化工原理试验讲义

1、化工原理实验讲义内蒙古大学化学化工学院化工原理教研室2009.3化工原理实验基础知识实验一雷诺实验（B）-实验二单项流动阻力的测定（A）实验三单项流动（光滑、粗糙、局部）阻力的测定实验四流量计（文丘里）性能测定(A)实验五流量计（孔板）性能测定（B）实验六离心泵性能测定实验（A）实验七离心泵计算机数据采集及过程控制实验（实验八旋风分离器的原理及操作（A）实验九恒压过滤常数测定实验（B）实验十气-汽对流传热实验（A）实验一气一汽对流传热综合实验（B）实验十二裸管与绝热管传热实验（B）实验十三簿膜蒸发实验（B）实验十四精馏塔计算机数据采集和过程控制实验（实验十五填料塔液侧传质膜系数的测定（B)实验

2、十六液一液萃取塔实验（B）实验十七计算机控制干燥速率曲线测定实验(B)B)B)10121416182021232529313338414534化工原理实验基础知识绪论化工原理实验是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程。 化工原理实验属于工程实验范畴，与一般化学实验相比，不同之处在于它具有工程特点。每个实验项 目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验能建立起一定的工程概念，同时，随着实验课的进 行，会遇到大量的工程实际问题，对理工科学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多 工程实验方面的原理及测试手段，可以发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的

3、数学模型之 间的关系，也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程，一经了解，可以只用最基本的原理来解 释和描述。因此，在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高，为今后 的工作打下坚实的基础。、化工原理实验教学目的化工原理实验教学的目的主要有以下几点：1巩固和深化理论知识在学习化工原理课程的基础上，进一步理解一些比较典型的已被或将被广泛应用的化工过程与设 备的原理和操作，巩固和深化化工原理的理论知识。2提供一个理论联系实际的机会将所学的化工原理等化学化工的理论知识去解决实验中遇到的各种实际问题，同时学习在化工领域内如何通过实验获得新的知识和信息。3培养学生从事科学实验的能

4、力实验能力主要包括：为了完成一定的研究课题，设计实验方案的能力；进行实验，观察和分 析实验现象的能力和解决实验问题的能力；正确选择和使用测量仪表的能力；利用实验的原始数 据进行数据处理以获得实验结果的能力；运用文字表达技术报告的能力等。学生只有通过一定数量 的实验训练，才能掌握各种实验技能，为将来从事科学研究和解决工程实际问题打好坚实的基础。4培养科学的思维方法、严谨的科学态度和良好的科学作风，提高自身素质水平。、化工原理实验的特点本课程内容强调实践性和工程观念，并将能力和素质培养贯穿于实验课的全过程。围绕化工原 理课程中最基本的理论，开设有设计型、研究型和综合型实验，培养学生掌握实验研究方法

5、，训练 其独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。实验设备采用手动操作和计算机在线数据采集与控制系统，引入先进的测试手段和数据处理技 术；实验室开放，除完成实验教学基本内容外，可为对化工原理实验感兴趣的同学提供实验场所，培 养学生的科研能力和创新精神。三、化工原理实验教学内容与方法1.化工原理实验教学内容化工原理实验教学内容主要包括实验理论教学、计算机仿真实验和典型的单元操作实验三大部分。1）实验理论教学主要讲述化工原理实验教学的目的、要求和方法；化工原理实验的特点；化工原理实验的研究方 法；实验数据的误差分析；实验数据的处理方法；与化工原理实验有关的计算机数据采集与控制基本 知识等。2）计算

6、机仿真实验包括仿真运行、数据处理和实验测评三部分。3）典型单元操作实验典型单元操作实验内容在化工基础实验室完成2化工原理实验教学方法由于工程实验是一项技术工作，它本身就是一门重要的技术学科，有其自己的特点和系统。为了 切实加强实验教学环节，将实验课单独设课。每个实验匀安排现场预习（包括仿真实验）和实验操作 两个单元时间。化工原理实验工程性较强，有许多问题需事先考虑、分析，并做好必要的准备，因此 必需在实验操作前进行现场预习和仿真实验。化工原理实验室实行开放制度，学生实验前必须预约。化工原理实验成绩实行结构成绩制，分为如下部分：1）2）3）4）预习情况、仿真实验、现场提问。实验操作。实验报告质量

7、。期末笔试成绩。期末笔试为闭卷考试，主要考核学生对工程实验研究方法掌握和应用的程度，包括以下几方面的 内容：实验方法、实验原理、实验设计、实验操作、数据处理、实验分析、工程实践等几方面的内容。四、实验各环节要求化工原理实验包括实验预习；实验操作；测定、记录和数据处理、实验报告编写等四个主要环节，各个环节的具体要求如下：1预习环节要满足达到实验目的中所提出的要求，仅靠实验原理部分是不够的，必须做到以下几点：（1）认真阅读实验讲义，复习课程教材以及参考书的有关内容，为培养能力，应试图对每个实 验提出问题，带着问题到实验室现场预习。2）到实验室现场熟悉设备装置的结构和流程。（3）明确操作程序与所要测

