化工原理实验

1、讲师：陈研讲师：陈研化工原理基本实验1. 流体阻力测定实验实验目的：实验目的：学习直管摩擦阻力Pf、直管摩擦系数的测定方法。掌握直管摩擦系数与雷诺数Re之间关系及其变化规律。学习压差和流量流速的测量方法。掌握对数坐标系的使用方法。实验内容：实验内容：测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re的对应数据，并在对数坐标纸上绘制与Re的关系曲线。求出-Re关系式，并与理论公式比较实验原理：实验原理：22udlhf J/kg直管阻力通式（范宁直管阻力通式（范宁FanningFanning公式）公式） 其它形式：压力损失：压力损失：22fudlpPa

2、该公式层流与湍流均适用；该公式层流与湍流均适用； 注意注意 与与 的区别。的区别。p fp 压头损失：压头损失：2f2l uHdg m4压强降的概念压强降的概念定义：单位体积流体流动产生的能量损失称为流动阻力引起的压强降，即 ffph32J/m = N/mPa 特别强调，与伯努利方程中两截面的压强差是两个截然不同的概念。特别强调，与伯努利方程中两截面的压强差是两个截然不同的概念。 在一般情况下，p与pf在数值上不相等，即221ef2upppWg Zh 只有当流体在一段既无外功加入、直径又相同的水平管内流动时，才能得出两截面间的压强差p与压强降pf在绝对数值上相等。ff12 phppp22fud

3、lp2f2upld式中：pf 直管阻力损失，Pa；l 管段长度，m；d 管径，m； 流体的密度，kg/m3;u 管内平均流速，m/s； 摩擦系数6普通普通 U U 管压差计管压差计p0 p0 0 p1 p2 R a b 要求： 指示剂密度0 被测流体密度 指示剂与被测流体不发生化学反应，且不互溶。120 ppgR 由指示液高度差由指示液高度差 R R 计算压差计算压差若被测流体为气体，其密度较指示液密度小得多，上式可简化为 120ppgRuH pa = p1 + g (H + R) pb = p2 + g H + 0 g R pa = pb0.050.040.030.020.0150.010.

4、0060.0040.0020.0010.00060.00020.00040.00010.00005湍流区（图中红色虚线上方为完全湍流区）湍流区（图中红色虚线上方为完全湍流区）层流层流过渡区过渡区1031041051061071080.010.10摩擦因数摩擦因数 雷诺准数雷诺准数Re相对粗糙度相对粗糙度d/2462462462462460.0080.020.030.040.050.060.070.08光滑管光滑管图图1-27 摩擦因数摩擦因数与与Re 、 /d的关系曲线的关系曲线以 Re 和 / d 为参数，在双对数坐标中标绘测定的摩擦系数值 莫狄（莫狄（Moody）摩擦因数图：）摩擦因数图：

5、对摩擦因数图应掌握好对摩擦因数图应掌握好“二线三区二线三区” （1） Re2000为为层流区层流区，与与/d无关，和无关，和Re成直线关系成直线关系 （2） Re=20004000为为过渡区过渡区，在此区域内，流体的流型可能是层，在此区域内，流体的流型可能是层流，也可能是湍流，视外界条件而定，为安全起见，对流动阻力计算，流，也可能是湍流，视外界条件而定，为安全起见，对流动阻力计算，一般将湍流时的一般将湍流时的 Re曲线延伸查取曲线延伸查取的值。的值。 （3） Re4000及虚线以下和光滑管及虚线以下和光滑管 Re曲线以上的区域为曲线以上的区域为湍流粗糙湍流粗糙管区管区。在这个区域内，管内流型为

6、湍流，。在这个区域内，管内流型为湍流， =f ( Re, /d)。 /d 一定，一定， Re， ； Re一定，一定， /d ， 。Re64 （4） Re4000时的最下面一条时的最下面一条 Re曲线为曲线为湍流光滑管区湍流光滑管区，管内流型，管内流型为湍流，为湍流， 0， =f(Re)。当。当Re=5000100000时，时， =0.3164/ Re0.25。 （5） 虚线以上的区域为虚线以上的区域为完全湍流区完全湍流区， Re曲线近似水平，曲线近似水平， 与与Re无关，只与无关，只与/d有关。对于一定管道，有关。对于一定管道， /d为定值，为定值， =常数，由范宁公式，常数，由范宁公式，可知

7、可知 22f2uudlp 光滑管，柏拉修斯公式0.20.Re5316适用范围 353 10 1 10Re 报告内容：报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分: 1、实验原理和设备 2、实验操作讲解 3、实验结果分析（绘制曲线，找出关系式，对比理论公式，分析原因）回答以下问题：为了使实验数据点在曲线上尽可能均匀分布，为此实验中压力差的读数应怎样选取？ 本实验以水为工作介质，做出-Re曲线，是否适用于其他流体，为什么？2. 离心泵性能测定实验实验目的：实验目的：熟悉离心泵的结构与操作方法，了解泵的结构组成及特性。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。实验

8、内容：实验内容：熟悉离心泵的结构与操作。测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）N（轴功率），（效率）之间的特性曲线实验原理：实验原理：离心泵的 H、N 都与离心泵的 Q 有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线： HQ 、Q 、 NQ 离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变,图上需标出测定是的转速。各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点 测定条件：固定转速， 20C清水出入出出出入入入-,22g2gg2gfHupZHupZ出入入出入出入出）（）（）（-,22g2-g-fHuuppZZHHf,入-出 可忽略出入管径

9、相同，因此 u出 = u入已知 Z出-Z入 = 0.4 m4 . 0g-）（入出ppH(1) 求扬程 He(2) 求效率 NgHQNNe式中：Q 流量，m3s； H 压头，m； 被输送液体密度，kgm3； N 泵的轴功率，W。报告内容：报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分: 1、实验原理和设备 2、实验操作讲解 3、实验结果分析（列出原始数据，以一组数据进行举例计算。绘制特性曲线）回答以下问题：离心泵的主要部件及其功能？ 为什么要先灌泵？离心泵开启前为什么要关出口阀？3. 过滤实验实验目的：实验目的：掌握恒压过滤常数K、通过单位过滤面积当量滤液量qe、当量过滤时间e的测定

10、方法，加深对K、qe、e的概念和影响因素的理解学习d/dq q关系的实验确定方法。实验内容：实验内容：熟悉过滤的操作和流程。在实验条件下，测定过滤方程中的过滤常数K、qe、e。eeKqq2恒压过滤方程式实验原理：实验原理：2218. 0mSSVqii过滤面积eqKqKdq22d微分式：eeKq2来替代可用增量之比不大时，当各数据点的时间间隔qdqd21iimqqqiiqqq1ii1距直线图，找出斜率和截作mqq报告内容：报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分: 1、实验原理和设备 2、实验操作讲解 3、实验结果分析（列出原始数据，绘制曲线，演示计算过程）回答以下问题：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？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？4. 干燥实验实验目的：实验目的：掌握干燥曲线、干燥速率曲线的测定方法学习物料含水量的测定方法。加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解实验内容：实验内容：在空气流量和温度不变的条件下，测量物料的干燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量。cciiWWWX干燥曲线作图iXiddSWU SWgWS9 .26m0326. 0c2已知：21iiiXXX干燥速率曲线作图i XU报告内容：报告内容：自制