤如下：（1）称取一定量的反应原料油酸及分子筛催化剂（约为油酸质量的5%），加入到反应釜中；（2）密封反应釜后用氮气置换，然后通入氮气至0.5MPa进行检漏，若反应釜无漏气，将压力调至0.15MPa；（3）启动加热装置，在低搅拌速率下对反应釜进行加热；（4）加热至240~260oC后，调节搅拌速率至600~800rpm，反应开始计时。（5）反应3小时后，停止反应，冷却反应釜，待冷却至室温后卸压，取出物料并过滤，称量。取少量滤液加入一定量外标后用采用气相色谱分析产物的组成。四、 产物的分析采用GC1690型气相色谱仪对所得反应产物进行定性和定量分析，色谱柱为AT.AFFP毛细管柱（30m×0.32mm×0.25mm），FID检测器，气化室与检测器均为280oC，色谱柱初温140oC，保持1min，以5oC/min升至180oC并保持5min，然后以10oC/min升至240oC并保持20min。五、 结果与计算计算油酸的转化率、支链油酸的选择性和收率，计算式如下：油酸的转化率：支链油酸的选择性：支链油酸的收率：实验数据记录：油酸的加入量：_______　g,催化剂的加入量:　_________　g；反应温度：________oC,搅拌速率：___________　rpm。产物中油酸的量/g产物中支链油酸的量/g转化率/%选择性/%收率/%六、 思考题（1）反应过程中通入氮气的目的是什么？（2）分子筛固体酸催化剂中的酸中心类型有哪两种？在催化油酸骨架异构反应中起到主要催化作用的是哪种酸中心？（3）反应结果中导致支链油酸收率较低的可能原因有哪些？七、 实验报告的内容实验报告包括的主要内容有：实验目的，实验内容，实验的装置图，实验数据记录及数据处理，思考题的讨论。参考文献[1]张金延.脂肪酸及其深加工手册.化学工业出版社，2002.P254-256[2]徐如人,庞文琴,等.分子筛与多孔材料化学.科学出版社,2004.P39-48[3]SJReaume,NEllis.Optimizingreactionconditionsfortheisomerizationoffattyacidandfattyacidmethylesterstotheirbranchchainproducts.JAmOilChemSoc,2011,88:661-667障碍型实验五：实验五钾石盐的变温结晶分离1．实验目的和要求在无机盐生产中，常常需要将可溶性无机盐混合物分离成各自的纯组分或从中分离出某各组分。结晶是最常用的一种分离方法，所依据的原理是各个组分的溶解度的差异。对于没有复盐生成的系统，其基本做法是，在一间歇系统中，首先在某析出点温度下操作，产生一种纯晶体和相应的溶液，分离晶体后，改变母液的结晶析出点温度，产生另一组分的纯晶体和相应的溶液。因此，要实现结晶分离，必需知道该水盐体系的溶解度关系。相图（由水盐体系平衡状态下的溶解度数据描绘在坐标纸上得到的图形）不仅能给出盐类的溶解度或结晶的顺序，名称和组成，还能进行物料衡算，并能对工艺过程及操作条件的确定提供依据。因此设置本实验，并提出如下要求；1. 学习三元水盐体系相图（以KCl—NaCl—H2O三元水盐体系相图为例）2. 通过应用三元水盐体系相图（本实验为KCl—NaCl—H2O）从钾石盐（主要成分为KCl和NaCl）分离提纯NaCl和KCl结晶实验，熟悉变温结晶分离过程。3. 复习液固相平衡知识，训练恒温﹑取样﹑称量、分析等基本操作技术。4. 消除实验过程中的各个障碍，做到实验结果真实可靠。2．实验原理和方法从钾石盐中分离提纯NaCl和KCl是利用NaCl和KCl在不同温度下具有不同的溶解度。图1就是KCl—NaCl—H2O三元体系相图，由图可见KCL的溶解度随温度的上升而急剧增大，而NaCl的溶解度随温度的变化很小。