化工原理实验讲义

1、化工原理实验讲义专业：环境工程应用化学教室2015.3年3月实验一流体机械可以改变实验一、实验目的1 .当流体在管内流动时，理解静压能、动能、位置能之间的相互转换关系，加深对伯努利方程的理解。2 .了解流体在软管内流动时流体阻力的表现形式。二、实验原理流动的流体具有资金头寸能、动能、静压能，它们可以相互转换。 关于实际的流体因为存在内摩擦，所以在流动中总是有些机械能因摩擦和碰撞而丢失。 因此，实际流体的任意两个截面的能量守恒如下所示上式叫伯努利方程式。三、实验装置(da=14mm、db=28mm、dc=dd=14mm、za-zd=110mm )实验装置和流程的示意图如图1-1所示，实验测试导管

2、的构造如图1-2所示图1-1能量转化流程图图1-2实验导管结构图四、操作程序1 .在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验管道出口产水量调节阀和排气阀、排水阀门，打开复水阀，启动离心泵。2 .将实验管路的产水量调节阀完全打开，逐步打开大离心泵出口的上水阀，液体向上溢出至高位槽的溢水管。3 .流体稳定后读取并记录各点的数据。4 .关闭小产水量调节阀，重复上述步骤5次。5 .离心泵出口产水量节阀关闭后，离心泵关闭，实验结束。五、数据记录和处理表1、能量转化实验数据表二进制产水量压力mmh2o机场压力mmh2o机场压力mmh2o机场压力mmh2o机场压力mmh2o机场压力mmh

3、2o机场测试点标签条123456789101112131415五、结果和分析1 .如何测量实验中某断面上的静压头和总压头，以及如何得到某断面上的动压头2 .观察实验，非压缩流体在水平不均匀径管道中流动时，流速与管径的关系如何？3 .为什么通过实验观测了a、b截面的静压头如何变化？4 .为什么通过实验观测到c、d截面的静压头如何变化？5 .出口阀全开时，是否要订正c到d的压子损失？六、注意事项1 .离心泵出口的上水阀打开得过大，水流一边不冲击高位槽外一边引导高位槽液面变得不稳定。2 .产水量调节阀大幅度打开时，请检查高位槽内水面是否稳定，水面下降时请检查请适当打开大泵的上水阀。3 .请慢慢减小产

4、水量调整阀，以免产水量急剧下降，压力管的水溢出管外。4 .留心排除实验管道内的气泡。5 .离心泵不得空转或出口阀全闭。实验双流体阻力的测定一、实验目的1 .学习直管摩擦系数的测定方法2 .掌握摩擦系数和雷诺数re之间的关系二、实验原理流体在圆管内流动时，由于自身的粘性和涡电流的影响，会产生摩擦阻力。 流体在管内的流动阻力的大小与管长、管径、摩擦系数有关，它们之间有以下关系(1)管道的两个截面包括：(2)如果管道水平且粗细均匀，则：，(2)式简化如下(3)用倒u型压差校正测量压差时，如下所示； (4)表示压差修正的上方压力将(4)代入(3)式时，(5)如果将(1)式和(5)式综合起来， 在那之中

5、三、实验装置8号管： l=1.2m、d=0.015m； 9号管： l=1.49m、d=0.010m； 十号管： l=1.49m米，d=0.0078m米图2-1流体综合实验装置的程序流程图1-水箱2-离心泵3-功率计4-逆变器5-涡轮产水量校正6-文丘里产水量校正7-局部电阻被测量阀8-局部电阻测量管段9-直管电阻粗糙度测量管10-直管电阻平滑测量管11-切换阀12-产水量调整阀13-转子产水量修正14-产水量调整阀图2-2倒u形差压修正四、实验程序1 .接通电源总开关，启动泵前检查各阀的开关，特别是关闭阀12和阀14，以免转子产水量损坏。2 .针对某个受试者选择对应的流动方向导通阀，逆时针修正

