中南大学化工原理实验报告资料（精编版）

1、1 目录实验一、流体阻力实验 . 2 实验二、柏努利实验 . 14 实验四、对流传热实验 . 18 实验五、板框压滤机过滤常数的测定 . 28 实验六、离心泵特性曲线实验 . 34 实验七、干燥实验 . 40 实验十、填料式精馏塔的操作 . 51 实验十二、振动筛板萃取实验 . 572 中 南 大 学化工原理实 验 报 告化学化工院院 系专 业班 级姓 名学 号同 组 者实验日期年月日指导教师实验一、流体阻力实验一、 实验目的1. 学习直管摩擦阻力 pf、直管摩擦系数的测定方法。2. 测定、对比光滑 dg40 （452.5mm ）、dg32 、dg20直管、18 粗糙直管和 dg8光滑管的阻力

2、系数与雷诺数的关系。3. 测定弯头、阀门等局部阻力系数与雷诺数re之间关系。4. 测量流量计校正系数与雷诺数re之间关系以及流速的几种测量方法。5. 掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。二、 实验原理1. 直管阻力与局部阻力实验流体阻力产生的根源是流体具有粘性，流动时存在内摩擦。而壁的形状则促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、 流动状况及壁面的形状等因素有关。流动阻力可分为直管阻力和局部阻力。流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。因此， 流动阻力的测定颇为重要。从流程图可知水从贮槽由泵输入恒位水槽，再流经管道，经计量槽计量

3、后回到水槽，循环利用。改变流量并测定直管与管件的相应压差，即可测得流体流动阻力。2. 直管阻力磨擦系数的测定3 直管阻力是流体流经直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失hf 。对于等直径水平直管段根据两测压点间的柏努利方程有：gudlgphf22?22lupd式中： l 直管长度（ m ）d 管内径（m ）p 流体流经直管的压强降（ pa）u 流体截面平均流速（ m/s） 流体密度（ kg/m3）由式（ 1 - 1 ）可知，欲测定，需知道i 、d、 （p1 - p2） 、u、等。1）若测得流体温度，则可查得流体的值。2）若测得流量，则由管径可计算流速u。两测压点间的压降 p，可由仪表直接读数

4、。3. 局部阻力系数的测定局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部位置时所引起的阻力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列柏努利方程有：22uphf?（1-4）即：22up式中： 局部阻力系数p 局部阻力压强降（ pa）式（1 4 ）中、 u、p等的测定同直管阻力测定方法。2222121122pugzpugz4. 文丘里流量计与孔板流量计4 文丘里流量计和孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计。当流体通过孔板或文丘里时由于流道的缩小， 使流速增加， 即增加了液体的动能， 从而降低了流体的势能，利用压降的变化，可以测量流体的流速，根据柏努利原理，可以得到如下计算公式

5、：pacq20式中： q 流量计流量， m/s；0c流量系数，无因次；a喉管（孔口）的截面积；流体密度， kg/m3；p压力差， pa。文丘里流量计的相关数据：喉管直径： 27mm 流量系数0c：0.99 孔板流量计的相关数据：孔口直径： 18.5mm 流量系数0c：0.78 其中0c不仅与10aa（孔口与管道截面积比） 有关，而且还与孔板的结构形状、加工进度、流体在管内雷诺数、取压方式以及管壁面的粗糙度等诸因素有关，所以只能通过实验测定求得，才能利用公式得出流速、流量。三、 实验装置实验装置： jk-ldz流体流动阻力实验装置，湘潭金凯化工装备技术有限公司1、光滑管有 dg40 、dg25

6、、dg20 、dg8 ，18 dg15 粗糙管、管长 2000mm, 测压点距离 1500mm 。2、水泵型号为 50sgr10-15型管道式离心泵，流量： 10m3/h、扬程： 12m ， ，转速2800 r/min ，功率 0.75kw 。3、弯头阻力管 dg25 。突扩、突缩，内径分别为25mm 变 32mm ，32mm 变 22mm 。4、差压测量：采用zq501差压传感器采集信号，电控箱仪表显示，精度:0.3 fs，共六套传感器。5、流量测量：涡轮流量计（单位m3/h） 、文丘里流量计喉径27mm 、孔板流量计孔径 18.5mm 。5 6、 显示仪表；差压显示采用智能数字显示报警仪，

7、温度显示采用 xmza 数显仪表。四、 实验步骤1.实验操作前先仔细阅读说明书，然后依次检查实验装置的各个部件，了解其名称与作用，并检查是否正常。2.向蓄水箱加水，测量并记录实验时的水温，关闭管路上所有阀门包括测压点上的小阀门，待仪器运转正常以后再开启需要测量压差的测压点的小阀门。3.打开所需实验的测量管路，接通电源，按下电源开关、按下离心泵启动开关启动离心泵，缓慢调节离心泵出口阀门，如果突然开大流量会损坏涡轮流量计，观察并记录实验数据，实验过程中用泵前阀调节流量，但流量不能调节得太小，每调节一次流量待数据稳定以后方可记录。4.若实验只需测量两至三组管路，可关闭其它管路中测压点的小阀门。在测量