8、定参数的项目，了解相关仪表的类型和使用方法以及参数的调整、 实验测试点的分配等。4）进行仿真实验和仿真实验测评。5）对仪器操作特别要求或注意事项做到心中有数，以免损坏仪器或发生意外。2实验操作环节一般以 2 人为一小组合作进行实验，实验前必须作好组织工作，做到既分工、又合作，每个组员要各 负其责，并且要在适当的时候进行轮换工作，这样既能保证质量，又能获得全面的训练。实验操作注意事项如下：(1)实验设备的启动操作，应按教材说明的程序逐项进行，设备启动前必须检查：(a) 对泵、风机、压缩机、真空泵等设备，启动前先用手扳动联轴节，看能否正常转动。(b) 设备、管道上各个阀门的开、闭状态是否合乎流程要

9、求。上述两点皆为正常时，才能合上电闸，使设备运转。(2 )操作过程中设备及仪表有异常情况时，应立即按停车步骤停车并报告指导教师，对问题的处理 应了解其全过程，这是分析问题和处理问题的极好机会。(3) 操作过程中应随时观察仪表指示值的变动，确保操作过程在稳定条件下进行。出现不符合规律 的现象时应注意观察研究，分析其原因，不要轻易放过。(4) 停车前应先后将有关汽源、水源、电源关闭，然后切断电机电源，并将各阀门恢复至实验前所 处的位置(开或关)。3. 测定、记录和数据处理：(1) 确定要测定哪些数据凡是对实验结果有关或是整理数据时必需的参数都应一一测定。原始数据记录表的设计应在实验前完 成。原始数

10、据应包括工作介质性质、操作条件、设备几何尺寸及大气条件等。并不是所有数据都要直接测 定，凡是可以根据某一参数推导出或根据某一参数由手册查出的数据，就不必直接测定。例如水的粘度、 密度等物理性质，一般只要测出水温后即可查出，因此不必直接测定水的粘度、密度，而应该改测水的温 度。(2) 实验数据的分割：这里就涉及到实验数据均匀分割的问题。化工原理实验最坐标不同所采用的分割方法也不同。其分割值X与实验预Xmax , Xmin 之间的关系如下：一般来说，实验时要测的数据尽管有许多个，但常常选择其中一个数据作为自变量来控制，而把其它 受其影响或控制的随之而变的数据作为因变量，如离心泵特性曲线就把流量选择

11、作为自变量，而把其它同 流量有关的扬程、轴功率、效率等作为因变量。实验结果又往往要把这些所测的数据标绘在各种坐标系上, 为了使所测数据在坐标上得到分布均匀的曲线， 常用的有两种坐标纸；直角坐标和双对数坐标， 定的测定次数n以及其最大、最小的控制量(a)对于直角坐标系：Xi =XminXm a QXm j nn -1对于双对数坐标:Xi =Xminlog 5=log XmaXgg xminn 1XmaxXiH4 =Xi 边X1读数与记录待设备各部分运转正常，操作稳定后才能读取数据，如何判断是否已达稳定？ 一般是经两次测 定其读数应相同或十分相近。当变更操作条件后各项参数达到稳定需要一定的时间，因

12、此也要待其稳定后 方可读数，(b) 作敏捷。(C)(3)(a)I Xmin 丿否则易造成实验结果无规律甚至反常。同一操作条件下，不同数据最好是数人同时读取，若操作者同时兼读几个数据时，应尽可能动每次读数都应与其它有关数据及前一点数据对照，看看相互关系是否合理？如不合理应查找原 因，是现象反常还是读错了数据？并要在记录上注明。1分23秒，应记(d) 所记录的数据应是直接读取的原始数值，不要经过运算后记录，例如秒表读数 为1 38，不要记为83。(e) 读取数据必须充分利用仪表的精度，读至仪表最小分度以下一位数，这个数应为估计值。如水银温度计最小分度为 0.1 C，若水银柱恰指 22.4 C时，应

13、记为22.40 C。注意过多取估计值的位数是毫无意义的。碰到有些参数在读数过程中波动较大，首先要设法减小其波动。在波动不能完全消除情况下，可取波 动的最高点与最低点两个数据，然后取平均值，在波动不很大时可取一次波动的高低点之间的中间值作为 估计值。(f )不要凭主观臆测修改记录数据，也不要随意舍弃数据，对可疑数据，除有明显原因，如读错， 误记等情况使数据不正常可以舍弃之外，一般应在数据处理时检查处理。(g)记录完毕要仔细检查一遍，有无漏记或记错之处，特别要注意仪表上的计量单位。实验完毕， 须将原始数据记录表格交指导教师检查并签字，认为准确无误后方可结束实验。(4)数据的整理及处理：(a )原始

