实验一 单相流体流动阻力实验
一、 实验目的
1、学习了解直管摩擦阻力h f 、直管摩擦阻力系数λ的测定方法。
2、掌握摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 之间的关系。
3、熟悉压差的测定方法。 二、 实验内容
1、测定不同的流体流型状态下摩擦阻力系数λ与Re 之间的关系。
2、在对数坐标纸上绘制λ— Re 的关系曲线。 三、 实验原理
直管的摩擦阻力是雷诺数和管壁相对粗糙度的函数，即λ=f （Re ，ε/d ），所以对一定的相对粗糙度而言（特定的直管）λ与Re 才有一定的关系。但λ随Re 的变化规律与流体流型有关。
流体以不同的流速在一定的长度等直径的水平圆型直管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：
()12f P P P h ρ
ρ
-?=
= （2—1）
又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）
2
2
f L u h d λ= （2—2）
整理（2—1）、（2—2）两式得
2
2
P d L u λρ?=
μ
ρ
du R e =
（2—3）
分析以上两式，对实验来说，直管的长度L 和管径d 是已知的，确定流体的温度，则流体的ρ和μ也是定值。调节一系列的流量，通过压差测定，就可计算一系列的λ和Re ，从而得出λ随Re 的变化关系。 四、 实验主要仪器及主要技术数据
直管的长度L =1.8m 管内径d =8.3mm. 五、 实验方法
1、接通电源，打开数字式差压变送器开关，预热15min 后，检察零点（方法：不带电的状态下检察电流表的零点，称为机械零点。带电状态下的零点是差压变送器的零点，称为电器零点）不为零时在老师的指导下调整。
2、向储水槽内注水，到水满为止。关闭水泵出口阀（即各流量计调节阀），开动水泵，分别逐步打开大流量转子流量计和小流量转子流量计进口阀，可使流量各自达到最大时，排出流道和导压管内的空气。此环节中，在逐步打开大流量计时，应用夹子夹住U 型压差计的导压管，待数字式压差计和流道中气体排出后，关闭大流量计进口阀。将U 型压差计导压管夹子去掉，适当打开大流量计进口阀。使流体在U 型压差计的导压管内流动，关闭
阀门，通过U型管顶部旋塞，排出U型压差计管内的空气并调节压差计两侧的液位，使其等高。
3、确定流道和导压管内的气体排完后，夹住U型压差计的导压管。
4、逐步打开大流量计进口阀，每对应一定的流量值，待数字式压差计的数值稳定后，读数（单位：KPa）。如此，可得一系列流量和ΔP。
5、待大流量计最大值测完后，可关闭其进口阀。同时，打开U型压差计导压管夹子，调节U型管两端的液位，使之平齐。打开小流量转子流量计进口阀，依次测出不同流量对应于U型管中的液柱差。
6、测试中，为保证数据准确，每组数据应重复测1-3次，且为整体重复。
7、在数据测量完毕，关闭流量调节阀，并切断电源。
注：水温的测定应在实验前后都测，取其平均值。
六、实验数据表
1、画出λ—Re的曲线
2、数据分析，结论。
八、思考题
1、λ是--------和--------的函数。
2、直管摩擦主力系数λ随Re的变化规律因----------不同而不同。
3、本实验中用水为工作介质，作出的λ—Re曲线，对其他流体是否适用？为什么？
实验二 离心泵特性曲线测定
一、实验目的
1、学习离心泵的操作方法。
2、掌握离心泵特性曲线的测定方法及表示方法。
二、实验内容
测定并绘制某一型号离心泵在一定的转速下H-Q 、N-Q 、η-Q 的关系。
三、实验原理
离心泵是常见的液体输送设备，离心泵的特性曲线因型号和转速不同而异，一般由实验测得，离心泵的特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选泵的重要依据，具体的测定方法如下：
1、H 的测定：
以离心泵入口和泵的出口间列出伯努利方程
22
1122
12,1222f p u p u z H z H g g g g
ρρ-+++=+++ (3—1)
式中是泵的入口和出口之间管路内流体流动阻力，不包括泵本身的阻力，当所选两截面
很近时，与式中其它项相比其值极小，可忽略。
上式变为：
()
()()22
2121212u u p p H z z g g
ρ--=-++
(3—2) 2、N 的测定：
功率表测得的功率为电动机的输入功率，由于泵与电动机直接带动，传动规律为1，所以电动机的输出功率等于离心泵的轴功率。
即：泵的轴功率N=电动机的输出功率 电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率 电动机的输入功率=功率表的读数×功率表的仪表常数
此仪表常数为1 N =功率表的读数×电动机的效率（kw ） 3、η的测定：
100%e N
N
η=? （3—3）
1000102
e HQ g HQ N ρρ== （3—4）
四、实验仪器及主要数据
实验仪器：离心式水泵 转子流量计 真空计 压力计
电功率表
主要数据：功率表常数=1 电机效率=0.95 Z 2-Z 1=h 0=0.22m
d 进=0.041m(真空表处) d 出=0.027m(压强表处)
离心泵特性曲线测定装置流程图如下：
五、实验方法和步骤
1、检查各仪表开关是否处于“关”位。
2、向储水槽内注水，约到水箱的一半，淹没底阀。
3、打开泵的排气嘴，如有水喷出，表明泵内有水，无须灌泵。反之，由灌泵口灌泵，防止气缚。
4、接通电源，打开水泵开关，开始操作。
5、打开流量调节阀，调节流量，从大到小或从小到大。在每一个流量下测定泵的进出口压强、功率表读数，记下数据。依次测定10 - 15组数据。
6、实验做完后，依次关闭功率表、压力表开关、流量计阀门，最后关泵。
注：水温的测定最好取试验前后的平均值。
六、数据表
离心泵型号泵转速水温
七、离心泵的特性曲线绘制
八、实验结果分析
九、思考题
1、与所有N 值相比，当Q =0时，N 值-----------。这告诉我们：---------------------------------。
2、η—Q 曲线的主要特点是----------------。η值------------的点称为---------点。其对应的Q =-----------，H =---------，N =--------。
3、一台在正常进行送水操作的水泵，实际送水量的大小决定于-------------------。
4、什么情况下，开泵前要先给泵灌水？为什么？什么情况下，开泵前不需给泵灌水？为什么？
实验三 空气－蒸汽对流给热系数测定
一、实验目的
1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途
径。
二、基本原理
在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交 换，称为间壁式换热。如右图所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热， 固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有
()()()()m
m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ?=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）
