工程原理实验

1、食品工程原理实验指导书适用于食品科学与工程、食品质量与安全等专业刘伟民郭仁惠艾凤祥陆道礼 杨小明任晓锋程宇编江苏大学食品与生物工程学院2011 年 8 月目录前言 2实验一 管路沿程阻力测定4 实验二 离心泵的性能测定9 实 验 三 过 滤 实 验 1 3 实验四 旋风分离实验1 8 实验五 传热实验 21 实验六 吸收实验 24 实验七 干燥实验 27 实验八 超临界 CO2 萃取实验 31 实验九 分子蒸馏操作实验33 实验十 冷冻实验 379前言一、食品工程原理实验的教学目的和要求食品工程原理实验属于工程实验范畴，实验方法与基础课有所不同。数 学模型法和因次分析法是研究工程问题的两个基本

2、方法。食品工程原理实验的 首要目的是要帮助学生掌握处理工程问题的这些实验方法。食品工程原理实验 的另一目的是理论联系实际，帮助学生理解食品工程原理的基本知识并将其应 用于生产实践。食品工程原理实验的基本要求是：掌握处理化工类型工程问题的两种基 本实验方法；掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法最小二乘法； 熟悉化工数据（包括流量、温度、压强、阻力系数、传热系数、传质系数以及 特性曲线等）的基本测试技术；熟悉并掌握典型单元操作。二、食品工程原理实验的教学内容和方法实验课的理论教学要阐明实验方法论、数据处理、测试技术及典型化工 设备的操作。典型的实验项目有流体流动阻力的测定、离心泵性能测定、过滤

3、 及过滤常数的测定、换热器的操作及传热系数的测定、填料吸收塔的操作及传 质系数的测定、精馏塔的操作与板效率的测定以及干燥操作和干燥速度曲线的 测定等。化工单元操作用于食品工程，形成食品工程单元操作。对食品工程单 元操作而言，有自己的特点，实验项目可有所不同。教学方法应能保证通过实验课的教学让学生掌握科学实验的全过程。此 过程包括实验前的准备、实验操作、正确记录和处理实验数据及撰写实验报告。 一般教学做法是让学生按以上四步要求认真完成实验。实验前的准备要求学生 在阅读实验指导书和参阅相关资料的基础上，了解实验的目的和要求，进行实 验室现场预习，以实验小组为单位讨论实验方案，写出预习报告。预习报告

4、应 包括实验目的和内容、实验的基本原理及方案、实验装置及流程图、实验操作 步骤、原始数据的记录表格。实验报告还应包括实验数据的处理（列出一组手 算的计算示例）及实验结果与讨论。三、实验数据的测取、误差和处理测取数据时，应力求准确，但也不应盲目追求准确。要根据需要确定达 到的准确程度，并且也要分析实验设备的完善程度，以便使数据的测量能恰当。 同时要了解测量仪器的精度，以便使数据读数不超过仪器的精度范围。记录数 据时要实事求是。但经过分析研究后，对于明显是不可靠的部分数据加以取舍 是可以的。测取数据时一定要全面，凡影响实验结果或是数据整理过程中所需 数据都应测取，如大气压、室温、空气湿度、水温、设

5、备有关尺寸，物料性质 以及操作数据等。记录数据时要明晰，以免事后分不清。实验数据总是有一定误差的，实验数据的准确性受到测量仪表精度限制，运算所得结果的准确度不会超过原始数据的准确度，数据处理时要使用有效数 字进行运算。有关实验误差分析和有效数字的运算规则在分析化学课程中已涉 及，这里不再赘述。在整个实验过程中实验数据处理是一个重要环节，它的目的是将实验数 据整理成各变量之间的定量关系。数据处理的思想应贯穿于整个实验过程中。 实验数据的各变量的关系可表示为列表式、图示式和函数式。列表式是将实验 数据制成表格，它显示了各变量间的对应关系，反映出变量之间的变化规律， 它是标绘曲线的基础。图示式是将实