8、管路压差要注意几点：差压传感器分高压端和低压端，传感器的h 一端为高压端、l 为低压端，使用中如果仪表出现负数只需要将两端取压管互换即可。5.实验过程中可以关闭不需要测量的测压点，只需关闭测压点上的小阀门即可。这样一只差压传感器就可以测量几组测压点的压差了。6.实验完毕以后注意断水断电。五、 实验数据及处理（1）数据记录1. 直管阻力磨擦系数的测定. 25*2.5 mm p (kpa)vs(m3/h) vs(m3/s)*10-3lg lgre 1 27.3 6.32495 1.75693 0.0232837 -1.63295 4.93200 2 24.2 5.89635 1.63788 0.0

9、237490 -1.62435 4.90152 3 17.6 4.99836 1.38843 0.0240359 -1.61914 4.82977 4 13.7 4.01580 1.11550 0.0289855 -1.53782 4.73471 5 12.3 3.34920 0.930056 0.0374357 -1.42671 4.655475 6 11.7 2.64890 0.735806 0.0568930 -1.24494 4.55400 7 11.2 1.94820 0.541167 0.100683 -0.997045 4.42057 8 9.5 1.15326 0.320350

10、 0.243710 -0.613127 4.19287 6 . 42*3.5mm p (kpa) vs(m3/h) vs(m3/s)*10-3lg lgre 1 6.2 16.2532 4.51478 0.0131434 -1.88129 5.09884 2 5.1 14.1119 3,91997 0.0143415 -1.84340 5.03748 3 4.1 11.51830 3.19953 0.0173062 -1.76180 4.94929 4 3.2 9.85240 2.73678 0.0232210 -1.73374 4.88144 5 2.1 7.11644 1.97679 0.

11、0279824 -1.63411 4.74016 6 1.4 5.29320 1.47033 0.0310492 -1.55311 4.61162 7 0.7 3.55321 0.987003 0.0310492 -1.50795 4.43852 8 0.3 1.80642 0.501783 0.0514932 -1.28825 4.14472 2. 局部阻力系数的测定 p (kpa) vs(m3/h) vs(m3/s)*10-3u(m/s) lg lgre 1 12.5 8.65678 2.40466 6.32585 0.624932 -0.204168 5.02690 2 10.3 7.7

12、2632 2.14620 5.64592 0.646439 -0.189472 4.97752 3 8.9 6.85626 1.90452 5.01014 0.709335 -0.149149 4.92563 4 6.5 5.74920 1.57900 4.20116 0.736774 -0.132666 4.84915 5 4.9 4.85632 1.34898 3.54870 0.778427 -0.108782 4.77585 6 3.7 3.87479 1.07633 2.83146 0.923296 -0.034659 4.67779 7 2.3 2.77908 0.771967 2

13、.03078 1.11574 0.0475624 4.53345 8 1.5 1.82345 0.506514 1.33246 1.69020 0.227939 4.35044 3. 文丘里流量计与孔板流量计文丘里流量计p (kpa) vs(m3/h) vs(m3/s)*10-3c lgc lgre 1 19.0 12.3587 3.43297 2.07148 0.316280 5.09258 2 17.3 11.6701 3.24169 2.04991 0.304276 5.06768 7 3 13.1 9.98223 2.77284 2.01500 0.304276 4.99983 4 9

14、.3 8.28901 2.30250 1.98584 0.297944 4.91911 5 7.2 7.20330 2.00092 1.96133 0.292550 4.85814 6 5.0 6.11258 1.69794 1.93986 0.287771 4.78683 7 3.9 5.42283 1.50634 1.93323 0.286285 4.73483 . 孔板流量计p (kpa) vs(m3/h) vs(m3/s)*10-3c lgc lgre 1 138.8 12.3587 3.43297 0.359814 -0.443922 5.25677 2 127.9 11.6701

15、3.24169 0.353947 -0.451061 5.23187 3 98.5 9.98223 2.77284 0.343254 -0.464384 5.16402 4 71.2 8.28901 2.30250 0.336947 -0.472438 5.08330 5 56.3 7.20330 2.00092 0.329289 -0.482422 5.02232 6 43.1 6.11258 1.69794 0.319364 -0.495741 4.95102 7 34.5 5.42283 1.50634 0.316677 -0.499384 4.89902 以以上表格中数据2 来计算1.