6、全开。3 .进行电阻测量前，请检查导压系统内有无气泡。当产水量为零时，打开a、a两个阀门，如果空气-水反转u型管内两液柱的高度差不为零，则必须说明系统内存在气泡，并漂亮地气泡进行数据测试。加快气泡的方法：增大产水量，打开阀门a、a和c、c，打开压力平衡斯坦共和国的排气阀，使水完全充满管路，排出导管内的气泡，使产水量为零，关闭a、a，缓慢打开阀门d，打开b、b4 .调节阀14测定的数据按顺序从大产水量到小产水量，反过来以13号转子产水量校正记录产水量，可以用倒u管测定h1、h2、管9和10的各8组数据5 .完成数据测量后，关闭产水量调整阀、相关阀、泵，切断电源。五、数据记录和处理水温：实验序列号

7、高达一公分二厘米qv号驱逐舰(lh-1 )广播电视理查德以其中一组数据为例，写出v、re、的具体校正算法过程六、思考题1 .圆直管内及导压管内有积存的空气吗？ 如果是，会有什么影响？2 .讨论和re的关系(在坐标上画相关系谱图)？七、注意事项1 .启动离心泵前，需要检查是否所有的产水量调整阀都关闭。2 .调节产水量校正的阀门要缓慢，调节后要等到产水量和直管电压降的数据稳定后再记录数据。3 .在进行订正时，必须统一到国际单位制中进行订正。实验2-2文氏产水量修订的校正因数的测定一、实验目的1 .了解文氏产水量修订的结构、工作原理和主要特点2 .测定文氏产水量修订的校正因数co二、实验原理文氏产水

8、量修订产水量修订的公式如下因为可以综合获得的有：得到校正因数其中，式表示涡轮产水量修正的频率hz，实验时hz小于120涡轮产水量修正的修正装置常数，代表77.842(s/l )式中，表示喉罩截面积的0.0195m3 .实验装置同上四、操作程序1 .接通电源总开关，将校正器预热10分钟，在启动泵之前检查各阀的开关，特别是阀12和阀14必须关闭，以免转子产水量损坏2 .排出配管内的空气，打开文氏产水量修正的负载通讯端口阀3、调整阀门12的计量资料，共测量10组数据，数据为hz、p；4 .完成数据测量后，关闭产水量调整阀、相关阀、泵，切断电源。五、数据记录和处理实验编号高频p (千帕)q号火箭c0c

9、0平均值以其中一组数据为例，写出qv、co的具体修正算法过程实验三离心泵的特征曲线测量一、实验目的1 .了解离心泵的结构和输液原理。2 .掌握离心泵特征曲线的测量方法、表示方法，加深对离心泵性能的理解。二、实验原理离心泵是最常见的液体输送设备。 对于一定类型的泵，在一定的转速下，离心泵的扬程he、轴向力n及效率根据产水量qv的变化而变化。 通常，通过实验测定qv-he、qv-n、qv-的关系，用曲线表示，称为特征曲线。 介绍具体的测定方法。(1)he的测定在泵的吸入口和压出口之间列举伯努利方程式(1)由于进出口管道的粗细均匀，因此包括：此外，可忽略hf值，因为选定的两个截面接近泵体因此，(1)

10、式可以如下简化式中，泵出入口的装载点间的距离()是泵出入口装载点之间的压力差(2)n轴的测定电机的输入功率。电机效率为60%(3)的测定，(4)qv产水量自动调节阀开度hz； 修正装置常数为77.902 (次/升)电动机频率45hz三、实验装置图3-1实验装置的程序流程图四、操作程序1 .打开电源总开关，设备调整至计算机采集自控操作2 .打开泵的所有入口调节阀3 .打开计算机，进入离心泵计算机的数据收集和过程计算机特罗尔软件，并按照软件的指示进行操作4 .一旦喀呖声离心泵特征曲线自动控制，修正机就会自动调整产水量，并记录原始数据5 .实验结束后，喀呖声，结束现在的实验，返回主菜单。五、数据记录