14、记录只可进行整理，绝不可以随便修改。经判断确实为过失误差造成的不正确数据须注明 后可以剔除不计入结果。(b )采用列表法整理数据清晰明了，便于比较，一张正式实验报告一般要有四种表格：原始数据记 录表、中间运算表、综合结果表和结果误差分析表。中间运算表之后应附有计算示例，以说明各项之间的 关系。Re(c )运算中尽可能利用常数归纳法，以避免重复计算，减少计算错误。例如流体阻力实验，计算 和入值，可按以下方法进行。例如：Re的计算du PRe =A =竺，故有k其中d、卩、P在水温不变或变化甚小时可视为常数，合并为Re = AuA的值确定后，改变U值可算出Re值。又例如，管内磨擦系数入值的计算，由

15、直管阻力计算公式d 2、d 2 ,AP 人飞= B l P UU式中常数又实验中流体压降仲，用U型压差计读数 R测定，则AP = gR(Po-P)=BRB = g(巳-P)将iP代入上式整理为式中常数式中常数B为 B =dl入的计算非常方便。仅有变量R和U，这样(d)实验结果及结论用列表法、图示法或回归分析法来说明都可以，但均需标明实验条件。列表法、 图示法和回归分析法详见第三章实验数据处理。4、编写实验报告实验报告根据各个实验要求按传统实验报告格式撰写，报告的格式详见本章第五部分。实验报告应按 规定时间上交，否则报告成绩要扣分；不交实验报告者没有实验报告成绩。五、实验报告的编写实验报告是实验

16、工作的全面总结和系统概括，是实践环节中不可缺少的一个重要组成部分。化工原理 实验具有显著的工程性，属于工程技术科学的范畴，它研究的对象是复杂的实际问题和工程问题，因此化 工原理的实验报告可以按传统实验报告格式或小论文格式撰写。1、传统实验报告格式 本课程实验报告的内容应包括以下几项：（ 1）实验名称，报告人姓名、班级及同组实验人姓名，实验地点，指导教师，实验日期，上述内容作为 实验报告的封面。（2）实验目的和内容 简明扼要地说明为什么要进行本实验，实验要解决什么问题。（3）实验的理论依据（实验原理） 简要说明实验所依据的基本原理，包括实验涉及的主要概念，实验依据的重要定律、公式及据此推算 的重

17、要结果。要求准确、充分。（4）实验装置流程示意图 简单地画出实验装置流程示意图和测试点、 控制点的具体位置及主要设备、 仪表的名称。 标出设备、 仪器仪表及调节阀等的标号，在流程图的下方写出图名及与标号相对应的设备、仪器等的名称。（5）实验操作要点 根据实际操作程序划分为几个步骤，并在前面加上序数词，以使条理更为清晰。对于操作过程的说明 应简单、明了。（6）注意事项 对于容易引起设备或仪器仪表损坏、容易发生危险以及一些对实验结果影响比较大的操作，应在注意 事项中注明，以引起注意。（7）原始数据记录 记录实验过程中从测量仪表所读取的数值。读数方法要正确，记录数据要准确，要根据仪表的精度决 定实验

18、数据的有效数字的位数。（8）数据处理数据处理是实验报告的重点内容之一， 要求将实验原始数据经过整理、 计算、 加工成表格或图的形式。 表格要易于显示数据的变化规律及各参数的相关性；图要能直观地表达变量间的相互关系。（9）数据处理计算过程举例 以某一组原始数据为例，把各项计算过程列出，以说明数据整理表中的结果是如何得到的。（10）实验结果的分析与讨论a）b）c）d）e）f）11）实验结论，结论是根据实验结果所作出的最后判断，得出的结论要从实际出发，有理论依据。实验结果的分析与讨论是作者理论水平的具体体现，也是对实验方法和结果进行的综合分析研究，是 工程实验报告的重要内容之一，主要内容包括： 从理

19、论上对实验所得结果进行分析和解释，说明其必然性； 对实验中的异常现象进行分析讨论，说明影响实验的主要因素； 分析误差的大小和原因，指出提高实验结果的途径； 将实验结果与前人和他人的结果对比，说明结果的异同，并解释这种异同； 本实验结果在生产实践中的价值和意义，推广和应用效果的预测等； 由实验结果提出进一步的研究方向或对实验方法及装置提出改进建议等。实验一雷诺实验（B）一、实验目的1、 建立层流和湍流两种流动型态和层流时导管中流速分布”的感性知识；2、确立“层流和湍流与 Re之间有一定联系”的概念。二、实验任务1、先作演示实验，观察三种现象：（1）层流；（2）湍流;（3）层流流速分布曲线的形成。