根据相图，在某较高的温度使KCl—NaCl混合物中的KCl全部溶于水，而此时NaCl只是部分溶解，经抽滤后固体为NaCl，而滤液中含有全部的KCL和部分的NaCl。将滤液在某较低温度下冷却，KCl析出结晶，而NaCl仍留在滤掖中，经抽滤后，实现分离出较纯的KCl结晶的目的。母液中含有的KCl和NaCl可循环利用，再用于溶解钾石盐。NaCl和KCl的产率可通过测定滤液的KCl和NaCl浓度及干湿滤饼的重量而得到。（本实验滤液中NaCl和KCl的浓度采用火焰光度计测定，方法详见附录）表1KCl—NaCl—H2O体系溶解度数据温度液相组成（重量％）固相NaClKClH2O80℃27．5517．550019．0533．872．4563．466．2NaClKCl＋NaClKCl30℃26．520．10011．8527．273．568．0572．8NaClKCl＋NaClKCl3．实验装置实验主要装置如图2所示4．实验步骤1． 称量：二支结晶分离器，抽滤瓶、椎形瓶各2个，玻勺一个、搅拌浆二个，200克钾石盐[75%NaCl，25%KCl（重量百分数）]，水的重量由物料衡算或相图求得。2． 安装实验装置：根据实验装置图以及提供的基本部件搭装实验流程后，往恒温槽加入一定的水在实验温度下恒温，将称量后的钾石盐倒入结晶分离器，加入称量的水。然后将结晶分离器放入恒温槽水中，保证物料部分全部浸没水中，并在结晶分离器口上安上带有搅拌浆的封盖，开动搅拌马达。3．分离NaCl：在80℃恒温下搅拌1小时后，从结晶分离器取母液约10ml称量稀释后，测定E80（见相图）共饱液中NaCl和KCl含量（滤液中NaCl和KCl的浓度测定方法，详见附录）。在80℃恒温下对物料进行抽滤，称量湿滤饼，并将此滤饼在120℃下烘干至恒量（约3小时）后称量干滤饼，最后计算NaCl产量。4． 分离KCl：将上述分离出来的母液E80称量装入另一结晶分离器中在30℃下恒温搅拌冷却约1小时，取母液K（见相图）约10ml称量稀释后，测定母液中NaCl和KCl含量。30℃恒温下抽滤，称量湿滤饼，并将此滤饼在120℃下烘干至恒量（约2小时），称量干滤饼，最后计算KCl产量。5．实验数据1. 称量记录容器重量：结晶分离器，椎形瓶，玻勺，搅拌浆，烧杯样品重量：分析样品重量：80℃、30℃母液分析样品母液重量：80℃母液，30℃母液滤饼重量：湿滤饼，干滤饼：2. 火焰光度计读数及换算后的母液浓度（重量百分数）3. 由干滤饼重量求NaCl与KCl固体产量:NaCl固体产量=干滤饼重－[湿滤饼失水量÷H2O%(80℃母液)]×[KCl%(80℃母液)＋NaCl%(80℃母液)]KCl固体产量=干滤饼重－[湿滤饼失水量÷(H2O%(30℃母液))×[KCl%(30℃母液)＋NaCl%(30℃母液)]4.计算本实验条件下NaCl和KCl的理论产率和实际产率6．实验进度表实验进度教学形式时数指导教师学习实验讲义、小组讨论,熟悉仪器、调试实验流程讨论、实验1小时英晓光进行钾石盐分离实验实验6小时英晓光整理实验仪器、讨论实验结果实验、讨论1小时英晓光书写实验报告。7． 实验报告项目1. 说明实验的目的和要求2. 简述实验的原理和方法，在坐标纸上绘出直角等腰三角形表示的三元水盐体系相图3. 描述主要设备的特征和实验装置流程4. 归纳实验操作步骤和要求，说明实验过程主要障碍5. 列出实验数据和分析结果6. 分析实验结果与实验方法8． 讨论题1，溶解钾石盐时，为什么要求加入的水量必须满足使组成点落在相图上“P”点的要求？2，为什么抽滤时要保持恒温?3，本实验条件下所获得的收率与理论收率存在多大差异，原因何在？4，实验过程遇到哪些障碍，如何消除？5，本实验有何值得改进之处？9． 评分标准评分按优、良、中、及格、不及格5级评分。全面考查学生的实验准备情况，实验技能和技巧（包括分析问题和解决问题及克服各种障碍的能力），实验报告，组织纪律情况。