化工原理实验报告

实验-伯努利实验一、实验目的1.熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。2、观察各能量（或压头）随流量的变化规律。2、实验原理1、当不可压缩流体在管道中稳定流动时，由于管道条件（如位置高度、管道直径等）的变化，会引起流动过程中三种机械能的相应变化——势能、动能和静压能。和相互转换。对于理想流体，在系统的任何截面，虽然三个能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。2.对于实际流体，由于摩擦的存在，流体的一部分机械能总是随着摩擦和碰撞在流动中转化为热能而损失掉。因此，对于实际流体来说，任何两段的机械能之和都不相等，两者之差就是机械损失。3、上述机械能可以用U型差压表中的液位差来表示，分别称为位置压头、动压头和静压头。当测压直管上的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管的液柱高度（位置压头）为静压头与水位之和。动压头。任意两段之间的压头、静压头和动压头之和的差值就是损失水头。伯努利方程gzu2p1Wegzu2p2h121222f在哪里：Z1,Z2——各截面与参考平面的距离（m）,u——各截面中心点的平均流速（可由流速及其截面积求得）2（m/s）P, p ——各截面中心点静压（可从U型差压表的液位差得知）2Pa)对于没有能量损失和没有附加功的理想流体，上式可以简化为gz1u2pgz2u2p测量通过管道的流量后，可以11222计算出断面的平均流速ν和动压2g，从而得到各断面测量管的水头和总水头。实验流程图5 8 7 641321、低位水2箱、水泵3、计量水4箱、高位水箱5、流量控制6、阀变径管7、测压管泵的额定流量为10L/min，扬程为100W8m，输入功率为80W。实验管：直径15mm。四、实验操作步骤及注意事项1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点的对应关系，以及皮托管的测点。打开供水开关，将水箱注满水。水箱溢出后，关闭排水阀，检查所有测压管水面是否齐平。如果不是，请进行排气调平（多次切换）。3、打开阀门5，观察测压头与总水头变化趋势的关系，以及位置压头与压头的关系，观察当流量增加或减少时测压头的变化.液位差Δh...Δh4。注意它的变化。继续打开大流量各测压点平行和垂直流体流动方向的 1调节阀，测压孔朝向水流方向，观察并记录各测压管的液位差Δh1...Δh4。5、实验结束后停泵，整理原始数据。实验2离心泵性能曲线的确定一、实验目的了解离心泵的构造和操作学习掌握离心泵特性曲线的测量方法二、实验原理离心泵的主要性能参数有流量Q（也称输液能力）、扬程H（也称扬程）、轴功率N和效率η。离心泵的特性曲线是QH、QN和Q-η之间的关系。泵头使用以下公式计算：He=H +H +H+(u 2-u 2)/2g压力表 真空表 0 out in式中：H ——泵出口处的压力压力表-泵入口处的真空真空计压力表与真空表压力表口的垂直距离0——泵的总效率为：NaNe其中Ne是泵的有效功率：Ne=ρ●g●Q●He式中：ρ——液体密度是重力加速度常数Q——泵的流量Na是输入到离心泵的功率：Na=K●N●η●η电 电 转式中：K——标准功率计校正功率计的校正系数，一般取1——电机的输入功率电ηelectric-的效率电机ηturn—— 的传动效率变速器三、实验设备及工艺：涡轮流量计卧式离心泵设备参数：泵速：2900rpm额定扬程：20m水温：25℃泵进口管径：41mm泵出口管径：35.78mm两个测压口的垂直距离：0.35m实验操作加注泵由于离心泵的安装高度在液位以上，所以必须在启动离心泵前进行灌注。2.打开泵注意：启动离心泵时，应关闭主调节阀。如果主调节阀全开，启动时泵的功率过大，可能造成泵烧毁事故。3.构建流程4.读取数据涡轮流量计指示稳定后，即可读数。注意：一定要等流量稳定后再读取，否则数据会不准确。作业涡轮流量计（m3/序列号 P真(Pa)P表(Pa)N(千瓦)h）从一组数据中计算Q、He、Ne、η实验三过滤实验一、实验目的、了解板框过滤器的结构和操作方法。、掌握恒压过滤常数的测量方法，测量恒压过滤常数；虚拟滤液体积；虚拟过滤时间。二、基本原则对于不可压缩滤渣，在恒压过滤的情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：V+Ve)2=KS2(t+te)上式也可以写成：(q+q)2=K(t+t)e e微分后我们得到：dt/dq=2q/K+2q/Ke微分是一个直线方程，斜率为2/K，截距为2q/K。实验中用△t/△qe代替dt/dq，通过实验测量出一系列△t和△q值，作为作图的方法求直线的斜率和截距，然后求恒压过滤器常数K，虚拟滤液体积q。e仅考虑介质阻力时：qe2=Kteq代入上式得到虚拟滤波时间t。e e3、实验设备板框过滤器的过滤面积为0.12m2。压力由空压机提供，恒压可调。过滤常数的测定实验可以通过将碳酸钙和水混合成悬浮液来完成。孔口孔径：8mm，文丘里喉径：8mmφ20×2不锈钢管。实验步骤1、首先松开板框过滤器的所有紧固把手，清洁板框。2、将干净的滤布放在滤板的两侧，注意将滤布四个角的圆孔对准滤板四个角的圆孔中心，保证流动顺畅滤液和清洗液。3、安装应从左到右进行，安装一件，用手按压一件。请特别注意板框的顺序和方向，所有板带点的一面应朝向安装者，板框过滤器共有4块板（带奇数点），3块板（带偶点）)，以确保流畅的流动。4、安装好后，可以将把手拧紧，直到人力转动不动为止。