6、验数据绘制成曲线，它直观地反映出变量 之间的关系，并为整理成数学模型（方程式）提供了必要的函数形式。函数式 是借用数学方法将实验数据按一定函数形式整理成方程即数学模型。实验数据表分为记录表和结果综合表两类。记录表分原始数据记录表、 中间和最终计算结果表。实验数据用图形表示时需选择坐标及其比例。化工领域常用的坐标有直 角坐标、对数坐标和半对数坐标，要根据数的关系或组织实验时预测的函数形 式选用不同形式的坐标：线性函数采用直角坐标；为了使图形线性化，幂函数 采用对数坐标；指数函数采用半对数坐标；若自变量和因变量两者的最大和最 小值之间数量级相差较大时，可采用对数坐标；当自变量和因变量中的一个最 大

7、和最小值之间数量级较大时，可采用半对数坐标。坐标的比例尺如果选择不 当，可使图形失真。对同一套数据若以不同的比例尺作图则可得到不同形状的 图形，但如考虑测量的误差（此时所标绘的区域不是点，而是底边为 2x 高 为 2y 的矩形范围，x 为 x 的测量误差，y 为 y 的测量误差），可任选坐 标比例尺，所得函数关系具有唯一性。为使所得矩形近似为边长是 2mm 的正 方形，x 轴的比例为 1/x，y 轴的比例为 1/y。借助测量误差作图，必须确 定误差值x、y，当 x、y 分别是直接测量值，x、y 可由仪表的精度确 定它们的值，当变量是间接测量值，其误差可按误差传递准则求取。实验数据也常常整理为方

8、程式，即建立过程的数学模型，对于广泛应用 计算机的时代，这是十分必要的。化工上常用的函数形式有多项式、幂函数和 指数函数。除了以上三种形式外，对于某些具体过程在作深入的理解和合理的 简化以后，由过程的数学描述，可获得相应的函数形式。另外，也可由文献资 料中选择相应的函数形式。当以上几种方法都不能采用时，则可借助于实验数 据先在直角坐标纸上标绘曲线，然后参考典型函数图形选择适当的函数形式。 数学模型建立后，再设法确定其中的参数。对非线性模型中的参数，一般总是 设法将模型转化为线性模型后再行求取。四、学生应该注意的问题学生在进行实验之前应该写好预习报告并进入实验室认真预习实验，了解 实验流程和设备

9、的结构，体会设备和仪器的操作要点，注意设备和自身的安全。 动手之前，要将本次实验的目的、原理、流程、操作方法和注意点、数据记录 格式、数据处理方法等向指导老师进行陈述，通过指导老师的预习考核后再进 行实验。实验时应多动手、观察和思考，禁止做与实验无关的事情。实验完成 后要登记记录的数据，整理实验室，经老师批准后方可离开实验室。实验报告 应在一周之内上交指导老师。实验一管路沿程阻力测定一、 实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数 l 与 Re 的关系，理解这 一关系能推广使用到大设备和其它流体的道理。3. 测定流体流过管件时的局部

10、阻力，并求出阻力系数x 。4. 学会压差计和流量计的使用。二、 实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引 起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变 或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。1. 沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面 1 到截面 2，阻力损失表现为压 强降低：h f =p1 - p2r湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论的方法求 解，必须通过实验研究其规律。为减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围， 可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。影响阻力损失的因素有：1) 流体性质：密度

11、 r ，粘度 m ；2) 管路的几何尺寸：管径 d ，管长l ，管壁粗糙度e ；3) 流动条件：流速u 。变量关系可以表示为： Dp =组合成如下的无因次式：f (d , l, m , r , u, e ) Dp = j ( dur , l , e ) ；r × u 2md dDp =rl× j (Re ,de ) × u；2d2引入： l = j (Re ,则上式变为： h fe )d= Dpr2= l l × ud2上式中： l 称为直管摩擦系数，滞流时， l = 64受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。Re ；湍流时， l 与 Re 的关系根据伯努利

12、方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数 R (m)算出： Dp = R( r指 - r水 ) g-3其中： r指 压差计中指示剂的密度（·m剂，另一流体为水。2. 局部阻力）。本实验中以水银作为指示局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。1) 当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号le 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路 计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长度为

13、l ，各种局部阻力的当量长度之和为 å le ，则流体在管路中流动时总阻力损失 å h f 为：å h = l × çå e ÷ 2) 阻力系数法æ l +fç èl ö u 2d2÷ ×ø流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数 hp 表示：式中：u 2h p = x ×2x 局部阻力系数，无因次；u 在小截面管中流体的平均流速（m/s）。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此