成绩按百分制评定。10． 教材与教学参考书《化学工程与工艺专业实验讲义》，福大化工系《无机化工实验》，华东化工学院《化工基础实验技术》天津大学障碍型实验六：实验六汽液平衡数据的测定在化学工业中，蒸馏吸收过程的工艺和设备的设计，都需要准确的汽液平衡数据。准确的汽液平衡数据对提供最佳化的操作条件，节约能源消耗，降低成本都具有很重要的意义。虽然有许多体系的平衡数据可以从资料中查到，但往往数据使用单位为了更紧密结合实际，有时也希望有准确的结合具体课题的实测汽液平衡数据。更何况目前开发许多新产品，新工艺，许多汽液平衡数据前人没有做过，就更需要测定。在溶液理论的研究中提出了各种各样描述溶液内部分子之间相互作用的模型，准确的汽液数据是对这些模型的准确性程度进行检验的重要依据。一、实验目的1、通过在实验中设定障碍，一方面培养学生分析问题和解决问题的能力，另一培养学生的动手能力。2、通过测定常压下乙醇[1]--一水[2]二元系统汽液平衡数据的实验，了解和掌握双循环法测定二元汽液平衡数据的方法。3、掌握用VANLAAR方程来关联和预测汽液平衡数据。二、实验原理了和计算关联公式以循环法测定汽－液平衡数据的平衡釜类型有各种各样的，但基本原理是一样的，如图1所示。体系达到平衡时，容器中的温度不变,此时从A和B两容器中取样分析,可以得到汽液平衡数据。本实验要测定的乙醇[1]-----水[2]系统,其汽相可近似作为理想气体混合物处理,平衡关系可用下式表示;Py1=r1x1P1(1)Py2=r2x2P2(1)式中;P----系统总压;y1,y2----分别为汽相中组分1,2的摩尔分率.x1,x2----分别为液相中组分1,2的摩尔分率.r1,r2-----分别为液相中组分1,2的活度系数..P1,P2-----分别为组分1,2在平衡温度下饱和蒸汽压.组分i的饱和蒸汽压，由Antoine方程式求得：式中：单位为mmHg,T为绝对温度，KA,B,C-----分别为ANTONINE常数,见附表1.有实验测得若干组T---X---Y数据后,即可计算活度系数从而根据实验价值,由下列两式求得VANLAAR常数;将若干组数据求得的若干个A,B值的平均值作为VANLAAR配偶参数的最终结果.然后,用VANLAAR方程式关联,并予测汽-----液平衡数据. VANLAAR方程式;三,实验装置;本实验所采用的平衡釜是改进ROSE釜,其结构详见图2.该釜是采用汽相液相双循环的原理,并用上下置换的方法,置换速度快,易达到平衡[平衡时间约为45—60分钟].具有CONTROL汽液提升管.因而测温准确.还具有自身蒸汽保温夹套,能减少汽相部分冷疑等优点.这种釜一般都用于测定常压下的恒压汽液平衡数据.装料量约为200ML.温度测量采用分度的水银温度计,并考虑了温度计暴露部分的校正.四,实验步骤[以下存在障碍,需要学生自己发现并予以排除.1.连接恒压装置,把两套汽液平衡各同时连接在同一套恒压装置上.2.从加料口加入一定组成的乙醇---水混合物.加料时先用长茎漏斗插入加料口,至汽相冷疑器的扩大部位然后从漏斗加入待测物料,使液面保持略高于液相取样口.3.开冷却水后,接通平衡釜加热电源,采用变压器缓慢开温[防止爆沸]至釜沸腾.同时加热汽液分离保温夹套与温度计露颈保温夹套,以使环境温度与系统一致.加热前须将加料口塞子打开,待沸腾后,可将塞子塞紧,但应注意塞子的通道方向,使平衡釜与恒压装置接通.4.观察室温,大气压,调节恒压装置,使釜内压力保持在760MMHG.5.观察釜内沸腾情况,判断体系是否平衡,为保证整个体系充分平衡,应再过20分钟后,记下平衡温度,用取样瓶同时取出汽液两相样品,为确保样品准确，在取样前先用取样瓶2ML左右陈液.6.将取下的样品用气相色谱仪分析.7.