式中：Q － 传热量，J / s ；
m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ?℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ?℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；
α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ?℃)；
T
t
A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；
()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；
α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ?℃)； A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；
()m W t t -－ 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；
K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ?℃)；
m t ?－ 冷热流体的对数平均温差，℃；
热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，
()()()
2
211
2211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=
- （4－2）
式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；
T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。 固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4-3）计算，
()()()
2
21
12211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=
- （4－3）
式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；
t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式（4- 4）计算，
()()1
2211221m t T t T ln t T t T t -----=
? （4－4）
当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，
()()M
W p t t A t t c m --=
212222α （4－5）
实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。
然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准确性差，带来较大的实验误差。因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。
由式（4－1）得，
()m
p t A t t c m K ?-=
1222 （4－6）
实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()212
1
t t t +=
平均下冷流体对应的2p c 、换热面积A ，即可由上式计算得总给热系数K 。
下面通过两种方法来求对流给热系数。
1．近似法求算对流给热系数2α
以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为，
1
121212221
1d d d d R d bd R K S m S αλα++++= （4－7） 式中：d 1 － 换热管外径，m ；
d 2 － 换热管内径，m ；
d m － 换热管的对数平均直径，m ； b － 换热管的壁厚，m ；
λ － 换热管材料的导热系数，W / (m ? ℃)；
1S R － 换热管外侧的污垢热阻，W K m ?2；
2S R － 换热管内侧的污垢热阻，W K m ?2。
用本装置进行实验时，管内冷流体与管壁间的对流给热系数约为几十到几百K m W .2；而管外为蒸汽冷凝，冷凝给热系数1α可达~K m W .1024左右，因此冷凝传热热阻
1
12
d d α可忽略，同时蒸汽冷凝较为清洁，因此换热管外侧的污垢热阻1
2
1
d d R S 也可忽略。实验中的传热元件材料采用紫铜，导热系数为383.8K m W ?，壁厚为2.5mm ，因此换热管壁的导热热阻m
d bd λ2
可忽略。若换热管内侧的污垢热阻2S R 也忽略不计，则由式（4－7）得，
K ≈2α （4－8）
由此可见，被忽略的传热热阻与冷流体侧对流传热热阻相比越小，此法所得的准确性就越高。
2．传热准数式求算对流给热系数2α
对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，若符合如下范围内：Re =1.0×104～1.2×105, Pr ＝0.7～120，管长与管内径之比l/d ≥ 60, 则传热准数经验式为，
n 8.0Pr Re 023.0Nu = （4－9） 式中：Nu －努塞尔数，λ
α=
d
Nu ，无因次； Re －雷诺数，μρ
=
du Re ，无因次； Pr －普兰特数，λ
μ=p c Pr ，无因次；
当流体被加热时n ＝0.4，流体被冷却时n ＝0.3；
α － 流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ?℃)； d － 换热管内径，m ；
λ － 流体的导热系数，W / (m ? ℃)； u － 流体在管内流动的平均速度，m / s ； ρ － 流体的密度，kg / m 3； μ － 流体的粘度，Pa ? s ； c p － 流体的比热，J / (kg ?℃)。
对于水或空气在管内强制对流被加热时，可将式（4－9）改写为，
8
.0224
.0228
.128
.02
Pr 1
4023.011
???
? ????
???
?
???=
m d μλπα （4－10） 令， 8128
0402301..d .m ???
?
???=
π （4－11）
8
02240221
..m Pr X ???
? ???=μλ （4－12）
K
Y 1
=
（4－13） 1
1212122d d
d d R d bd R C S m S αλ+++= （4－14） 则式（4－7）可写为，
C mX Y += （4－15）
当测定管内不同流量下的对流给热系数时，由式（4－14）计算所得的C 值为一常数。管内径d 2一定时，m 也为常数。因此，实验时测定不同流量所对应的2121T T t t 、、、，由式（4－4）、（4－6）、（4－12）、（4－13）求取一系列X 、Y 值，再在X ～Y 图上作图或将所得的X 、
Y 值回归成一直线，该直线的斜率即为m 。任一冷流体流量下的给热系数α2可用下式求得， 8
0224
0222..m m
Pr ???