14、hp 的值可以应用伯努利方程由液柱压差计读数 R 求出。4u 可以由涡轮流量计及 MMD 智能流量仪算出：u = Vsp d 2 （m/s）s式中：V 平均流量（m3/s）三、实验装置与流程1. 本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长 2.0 m，管径（公称直径）0.021m ； 闸阀 DN=3/4。1) 测量仪表：U 形压差计（水银指示液）；LW-15 型涡轮流量计（精度 0.5级，量程 0.44.0m3/h，仪器编号的仪表常数为 599.41（次/升）， 仪器编号的仪表常数为 605.30（次/升），MMD 智能流量仪）。2) 循环水泵。3) 循环水箱。4) DZ15-40 型

15、自动开关。5) 数显温度表2.流程：1) 水箱；2) 控制阀3) 放空阀4) U 形压差计5) 平衡阀6) 放空阀7) 排液阀8) 数显温度表9) 泵10) 涡轮流量计11) 取压孔12) U 形压差计13) 闸阀14）取压孔四、实验操作步骤及注意事项1.水箱充水至 80%。2.仪表调整（涡轮流量计、MMD 智能流量仪按说明书调节）。3.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。4.启动循环水泵前一定要检查泵轴是否转动，检查各阀的开或关的位置， 全开阀 13，全关阀 2，各放气阀关，全开平衡阀，后启动循环水泵。5.排气：（1）管路排气；（2）测压管排气；（3）全开平衡阀，缓慢旋动压 差计上放气阀，同时

16、注意水银柱的变化，防止冲水银，排除压差计中的 气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走），排气 完毕后一定要关闭放气阀。6.读取压差计零位读数。7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（810 个），测定直管 部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。8.测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs 、压差 Dp1 （或 Dp2 ）。 注意：每改变一次流量后，等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。五、实验数据记录实验装置号： ，被测管长： ，被测管径： 被测管件： ，仪表常数： 次/升，水温： 。序号流量仪读数（次/s）直

17、管阻力损失p1局部阻力损失p2U 管左边读数cmHgU 管右边读数cmHgU 管左读数cmHgU 管右边读数cmHg0（初始）（初始）（初始）（初始）12345678910六、实验数据处理数据处理结果如表所示，以序号 1 为例写出计算过程。序号流量Vs m3/s流速u m/s密度kg/m3粘度Pa sReR1cmHgR2cmHgp1Pap2Pa12345678910七、实验结果与讨论1.用双对数坐标纸关联一定e使用的原因。d 下，l 和 Re 的关系，并解释这一关系能推广2.为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？3.在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么

18、？4.U 形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？5.为什么本实验数据须在双对数坐标纸上进行标绘？ 附录：涡轮流量计工作原理涡轮流量计的传感器由壳体、前导向架、涡轮叶轮、后导向架、压紧圈和 带放大器的磁电感应转换器等组成。当被测流体流经传感器时，传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋 转，叶轮即周期性地改变磁电感应系统中地磁阻值，使通过线圈的磁通量周期 性地发生变化，线圈中便感应出交流电信号。交变的电信号频率与涡轮的转速 成正比，也即与流量成正比。这个电脉冲信号，经放大器放大后传送至相应的 流量积算仪表，进行流量或总量的测量。流量（升/s）=流量积算读数（次/s）/仪表常数（

19、次/升）实验二离心泵的性能测定一、实验目的1.熟悉离心泵的操作，了解离心泵的结构和特性。2.学会离心泵特性曲线的测定方法。3.了解单级离心泵在一定转速下的扬程、轴功率、效率和流量之间的关系。二、实验原理离心泵的特性主要是指泵的流量、扬程、功率和效率，在一定的转速下， 离心泵的流量、扬程、功率和效率均随流量的大小改变。即扬程和流量的特性曲线 H e =f (Qe ) ；功率消耗和流量的特性曲线 N 轴 =f (Qe ) ；及效率和流量的特性曲线h =f (Qe ) 。这三条曲线为离心泵的特性曲线。它们与离心泵的设计、加工情况有关，必须由实验测定。三条特性曲线中的 Qe 和 N 轴 由实验测定。