取样后,从釜液约20ML,再从加料口加入乙醇或水30ML,以改变釜内组成,重复上述步骤,进行第二组数据的测定,要求每个小组测三组数据.8.实验完毕,先把加热及保温电压逐步降到0,切断电源,待釜温降低后,关闭冷却水,拆除恒压装置.整理哈实验仪器及实验台.1.电烙铁芯加热棒2.液相取样口3.汽相取样口4.冷凝管5.PT100温度计6.温度显示器图1汽液相平衡测定装置五,实验记录1.实验条件序号大气压力（mmHg）系统压力（mmHg）室温K加热电压（V）汽相保温电压（V）温度计保温电压（V）1232.实验结果记录序号时间平衡温度K汽相组成液相组成起止y1x1123六,数据处理;1.把实测值X---Y标绘在用表2文献值作成X---Y曲线上,进行比较.2.用VAVLAAR方程关联计算,并与实测作比较.3.分析讨论误差原因.七,说明您在实验中遇到了哪些障碍,怎样解决.附表1乙醇釜ANTONINE常数组分ABC乙醇水18.911918.30363803.983816.44-41.68-46.13附表2乙醇[1]---水[2]二元系统汽------液平衡文献数据T(0C)x1y1P(mmHg)10000760.0094.952.0118.68 760.0090.505.0733.06760.0087.77.9540.18 760.0086.2 10.48 44.61 760.0084.5 14.95 49.77 760.0083.3 20.00 53.09 760.0082.35 25.0055.48 760.0081.6 30.01 57.70 760.0081.2 35.09 59.55 760.0080.75 40.00 61.44 760.0080.4 45.41 63.43 760.0080.0 50.16 65.34 760.0079.75 54.00 66.92 760.0079.55 59.55 69.59 760.0079.3 64.05 71.86 760.0078.85 70.63 75.82 760.0078.6 75.99 79.26 760.0078.4 79.82 81.83 760.0078.2 85.97 86.40 760.0078.15 89.41 89.41 760.00参考文献1. 浙江大学,’’化工热力学实验讲义’’2. 周怀甲,韩世钧,’’化学工程’’,[5],21[1980]3. 福州大学轻化工专业80级陈笃钦,杨炳林等’’毕业论文’’[1984]4. 童景山,李敬编著,’’流体热物理性质的计算’’[1982]5. 黄仲涛编’’基本有机化工理论基础’’.障碍型实验七：实验七日用化学品专业实验本实验根据精细化工专业特点来开设，为更好提高学生的实验操作技能和解决实际问题的能力。着重加强精细有机合成和日用化学品的配制技术的培养。实验1N、N－双羟乙基十二烷基酰胺的合成1． 实验目的⑴掌握烷基醇酰胺类非离子表面活性剂（n—SAA）的合成原理及合成方法。⑵了解烷基醇酰胺类非离子表面活性剂（n—SAA）在工业上的应用。⑶学习表面张力、泡沫性能和粘度的测定方法。[4]通过在实验中设定障碍，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的独立能力。2． 实验原理⑴主要性质和用途N、N－双羟乙基十二烷基酰胺（N、N—dihydroxyethyldodecyl.amide）又名尼诺尔（Ninol），代号为FFA，商品名为净洗剂6501或6502、为n—SAA。烷醇酰胺有许多特性，没有浊点，能使水溶液变稠，具有悬浮污垢的作用，脱脂力强，有一定的抗静电作用，对电解质敏感。还有一定的防锈作用。本品被广泛用做纺织品、皮肤、毛发和金属等方面清洗剂的配方成分。可配制成洗涤剂，钢铁防锈剂，除油脱脂清洗剂及纤维的抗静电剂。