? ???=
μλα (4－16) 3．冷流体质量流量的测定
（1）若用转子流量计测定冷空气的流量，还须用下式换算得到实际的流量，
()()
ρρρρρρ-''-='f f V V (4－17) 式中： V ' — 实际被测流体的体积流量，m 3 / s ；
ρ' — 实际被测流体的密度，kg / m 3；均可取()212
1
t t t +=
平均下对应水或空气的密度，见冷流体物性与温度的关系式；
V — 标定用流体的体积流量，m 3/s ； ρ — 标定用流体的密度，kg / m 3；对水ρ＝1000 kg / m 3；对空气ρ＝1.205 kg / m 3； ρf — 转子材料密度，单位kg / m 3。
于是 ρ''=V m 2 (4－18)
（2）若用孔板流量计测冷流体的流量，则，
2m V ρ= (4－19)
式中，V 为冷流体进口处流量计读数，ρ为冷流体进口温度下对应的密度。
4．冷流体物性与温度的关系式
在0～100℃之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。 （1）空气的密度与温度的关系式：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-?+ （2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下p C ＝1005 J / (kg ?℃),
70℃以上p C ＝1009 J / (kg ?℃)。
（3）空气的导热系数与温度的关系式： 8252108100.0244t t λ--=-?+?+ （4）空气的黏度与温度的关系式：6235(210510 1.716910t t μ---=-?+?+?） 三、实验装置与流程
1．实验装置
实验装置如图4-1所示
1－旋涡式气泵；2－排气阀；3－孔板流量计；4－冷流体进气阀；5－冷流体进口温度； 6－冷流体出口温度； 7－冷流体进口侧蒸汽温度； 8－冷流体出口侧蒸汽温度； 9－冷凝水出口阀； 10－压力表；11－蒸汽进口阀； 12－冷凝水排水口；13－紫铜管； 14－蒸汽进口；15－冷流体出口；16－换热器；17－电气控制箱
图4-1 空气-水蒸气换热流程图
来自蒸汽发生器的水蒸气进入不锈钢套管换热器环隙，与来自风机的空气在套管换热器内进行热交换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气经孔板流量计或转子流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热交换后排出装置外。
2．设备与仪表规格
（1）紫铜管规格：直径φ21×2.5mm ，长度L=1000mm
（2）外套不锈钢管规格：直径φ100×5mm ，长度L=1000mm （4）铂热电阻及无纸记录仪温度显示 （5）全自动蒸汽发生器及蒸汽压力表 四、实验步骤与注意事项
（一）实验步骤
1、 打开控制面板上的总电源开关，打开仪表电源开关，使仪表通电预热，观察仪表显
示是否正常。
2、 在蒸汽发生器中灌装清水至水箱的球体中部，开启发生器电源，使水处于加热状态。
到达符合条件的蒸汽压力后，系统会自动处于保温状态。
3、 打开控制面板上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体进口阀，让套管换
热器里充有一定量的空气。
4、 打开冷凝水出口阀，排出上次实验余留的冷凝水，在整个实验过程中也保持一定开
度。注意开度适中，开度太大会使换热器中的蒸汽跑掉，开度太小会使换热不锈钢
管里的蒸汽压力过大而导致不锈钢管炸裂。
5、在通水蒸汽前，也应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带
冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进
口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听
到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，方可进行下一步实验。
6、开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽阀的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐充满
系统中，使系统由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，防止不锈钢管换热器
因突然受热、受压而爆裂。
7、上述准备工作结束，系统也处于“热态”后，调节蒸汽进口阀，使蒸汽进口压力维持
在0. 01MPa，可通过调节蒸汽发生器出口阀及蒸汽进口阀开度来实现。
8、自动调节冷空气进口流量时，可通过仪表调节风机转速频率来改变冷流体的流量到
一定值，在每个流量条件下，均须待热交换过程稳定后方可记录实验数值，一般每
个流量下至少应使热交换过程保持15分钟方为视为稳定；改变流量，记录不同流
量下的实验数值。
9、记录6～8组实验数据，可结束实验。先关闭蒸汽发生器，关闭蒸汽进口阀，关闭
仪表电源，待系统逐渐冷却后关闭风机电源，待冷凝水流尽，关闭冷凝水出口阀，
关闭总电源。
10、打开实验软件，输入实验数据，进行后续处理。
（二）注意事项
1、先打开排冷凝水的阀1，注意只开一定的开度，开的太大会使换热器里的蒸汽跑掉，
开的太小会使换热不锈钢管里的蒸汽压力增大而使不锈钢管炸裂。
2、一定要在套管换热器内管输以一定量的空气后，方可开启蒸汽阀门，且必须在排除
蒸汽管线上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。
3、刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐
渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止不锈钢管因突然受热、
受压而爆裂。
4、操作过程中，蒸汽压力一般控制在0.02MPa（表压）以下，否则可能造成不锈钢管爆
裂和填料损坏。
5、确定各参数时，必须是在稳定传热状态下，随时注意蒸汽量的调节和压力表读数的
调整。
五、实验数据处理
1．打开数据处理软件，在教师界面左上“设置”的下拉菜单中输入装置参数管长、管内径以及转子流量计的转子密度。（在本套装置中，管长为1m，管内径为16mm，转子流量计的转子密度为ρf＝33
?）。
kg m
7.910/
2．数字型装置可以实现数据直接倒入实验数据软件，可以表格形式得到本实验所要的最终处理结果，点“显示曲线”，则可得到实验结果的曲线对比图和拟合公式。
3. 数据输入错误，或明显不符合实验情况，程序会有警告对话框跳出。每次修改数据后，
都应点击“保存数据”，再按2步中次序，点击“显示结果”和“显示曲线”。
4. 记录软件处理结果，并可作为手算处理的对照。结束，点“退出程序”。
六、实验报告
1、冷流体给热系数的实验值与理论值列表比较，计算各点误差，并分析讨论。
2、冷流体给热系数的准数式：m
0.4Re
Nu/Pr=，由实验数据作图拟合曲线方程，确定
A
式中常数A 及m 。
3、以()0.4Nu/Pr ln 为纵坐标，()Re ln 为横坐标，将两种方法处理实验数据的结果标绘在 图上，并与教材中的经验式800230.0.4Re .Nu/Pr =比较。
七、思考题
1、实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?