20、H e 和h 由以下各式计算，由伯努 利方程可知：22式中：H e = H压强表+ H 真空表+ h0+ u0 - u12gH e 泵的扬程（m液柱）H 压强表 压强表测得的表压（m液柱）H 真空表 真空表测得的真空度（m液柱）h0 压强表和真空表中心的垂直距离（m）u0 泵的出口管内流体的速度（m/s）u1 泵的进口管内流体的速度（m/s）g 重力加速度（m/s2）流体通过泵之后，实际得到的有效功率： N e =H e Q e r102；离心泵的效率：h = N eN 轴。在实验中，泵的轴功率由所测得的电机的输入功率 N 入 计算：N 轴 = h传h电 N 入式中：N e 离心泵的有效功率（

21、kw）3Qe 离心泵的输液量（m /s ）r 被输送液体的密度（/m3）N 入 电机的输入功率（kw）N 轴 离心泵的轴功率（kw）h 离心泵的效率h 传传动效率，联轴器直接传动时取 1.00h 电电机效率，一般取 0.90三、实验装置和流程1.装置1) 被测元件：1 1 BL - 6 型离心泵进口管径40mm ；出口管径25mm22) 测量仪表：真空表精度 1.5 级；量程 0-0.1MPa压力表精度 1.5 级；量程 00.4MPa流量计精度 0.5 级；量程 1.610m3/h（LW-25 涡轮流量计） 功率表精度±0.5%F.S（DP3（I）-W1100（单相）MDD 智能流

22、量仪装置的仪表常数为 324.79 次/升，装置的仪 表常数为 324.91 次/升。3) 循环水箱2. 流程1)离心泵2)真空表3)压力表4)流量计5)循环水箱6)引水阀7)上水阀8)调节阀9)排水阀10) 底阀19四、实验步骤1.开放上水阀门，水箱充水至 80%。2.关闭功率表、流量计的二次仪表及调节阀。3.开启引水阀，反复开启和关闭放气阀，尽可能排除泵体内的空气。排气结 束，关闭引水阀。4.启动离心泵（首先检查泵轴是否转动，全关阀 8，后启动）。5.开启各仪表开关。6.开启调节阀至最大开启度，由最大流量范围合理分割流量，进行实验布点。7.由调节阀调节流量，每次流量调节稳定后再读取各实验数

23、据。8.实验装置恢复原状，并清理实验场地。五、实验数据记录实验装置号： ，电机转速： ，进口管径： 出口管径： ，仪表常数： 次/升，水温： ，功率表系数 ，h。= 。序号流量仪读数（次/s）压力表读数MPa真空表读数MPa功率表读数12345678910六、实验数据处理数据处理结果如表所示，以序号 1 为例写出计算过程。序 号流量流速(m/s)H 表压mH 真空度m扬程He m有效功率 Nekw轴功率Nkw效率%m3/sm3/hu1u012345678910七、实验结果及讨论1.绘出所测离心泵的特性曲线图，并与制造厂给出的特性曲线图比较。2.实验中如何根据压力表的读数来调节流量使流量的分布较

24、为均匀？3.离心泵开启前为什么要灌泵？4.为什么离心泵启动时要关闭出口阀和拉下功率表的开关？5.正常工作的离心泵，在其进口管上设阀门是否合理，为什么？6.为什么在离心泵进口管下端安装底阀？从节能观点上看，底阀的装设是否 有利？你认为如何改进？实验三过滤实验一、实验目的1. 熟悉板框压滤机的结构。2. 学会板框压滤机的操作方法。3. 测定一定物料恒压过滤方程中的过滤常数 K 和 qe，确定恒压过滤方程。二、实验原理过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或 气体中分离出来的过程。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动。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

25、不断增加。因此在势能 差（p+gz）不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降， 即过滤速度不断降低。过滤速度 u 的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过 滤介质的滤液量，即：u=dV/（Ad），式中 A 代表过滤面积 m2，代表过滤 时间 s，V 代表滤液量 m3。影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液(含 有固体粒子的流体)性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。 比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固定床的表观速度 u。同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷 诺范围。因此，可利用流体通过固

26、体床压降的简化数学模型，寻求滤液量 q 与 时间的关系。在低雷诺数下，可用康采尼(Kozeny)的计算式，即：3u = dq = e ´ 1 ´D p d t(1 -e ) 2 a 2 K mL对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速率的计算式为：dq = D p = K d tr v m ( q+ q e )2( q+ q e )式中：qe=Ve/A，Ve 为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量 m3；r为滤饼的比阻 1/m2；v 为单位体积滤液所得到的滤饼的体积 m3/m3；为滤液 的粘度 Pa s；K 为过滤常数 m2/s。在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得