在工业上，烷醇酰胺的制法通常有二种：①将植物油（如椰子油，棕榈油）水解所得混合脂肪酸制成甲酯（或乙酯）再与二乙醇胺反应，这种方法由于植物油价廉和副产物少而较常使用；②脂肪酸直接与二乙醇胺缩合。⑵合成原理n—SAA是含有在水中不解离的羟基和醚键结合并以它们为亲水基的SAA。由于羟基和醚键结合，在水中不解离，故亲水性极弱，在实用中烷醇酰胺通常由脂肪酸（FA）与过量一倍的二乙醇胺（DEA）制成（1∶2型）所得的产物是等摩尔酰胺与DEA的缔合物，有良好的水溶性。C11H23COOH＋2HN（CH2CH2OH）2→C11H23CON（CH2CH2OH）2·HN（CH2CH2OH）2＋H2O3． 主要仪器和药品月桂酸二乙醇胺（DEA）.C.P250ml三口烧瓶搅拌器温度计（0－200℃）分水器罗氏泡沫仪涂－4杯粘度计ZL－1型自动张力仪4． 实验操作⑴在带电磁搅拌器加热器上安装一个250ml的园底烧瓶并安装蒸馏装置，用橡皮管将按引管的出气口与水流喷射泵连接，向园底烧瓶加入25g月桂酸（CP）和Xg二乙醇胺(障碍：mol比为1∶2时加料量应为多少？)，投入一粒电磁搅拌子。⑵开动电磁搅拌器和水流喷射泵（障碍：真空度应控制多少），（已知在常压下，反应温度应为160--190℃请确定反应温度）加热并控制反应温度在130℃左右2h直至没有水蒸出为止，（出水量约2ml），停止加热，待烧瓶内物料冷却至室温，解除减压状态，将瓶内物料，取出称重，得浅黄色粘稠液体，即可供配制日用化妆品用。⑶取少许样品滴入清水中，搅匀后应能完全溶解，否则反应仍末达到终点。5． 产品性能检验本实验产品为缔合物，PH值9－10，常温粘度约160S（涂4－粘度计），10％水溶液清沏透明，5min泡沫高度为130mm以上，产品中月桂酰二乙醇胺含量为60－70％，游离二乙醇胺含量为30－35％。产品应用性能的检验操作如下：⑴PH值：直接取样用精密PH试纸检测。⑵水溶性：搅匀样品1g投入小烧杯中，加9ml蒸馏水，搅匀后静置观察溶解情况。⑶常温粘度测定标准方法见GB1723－79取适量的样品（约125ml）装入涂－4杯粘度计内直至超过上沿用温度计测样品温度，用一根直玻璃棒沿杯的上沿刮去溢出的部分。使样品从杯的底部流出，同时立即开启秒表计时，至液体流完的瞬间即停表，读取秒数。在25℃时，产品粘度约为160S，读数会随温度而变化。⑷起泡力测定按GB∕T13173.6－91法，用罗氏泡沫仪测定，需预习罗氏泡沫仪使用说明书。⑸界面张力测定使用ZL－1型自动张力仪测定0.1%溶液的界面张力，需详细预习使用说明书。6． 本实验时间：12－14h。实验2洗发香波的配制1． 实验目的⑴掌握配制洗发香波的工艺。⑵了解洗发香波中各组分的作用和配方原理。[3]通过在实验中设定障碍，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的独立能力。2． 实验原理⑴性质和分类洗发香波（Shampoo）是洗发用化妆洗涤用品,是一种以SAA为主的加香产品，它不但有良好的洗涤作用，而且有良好的化妆效果，在洗发过程中不但去油垢，去头屑，不损伤头发不刺激头皮，不脱脂，而且洗后头发光亮美观，柔软易梳理。按不同发质可将洗发香波分为通用型，干性头发用，油性头发用和中性洗发香波等。按产品的附加功能，可制成各种功能性产品，如去头屑香波、止痒香波、调理香波、消毒香波等。⑵配制原理现代的洗发香波已突破了单纯的洗发功能，成为洗发、洁发、护发、美发等化妆型的多功能产品。产品配方设计要遵循下列原则：①具有适当的洗净力和柔和的脱脂作用。②要能形成丰富而持久的泡沫。③具有良好的梳理性。④洗后的头发应具有光泽、潮湿感和柔顺的特点。⑤洗发香波对头发、头皮和眼睑要有高度的安全性和无（低）刺激。⑥易洗涤、耐硬水，在常温下洗发效果应最好。⑦还要求用洗发香波洗发，不应给烫发和染发操作带来不利影响。