2、在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。
3、实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
实验四 填料塔流体动力学实验
一、实验目的
1．了解填料吸收塔的构造。 2．测定填料塔的流体力学性能。 二、主要仪器及技术数据
3．仪器：吸收塔，流量计，压差计，温度计。
4．技术数据：Z =0.4m ， D 内=0.075 拉西环：10x10x1.5mm α = 440[m 2/m 3] 三、实验原理
填料的作用是增大气液两相的接触面积，气—液两相在塔内逆向流动。因阻力损失，气流保持一定的流速，沿程必产生一定的压降。干塔时，可测得ΔP/Z -u[u=G/F]之间的关系并在双对数坐标纸上绘图，可得一直线，斜率为1.8-2。当塔内有一定的喷淋量时，可测得ΔP/Z -u 之关系并在双对数坐标纸上绘图，得三条相交的直线。其拐点分别为载点和泛点。对应的气速为载点和泛点气速，液泛气速在塔的设计和操作中起重要作用。 四、实验内容
1、测量干填料塔时（ΔP/Z ）— u 关系曲线；
2、测量某喷淋量下（ΔP/Z ）— u 关系曲线； 五、实验方法与步骤
1、测量干填料层（ΔP/Z ）- u 关系曲线。先全开放空阀，后启动风机，用放空阀调节空气进塔流量。按空气流量从小到大读取填料层压降，在每一流量下，测定当时空气温度，后在对数坐标纸以空塔气速u 为横坐标，以单位高度的压降ΔP/Z 为纵坐标，描绘干填料层的ΔP/Z - u 关系曲线。
2、测量某喷淋量下（ΔP/Z ）- u 关系曲线。调节水转子流量计出口阀，使其指示值为40 L /hr ，用“（1）”相同的方法读取填料层压降ΔP 、空气流量、空气温度，并观察塔内的操作现象，如看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上绘出液体喷淋量为40L /hr 下的ΔP/Z - u 关系曲线 ，确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。
3、流量计校正。由风机输送的空气，因风机作功，温度上升，不等于流量计的标示温度20℃，为此必须进行流量校正。校正方法为：
()()1
2
21,,12p v v p q q ρρρρρρ-
??-=??-????
实际值
读数值
(5—1)
式中：ρ1为转子流量计标刻温度所对应的空气密度，ρ2为实验时转子流量计上方温度计测量值所对应的空气密度。
注：空气流量调节时，因流量调节为旁路调节，在风机打开前，一定使旁路调节阀处于全开位置，否则，打开风机后，流入转子流量计中的风量过大，会导致转子骤升打碎玻璃刻度管，且有可能伤及他人。
六、实验数据及结果
1、干填料时ΔP/Z - u 关系测定 表1
2、喷淋量为40L /h 时，ΔP/Z - u 关系测定：
表1 干塔时ΔP/Z - u 关系
表
2 湿填料时ΔP/Z —u 关系测定
喷淋量= 40 L/h Z = 0.4 m 塔径D = 0.075 m
八、思考题
1、填料的类型 、 、 。
2、从ΔP/Z -u 关系曲线中确定出液泛气速与实际观测的结果是否符和？
实验五 筛板塔精馏过程实验
一、实验目的
1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。
二、基本原理
1．全塔效率T E
全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即
1
T T P
N E N -=
（6－1） 式中，T N －完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；
P N －完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置P N ＝10。
全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数T N ，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R 和热状况q 等，用图解法求得。
2．单板效率M E 单板效率又称莫弗里板效率，如图6－1所示，是指气相 或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论塔 板前后的组成变化值之比。 按气相组成变化表示的单板效率为 1
*
1
n n MV n n y y E y y ++-=
- （6－2） 按液相组成变化表示的单板效率为 1*
1n n
ML n n
x x E x x ---=
- （6－3） 式中，n y 、1n y +－离开第n 、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；1n x -、n x －离开第n-1、n
块塔板的液相组成，摩尔分数； *
n y 与n x 成平衡的气相组成，摩尔分数；*n x 与n y 成平衡的
液相组成，摩尔分数。
3．图解法求理论塔板数T N
图6－1 塔板气液流向示意图
图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe －Thiele ）法，简称M －T 法，其原理与逐板计算法 完全相同，只是将逐板计算过程在y －x 图上直观地表示出来。
精馏段的操作线方程为：
111
D n n x R
y x R R +=
+++ （6－4） 式中， 1n y +－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；n x －精馏段第n 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；D x －塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R －泡点回流下的回流比。
提馏段的操作线方程为：
'
1''W m m Wx L y x L W L W +=--- （6－5）
式中，1m y +－提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；m x －提馏段第m 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；W x －塔底釜液的液体组成，摩尔分数；'L －提馏段内下流的液体量，kmol/s ；W －釜液流量，kmol/s 。
加料线（q 线）方程可表示为： 11
F x q
y x q q =
--- （6－6） 其中， ()
1pF S F F
c t t q r -=+
（6－7）
式中，q －进料热状况参数；F r －进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol ；S t －进料液的泡点温度，℃；F t －进料液温度，℃；pF c －进料液在平均温度()S F t t -/2下的比热容，kJ/（kmol ℃）；
F x －进料液组成，摩尔分数。
回流比R 的确定：
L
R D
=
（6－8） 式中，L －回流液量，kmol/s ；D －馏出液量，kmol/s 。
式（6－8）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。
如图6－2所示，从全凝器出来的温度为R t 、流量为L 的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。
对第一块板作物料、热量衡算：
112V L V L +=+ （6－9） 111122
V L V L
V I L I V I L I +=+ （6－10） 对式（6－9）、式（6－10）整理、化简后，近似可得： 11()
[1]p L R c t t L L r
-≈+ （6－11）
即实际回流比：
1
1L R D
=
（6－12） 1()[1]
p L R c t t L r D
-+= （6－13） 式中，1V 、2V －离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s ；1L －塔内实际液流量，kmol/s ；1V I 、
2V I 、1L I 、L I －指对应1V 、2V 、1L 、L 下的焓值，kJ/kmol ；r －回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol ； p c －回流液在1L t 与R t 平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol ℃）。
（1） 全回流操作
在精馏全回流操作时，操作线在y －x 图上为对角线，如图6－3所示，根据塔顶、塔釜 的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。
（2） 部分回流操作
部分回流操作时，如图6－4，图解法的主要步骤为：
A. 根据物系和操作压力在y －x 图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
B. 在x 轴上定出x ＝x D 、x F 、x W 三点，依次过这三点作垂线分别交对角线于点a 、f 、b ；
图6－2塔顶回流示意图
C. 在y 轴上定出y C ＝x D /(R+1)的点c ，连接a 、c 作出精馏段操作线；
D. 由进料热状况求出q 线的斜率 q/（q-1），过点f 作出q 线交精馏段操作线于点d ；
E. 连接点d 、b 作出提馏段操作线；