27、：q2+2qqe=K。 由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间或者在过滤时间、过滤条件一定时为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。在利用上述方程计算时，需要知道 K、qe 等常数，而 K、qe 常数只有通过 实验才能测定。在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式：t=1qKq +2 qKe因此，实验时只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量以/qq 作图得直线。读取直线斜率 1/K 和截距 2qe/K，求取常数 K 和 qe 的值。或者 将/q 和 q 的数据用最小二乘法求取 l/K 和 2qe/K 值，进而计算 K 和 qe 的值。

28、 若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液 q1，则在1 至2 及 q1至 q2 范围内将上述微积分方程积分整理后得：t - t 1 =q - q 11 (qK2- q 1 ) +K(q 1+ q e )上述表明 q-q1 和（1）/（qq1）为线性关系，从而能方便地求出过滤常数 K 和 qe。用最小二乘法回归直线方程时，设回归方程为 y=+x，则=（xy）平均x 平均 y 平均/（x2）平均（x 平均）2，=y 平均x 平均。三、实验装置和流程1. 装置 实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、滤液计量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙(CaCO3)或碳酸镁(M

29、gCO3) 的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液由供料泵管路循环。 配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过滤机过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕 后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。2.实验流程 本实验的流程如下图所示。图中给出了两套装置的流程。四、实验操作步骤及要点1. 实验可选用 CaCO3 粉末配制成滤浆，其量约占料桶的 2/3 左右，配制 浓度在 8.0B°左右（约 10%，wt）。2. 料桶内滤浆可用压缩空气和循环泵进行搅拌，桶内表压强控制在 00.1MPa，不能超过料桶承受的压强0.14MPa，。3. 滤布在装上之前要先用水浸湿。4. 实验操作前，应先让供料泵通过

30、循环管路，循环操作一段时间，过滤时 也要保证料液循环。结束后，应关闭料桶上的出料阀，打开旁路上清水管路清 洗供料泵，以防止 CaCO3 在泵体内沉积。5. 实验初始阶段不是恒压操作。因此可采用二只秒表交替计时，记下时间 和滤液量，并确定恒压开始时间1 和相应的滤液量 q1。过滤压强不要超过0.08MPa。6. 当滤液量很少时，滤渣已充满滤框后，过滤阶段可结束。五、实验数据记录过滤物系：轻质碳酸钙计量筒直径：圆板过滤器直径：内径 150mm框厚：过滤操作压强：料液浓度：料液温度：序号时间间隔（s）间隔中的滤液量（L）1（恒压前）234567891011121314六、实验数据处理数据处理结果如表

31、所示，以序号 2 为例写出计算过程。序号间隔时间 s间隔滤液量 Vm3q m3/m2累积滤 液量 V m3累积 q m3/m2累积 时间s（1）/（qq1）qq1m3/m21234567891011121314七、实验结果及讨论1. 将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出 K 和 qe，并写出恒压过滤 方程。2.用最小二乘法求取斜率和截距并由此求出 K 和 qe，与图解求出的比较。3.本实验如何洗涤滤饼？4.本实验如何吹干滤饼？5.在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数 s 和物料特性常数 k？实验四旋风分离实验一、实验目的1.了解旋风分离器中惯性离心力产生过程；验证惯性离心力进行非均项 分

32、离过程的原理。2.了解如何用实验的方法测定旋风分离器的性能。3. 测定粒级效率曲线。 二、实验原理 评价旋风分离器的性能的主要指标是尘粒从气流中的分离效果及气体经过旋风分离器的压降，即用临界粒径、分离效率、压降三个参数进行评价。1. 临界粒径对于一定尺寸的旋风分离器来说，理论上存在着一个 dc 值，凡直径大于 dc 的颗粒均应能分离下来，而小于 dc 的颗粒则分离不出来。根据临界粒径的定 义，可以从旋风分离器气流出口处测得被带出颗粒的最大粒径，稍大于该粒径 的尺寸即为颗粒的临界粒径 dc。测量颗粒粒径的方法有筛分法、仪器测量法、 显微镜测量法等。2. 分离效率 粒级效率计算公式为：h p ,i