20、2、3、(1)维持高位槽液面最高，在稳定的情况下，测定不同流动形态的雷诺准数。测取管中水流从层流转变为湍流时Re临界值，比较和分析下面两种情况的实验结果,液面高度稍有下降）。,在此情况下，液面有扰动）。停止注水以保持液面平静（但随着槽中的水由导管流出 保持水槽高度不变（在水槽排水的同时，不断注水入槽三、实验装置如图所示。 94XUVo2图一雷诺实验装置V01 示踪剂调节阀;（1）高位墨水瓶；（2）进水稳流装置；（3）试验导管；（4）转子流量计；（5）高位水槽 V 上水调节阀。V03水流量调节阀； V 泄水截止阀。高位槽内水由自来水管提供，水量由V02阀控制。高位水槽的水进入玻璃管 ，经转子流量

21、计（4）,由排 水管排出，管内流速大小由阀 V,3控制，流量可由转子流量计（4）直接读出。（1）为高位墨水瓶，供贮墨水 之用，墨水量大小由V）i阀控制。四、操作注意事项在做第3项实验任务时，最好先观察测液面平静时的 Re临界值，然后再开启高位水槽的进水阀以便在维 持液高度不变的条件下观察 ，因为如果先开进水阀以维持液面不变，液面的平静就已被扰乱，再要平静下来就需要很长时间。在开启高位槽的进水阀时，也应注意控制进水量，使其稍大于用水量即可（此时可以看见溢流管有少许水量溢下）。否则，如果进水量太大，溢流量太多，在大量溢流的干扰下，液面波动一定严重，必 然影响实验效果。,管子内径？21mmK温五、实

22、验记录项目流速测 定雷诺准数Re流动型态序号转子流量 计读数流量VI/S流速Um/s实际观察到的流动型态根据Re作出的判断123.kg/m3,水的粘度设备编号C 水的密度Pa S八、思考题：1. 影响流体流动形态的因素有哪些？2. 如果管子不是透明的，不能直接观察来判断管理中的流体流动型态，你认为可以用什么办法来判断3.有人说可以只用流速来判断管中的流体流动形态，流速低于某一具体数据值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以由流速的数值来判断流动型态？实验二单项流动阻力的测定（A）一、实验目的1学习直管摩擦阻力 P、直管摩擦系数I的测定方法。2掌握直管摩擦系数I与雷诺数Re之

23、间关系及其变化规律。3学习压强差的几种测量方法和技巧。4掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。、实验内容测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数I。2测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数I与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。三、实验原理流体在管道内流动时， 由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。 与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，流体在直管内流动阻力的大小hf=竺府它们之间存在如下关系。=异2?=1 d(1-1 )X =竺经小计QRe =(1-2 )(1-3 )式中：d-管径，m ;直管阻力引起的压强降，Pa;卜管长，mU 流速，m / s ;P 流体的密度，kg / m 3

24、;流体的粘度，N - s / m 2。直管摩擦系数入与雷诺数Re之间有一定的关系, 段管长I和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度 管段流体阻力引起的压强降这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管 P和粘度卩也是定值。所以本实验实质上是测定直 P与流速U （流量V）之间的关系。根据实验数据和式（1-2 ）可计算出不同流速下的直管摩擦系数 入与Re的关系曲线。入，用式（1-3）计算对应的 Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出 四、实验装置(13)KJa ffi卿A1(12)(11)OA2图一.单相流动阻力测定（6）,导,离心泵；（11）,电动机；（12）,流（1）, （2）玻璃

25、转子流最计；（3）,数字电压表；（4）,压力传感器；（5）,空气一水倒置U型管;压管；（7）,被测直管段（l=1.6m） ；（ 8）,储水槽；（9）,放水阀；（10）体输送管路；（13），流量调节阀。实验装置与流程如附图一所示。主要流程是由离心泵将储水槽中的水抽出 子流量计测量流量，然后送被测直管段测量流体阻力，经过回流管流回储水槽体流动阻力 Pr可根据其数值大小分别采用压力传感器和空气一水倒置U型管压差计测量。主要流程是由离心泵将储水槽中的水抽出，送入实验系统，首先经过转子流量计测量流量，然后送被测直管段测量流体阻力，经过回流管流回储水槽，水循环使用。被测直管段流体流动阻力Pr可根据其数值大

26、小分别采用压力传感器和空气一水倒置 五、实验方法及步骤1. 接通压力传感器的电源，予热2. 检查导压系统内有无气泡存在U型管压差计测量。,送入实验系统，首先经过转 ,水循环使用。被测直管段流1015分钟,调好数字电压表的零点；,方法是当流量为零时，打开空气一水倒 U型管连接Ai,A 2的止水夹， 若空气一水倒U型管内两液柱的高度差不为零，则说明系统内有气泡存在。赶净气泡方可测取数据。赶气泡的方法：将流量调至最大，然后打开A1 ,A 2处的止水夹，排出导压管内的气泡，直至排净为止。3. 测取数据的顺序可以大流量至小流量，反之也可，一般测 20 15组数，建议测定流量（L/h）为的压力差。注意当流