F. 从点a 开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d 时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b 为止；
G. 所画的总阶梯数就是全塔所需的理论塔板数（包含再沸器），跨过点d 的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。 三、实验装置和流程
本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。
筛板塔主要结构参数：塔内径D ＝68mm ，厚度δ＝2mm ，塔节Φ76?4，塔板数N ＝10块，板间距H T ＝100mm 。加料位置由下向上起数第3块和第5块。降液管采用弓形，齿形堰，堰长56mm ，堰高7.3mm ，齿深4.6mm ，齿数9个。降液管底隙4.5mm 。筛孔直径d 0＝1.5mm ，正三角形排列，孔间距t ＝5mm ，开孔数为74个。塔釜为内电加热式，加热功率2.5kW ，有效容积为10L 。塔顶冷凝器、塔釜换热器均为盘管式。单板取样为自下而上第1块和第10块，斜向上为液相取样口，水平管为气相取样口。
本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜
液贮罐。精馏过程如图6－5所示。
图6－4部分回流时理论板数的确定
8
图6－5筛板塔精馏过程示意图
1－塔釜排液口；2－电加热器；3－塔釜；4－塔釜液位计；5－塔板；6－温度计（其余均以
t表示）；7－窥视节；8－冷却水流量计；9－盘管冷凝器；10－塔顶平衡管；11－回流液流
量计；12－塔顶出料流量计；13－产品取样口；14－进料管路；15－塔釜平衡管；16－盘管
换热器；17－塔釜出料流量计；18－进料流量计；19－进料泵；20－产品储槽；21－残液储
槽；22－料液取样口。
四、实验步骤与注意事项
本实验的主要操作步骤如下：
1．全回流
（1）配制浓度10%~20%（体积百分比）的料液加入贮罐中，打开进料管路上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，至釜容积的2/3处（由塔釜液位计可观察）。
（2）关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，调节加热电压至适中位置，使塔
釜温度缓慢上升（因塔中部玻璃部分较为脆弱，若加热过快玻璃极易碎裂，使整个精馏塔报废，故升温过程应尽可能缓慢）。
（3）打开塔顶冷凝器的冷却水，调节合适冷凝量，并关闭塔顶出料管路，使整塔处于全回流状态。
（4）当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别取塔顶浓度X D和塔釜浓度X W，用阿贝折射仪进行分析。
2．部分回流
（1）在储料罐中配制一定浓度的乙醇水溶液（约10~20%）。
（2）待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，调节进料量至适当的流量。
（3）控制塔顶回流和出料两转子流量计，调节回流比R = 2。
（4）当塔顶、塔内温度读数稳定后，分别从进料口、塔顶、塔釜等处取样分析。
3．注意事项
（1）塔顶放空阀一定要打开，否则容易因塔内压力过大导致危险。
（2）料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。
(3) 需要做乙醇-水的折射率与浓度的标准关系曲线（配制不同浓度的乙醇-水溶液，测折射率，做出标准曲线）。
五、实验报告
1．将塔顶、塔底温度和组成，以及各流量计读数等原始数据列表。
2．按全回流和部分回流分别用图解法计算理论板数。
3．计算全塔效率和单板效率。
4.分析并讨论实验过程中观察到的现象。
六、思考题
1. 测定全回流和部分回流总板效率与单板效率时各需测几个参数？取样位置在何处？
2．全回流时测得板式塔上第n、n-1层液相组成后，如何求得x n* ，部分回流时，又如何求x n*？
3．在全回流时，测得板式塔上第n、n-1层液相组成后，能否求出第n层塔板上的以气相组成变化表示的单板效率？
4．查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？
5．若测得单板效率超过100%，作何解释？
6．试分析实验结果成功或失败的原因，提出改进意见。
流量计的种类很多，本实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。 孔板流量计的缺点是阻力损失大，流体流过孔板流量计，由于流体与孔板有摩擦，流道突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示，实验中测定３、４两个截面的压力差，即为永久压力损失。对孔板流量计，测定孔板前为d１的地方和孔板后６d１的地方两个截面压差 工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测定准确和使用方便，应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大时，也需要再一次校正。 量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的 《化工原理实验指导》李发永 流量计原理 工厂生产的流量计，大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核，并作出流量曲线，或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。 如果用户丢失原厂的流量曲线图；或者流量计经长期使用，由于磨损造成较大的计量误差；或者用户自行制造非标准形式的流量计；或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同，则必须对流量计进行校核（或称为标定）。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系，作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此，流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。 Φ16×2.5 Ф：是表示外径 DN：公称直径（近似内径） “Φ”标识普通圆钢管的直径，或管材的外径乘以壁厚，如：Φ25×3标识外径25mm，壁厚为3mm的管材； 以孔板流量计为例进行说明，文丘里流量计的原理与此完全一样，只是流量系数不同。
化工原理实验报告 Prepared on 22 November 2020
实验一 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，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） (m/s)
1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可 知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 222121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管：内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。 3、打开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法
实验一 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，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面 积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位 差可知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
化工2004／02 化工原理实验 福州大学化工原理实验室 二〇〇四年二月
前言 实施科教兴国战略和可持续发展战略，迎接知识经济时代的到来，建设面向知识经济时代的国家创新体系，要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此，作为高级人才的培养基地，高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节，更能贯穿对学生创造力的开发，其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学，其内容是以验证前人知识为主的验证型实验，其方法是教师手把手地教，这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究型实验，是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。 《化工原理实验》是一门技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前，第一期投入100万元的化工原理实验室建设工作已经完成，第二期投入147万元的建设工作正在进行中。已建成具有国内先进水平的实验装置18套，其中有6套是我校与北京化工大学、天津大学共同联合研制的，有2套是我们自行研制的。这些装置将化工知识与计算机技术紧密地结合起来，同时还融合了化学、电工电子、数学、物理及机械等多学科的知识，具有计算机数据采集、处理和控制等功能，能够针对不同专业的要求开出不同类型的“三型”实验。有了这些高新技术装备的实验装置，我们还必须花大力气进行化工原理实验内容、方法的改革，必须以当代教育思想、教育方法论及教育心理学为指导，研究以学生自主学习为主的启发式、交互式、研讨式、动手式的实验教学方法，从实验方案拟定、实验步骤设计、实验流程装配、实验现象观察、实验数据处理和实验结果讨论等方面有效地培养学生的创造性思维和实践动手能力。《化工原理实验讲义》就是为了适应化工原理实验教学内容、方法、手段的改革要求而编写的。 《化工原理实验讲义》由施小芳高级实验师执笔主编，李微高级实验师、林述英实验师参与编写工作，阮奇教授主审。叶长燊等老师参加了编写讲义的讨论，并提出许多宝贵意见。在此，对本讲义在编写过程中给予热心帮助和支持的老师，表示衷心的感谢。 本讲义在编写过程中，参阅了有关书籍、杂志、兄弟院校的讲义等大量资料，由于篇幅所限，未能一一列举，谨此说明。本讲义难免存在不妥之处，衷心地希望读者给予指教，使本讲义日臻完善。 福州大学化工原理实验室 2004．2．5