33、C- C=1,i2,iC1,i（1）气体含尘浓度与颗粒质量、气体流量和时间存在如下关系：C=G Qt（2）将式（2）代入式（1）得：h p.i= DGiG1,i3式中C1,i 进口气体中粒径为 di 的颗粒浓度，g/m3C2,i 出口气体中粒径为 di 的颗粒浓度，g/mG 含尘气流中，某粒径的颗粒质量，gQ 气体流量，m3/st 分离时间，sDGi 被分离出粒径为 di 的颗粒质量，gG1,i 进口气体中粒径为 di 颗粒质量，g测得一系列 di 下的h p ,i 值，用 di 为横坐标，h p ,i 为纵坐标，绘图即可得到粒级效率曲线。3. 压降 在气体进、出口处分别用压力表测得各处的压力

34、，二者之差即为压降。三、实验装置及流程实验流程如图所示，启动鼓风机，打开粉尘筒的隔板，粉尘随气流进入旋 风分离器，绝大部分粉尘在旋风分离器内与气流分离，被分离的粉尘通过旋风 分离器的锥体段进入集灰斗，没有被分离的少部分粉尘随气流进入集尘袋被捕 集。四、实验步骤1. 用筛分法测量不同粒级范围内的颗粒群分布比例；2.称取一定量的粉煤灰放入粉尘筒内；3.启动鼓风机至一定流量，待气流稳定后测量出气体的流量并记录；4.打开粉尘筒底部的隔板，使粉尘随气流进入旋风分离器中进行分离，同 时按下秒表，记录旋风分离时间；5.当粉尘筒内无粉尘时，立即按下秒表，旋风分离时间记录结束；6.从旋风分离器出口的捕尘袋中取出

35、少量粉尘，测量颗粒的最大粒径，大 于该粒径的上一个粒级尺寸即为颗粒临界粒径 dc；7.从旋风分离器的集灰斗中取出被分离的粉尘，用筛分法测量不同粒级范 围颗粒群的重量；8.若用不同的流量进行实验，重复 27 步。五、数据记录及数据处理表 1 旋风分离实验原始数据记录及数据处理表气体流量（m3/s）分离时间（s）进口压力 p1（kPa）出口压力p2（kPa）颗粒尺寸 范围（m）平均粒径 d/（m）进口气流各粒 级质量 G1，i（g）出口气流各粒 级质量 G2，i（g）被分离各粒级 质量Gi（g）粒级效率（%）临界粒径（m）压降p（Pa）六、实验结果及讨论1. 绘出粒级效率曲线。2. 计算临界粒径，

36、试解释理论临界粒径与实际临界粒径存在差异的原因。3. 气流流量对分离效果有何影响？为什么？29实验五传热实验一、实验目的1. 了解换热器的结构及用途。2. 学习换热器的操作方法。3. 了解传热系数的测定方法。4. 测定所给换热器的传热系数 K。5.学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。二、实验原理根据传热方程 Q=KAtm ，只要测得传热速率 Q、有关各温度和传热面积， 即可算出传热系数 K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器 来测定 K，只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流 量即可。在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气放出的热量

37、Q1 与自来水 得到的热量 Q2 应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不 等，实验中以 Q2 为准。三、实验流程及设备本实验装置由列管换 热器、风机、空气电加热器、 管路、转子流量计、温度计 等组成。空气走管程，水走 壳程。列管式换热器的传热 面积由管径、管数和管长进 行计算。四、实验步骤及操作要领1. 熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。2. 在实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。3. 控制所需的气体和水的流量。4.待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数。重复 1 次。5.保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重

38、复第 4 步。6.保持第 4 步水的流量，改变空气的流量，重复第 4 步。7.实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。五、实验数据记录和整理1. 设备参数和有关常数列管换热器的管数 n 根；管长 l m；管径 d m； 空气温度 ；大气压 MPa；转子材料 ； 换热流型 ；换热面积 0.4m22. 实验数据记录表序号风机出 口压强 mH2o空气流 量读数m3/h空气进 口温度空气出 口温度水流量 L/h水进口 温度水出口 温度1168021680116602166011620216201112021120162026203. 数据处理表序号空气 流量 m3/s水流 量 kg/s水的算术 平均