16、 直管阻力磨擦系数的测定 . 25*2.5 mm 已知=999.7kg/m3，=1.307710-3 ，pa/s,d=0.020m ，l=1.5m，)/(21352.5020.0785.01063788.14232smdvsudure80.79711103077.17.99921352.502.030237490.021352. 55.17.99910002.24020. 02222lupd . 42*3.5 mm 已知 d=0.035，其他条件不变8 s)4.07433(m/022.0785. 01040466.24232dvsudure109014.89103077.17.9994.074

17、3302.030143415.007433.45 .17.99910001 .5035.02222lupd 2. 局部阻力系数的测定已知 d=0.022m )/(64592. 5022. 0785. 01041620. 24232smdvsu25.94955103077.17.99964592.5022.0re3du646439.064592. 57.99910003.102222up 3. 文丘里流量计与孔板流量计文丘里流量计已知 d=0.027m，pacq20)/(99892. 5027. 0785. 01043297. 34232smdvsu64.116863103077. 17.999

18、99892.5027.0re3du04991.27 .99910003 .172027.0785.01024169. 324232pdqc. 孔板流量计已知 d=0.0185m )/(7778.120185.0785.01043297. 34232smdvsu9 74.170557103077. 17 .9997778.120185.0re3du353947.07 .99910009 .12720185.0785.01024169. 324232pdqc分别由 lg lgre 、lg lgre 、lgc lgre 作关系曲线 : 25*2.5 mm 10 42*3.5 mm 弯头11 文丘里流

19、量计孔板流量计根据处理结果可得：（1）由图 1 知曲线方程为 y = -0.6782x + 3.7459，理论上用柏拉修斯公式表示则为： y=-0.25x-0.4998，与理论较为接近（2）由图 2 知曲线方程为 y = -1.6466x + 2.0201，理论上用柏拉修斯公式表示12 则为： y=-0.25x-0.4998。（3） 由图 3 知曲线方程为 y = 2.1435x2 - 1.6069x + 4.606，与理论值相差较大。（4）由图 4、5 可以看出： c 先随 re的增大而增大，到一定值后，就不随re的改变而改变，与理论相符合。六、 结果与讨论（1）注意事项1. 注意实验一段时

20、间后须清洗水箱，更换水质，避免污垢过多影响实验现象。2. 做完实验后的水应排入地沟，避免冬天因水温过低而冻裂水管。3. 定期检查各测压点有无漏气现象， 更换乳胶管或者用尼绒扎带捆紧乳胶管与测压点和测压管的接口。（2）思考题1. 本实验用水为工作介质做出的re曲线，对其它流体能否适用？为什么？答：适用于其他流体。 因为光滑管的阻力系数只与雷诺数re有关, 故对其他的流体一样2. 本实验是测定等直径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置u形管读数 r到pf 的计算过程和公式是否与水平管完全相同 ?为什么 ? 答：过程一样，公式相同，r值的计算结果不同

21、。通式gzgrppbba)(21水平放置： z=0 ,grppba)(21, 垂直放置： z=l（管长）glgrppba)(213. 在不同设备上（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的数据是否能关连在一条曲线上？为什么？答：不能。因为与有关，粗糙度或管径任何一个发生改变都会影响的值。而re与流体的密度、粘度等有关，温度改变会引起密度、粘度的改变，所以会影响re的值。因此，在不同设备上（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的数据不能关连在一条曲线上。13 中 南 大 学14 实验二、柏努利实验一、 实验目的1研究流体各种形式能量之间关系及转换，加深对能量转化概念的理解; 2

22、深入了解柏努利方程的意义。二、 实验原理 1. 不可压缩的实验液体在导管中作稳定流动时，其机械能守恒方程式为：fehpugzwpugz2222121122（1）式中： ul 、u2一分别为液体管道上游的某截面和下游某截面处的流速，m s； p1、p2一分别为流体在管道上游截面和下游截面处的压强，pa； zl、z2 一分别为流体在管道上游截面和下游截面中心至基准水平的垂直距离，m; 一流体密度， kgm ； we液体两截面之间获得的能量，jkg; g一重力加速度， m s2；hf 一流体两截面之间消耗的能量，jkg。2. 理想流体在管内稳定流动，若无外加能量和损失，则可得到：2222121122

23、pugzpugz（2）表示 1kg 理想流体在各截面上所具有的总机械能相等，但各截面上每一种形式的机械能并不一定相等，但各种形式的机械能之和为常数，能量可以相互转换。3. 流体静止，此时得到静力学方程式：2211pgzpgz（3）所以流体静止状态仅为流动状态一种特殊形式。15 三、 实验装置及流程试验前，先关闭试验导管出口调节阀，并将水灌满流水糟，然后开启调节阀，水由进水管送入流水槽， 流经水平安装的试验导管后，试验导管排出水和溢流出来的水直接排入下水道。 流体流量由试验导管出口阀控制。进水管调节阀控制溢流水槽内的溢流量，以保持槽内液面稳定，保证流动系统在整个试验过程中维持稳定流动。四、 实验