北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。
化工原理实验 讲义 专业:环境工程 应用化学教研室 2015.3
实验一 流体机械能转化实验 一、实验目的 1、了解流体在管流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。 2、了解流体在管流动时，流体阻力的表现形式。 二、实验原理 流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。对于实际流体， 因为存在摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有： 2211221222f p v p v z z H g g g g ρρ++=+++ 上式称为伯努利方程。 三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ） 实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示： 图1-1 能量转换流程示意图
图1-2实验导管结构图 四、操作步骤 1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试 导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。 2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流 管有液体溢流。 3.流体稳定后读取并记录各点数据。 4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。 5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。 五、数据记录和处理 表一、转能实验数据表 流量（l/h） 压强mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 测试点标 号 1 2 3 4 5 6 7 8
传热膜系数测定实验（第四组） 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a * 4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1）寻找影响因素 物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βg ΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βg ΔT ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ 4）无量纲化非基本变量 α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βg ΔT : Gr ＝βg ΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 6）实验 Nu ＝ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： 热量衡算方程： 圆管传热牛顿冷却定律： 圆筒壁传导热流量：)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ??= [m 3h -1，kPa] 空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]
实验1单项流动阻力测定 （1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？ 答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 （2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？ 答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。 （3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？ 答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程： Z l P l ? :?g =Z2 P2；g,当P l = P2 时，Z I = Z2 （4 ）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 （5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （6）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换 成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测 大流量下的压强差。 （7 ）读转子流量计时应注意什么？为什么？ 答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误^^。 （8）两个转子能同时开启吗？为什么？ 答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 （9 ）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。 （10）使用直流数字电压表时应注意些什么？ 答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。 （11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗，当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u；/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 （水平管）P1 = P2 （12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？ 答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损 坏。 （13）本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？
实验一干燥实验 一、实验目的 1.了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。 2.掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。 3.测定湿物料的临界含水量X C，加深对其概念及影响因素的理解。 4.熟悉恒速阶段传质系数K H、物料与空气之间的对流传热系数的测定方法。 二、实验内容 1.在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其影响因 素。 2.测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数「和传质系数K H。 三、基本原理 干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的 机理。由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。 干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不 变。 本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量， 即以湿物料为基准的水分含量，用?来表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干 基料为基准的含水量X表示更为方便。??与X的关系为： CO X （8—1）1 - ■ 式中：X —干基含水量kg水/kg绝干料； ■—湿基含水量kg水/kg湿物料。 物料的绝干质量G C是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X与干燥时间?的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干 基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC;段以后的一段为曲线