39、 温度水的 比热 J/kg传热 速率 J/s对数平均 温差 tm换热 面积 m2传热 系数 K W/m2KK 的平 均值 W/m2K1212121212六、实验结果及讨论1. 求出换热器在不同操作条件下的传热系数。2.对比不同操作条件下的传热系数，分析数值，你可得出什么结论？3.转子流量计在使用时应注意什么问题？如何校正读数？4.针对该系统，如何强化传热过程才更有效，为什么？5.逆流换热和并流换热有什么区别？你能用该实验装置加以验证吗？6.传热过程中，哪些工程因素可以调动？7.该实验的稳定性受哪些因素的影响？8.你能否对此实验装置作些改进，使之能够用于空气一侧对流传热系数 的测定？实验六吸收实

40、验一、实验目的1. 了解填料吸收塔的基本构造、吸收过程的基本流程及其操作。2. 掌握吸收总传质系数 Kya 的测定方法。二、实验原理对低浓度气体吸收且平衡线为直线的情况，吸收传质速率由吸收方程决定N A =K y aV 填 D y m则只要测出 NA，测出气相的出、入塔浓度，就可计算 Kya，而N A = V( y 1 -y 2 )式中 V 为混合气体的流量，mol/s，由转子流量计测定，y1、y2 分别为进塔和出 塔气相的组成（摩尔分率），用气相色谱分析得到。液相出塔浓度由全塔物料 衡算得到。计算ym 时需用平衡数据，本实验的平衡数据如下所示。s丙酮、空气混合气体中丙酮的极限浓度 y *与空

41、气温度 t 的关系（压强为1.2×105Pa）空气温度010152025303540y *%（mol）s8.511.414.617.924.430.938.246.3丙酮的平衡溶解度液相浓度x平衡分压，kPa10203040500.010.9061.5992.7064.3997.7040.021.7993.0664.9987.97112.1290.032.6924.4797.13111.06316.5280.043.4665.7058.99718.86220.6600.054.1856.83810.79616.52824.5250.064.7457.75712.26318.79427

42、.7240.075.3188.66413.59620.92630.9230.085.7719.43114.92822.79333.7220.096.29710.19716.12824.52536.2550.106.74410.93017.06126.25838.654三、实验流程及设备实验装置包括空气输送，空气和丙酮鼓泡 接触以及吸收剂供给和 气液两相在填料塔中逆 流接触等部分，其流程 示意如图所示。空气的压力定为 0.2×104 Pa。四、实验步骤及操作要领1.熟悉实验流程，学习填料塔的操作。在空气流量恒定条件下，改变清 水流量，测定气体进出口浓度 y1 和 y2，计算组分回收率、

43、传质推动力ym 和传质系数 Kya。2.在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测定气体进出口浓度 y1 和 y2， 计算组分回收率、传质推动力ym 和传质系数 Kya。3.改变吸收液体的温度，重复实验。4.在控制定值器的压强时应该注意干将空压机的出口阀门微开。5.加热水时，要缓慢调节变压器的旋钮。6.调节参数后要有一段稳定时间，直至出口水温基本恒定，取样时先取y2 再取 y1。7. 转子流量计的读数要注意换算。8.气体流量不能超过 600L/h。液体流量不能超过 7L/h，防液泛。五、实验数据记录及处理1. 设备参数和有关常数 实验装置的基本尺寸：塔内径 m；填料层高度 m；填料尺寸 ； 自 查

44、 丙 酮 空 气 物 系 的 平 衡 数 据 ；大 气 压 ；室温 。2. 实验数据序号计前空气压力 MPa空气温度空气流量读数 L/h水的流量读数 L/h水温入塔气 体浓度出塔气 体浓度14002102400610360061044006303.计算结果表序 号混合气体流量mol/s混合液体流量mol/sy1y2x1y *1ymNAKya1234六、实验结论及讨论1.从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响？2.从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼有 之？3.填料吸收塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的？4.在该实验装置上如何验证吸收剂温度对吸收过程影响？5.查出丙酮的平衡数据，拟合出计算式。6.如何正确使用转子流量计？7.若没有达到稳定状态就测数据，对结果有何影响？8.读数是否要同时进行？实验七干燥实验一、实验目的1.学习流化床的操作，掌握流化床的一