27、量1000,900,800,700,600,500,400,300,200,160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16 小于300L/h时，改用空气一水倒 U型管压差计测量 Pr。4. 待数据测量完毕，应关闭流量调节阀，切断电源。六、实验注意事项1. 启动离心泵前，应关闭流量调节阀。,方可记录数据。2. 在实验过程中，每调节一个流量之后，应待流量和直管压降的数据稳定以后3. 利用压力传感器测大流量下Pr时,空气一水倒U型管连接处,A 1 ,A 2止水夹应夹上（关闭）,否则影响测量数值，而用倒U型管测小流量 Pr时,A 1 ,A 2应打开。七、实验数据处理1. 由实验测

28、得的水温，查表求得密度与粘度，按照（1 2）式和（1 3）式计算入和R。2. 根据计算出的一系列入和艮,在半对数坐标纸上，绘出入一 log（R e）曲线。表一、直管阻力实验数据表（光滑直管内径mm管长米）3t=C、卩=（pa.s）、P=（Kg/m ）、仪表的初始读书 =KPa序 号Q (l/h)R P (KPa)u (m/s)Re入(KPa)(mmHzO)12设备的主要技术数据：管径d和管长L （第一套装置d=0.0079m,管长1.6m。第二套装置 d=0.0078m，管长1.6m。）对于第一套实验装置用压力传感器测得的P（V）值,需用回归式： P=（193.46 X V+9.29） X 1

29、2.6/0.102（pa） 换算对于第二套装置用压力传感器测得的P（V）,需用回归式： P=（210.17 X V+3.65） X 12.6/0.102（pa） 换算八、思考题1. 本实验为何用半对数坐标纸绘出入一log（R e）曲线？2. 流体在直管中流动为什么会有阻力？实验三单项流动(光滑、粗糙、局部)阻力的测定(B)一. 实验目的1. 了解直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法。2. 掌握光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数与雷诺准数的关系的测定方法，同时掌握测量阀门局部阻力 的方法。3. 学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的技巧。二、实验原理(1)光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数与雷诺准数的

30、关系流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力大小与 管长、管径、流体流速和管道摩察系数有关h 邙hr =,它们之间存在如下关系：l u2(2-1)而Re2 gugp7(2(2-2)-3)式中：d管径(m)I 管长(m) Pf直管阻力引起的压强降P 流体的密度(kg/m 3)(pa)u 流速(m/s)入一摩擦阻力系数卩一流体的粘度(pa s),这个关系一般用曲线来表示。在实验装中，直管段管和粘度卩也是定值，所以本实验实质上是测定直管段流 根彳册实验数据和式(2 2)可计计算出不同流速 ,给出入与直管摩擦系数入与雷诺数Re之间有一定的关系 长I和管径d都已

31、固定。若水温一定，则水的密度P 体阻力引起的压强降Pr与流速u(流量V)之间的关系。下的直管摩擦系数 入i与，用式(2 3)计算相应的Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系 Re的关系曲线。(2).局部阻力的计算：2Hf 局= Pf 局/ P =( 2 A P 近- P 远)/ P = EX( u /2 )巴_凸Pfj局汇2 二P 尹J/kg。Hf局-局部阻力引起的能量损失， 匕-局部阻力系数，无因次；A Pf局- 局部阻力引起的压强降，PaA P 近-近点压差，PaA P远 远点压差，Pau流速，m/s三. 实验设备流程：水泵8将储水槽9中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计 2

32、测量流量，然后送入被测直管 段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力 ，或经7测量局部阻力后回到储水槽 ，水循环使用。被测 直管段流体流动阻力 P可根据其数值大小分别采用变送器 18或空气一水倒置U型管 10来测量。实验系统流程示意图见图一所示T4I&9EiMiLl：i-r 1&*Y图一实验装青流程示意图舊連養駁生蜒苗諮屜累?墾Q永營住瘵龍虹誓律尊玉字四. 实验方法及步骤：1. 向储水槽内注水，直到水满为止。2. 直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。3. 大流量状态下的压差测量系统，应先接电予热1015分钟,调好数字表的零点，方可启动泵做实验。4. 检查导压系统内有无气泡存在.,则说明

33、系统内有气泡存在，需赶净,把所有的阀门全部打开，排出导压管内的气泡，直至排净为止。,反之也可,一般测 1000,900,800,700,600,500,400,300,200,组数,建议当流量读数小于 300L/ h时，只用空气一水倒置U型管当流量为零时，若空气一水倒置U型管内两液柱的高度差不为零 气泡方可测取数据。赶气泡的方法：将流量调至最大5. 测取数据的顺序可从大流量至小流量160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16测压差 P。全开或半开阀门7,用测量远端、近端压差并能测出局部阻力系数。 ,切断电源。6. 局部阻力测定时关闭阀门3和4,7. 待数据测量完毕，关闭