24、步骤1静止流体内部任一点压强的计算定量测定流体内部任一点的静压强，操作方法同演示部分1。关闭出口阀门，根据式（ 3） ，只要测得 z1、z2高度，可求得 pc。2流量一定，确定流体各截面静压能接演示部分，试验导管内流量达到稳定后，取一量筒和秒表，在导管出口，用体积法测流量，并对压差计读数进行校核看是否与式（2）计算结果相等。3计算 a、c截面的静压能，并与静止状态时静压能数值进行比较。16 五、 实验数据及处理实验设备基本参数 dl=30 mm ， d2=18 mm （1） 数据记录序号h1 , pa h2, pa h3, pa h4 , pa h5 , pa h6 , pa h7 , pa

25、h8 , pa v，ml t ，s 1 3460 3480 3450 3460 3450 3460 3440 3470 1000 28.80 2 3440 3470 3410 3410 3405 3510 3360 3410 1000 19.09 3 3290 3330 3280 3280 3280 3290 3200 3250 1000 17.61 （2） 数据处理组 1：由式24dv/tu计算得，smu/04910.01smu/1364.02选取截面 cd为基准面)/(84.33101325100033.10/450.3204910.0222232123kgjgzgzpugze)/(75.

26、33101325100033.10/440. 321364.0221227kgjpue组 2：由式24dv/tu计算得，smu/07412. 01smu/2059.02)/(76.33101325100033.10/440.322059. 0222212221kgjgzgzpugze)/(45.33101325100033.10/410.3207412.0222232123kgjgzgzpugze)/(40.33101325100033.10/405.3207412. 0225215kgjpue)/(8.932101325100033.10/360.322059. 0221227kgjpue组

27、 3：由式24dv/tu计算得，smu/08035. 01smu/2232.02选取截面 cd为基准面17 )/(0.332101325100033.10/290.322232. 0222212221kgjgzgzpugze)/(8.132101325100033.10/280.3208035.0222232123kgjgzgzpugze)/(18.32101325100033.10/280.3208035.0225215kgjpue)/( 1.431101325100033.10/320. 322232.0221227kgjpue由上述结果得31ee，75ee六、 结果与讨论1管内的空气泡会

28、干扰实验现象，请问怎样排除? 答：调节实验导管出口阀，使导管内水的流速足够大。2试解释所观察到的实现现象。答：a、导管内水的流速增加时，各液柱高度减小，这是因为流速增加，水的动能增加，增加的动能有静压能转换而来，所以液柱的高度会减小。 b、在保持溢流状态时，流速一定，则液柱高度稳定，而水槽未保留溢流状态，则液柱高度会逐渐下降，这是由于水槽液位下降，使导管内液体流速发生改变，所以液柱高度会发生变化。3实验结果是否与理论结果相符合？解释其原因。答：实验结果与理论不相符合，因为液体不是理想状态，在管内流动是要克服阻力做功，使液体的机械能逐渐减小。4比较并列 2 根测压管（ h1 与 h2、h3 与

29、h4、 h5 与 h6、h7与 h8）液柱高低，解释其原因。答：， 在测压管 ， ， ，的测压孔正对水流方向，液位高度表示静压头和动压头之和，而测压管， ， ，的液位高度表示静压头， 。18 中 南 大 学实验四、对流传热实验一、 实验目的通过对空气水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数1 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法，确定关联式nu=arempr0.4 中常数 a、m的值。通过对管程内部插有螺纹管的空气水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式 nu=brem 中常数 b、m的值和强化比 nu/nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式 。二

30、、 实验原理1准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为： nu=cremprngrl （1）式中c 、m 、n、l 为待定参数。参加传热的流体、流态及温度等不同，待定参数不同。目前，只能通过实验来确定特定范围的参数。 本实验是测定空气在圆管内作强制对流时的对流传热系数。因此，可以忽略自然对流对传热膜系数的影响，则gr为常数。在温度变化不太大的情况下，pr可视为常数。所以，准数关联式（1）可写成nucrem （2）待定参数 c和m 可通过实验测定蒸汽、空气的有关数据后，对式（2）取对数，回归求得直线斜率和截距。 , 500.02826w/(m.k)dnu时，空气的导

31、热系数re4duvd其中：remcd因此：19 2传热量计算努塞尔数 nu或1无法直接用实验测定，只能测定相关的参数并通过计算求得。当通过套管环隙的饱和蒸汽与冷凝壁面接触后，蒸汽将放出冷凝潜热，冷凝成水，热量通过间壁传递给套管内的空气，使空气的温度升高，空气从管的末端排出管外，传递的热量由（ 3）式计算。 qwecpc（t2t1）= v1cpc（t2t1）（3）根据热传递速率 qks tm （4）所以 kstm=v1cpc（t2t1）（5）式中： q 换热器的热负荷（即传热速率） ，kjs； we冷流体的质量流量， kgs； v冷流体（空气）的体积流量，m3/s ；1一冷流体（空气）的密度，k