5、松开搅拌釜上加料口的紧固螺栓，打开加料口，加水至视镜水平中心线，打开控制面板电源，启动搅拌机，加入碳酸钙3kg，让它自己搅动。约5分钟后，检查所有阀门是否关紧？确保全部关闭后，在搅拌过程中注意搅拌釜的压力，控制搅拌釜压力表的指示值在0.1～0.2MPa左右，保持在恒压条件下运行。如果压力太大，也可以通过搅拌釜。调节右侧的排气阀。（1），打开过滤器的卸料阀，准备好秒表，准备过滤实验的读数和记录，然后在控制屏上打开板框过滤器的进料阀，开始过滤操作。(2)、注意看板框是否漏液（大量的液体冲出，少量的液体漏出就好）？确认正常后，观察滤液情况。通常，滤液开始变得相对混浊。待滤液变清后，立即开始读取计量罐数据，同时开始计时并记录相关实验数据。(3)装置的计量罐分为左右计量筒计量，左侧计量滤液量，右侧计量洗涤水量。读取5组以上实验数据后，关闭进料阀和出料阀即可结束过滤实验。（4）.如需进行滤饼洗涤实验，过滤实验完成后关闭搅拌釜进水阀。然后关闭进水阀，打开进水阀，在0.16-0.2MPa范围内保持恒压，同过滤实验操作。实验完成后，关闭进水阀和出水阀，滤饼洗涤实验结束。（5）,如果改变工作压力，也可以进行过滤速率方程的压缩指数的测量实验。实验四传热实验一、实验目的确定对流传热系数的准数值相关性。2、实验原理对流传热的核心问题是计算传热系数α。当流体无相变时，对流传热准相关公式的一般形式为：对于强迫湍流，Gr准则可以忽略，所以NuA•Rem•Prn当以图形方式关联多元方程时，不同的变量Re和Pr分别回归。本实验将上述公式简化，即n=0.4（流体被加热）。这样，上面的方程就变成了一元方程，两边取对数，得到一个直线方程：以双对数坐标作图，求直线的斜率，即方程的指数m。将直线上任一点的函数值代入方程，可得到系数A，即：对于方程的相关性，我们首先有Nu、Re和Pr的数据集。准数定义为：Re d•u•,PrCp•,Nu•d牛顿冷却定律：传热Q可由下式得出：QW•C•(tt)/3600•V•C•(tt)/3600p21p21三、实验设备工艺设备参数：孔板流量计：流量计算相关性：V=4.49●R0.5式中：R——孔口压差，[mmHO]2V——水流量，[m3/h]热交换套筒：外壳的外管是玻璃管，管子是黄铜管。套管有效长度：1.25m，管径：0.022m实验操作1.启动水泵2.打开进水阀3.打开蒸汽发生器、打开放汽阀读取水流6.读取温度7、实验结束后，先停止蒸汽发生器，然后关闭进水阀。五、 数据处理进水温度出水温度壁温1壁温2差压计读数(mm)20.028.855550.420.028.455551.820.028.355554.020.028.155557.120.027.5555516.120.027.1555528.620.026.7555544.620.026.4555587.420.026.05555144.5从一组数据计算传热和传热系数。实验5整改实验测试目的1、掌握精馏塔的结构2、精馏塔理论塔板数和塔效率的测定2、实验原理1.理论板求理论板数的绘制方法3、精馏塔总塔效率E为理论塔板数与实际塔板数N之比，即：tE=N/Nt t的单板效率Em可以通过测量塔板根据气相（或液相）的浓度变化来计算。精馏塔如果计算液相浓度变化，则为：E=(X -X)/(X -X*)ml n-1 n n-1 n如果按气相浓度变化计算，则为：Emv=(Yn-Yn+1)/(Yn*-Yn+1)在哪里：Xn-1-----下降第n-1块板的液体成分，摩尔分数；Xn-------落在第n个板上的液体成分，摩尔分数；*------第n块板上与升蒸汽Y平衡的液相的组成，摩尔分数；n n-----第n+1板上升蒸汽的组成，摩尔分数；n+1--------第n板上升蒸汽的组成，摩尔分数；n*------在第n块板上与下降的液体X平衡的气相成分，以摩尔分数表示。n n三、实验设备及工艺介绍本实验中加入的溶液为乙醇-水体系，其中乙醇占20%（摩尔百分比）。精馏塔：采用筛板结构。塔体采用直径为Φ57X3.5mm的不锈钢管。有两个进料口，共15个托盘。托盘采用厚不锈钢板，1mm板间距10cm4%，孔径212mm，孔数21；孔呈等边三角形排列；降液管为Φ14X2mm不锈钢管；堰的高度为 10mm。实验步骤总回流进料打开泵开关，然后打开进料管。2.加热塔釜在全部回流进料完成后，开始加热。建立总回流注意恒压。回流开始后，恒压排气阀不能再次打开，否则会影响结果。4.读取完整的回流数据5.逐渐进料，开始部分回流逐渐打开塔中部进料阀和塔底排液阀与产品出料阀相匹配， 注意保持塔内物料平衡、塔釜液位和回流比.6.记录部分回流数据作业写出精馏段的操作线方程、汽提段的操作线方程和进料线方程。实验六、吸收实验一、实验原理本实验是吸收空气中的氨——氨与水的混合气体。混合气体中的氨浓度非常低。吸收得到的溶液浓度也不高。气相和液相的平衡关系可以认为是服从亨利定律的（即平衡线是xy坐标系中的一条直线）。因此，可以采用对数平均浓度差法计算填料层传质的平均驱动力，对应的传质速率方程为：K•V•YA Ya p m所以KGV•Y)YaA/(pm在Y(YY)(YY)1e1Y3e2mYlnY1Ye13e2在公式每单位时间的氨吸收[kmol/h]。A-——总体积传质系数[kmol/m3·h]。Ya——填料层体积[m3]。pYm——气体相对数均浓度之差。1-进入塔内气体的摩尔比。-与出塔液体平衡的气相摩尔比。e1——气体离开塔时的摩尔比。2-与进入塔的液体平衡的气相摩尔比。e2三、计算方法及公式：5%时气液两相平衡关系：温度[℃]：***********亨利系数E[atm]:0.2930.5020.7780.9471.2501.938总体积传质系数K和气相总传质单元高度HYa og的整理步骤K G