34、流量调节阀五. 实验注意事项：1. 利用压力传感器测大流量下P时，应切断空气一水倒置U型管闭阀门13、13否则影响测量数值。2. 在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。3. 较长时间未做实验，启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。Kpa之内4. 再用数字电压表读取压力数据且当导压管内完全充满水时，数字电压表的读数不为零(几 的数值)可认为是系统误差，在计算时进行相应的加减。六. 实验数据的处理：(1) 分别绘出光滑直管段、粗糙直管段 入一Re曲线。(2) 局部阻力系数E的测定：表一、直管阻力实验数据表(光滑直管内径mm管长米)3t=C、=(Pa.s)

35、、P =(Kg / m )、仪表的初始读书 =KPa序 号Q (l/h)R P (KPa)u (m/s)Re入(KPa)(mmHzO)12表三、局部阻力实验数据表仪表的初始读书=KPa序 号Q (l/h)近端压差远端压差u (m/s)局部阻力压差阻力系数Z12设备的主要技术数据：管长L 1.6(m) 材料:不锈钢管管长L 1.6(m) 材料:不锈钢管管长L 1.2(m) 材料：不锈钢管1. 被测光滑直管段：管径d 0.0080 (m)2. 被测粗糙直管段：管径d 0.0100 (m)3. 被测局部阻力直管段：管径d 0.015(m)实验四 流量计(文丘里)性能测定一、实验目的：1. 熟悉节流式

36、流量计的构造及应用2. 掌握流量计标定方法之一-容量法。3. 测定文氏流量计的流量系数与雷诺数的关系。二、实验原理常用的流量计大都按标准规范制造，出厂前，厂家需通过实验为用户提供流量曲线计算公式用的流量系数，或将流量读数直接刻显示仪表上。如果用户遗失出厂的流量曲线 度与工厂标定所用流体不同，或流量计经长期使用而磨损，或使用自制非标准流量计时行标定。文丘里流量计是应用最广的节流式流量计之一。本实验内容有两大部分：1.对文丘里流量计用容量法进行标定：这部分原理为在一定流量时 量桶的初始高度h1和终了高度 积流量Vs。Vs= h A/ t (1) h=h2-h 1 (mm) t t2-t 1(S)A

37、计量桶计量系数，对于第一套实验装置：对于第二套实验装置：,用U型管压差计测量流量计上、下游高度差 h2,并用秒表测定收集一定体积水所用的时间A=0.1040A=0.1068升/mm高度 升/mm高度,或给出规定的流量,或被测流体的密,都必须对流量计进R,同时用计量桶测量水在计t,从而可由1式求算出体,其上下游两取压口之间压强差与流量有如下关系式VsC AgTgR若采用正U形管：P 上-P T=gR( p在对数坐标纸上，以测量到的流量计上、下游高度差R为横坐标，以由上式计算出的 VS为纵坐标，从而绘出标定曲线的一个点，改变流量，以相同方法即可测出其它实验点，把这一系列实验点连接成为流量标定曲线。

38、2. 流量系数C与雷诺数Re关系曲线的测定： 这部分原理，依据流体通过文丘里流量计时P 上-P T=gRpVs*P上- P下 )若采用倒置U形管测定压强差则：Vs则 C =,2gR（P汞-卩7水） Ah水Vs-被测流体的体积流量，m/sAc孔口截面积,m2C-流量系数P上-P下-流量计上、下游取压口之间的压强差，Pa3P水-水的密度，kg/mP汞-汞的密度，kg/mR-U形管压差计读数，m兀 2Ao =d0对于第一、二套装置 do=O.O15m4 Re 3e 1d为试验管内径，对于第一，二装置均为d=0.026mVsu =1 ,2一兀d4卩、P根据实验温度，查有关手册。在单对数坐标纸上。以Re

39、为横标，以C为纵标从而即可绘出 C Re的关系曲线。图一：流量计性能测定实验流程示意图1-贮水槽；2-溢流板；3-离心泵；4-流量调节阀；5-流量计（孔板或文丘里）;6-U形管压差计；7-倒置U形管压差计；8- 计量桶；9-液面计（带刻度）；10-档板；11-回水桶；12-放水阀三、实验装置与流程主要流程为离心泵将贮水槽中直接送到实验管路中，经流量计后到回水桶，最后返回贮水槽。测量流量时把出口管移到计量桶处，用秒表测定收集一定体积水所用的时间，用离心泵出口流量调节阀来调节水的流量。流量计上、下游压强差测量采用汞一水U形管或水空气倒置 U型压差计。四、实验方法及步骤1. 启动离心泵前，首先检查流