32、gm3； k换热器总传热系数， w/（m2） ； cpc一一冷流体（空气）的平均比定压热容，kj/ （kgk） ； s传热面积， m2；tm蒸汽与空气的对数平均温度差，。空气的流量及两种流体的温度等可以通过各种测量仪表测得。综合上面各式即可算出传热总系数 k。 3传热膜系数的计算当传热面为平壁或者当管壁很薄时，总的传热阻力和传热分阻力的关系可表示为：1211b1 (6)k式中：l空气在圆管中强制对流的传热膜系数，w （m2） ；2蒸汽冷凝时的传热膜系数，w （m2） 。当管壁热阻可以忽略（内管为黄铜管而且壁厚b较薄，黄铜导热系数比较大）时，20 1211111k（7）蒸汽冷凝传热膜系数远远大于

33、空气传热膜系数，则k1。因此，只要在实验中测得冷、热流体的温度及空气的体积流量，即可通过热衡算求出套管换热器的总传热系数k值，由此求得空气传热膜系数1。 4努塞尔数和雷诺数的计算1112dudvvre (8)dd44121vc()dkdnu (9)pcmttds t式中：空气导热系数，w （m ） ；一空气的粘度， pas； d套管换热器的内管平均直径，m ；1进口温度 t1时的空气密度， kgm3。由于热阻主要集中在空气一侧，本实验的传热面积s取管子的内表面较为合理，即 sdl 本装置 d=00178 m，l=1 327m 。 5 空气流量和密度的计算空气密度1可按理想气体计算：式中： pa

34、当地大气压， pa ； t孔板流量计前空气温度，可取t=t1；空气的流量由 1 4喷嘴流量计测量，合并常数后，空气的体积流量可由（11）式计算101rcv（11）式中： c0合并整理的流量系数，其值为c0=0001233； r喷嘴流量计的压差计示值，mmh2o 。 v1空气的体积流量， m3s。12731.29 (10)101330273ppt21 三、 实验装置图空气- 水蒸气传热综合实验装置流程图1 光滑套管换热器； 2螺纹管的强化套管换热器；3蒸汽发生器； 4旋涡气泵；5旁路调节阀； 6孔板流量计； 7、8、9空气支路控制阀； 10、11蒸汽支路控制阀； 12、13蒸汽放空口； 15 放

35、水口； 14液位计； 16加水口；四、 实验步骤1实验前的准备（1）向电加热釜加水至液位计上端红线处。（2）检查空气流量旁路调节阀是否全开。（3）检查普通管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管路的畅通。（4）接通电源总闸，设定加热电压，启动电热锅炉开关，开始加热。22 2实验开始（1）当蒸汽压力稳定后，启动旋涡气泵并运行一段时间，保证实验开始时空气入口温度1t（）稳定。（2）调节空气流量旁路阀的开度或主阀开度，使孔板流量计的压差计读数为所需的空气流量值。（3）稳定 58 分钟左右读取压差计读数， 读取空气入口、 出口的温度值1t、2t（温度测量可采用热电偶或温度计） 、空气压力值 p1、空

36、气入、出口之间压力差p2、蒸汽温度值 t3及压力值 p3, 孔板流量计读数 p4。（4）调节空气流量，重复（ 3）与（ 4）共测 610 组数据（注意：在空气入、出口之间压力差 p2最大值与最小值之间可分为6-10 段） 。（5）实验过程，要尽可能保证蒸汽温度或压力稳定，在蒸汽锅炉加热过程（蒸汽温度或压力变化较大）不要记录数据。3实验结束（1）关闭加热器开关。（2）过 5 分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。（3）切断总电源。五、 实验数据及处理（1） 数据记录1. 螺纹管实验号空气入口温度值1t空气出口温度值2t空气入口压力值 p1空气入出口压力差 p2蒸汽温度值 t3蒸汽压力 p3孔板流量计

37、读数 p41 16 82.5 6670 104 125 0.15 30 2 18 87.9 5810 140 125 0.15 40 3 20 100.0 5275 179 125 0.15 50 4 22 100.9 4885 238 125 0.15 60 5 24 101.5 4535 301 125 0.15 70 23 2. 光滑管实验号空气入口温度值1t空气出口温度值2t空气入口压力值 p1空气入出口压力差 p2蒸汽温度值 t3蒸汽压力 p3孔板流量计读数 p41 22.7 63.0 5930 61 130 0.15 41 2 23.8 69.0 4940 91 130 0.15