实验1 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。 二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象，记录实验数据。 4、分析计算实验数据，提交实验报告。 三、实验仪器 1、雷诺实验装置（套）， 2、蓝、红墨水各一瓶， 3、秒表、温度计各一只， 4、 卷尺。 四、实验原理 流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速u，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水成一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管道中流动。此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。
雷诺数：γ d u ?= Re 连续性方程：A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出，即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 4 2 d A ?=π 式中：A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度 五、实验步骤 1、连接水管，将下水箱注满水。 2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱，微启水阀，观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失，再微调水阀至带色水直线重新出现，重复步骤4。 6、层流到紊流；紊流到层流各重复实验三次。 六、数据记录与计算 d= mm T （水温）= 0C 七、实验分析与总结（可添加页） 1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。 2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。
化工原理实验报告
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ?
实验一 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,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
化工原理实验指导书 目录
实验一流体流淌阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸取实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14) 雷诺实验 (16) 实验一流体流淌阻力的测定 一、实验目的
1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。 二、差不多原理 由于流体具有粘性，在管内流淌时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流淌时，质点间不断相互碰撞，引起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和流体的涡流产生了流体流淌的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得： ΔP f =ΔP L —两侧压点间直管长度(m) d —直管内径(m) λ—摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） ΔP f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ） μ—流体粘度（Pa.s ） ρ—流体密度（kg/m 3 ） 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系列流量下的ΔP f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分不求出λ和Re ，在双对数坐标纸上绘出λ～Re 曲线 。 三、实验装置简要讲明 水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，第一经玻璃转子流量计测量流量，然后送入被测直管段测量流体流淌的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。 被测直管段流体流淌阻力△P 可依照其数值大小分不采纳变压器或空气—水倒置U 型管来测量。 四、实验步骤: 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。 2、大流量状态下的压差测量系统,应先接电预热10-15分钟,观擦数字外表的初始值并记录后方可启动泵做实验。 3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气－水倒置U 型管内两液柱的高度差不为0，则讲明系统内有气泡存在,需要排净气泡方可测取数据。 排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一样测15～20组数，建议当流量读数小于300L/h 时，用空气—水倒置U 型管测压差ΔP 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调剂阀，切断电源。 五、使用实验设备应注意的事项： 2 2u d L P h f f ?=?= λ ρ 2 2u P L d f ??= ρλμ ρ du = Re
篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算：
实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 叶向群 成绩：__________________ 实验名称：吸收实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的： 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线； 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置： 2.1 本实验的装置流程图如图1： 专业： 姓名： 学号： 日期：2015.12.26 地点：教十2109
2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理： 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下：
3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系为： 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下： 式中：E—亨利系数，Pa P—系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa 亨利系数E与温度T的关系为： lg E= 11.468-1922 / T 式中：T—液相温度（实验中取塔底液相温度），K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p，即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中：V—惰性气体空气的流量，kmol/h；
第一部分 实验基础知识 1、 如何读取实验数据 2、 如何写实验报告 3、 数据处理 一、实验数据的误差分析 1. 真值 2、平均值及其种类 3、误差的分类 4、精密度和精确度 5、实验数据的记数法和有效数字 错误认识：小数点后面的数字越多就越正确，或者运算结果保留位数越多越准确。 二、实验数据处理 实验数据中各变量的关系可表示为列表式，图示式和函数式。 第二部分 实验内容 a log log log log ln ln ln ln ln 1212=--+=?=+=?=截矩直线的斜率＝真值，双对数坐标半对数坐标x x y y x b a y ax y bx a y ae y b bx Θ
每个实验的原理、操作方法、仪表的使用、实验记录、数据处理、思考题 一、精馏实验： 物系、实验原理、流程图、数据处理（用公式表示）、思考题 1)测定指定条件下的全塔效率或等板高度 2)操作中可调节可控制的量 3)物料浓度的测定方法 4)操作步骤，先全回流，再确定一定回流比操作，为什么 5)实验中出现异常现象（液泛，无回流），如何判断？如何处理？ 6)进料状态对精馏塔的操作有何影响？确定q线需要测定哪几个 量？查取进料液的汽化潜热时定性温度应取何值？ 7)什么是全回流？全回流操作的标志有哪些？在生产中有什么实际 意义？ 8)其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？ 9)进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？ 10)为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？ 11)将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？为什么？ 12)影响精馏塔操作稳定的因素有哪些？如何确定精馏塔操作已达 稳定？本实验装置能否精馏出98%（质量）以上的酒精？为什么？ 13)各转子流量计测定的介质及测量条件与标定时的状态不同，应如 何校正？