40、程中导压管内是否有气泡存在。检查办法是（1）对于U形管压差计可先夹紧平衡夹F,后看U形管压差的读数是否为零，若为零，说明其导压管内无气泡。（2）对于倒置U形管压差计， 在夹紧夹子A的条件下，打开通取压口的夹子 D，E，看倒置U型管的读数是否为零，若为零，则表示其导压管 内无气泡。2. 打开汞一水U形管压差计的平衡夹 F，关闭泵流量调节阀 4,启动离心泵。3. 若导压管中有气泡存在，可按下述方法进行赶气操作：夹紧夹子B、C，打开关子D、E、A，将试验管内流量开至最大的条件下，让导压管中的水经夹子A处流出。以便将导出压管中所积存的气泡带出。若认为气泡已经排尽，则夹紧夹D、E，此时倒置U形管内充满水

41、，此时分别缓慢打开夹子B和C，将其部分水放出，使其液面在中点附近。4. 夹紧平衡夹F，按流量从小到大的顺序进行实验，即测流量计两侧压差计读数R，同时用体积法测量水的流量。流量较小时流量计两侧的压差用倒置U形管压差计进行测量。流量较大时，流量计两侧压差将改用汞一水U形管压差计进行测量。此时务必将倒置U形管的夹子D、E关死。流量大小可以从压差计读数反映。建议对于第一套实验装置测定的实验点压差计读数分别为12,34,67,104,112,139,182,224,270，331,464,616，（mmHmmHg）65,94,145,195,240,295,366,415,448;对于第二套实验装置测定

42、的实验点压差计读数分别为12,35,72,107,135,170,267,289,347,400,485,596（mmH2T mmHg）64,85,115,143,177,217,261,343,470。5. 实验结束后，关闭泵出口流量调节阀4,停泵。打开平衡夹 F和倒置U形管夹子D、E。五、实验注意事项：1. 在启动离心泵之前，务必打开汞一水 U形管压管压差计的平衡夹F,以避免发生跑汞现象。2. 测量时务必夹紧平衡夹F,另外用汞一水U形管压差计测量时必须把倒置U形管通取压口的夹子DE夹死。3. 为了了解小雷诺数 Re的关系，要求在做小流量时尽量用倒置U形管多测几组数据。流量计的压差计读数可小

43、至2030mmH。八、实验数据处理1. 将实验测定的原始数据及计算所得到的流量Vs,流速U,雷诺准数据及流量系数C列于一表。2. 以U形压差计读数 R为横坐标，以流量Vs为纵坐标在对数坐标纸上绘制Vs R关系曲线。3. 以雷诺准数Re为横坐标，以流量系数C为纵坐标在半对数坐标纸上绘制C Re关系曲线。七、思考题1. 压差与流量用何进行测量 ？大流量压差用何进行测量 ？为什么？2. 夹子F的作用是什么？实验五.流量计（孔板、转子）性能测定（B）一、实验目的：1. 熟悉节流式流量计的构造、工作原理和主要特点。2. 掌握流量计标定方法。3. 测定节流式流量计的流量系数 C与雷诺数Fe的变化规律，掌握

44、涡轮流量计仪表常数K的测定方法和 变化规律。二、实验原理，出厂前，厂家需通过实验为用户提供流量曲线 如果用户遗失出厂的流量曲线，或使用自制非标准流量计时,或给出规定的流量,或被测流体的密,都必须对流量计进常用的流量计大都按标准规范制造计算公式用的流量系数，或将流量读数直接刻显示仪表上。 度与工厂标定所用流体不同，或流量计经长期使用而磨损行标定。本实验内容有两大部分：R为横坐标，以由上式计算出的 VS为纵坐标，从而,把这一系列实验点连接成为流量标定在对数坐标纸上，以测量到的流量计上、下游高度差 绘出标定曲线的一个点，改变流量，以相同方法即可测出其它实验点 曲线。2. 流量系数C与雷诺数Re关系曲

45、线的测定：这部分原理，依据流体通过孔板流量计时，其上、下游两取压口之间压强差与流量有如下关系式2（P上-P下）Vs=CA0HVs-被测流体的体积流量，m/s Ac孔口截面积,m2C-流量系数PaRe为横标，以C为纵标从而即可绘出 C Re的关P上-P 下-流量计上、下游取压口之间的压强差，3P水-水的密度，kg/m根据实验温度，查有关手册。在单对数坐标纸上。以 系曲线。三. 实验装置实验流程示意图见图一/ 1rLm U 券宰甘 9-.nKZZ)&3:L：；：W；*、土 工;；1;00；七上TT+TTr+TTT+TTT+3-离心泵；4-温度计；5-转子流量计; 储水槽；9、10-流量调节阀；图一

46、流量计实验流程示意图1-涡轮流量计；2-放水阀；6-孔板流量计；8-,经涡轮流量计计量后分别进入到转子流量计、孔板流量 10阀门打开;用离心泵3将贮水槽8的水直接送到实验管路中 计,最后返回贮水槽 &测量孔板流量计时把 9阀门打开；10阀门关闭。测量转子流量计时把 9阀门关闭。流量由调节阀 9或10来调节水的流量。温度由铜电阻温度计测量。四. 实验方法及步骤1. 启动离心泵前，关闭泵流量调节阀2. 启动离心泵。3. 按流量从小到大的顺序进行实验。用流量调节阀调某一流量，待稳定后，读取涡轮频率数，（建议孔板流量计时 f 为 120,190,240,310,350,400,500,600,700,