38、50 3 23.5 69.2 4070 126 130 0.15 60 4 24.0 70.8 3510 157 130 0.15 72 5 24.7 71.4 3110 178 130 0.15 81 （2） 数据处理1. 先算出测量段上空气的定性温度( ) ，为简化计算 , 取 t 值为空气进口温度 ( ) 及出口温度 ( ) 的平均值 , 即221ttt由此查得 : 测量段上空气的平均比热pcc；测量段上空气的平均导热系数；测量段上空气的平均粘度；2121)()(tttttinttttwwwwm2. 传热面积 s的计算。07422. 0327. 10178. 0142. 3sdl3. 空

39、气流量和密度的计算101rcv，12731.29 (10)101330273ppt4. 努塞尔数和雷诺数的计算将上述已得到的值代入公式即可得: 1112dudvvre (8)dd4424 121vc()dkdnu (9)pcmttdst5. 传热量传热膜系数的计算q wecpc （t2 t1 ）= v1cpc（t2 t1 ） （3）q ks tm，所以 ks tm=v 1cpc（t2 t1 ）1211111k1k螺纹管数据表实验号进口空气密度1（kg/3m）对数平均温度差mt空气的体积流量 v re nu lgre lgnu 传热量q/kj/s 传热系数k 传热膜系数11 1.2186 70.

40、61 0.00612 27217.40 59.610 4.435 1.775 0.4984 0.0951 0.0951 2 1.2102 65.99 0.00709 31313.92 77.520 4.496 1.889 0.6028 0.1231 0.1231 3 1.2019 55.75 0.00795 34871.41 116.94 4.542 2.068 0.7682 0.1856 0.1856 4 1.1938 54.32 0.00874 38078.26 129.26 4.581 2.111 0.8273 0.2052 0.2052 5 1.1858 53.15 0.00947 4

41、0982.22 139.65 4.613 2.145 0.8746 0.2217 0.2217 光滑管数据表实验号进口空气密度1（kg/3m）对数平均温度差mt空气的体积流量 v re nu lgre lgnu 传热量q/kj/s 传热系数k 传热膜系数11 1.1911 85.57 0.00723 31428.28 34.591 4.497 1.539 0.3488 0.0549 0.0549 2 1.1866 81.52 0.00800 34644.03 45.389 4.540 1.657 0.4312 0.0713 0.0713 3 1.1878 81.53 0.00876 37973

42、.57 49.744 4.580 1.697 0.4727 0.0781 0.0781 4 1.1858 80.34 0.00961 41588.08 56.616 4.619 1.753 0.5360 0.0899 0.0899 5 1.1830 79.68 0.01020 44037.13 60.318 4.644 1.780 0.5663 0.0958 0.0958 25 同一双对数坐标系中绘制光滑管、波纹管的nu re的关系图：双对数坐标系中螺纹管的 nu-re 的关系图y = 2.3116x - 8.485600.511.554.54.554.64.65lgrel

43、gnu26 双对数坐标系中光滑管的nu-re 的关系图y = 1.5667x - 5.48381.51.551.61.651.71.751.81.854.454.54.554.64.654.7lgrelgnu由图可知：螺纹管准数关联式的回归过程：y=2.3116x-8.4856,根据方程式：lgnu=lga+mlgre, 得：m=2.3116，lga=-8.4856 所以 m=2.3116，9102689.3a光滑管准数关联式的回归过程：y=1.5667x-5.4838,根据方程式： lgnu=lga+mlgre, 得：m=1.5667，lga=-5.4838 所以 m=1.5667，6102

44、825.3a结果验证：螺纹管取 x=lgre=4.497 代入方程式 y=2.3116x-8.4856 ，得 y=1.909 与实际lgnu=1.775 有小偏差。光滑管取 x=lgre=4.644 代入方程式 y=1.5667x-5.4838 ，得 y=1.792 与实际lgnu=1.780 有小偏差。六、 结果与讨论（1）注意事项： 1 检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。 2 必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且

45、开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。 3 必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一27 和旁路调节阀必须全开。 在转换支路时， 应先关闭风机电源， 然后开启和关闭控制阀。 4.电源线的相线 , 中线不能接错 , 实验架一定要接地。 5.要注意及时放掉蒸汽冷凝水。（2）思考题：1. 影响传热膜系数的因素有哪些？答：无相变化，液体的物性，以及压力温度2. 在蒸气冷凝时，若存在不凝性气体，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？答：a、会由于空气中含有水分造成冰堵。冰堵不单使制冷效率下降。而且会导致系统停机。压力不断降低，还会损坏压缩机。 b、空

46、气混入压缩腔，由于空气中含有不凝性气体，如氮气。这些不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。 c、并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命空气中含有水份，水份中有氧气水份在压缩机里会腐蚀电机、电机线圈、控制线路. ，会引起机损坏的危险。最好就是要把握好空气的进入和空气的质量。3. 蒸气冷凝后，将产生冷凝水，如冷凝水不能放出，累积后淹埋加热铜管，你认为将会有什么影响？应该采取什么措施？答：大量的热蒸汽无法冷凝，会造成蒸馏装置中蒸汽压越来越大，容易造成设备的爆