在配方设计时，还应注意选择表面活性剂，并考虑其配伍性良好，主要原料要求：①能提供泡沫和去污力作用的主表面活性剂，其中以阴离子表面活性剂为主。②能增进去污力和促进泡沫稳定性，改善头发梳理性的辅助表面活性剂，其中包括阴离子、非离子、两性离子型表面活性剂。③赋予香波特殊效果的各种添加剂，如去头屑药物、固色剂、稀释剂、螯合剂、增溶剂、营养剂、防腐剂、染料和香精等。3． 主要原料洗发香波的主要原料由表面活性剂和一些添加剂组成.表面活性剂分主要表面活性剂和辅助表面活性剂两类。主剂要求泡沫丰富，易扩散、易清洗，去垢性强，并具有一定的调理作用;辅剂的要求是：具有增强稳定泡沫作用，洗后头发易梳理、易定型、光亮、快干并有抗静电等功能，与主剂具有良好的配伍性。常用的主表面活性剂有，阴离子型的烷基醚硫酸盐（K-12）和烷基苯磺酸盐（LAS，ABS），非离子的烷基醇酰胺（如椰子油酸二乙醇酰胺等）。常用的辅助表面活性剂有：阴离子型的油酰氨基酸钠（雷米邦Lamepon）、非离子型的聚氧乙烯山梨醇酐单酯（吐温Tween），两性离子型的十二烷基二甲基甜菜碱等。香波的添加剂主要有：增稠剂烷基醇酰胺，聚乙二醇硬脂酸酯，羧甲基纤维素钠、氯化钠等。遮光剂或珠光剂硬脂酸乙二醇酯、十八醇、十六醇、硅酸铝镁等。香精多为水果香型，花香型和草香型。螯合剂最常用的是乙二胺四乙酸钠（EDTA）。常用的去头屑止痒剂有硫、硫化硒、吡啶硫铜锌等。滋润剂和营养剂有液体石蜡、甘油、羊毛脂、硅酮等。还有胱氨酸、蛋白酸、水解蛋白和维生素等。3． 主要仪器和药品电炉、水浴锅、电动搅拌器、温度计（0－100℃）、烧杯（100、250ml）、量筒（1l、100ml）、电子天平等。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），脂肪酸二乙醇酰胺（Ninol）,十二烷基苯磺酸钠（ABS-Na）,十二烷基二甲基甜菜碱（BS－12），柠檬酸，氯化钠，香精等。4． 实验内容⑴配方：（学生在以下二种配方中任选一种。）表洗发香波参考配方Wt%原料名称活性物含量％调理香波透明香波AESNinol*BS—12ABS—Na柠檬酸苯甲酸钠NaCl香精色素去离子水707030308.04.06.0适量1.01.5适量适量～794.04.015.0适量适量适量～77＊ 用实验一合成的产品⑵操作步骤① 将去离子水称量后加入250ml烧杯中，将烧杯放入水浴锅中加热至60℃。② 加入AES并不断搅拌至全部溶解。控温在60～65℃。（障碍：为什么要先加AES）③ 保温60～65℃，在连续搅拌下加入其他SAA至全部溶解，再加入其他助剂溶解。④ 降温至40℃以下加入香精，防腐剂、着色剂、螯合剂等，搅拌均匀。⑤ 测PH值，用50％柠檬酸溶液调PH至5.5－7.0。⑥ 在接近室温时加入20％NaCl溶液调节到所需粘度，并用粘度计测定香波的粘度。（NaCl加入量＜3％）⑦ 本实验时间：3h。5． 思考题⑴洗发香波配方设计的原则有那些？⑵配制洗发香波主要原料有哪些？为什么必须控制香波的PH值？⑶可否用冷水配制洗发香波？如何配制？[4]在实验中遇到了哪些障碍？如何解决的？实验3乳液类化妆品洗面奶乳液类化妆品主要含有水分，油脂和SAA等组分，属于O/W型乳化液，在SAA和机械搅拌（或其它分散手段）的作用下，油相被高度分散到水相之中，成为均系的乳化系。由于乳液类化妆品容易流动，不容易造成稳定的乳化系，在工艺操作上比制造膏霜类化妆品的要求更高，除了合理选择乳化剂的品种和比例外还需使用高效率的均质设备，例如均质器，高速搅拌器，胶体磨等，以获得颗粒细腻均匀，油水不易分离的稳定乳化系。洗面奶是一种液体的冷霜内含较多的油脂。它能除去皮肤表面的污物、油脂、坏死细胞的皮屑以及涂沫在面部的粉底霜、唇膏、胭脂、眉笔和眼影膏等，同时能使皮肤柔软、润滑并能形成一层保护膜，是一类优良的面部清洗和美容用品。