11、和处理1 .用计算机自动收集数据表，在坐标纸上绘制离心泵的特征曲线图。序列号产水量出口压力入口真空功率计扬程轴向力效率米3/h帕帕凯瓦米凯瓦%。2 .以第四组为例，写出qv、he、n轴、的具体修正运算过程六、思考题1 .离心泵的选择方法2 .随着泵出口产水量调节阀的开度增大，泵的产水量增加时，入口真空度及出口压力如何变化？ 分析原因。七、注意事项1 .实验前应关闭水族箱水位、产水量调整阀直至为零，检查泵入口调整阀是否全部打开2 .由于本次实验校正计算机自动进行控制和收集，所以即使关闭校正计算机，所有的数据也不能保持。实验4传热实验一、实验目的1、通过对空气水汽简单茄克衫热交换设备的实验研究，掌

12、握对流换热系数i的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。 应用线性回归预测方法确定关联式中常数a、m的值2、通过对管道内部插入螺旋圈的空气水蒸气强化茄克衫热交换设备的实验研究，测定其准函数关系式中的常数b、m的值，了解传热强化的基本理论和基本方式。二、实验原理1 .对流换热系数i的测定可以基于牛顿蒸发制冷定律进行实验测量对流换热系数i式中： -管内流体对流换热系数，管内传热速度，w-管内热交换面积，m2管内流体空气与管内壁面的平均温度差、平均温度差由下式决定式中： -冷流体空气的入口出口温度，-壁面平均温度，管内热交换面积式中-传热管内径、m、d光=20mm、d粗=50mm传热管测量段的实际

13、长度，m，l=1m从热量平衡式开始其中，质量流率通过下式求出式中： -冷流体在套筒内的平均体积流量，m3/h冷流体的定压比热，冷流体的密度，kg/m3从定性温度可以查出冷流体进出口平均温度。2 .对流换热系数准数关联式的实验确定流体在管内强制湍流时，处于加热状态，准数关联式的形式为其中，物性数据、可以从定性温度中调查。 根据修正算法可知，关于管内被加热的空气，设备基准数的变化不大，被认为是常数，关联式的形式被简化这样通过实验确定不同产水量下的和，通过线性回归法确定a和m的值。三、实验装置图6-1空气-水蒸气传热综合实验装置1 .普通的茄克衫热交换设备2 .内插间谍线圈的强化套管热交换设备3 .

14、蓄水箱4、涡气动泵5、旁通控制阀6、节流孔产水量修正7、8、空气支路控制阀： 9、10、蒸汽支路控制阀； 11、12、蒸汽放空口13蒸汽上升主管路14 .加水阀： 15-加热罐； 16-加热器17-放气阀：五、实验方法和程序1 .实验前的准备、检查工作(1)在电炉内加水，水平修正最好在端线以上。(2)检查空气产水量旁通调节阀是否全开。(3)检查水蒸气管以及空气分支路的各特罗尔阀是否打开，确保蒸气和空气管线的通畅。2 .实验开始(1)启动计算机，按照操作程序进行操作。(2)关闭电源总开关，打开加热电源开关(设备)，设定加热电压160v (电脑)直到水蒸气输出，实验中始终在热交换设备出口保持水蒸气

15、。(3)修正计算机数据收集实验(a ) .蒸汽排出10分钟后，启动风扇(电脑)，用旁通调节阀调节产水量(节流孔的读数0.44-2kpa之间)，操作稳定后电脑分别采集空气产水量、空气出入口温度、水蒸气出入口温度。 测量5组产水量，每组10分钟间隔测量。 光滑的管子测量5组，粗糙的管子测量5组。(b ) .改变产水量稳定后，分别测量空气的产水量、出入口的温度、水蒸气温度，继续进行实验。(c ) .修正计算机修正整理所有的实验数据，得到实验结果。把加热(电脑)关闭，蒸汽没有了就把风扇(电脑)关闭。六、数据处理和分析根据修正机显示的结果，以其中的一组数据为例写出具体的修正过程。七、思考题1 .实验装置中的两组茄克衫热交换设备，哪个定径套的对流换热系数大？ (请以空气产水量相同为前提进行比较)2 .传热管内壁温度、外壁温度和壁面平均温度大致相等，为什么