47、炸。如果不排除铜管（纯水蒸气）外的不凝气，管壁温度可能不稳定。还有就是累积后掩埋加热铜管的话会带走大量的热量，对实验结果有影响。应该在实验过程中及时放掉冷凝水。4. 本实验中所测定的壁面温度是靠近蒸气侧的温度，还是接近空气侧的温度？为什么？答：通过观察空气进出口温度，蒸汽温度和壁面温度，可以得出是靠近蒸汽侧的温度。5. 在实验中有哪些因素影响实验的稳定性？答：空气和蒸汽的流向、冷蒸汽冷凝过程中存在不冷凝气体不及时排走对传热的影响。28 中 南 大 学实验五、板框压滤机过滤常数的测定一、 实验目的1了解板框过滤机的结构，掌握其操作方法；2熟悉板框压滤机的构造和操作；3掌握过滤常数（ k、qe、e

48、）的测定方法；4验证洗水速率与过滤速率的关系。二、 实验原理过滤是以某种多控物质作为介质来处理悬浮乳液的操作。在外力的作用下， 悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来，从而实现固液分离，因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒通过床层的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，起过滤速率不断降低。影响过滤速度的主要因素除压强差p，滤饼厚度 l 外，还有滤饼和悬浮页液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，故以应用流体力学的方法处理。比较过滤过程与流体经过流动床的流动可知：过滤速度即为流体通过固定床的表现速度 u。同时，流体细小颗粒构成的滤饼空隙

49、中的流动是层流雷诺数范围，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系， 应用层流时泊肃叶公式不难推导出过滤基本方程式：)(12vevvrpaddvs（1）式中， v滤液体积， m3过滤时间， s a过滤面积， 0.191m2s滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下s=01，对不可压缩滤饼s=0 r滤饼比阻， 1/m2,r=322/)1(0. 5 a29 r单位压差下的比阻， 1/m2,r=rsprv滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次。ve虚拟滤液体积，3m恒压过滤时，令vrk/1,)1(2spkk, aveq/,aveqe/对（ 1）式积分可得)()(2eekqq（2）式中，

50、 q单位过滤面积的滤液体积，q=v/a，32/mmqe单位过滤面积的虚拟滤液体积，q=ve/a， ，23/ mme虚拟过滤时间， s k滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定，sm /2k，qe，e三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道 k，qe，e，它们只有通过实验才能确定。对（2）式微分可得kddqqqe)(2（3）eqkqkdqd22（4）该式表明以 d /dq 为纵坐标，以 q 为横坐标作图可得一直线， 直线斜率为 2/k，截距为 2 qe/k。在实验测定中，为便于计算，微分可用差分替代，把（4）式改写成：eqkqkq22（5）在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定

51、一系列时间间隔及对应的滤液体积v，由此算出一系列在直角坐标系中的/ q 和 q，绘制出函数关系，得一直线。根据直线的斜率和截距便可求出k和 qe。30 三、 实验装置试验所用板框过滤机的整套装置由调浆桶、清水桶、压缩空气系统、板框过滤机和贮液量筒组成。在调浆桶内配制一定浓度的碳酸镁（mgco3 ）悬浮液，用压缩空气将悬浮液送入板框过滤机进行过滤，调节阀门开度以维持恒压过滤时所需要的恒定压力，滤液流入贮液量筒计量，洗涤水同样用压缩空气从洗水桶送至板框压滤机进行洗涤，洗涤水也用也用贮液量筒计量其液量。四、 实验步骤1. 观察过滤机 ( 尤其是板框 ) 结构，注意管路连接及走向，安装滤布，调整板框（

52、按图 1 所示，标记点从右到左为1-2-3-2-1-2-3-2-1 ） ；2. 用 mgco3粉或上次试验的滤饼搅拌配置35% 的待过滤的料浆；3. 将初步搅拌分散好的料浆悬浮液倾入高位槽，通过高位槽送至搅拌槽（打开排气阀，进料阀），进料后关闭排气阀和进料阀，使料浆自流入密封搅拌釜中，进一步搅拌分散，等待压入板框滤机中；4. 启动密封搅拌釜的搅拌器，并一直开到实验结束；5. 加完料后，打开连接搅拌槽与与空压机连接阀门（此时注意要关闭空气进入洗水贮罐的阀门）。6. 观察空气进入密封搅拌釜管路上的压力表，当其读数到达规定压力（如0.2mpa）31 时，开始过滤：打开连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的