实验一 干燥实验 一、实验目的 1. 了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。 2. 掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。 3. 测定湿物料的临界含水量X C ，加深对其概念及影响因素的理解。 4. 熟悉恒速阶段传质系数K H 、物料与空气之间的对流传热系数α的测定方法。 二、实验内容 1. 在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其 影响因素。 2. 测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数α和传质系数K H 。 三、基本原理 干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。 干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。 本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用ω来表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干基料为基准的含水量X 表示更为方便。ω与X 的关系为： X = -ω ω 1 （8—1） 式中： X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料； ω—湿基含水量 kg 水/kg 湿物料。 物料的绝干质量G C 是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X 与干燥时间τ的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB 段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC ；段以后的一段为曲线
化工原理实验指导书
目录 实验一流体流动阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸收实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14)
雷诺实验 (16)
实验一流体流动阻力的测定 、实验目的 1、 了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、 确定摩擦系数入与雷诺数 Re 的关系。 二、基本原理 由于流体具有粘性， 在管内流动时必须克服内摩擦力。 当流体呈湍流流动时， 质点间不 断相互碰撞，弓I 起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和 流体 的涡流产生了流体流动的阻力。 在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式， 可得: △ P f = △ P ’ P f L u 2 h f d 2 L —两侧压点间直管长度（m ） 2d P f d —直管内径（m ） 入一摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） △ P f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ） 厂流体粘度（Pa.s ） p — 流体密度（kg/m 3 ） 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系 列流量下的△ P f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入和 Re ,在双对数坐标纸 上绘出入?Re 曲线。 三、实验装置简要说明 水泵将储水糟中的水抽出， 送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量， 然后送入 被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，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压器或空气一水倒置 U 型管来测量。 四、实验步骤： 1、 向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。 2、 大流量状态下的压差测量系统 ，应先接电预热10-15分钟，观擦数字仪表的初始值并 记 录后方可启动泵做实验。 3、 检查导压系统内有无气泡存在 .当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气一水倒置 U 型管内两液柱的高度差不为 0，则说明系统内有气泡存在，需要排净气泡方可测取数据。 排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、 测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测 15?20组数，建议当流量 读数 小于300L/h 时，用空气一水倒置 U 型管测压差△ P 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。 Re du
实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？ 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？ 冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？4流体分布板的作用是什么？ 实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。
1流体阻力测定实验 实验目的 1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2 ）测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，将所得的入~Re方程与经验公式比较。 3 ）测定流体流经阀门时的局部阻力系数E。 4 ）学会倒U形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。 5 ）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1）沿程阻力 流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即 h f 仏上厘（1 —1） 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通 过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， （1）流体性质：密度P、粘度卩； （2）管路的几何尺寸：管径d、管长I、管壁粗糙度￡； （3）流动条件：流速卩。 可表示为： p f (d,l,,,u,)(1—2)组合成如下的无因次式： p 2 (du I J d ,—)(1—3) u d p du I u2 (,—)? d d 2 du 令( , d )/ (1 — 4) 则式（1 —1）变为： 2 h f P 1u(1 - 5) d2 式中，入称为摩擦系数。层流（滞流）时，入=64/R e；湍流时入是雷诺准数R e和相对粗糙度的函数，须由实验确定。
2) 局部阻力 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当管径 长度的直管阻力损失，这个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，如管路中直管长度为I,各种局部阻力的当量长度之和为le，则流体在管路中流动时的总阻力损失h f为 I leu2 h f(1 —6) d 2 (2)阻力系数法\ 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局 部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 2 . u h f (1 —7) 2 式中，E――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h f'直可应用柏努利方程由压差计读数求取。 实验装置与流程 1)实验装置 实验装置如图1 —1所示。主要由水箱、管道泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件，转子流量计等组成。第一根为粗糙管，第二根为光滑管。第三根不锈钢管，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 1、水箱 2、管道泵 3、5、6、球阀 4、均压环7、系统排水阀8闸阀9、流量调节阀 10、排污水阀11倒U形差压计12、不锈钢管13、粗糙管14、光滑管15、转子流量计16、导压管17、温度计18、进水阀