47、800,850,900,950,1000.转子流量计时 f 为50,90,110,160,200,250,270,350,400,450,500,550,600）并分别记录流量、压强差。4. 实验结束后，关闭泵出口流量调节阀9、10后，停泵。五. 使用实验设备应注意的事项1. 阀门10在离心泵启动前应关闭，避免由于压力大将转子流量计的玻璃管打碎。六、实验数据处理1. 孔板流量计流量系数C与Re的关系图2. 孔板流量计Vs P标定曲线3. 转子流量计的Vs R流量标定曲线涡轮流量计孔板流量计孔板流量计流量Q流速uReC(kPa)(Pa)(m3/h)(m/s)12表一、孔板流量计性能测定实验数据记

48、录涡轮流量计仪表常数数字压力表的初始读数(S/I)KPa涡轮流量计转子流量计流量Q流速u(f)(m3/h)(m3/h)(m/s)12表二、转子流量计性能测定实验数据记录设备主要技术数据及其附件涡轮流量计仪表常数为842.09（次/L）（1）.涡轮流量计：0 25,最大流量10m3/h（2）.孔板流量计：孔板孔径0 15,（3）.试验管路： 内径d = 26.0 mm实验六离心泵性能测定实验（A）一、实验目的1熟悉离心泵的操作方法。2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。3. 了解离心泵的构造与操作原理。二、实验内容练习离心泵的操作。2测定某型号离心泵在一定转速下，H

49、（扬程）、N （轴功率）、h （效率）与Q （流量）之间的特性曲线。三、实验原理离心泵是最常见的液体输送设备，在一定的型号和转速下，离心泵的扬程 H,轴功率N及效率n均随流量Q而改变，通常通过实验测出 H Q,N Q,及n Q关系,并用曲线表示之，称为特性曲线。泵特性曲线的具 体测定方法如下：1. 扬程H的测定：在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程P入U入PbU出(1)Z入+訐+子+ H =Z出+占出+ hf（入旳P g 2gP g 2g.、丄 Pb P入丄U出 -U入”H （Z出一Z入）+ + hf（入旦）P g 2g上式中hf（入-出）是泵的吸入口和压出口之间管路内流体流动阻力（不包括泵体

50、内部的流动阻力所引起的压头损失）,当所选的两截面很接近泵体时 ，与柏努利方程中其它项比较，hf（入-出）值很小，故可忽略，于是上式变为：H=（ZZ 入）” +丁 P g 2g为两侧压口之间的垂直高度之差。式中,H泵的压头（m）,Z出-Z入本装置为Z出-Z 入=0.18m,泵入口管内径 d1=0.041m,泵出口管内径 d2=0.021m,所以只要将测量到的P出和P入以及由流量换算出 U出和U入代入上式，即可求出扬程H。2. 泵的轴功率,传动效率可视为1.0,所以电动机功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动 的输出功率等于泵的轴功率即：泵的轴功率N =电动机的输出功率，KW。

51、电动机的输出功率 N=电动机的输入功率X电动机的效率电动机的输入功率=电动机电路功率表的读数泵的轴功率=功率表的读数X电动机的效率 本实验，电动机效率为60%泵的轴功率=功率表读数X 60%3. 泵的有效功率NeNe=QH）g/1000,KW=HQp /102 （KW）H泵的压头（m） Q4. 泵的效率nn 有效功率Ne “cc/n = 丄 2.-X100%轴功率N三、实验装置与流程实验装置与流程如图一所示。泵的流量（m3/s）3p 水密度（kg/m ）HE3DTE心棗性匕?毬图一：离心泵特性曲线实验流程示意图2-电动机；3-功率表；4-排气嘴；5-泵入口真空度测试点；5-真空表；6-泵出口压

52、强测试点；6-压强表；7-10-离心泵电源开关；11-功率表电压线圈接线柱；12-功率表电流线圈接线柱；13-1-离心泵；灌水阀；8-流量调节阀；9-转子流量计； 贮水槽；14-放水口； 15-泵出口导管上夹子。流量的测定是用两个不同量程的转子流量计读得。泵的入口真空度和出口压强测量。电动机输入功率用功率来测量。四、实验方法及步骤1. 向水槽内放水加到水槽八成满即可。,用真空表和压强表来2. 打开灌水阀7向水泵内加水，同时打开排气量嘴4,待排气嘴没有气体只有水连续地流出即可将其关 闭。,注意不许接错，以免损坏仪表。3. 将功率表的电压线圈和电流表线圈分别和板面上对应的接线柱联接4. 关闭泵出口调节阀8,然后启动离心泵，用阀8调节流量。从流量为零至最大（阀