53、过滤阀门，让料浆压入板框中，并记录不同时间得到的滤液量v（每隔 1-3min，记录计量槽液位的高度与时间间隔）以及相应的压力表读数（此时注意洗水贮罐进入板框滤机管路上的阀门是否关闭，如没有关闭，否则料浆可能由此进入洗水贮罐中）；7. 过滤结束后，关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门，准备洗涤；8. 用自来水将洗水贮罐灌满，关闭自来水进入洗水贮罐的阀门；9. 将空压机压送出来的空气接入洗水贮罐中（关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门）， 当达到一定压力后， 打开连接洗水贮罐与板框滤机管路上的阀门，立即开始记录数据（每个10-20 sec记录一次，记录计量槽液位的高度与时间间隔）

54、；10. 过滤结束后，拆开板框滤机，查看滤饼的形状及特点；11.清洗滤布、板、框，关水、电，清扫卫生。五、 实验数据及处理（1）数据记录滤液高度mm 50 90 115 145 168 190 210 228 245 262 275 292 305 320 332 345 357 368 380 391 403 415 422 432 442 452 460 470 478 487 498 6070 77 84 91 97 103 110 116 123 129 135 141 146 151 158 164 169 175 181 187 194 198 204 209 215 220 22

55、5 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 284 288 292 296 301 305 309 313 317 321 325 329 332 336 339 342 345 348 351 354 356 358 360 362 364 366 367 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 385.5 386 386.5 387 （2）数据处理 / q310ms/2.12 4.00 4.24 7.07 8.49 14.15 16.98 21.2

56、2 28.30 mq3105.89 10.60 22.38 37.70 49.71 73.15 83.99 91.65 98.25 3310 mv1.125 2.025 4.275 7.200 9.495 13.97 16.04 17.50 18.76 32 / q310ms/42.44 84.89 16.98 mq310100.37 102.13 104.02 3310 mv19.17 19.51 19.87 s10ashavq/ s=220225.015.0m a=0.1912m因此hq0225. 0191. 010191.0/0225.0/hashavq由以上数据可得/ qq 函数关系图

57、由图知此直线的斜率为610191.02k又可得此直线的截距为3100002.02eqk则得到过滤常数 k=sm/1005.125，236/1005. 1mmqee752621005.11005.1/1005.1/ kqe33 六、 结果与讨论（1）注意事项1、注意空气、物料、洗水的流向和通路：空气空压机密封搅拌釜顶密封搅拌釜底板框压滤机下面靠外进料管板框板框上方出口空气空压机洗水罐顶洗水罐底板框压滤机下面靠内进料管板框板框上面出口料浆高位搅拌槽 （调浆桶）自流进入密封搅拌釜在空气压力下进入板框压滤机下面靠外进料管板框在框内形成滤饼（滤液从板框上面管流出来计量桶）自来水龙头自流进入洗水贮罐在空气

58、压力下进入板框压滤机下面靠内进料管板框中的滤饼板框上面出来计量桶2、板、框的组装：组装次序由料浆及洗水、滤液的通道所决定；按图 1 所示，标记点从右到左为1-2-3-2-1-2-3-2-1 3、计量槽的截面积： 250250mm ；4、板框洗涤要干净，防止物料通道堵塞；（2）思考题1、在恒压过滤中，你的实验数据第一点是否有偏高或偏低现象，原因如何，如何对待这异常数据？答：有偏高现象。2、若操作压力增加一倍， 其 k值是否也增加一倍？要得到同样的滤液时，其过滤时间是否缩短了一半？答：由spkk12知，k 为常数，操作压力增加一倍，k值增加幅度小于一倍。要得到同样的滤液时，其过滤时间大于原所需时间

59、的一半。3、如果过滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？答：增加过滤速度 , 可采取的措施有：添加助滤剂，控制过滤温度，选择合适的过滤介质，控制滤饼厚度。34 中 南 大 学实验六、离心泵特性曲线实验一、 实验目的1. 了解离心泵的结构组成及特性，掌握理性泵的操作方法；2. 观察离心泵的气体现象；3熟悉离心泵操作方法和特性曲线的应用；4. 掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解；5. 测定离心泵在一定转速下的特性曲线：n-q 、h-q 、-q 曲线。二、 实验原理在离心泵进出口管装设真空表和压力表，在相应的两截面列出机械能衡算方程式（以单位重量液体为衡算基准）

60、 ：f22222111h2gugpzh2gugpz（1）由于在测试离心泵特性曲线时， 直管段摩擦损失很小， 其损失归入离心泵的效率，所以上式（ 1）的能量损失 hf=0。令：gph11gph22120zzh（2）所以式（ 1）变为：2guuhhhh2122021（3）式中： h1泵入口真空表读数，换算为mh2o表示； h2泵出口压力表读数，换算为mh2o表示； h0压力表与真空表测压孔之间的垂直距离，m ； u1吸入管内水的流速， m s； u2排出管内水的流速， m s；35 g重力加速度， 98lms2。由式（ 3）计算出扬程，此即为离心泵给单位重量流体提供的能量，由于体积流量可由涡轮流量