1． 实验目的[1]学习清洗、护肤化妆品的基本知识[2]初步掌握配制乳液类化妆品的基本操作技术。[3]通过在实验中设定障碍，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的独立能力。2． 原料及仪器仪器：FJ－200高速分散均质机。原料：⑴油脂：油脂是洗面奶中起清洁、润肤作用的主要成份，它既对皮肤上多余的溢脂和其它化妆品有溶解、去除作用，又可留在皮肤上形成保护膜，调节水分。适用的油脂包括矿物油类（如白油），植物油类、有机酸酯类（如豆蔻酸异丙酯）和羊毛脂等。本实验选用白油即液体石蜡（化妆品用18＃），是一种无色透明的液体，主要成分是烃类，要求中、低粘度。⑵乳化剂：常用a—SAA或n—SAA,前者价廉，但所形成的乳化系不大稳定；后者则相反，本实验二者配伍使用，a—SAA选用硬脂酸三乙醇胺盐，（是直接使用硬脂酸与三乙醇胺在配制中反应成盐），n—SAA选用亲油性的Span—60,用两种或两种以上的乳化剂将有利获得稳定的乳化系⑶多元醇：起保湿剂和偶合剂的作用。能使皮肤保持水分而有润湿感，同时还能提高乳化系的低温稳定性。本实验选用丙二醇。亦可用甘油，山梨醇，丁二醇或聚乙二醇等替代。⑷硬脂酸：工业品的硬脂酸是固体脂肪酸的总称，主要由C18和C16饱和脂肪酸组成，本实验需选用一级硬脂酸（俗称三压硬脂酸），其凝固点为54～57℃，碘值＜2。配方原料Wt%原料Wt%硬脂酸一级白油18＃三乙醇胺CP斯潘（Span－60）3.044.01.04.0丙二醇（CP）香精、色素、防腐剂蒸馏水5.0适量43.03． 实验操作⑴在A烧杯中按配方量加入三乙醇胺和蒸馏水加热至90℃并保温10min灭菌，然后加入硬脂酸，搅拌溶解。再加入丙二醇，混合均匀成水相，降温至70℃，保温备用。在B烧杯中加入白油和Span－60，搅拌均匀成油相，也加热至70℃，用均质机剧烈搅拌下，将A烧杯之水相慢慢加入B烧杯之油相中，先形成W/O型乳化系，逐渐转化为O∕W型乳化系。加料完毕后保持慢速搅拌，慢慢降温至约50℃，加入香精，色素和防腐剂。继续慢搅使乳化液温度缓慢降至室温，即得到产品。好的产品在室温下应具流动性，久置无分层，在电子显微镜下观察大部分油颗粒的直径在Φ1～4μm之间，显球状分布均匀。⑵用涂4杯粘度计测定其粘度。⑶实验时间约4h。4． 思考题：⑴在乳化操作中为什么要将水相慢慢加入油相中？若油相加入水相中对乳化系质量有何影响？⑵为什么要控制缓慢降温？⑶可采取什么措施增加洗面奶的保质期？[4]实验中遇到哪些障碍？如何解决的？参考文献：1． 蔡干、曾汉雄、钟振声编，有机精细化学品实验，北京，化工出版社，1997。2. 强亮生、王慎敏编，精细化工实验，哈尔滨工业大学出版社，1997。障碍型实验八：实验八聚合物非牛顿流体的流动特性施加一定压力于聚合物熔体或浓溶液，并在一定范围内改变压力观察其流动行为，所得剪切应力σ（或粘度η）随剪切速率γ的变化曲线，常称为聚合物的流动曲线。用毛细管流变仪测定流动曲线，是研究聚合物流变性质的一种重要的方法，因为用毛细管流变仪可以得到近似加工条件（剪切速率10~106s-1、剪切力104~106Pa）的流变学物理量。毛细管流变仪不仅可以测定毛细管中剪切应力和剪切速率的关系即流动特性，还可以观察挤出物的直径和外形，并可改变毛细管的长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动现象。一、 实验目的1． 了解聚合物流体的流动特性。2． 掌握用毛细管流变仪测定聚合物熔体流动特性的实验方法和数据处理。3． 通过在实验过程中排除障碍，提高实验技能。二、 实验原理1、牛顿流体根据流体力学的观点，流体可分为理想流体与实际流体两大类。理想流体在流动时无阻力，故称非粘性流体。