/V

•YYa

A

p

m标准状态：001T•P•P[米/小时]VV•0123012在哪里：——空气转子流量计指示值[m3/h]1,P-空气在标准状态下的温度和压力0 0,P——校准状态下空气的温度和压力11,P-使用空气的温度和压力2 2湾。标准状态下氨流量V’001T••P•P[米3/小时]V'V'•0011200212在哪里：V——1’氨气转子流量计指示值[m3/h]——标准状态下氨气的密度1.293[kg/m3]01——校准状态下氨气的密度0.7810[kg/m3]02则标准状态下纯氨的流量V'’为：0V’'=0.98●V’0 0C。惰性气体的摩尔流量G：G=V/22.40d。 吸氨量GA：单位时间G=G●(Y-Y)A 1 2e.摄入浓度Y:1nY 11 n2F。废气浓度Y：2YNs•Vs2V•T/22.40在哪里：Ns——加入分析箱 [N]的硫酸当量浓度——加入分析箱的硫酸溶液体积[ml]sV——湿式气体流量计测得的风量[ml]0——标准状态的气温[K]下T——空气流过湿式气体流量计时的温度[K]G。对数平均浓度差(ΔY)m:(Y)(YY)(YY)e1e2mln(YY)e1e2=0e2Ye1=mx1*P=大气压+塔顶表压+（填料压差）/2m=E/P=G/LsA在哪里：E-亨利常数Ls——单位时间喷水量[kmol/h]P是系统的总压力H。气相总传质单元高度：G'/KOG Ya在哪里：'——混合气体通过柱段的摩尔流量二、实验设备及工艺设备参数：基本数据：塔径Φ0.10m，填料层高0.75m填料参数：12×12×1.3[mm]瓷拉西环，a—403[m-1]，ε—0.764，a/ε1 1—903[m-1]尾气分析所用硫酸体积：1ml，浓度：0.00968N上图是吸收实验装置的界面。来自氨气瓶的氨气通过缓冲罐，转子流量计通过缓冲罐和转子流量计与来自风机的空气汇合，进入吸收塔底部。塔上部进入，两者在吸收塔内反向流动进行传质。塔顶尾气送入分析装置进行分析。分析装置由稳压瓶、吸收箱和湿气流量计组成。稳压瓶是防止压力过高的装置。吸收盒中放入一定体积的稀硫酸作为吸收液，以甲基红为指示剂。当吸收液到达终点时，指示剂由红色变为黄色。实验步骤推荐的实验条件：水流量：80l/h空气流量：20m3/h氨流量：0.5m3/h注意气体和水的量不能太大，氨的浓度不能太高，否则数据会严重偏差。1.引入氨气打开钢瓶阀门，氨气流量计前有压差表和温度计，用氨气调节阀调节氨气流量（实验中推荐流量：0.5m3/h）。2.进行废气分析引入氨气后，让废气流过吸收箱，同时湿式气体流量计开始测量体积。当吸收箱指示灯由红色变为黄色时，立即关闭旋塞，注意湿式气体流量计转动的体积和气体温度。3.读取数据实验7干燥实验一、实验目的1、了解气流干燥设备的基本流程和工作原理2、确定物料在一定干燥条件下的干燥速率曲线和传质系数2、实验原理1.干燥特性曲线干燥过程分为三个阶段：物料预