实际流体流动时存在阻力即内摩擦力（剪切力），所以称为粘性流体。当作用在流体上的剪切应力σ与所产生的剪切速率γ符合牛顿粘性定律时，该类流体称为牛顿流体，否则谓之非牛顿流体。牛顿粘性定律的具体形式为：σ=η=η式中，dv/dy为剪切速率即，比例常数η为粘度系数，简称粘度。显然，牛顿流体σ~流动曲线为通过坐标原点的一直线，直线的斜率即为粘度。水、酒精、醇类、酯类、油类等均为牛顿流体。2、非牛顿流体非牛顿流体的流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标轴原点，它的σ~γ关系不服从牛顿粘性定律，即σ/不为常数。其中，为屈服剪切应力，n为非牛顿指数。高聚物流体（熔体或浓溶液大多属于非牛顿流体，它们与牛顿流体具有不同的流动特性，两者的动量传递特性也有所差别，进而影响到热量传递、质量传递及反应结果。图1：不同类型的流变曲线A：牛顿流体，B：假塑性流体，C：胀塑性流体D：宾汉塑性流体，E：屈服假塑性流体，F：屈服胀塑性流体3.毛细管流变仪测熔体的流动曲线高聚物熔体在一个无限长的圆管中稳流时，可以认为流体某一体积单元（半径为r，长为l）上承受的液柱压力与流体的粘滞阻力相平衡，即：πr2Δp＝2πrlσ（1）式中，Δp为体积元流体所受的压力差，σ为剪切应力，进一步变换为：（2）当压力梯度一定时，σ随r增大而线性增大。在管壁处，即r＝R时，管壁处切应力为：σw=RΔp/2L（3）式中的R和L为毛细管的半径和长，Δp为流体流过毛细管长度L时所引起的压力降。（2）、（3）式对牛顿流体与非牛顿流体都适用。●对于牛顿流体，将与(2)式联立有(r)=-dv/dr=rΔp/2Lη(4)取边界条件r=R时，v=0，（4）式对r积分得流体的流动线速度方程：（5）（5）式对毛细管截面积分求出体积流量Q：（6）（7）（7）式就是哈根-泊肃叶方程。根据（7）式，由通过已知毛细管的聚合物流体的流速可以得到流体的动力学粘度，将（7）式代入（4）式可得到管壁处（r=R）的剪切速率：（8）●对于符合幂律的非牛顿流体，有σ=Kn（9）式中稠度系数K为常数，非牛顿指数。(7)式必须经修正才能用以计算非牛顿流体，修正后管壁处剪切速率为：（10）非牛顿指数n为（11）n可从logσ对logγ作图或直接由logΔp对logQ作图求得，对符合幂律流体的非牛顿流体n为一常数，即所得曲线为一直线。高聚物熔体的表观粘度ηa可由下式计算：（12）ηa将随剪切速率（或剪切应力）的变化而变化。聚合物流体通常属于假塑性流体，其表观粘度随剪切速率的增加而减小，即所谓的剪切变稀现象。实际上毛细管并不是无限长，准确测量应对（3）式进行修正。同时，由于流体在毛细管入口处的粘弹效应，使毛细管的有效长度变长，也需对管壁的切应力进行改正，这种改正叫入口改正，常采用Bagleg校正：（13）e的测定方法如图所示。在恒定剪切速率下测定几种不同长径比（L/2R）的毛细管的压力降Δp，然后把Δp－L/R曲线外推至Δp＝0，便可得到e值。比较式（3）和式（12），可得：（14）一般是毛细管较短时，入口效应不可忽略，当L/R增大（如对PP，L/2R＝4）时，测量结果可不作校正。图2：毛细管粘度计Bagley修正三、仪器和试样XLY－II型流变仪，其结构如图所示。仪器：毛细管（R＝0.25mm，L＝0.36mm；R＝0.5mm，L＝40mm）。试样：聚苯乙烯、聚丙烯、涤纶。图3：XLY-II型流变仪结构示意图1－控制面板，2－双笔记录仪，3－热电偶，4－电炉，5－螺丝，6－毛细管，7－试样料筒，8－塞柱，9－调整螺阀，10－砝码托，11－砝码，12－手轮，13－支撑，14－刀架，15－压杆，16－差动变压器。四、实验步骤1．试样处理试样在测定流动曲线前先进行真空干燥2h以上，以除去水分及其他挥发性杂质。2．流动速率曲线的测