北京化工大学
化工原理实验报告
传热膜系数测定实验
院（部）：化学工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：化工1005
姓名：江海洋 2010011136
同组人员：王彬玥波方郡
实验名称：传热膜系数测定实验
实验日期： 2012.11.28
传热膜系数测定实验
一、摘要
本实验以套管换热器为研究对象，以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄铜管，即管程，热蒸汽走环隙，即壳程，研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。通过测得的一系列温度及孔板压降数值，分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu，做出lg（Nu/Pr0.4）～lgRe的图像，分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的
A 和m 值。
关键词：对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的
1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法；
2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法；
3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。 三、实验原理
黄铜管走冷空气，管外走100℃的热蒸汽，壁侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻，因此研究传热的关键问题是测算α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为：
p n m Gr A Nu Pr Re ??=
对于强制湍流有： n m A Nu Pr Re =
用图解法对多变量方程进行关联，要对不同变量Re 和Pr 分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。在两边取对数，得到直线方程为
Re lg lg Pr
lg
4
.0m A Nu
+= 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数A ，即m
Nu
A Re
Pr
4
.0=
其中 λ
αλ
μ
μ
ρ
d
Nu Cp du =
=
=
,Pr ,Re 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。
牛顿冷却定律为 m t A Q ???=α 其中α——传热膜系数，W/(m2?℃)； Q ——传热量，W ； A ——总传热面积，m2；
Δtm ——管壁温度与管流体温度的对数平均温差，℃。 传热量可由下式求得
()()3600/3600/1212t t C V t t C W Q
p p -??=-?=ρ
其中W ——质量流量，kg/h ；
cp ——冷空气的比定压热容，J/（kg ?℃）； t1,t2——冷空气的进，出口温度，℃； ρ——定性温度下流体密度，kg/m3； V ——冷空气体积流量，m3/h 。
空气的体积流量由孔板流量计测得，其流量V 与孔板流量计压降Δp 的关系为 54
.02.26p
V ?=
式中，Δp ——孔板流量计压降，kPa ； V ——空气流量，m3/h 。 四、实验流程图
套管式换热实验装置和流程
1-风机，2-孔板流量计，3-空气流量调节阀，4-空气入口测温点，5-空气出口测温点， 6-水蒸气入口壁温，7-水蒸气出口壁温，8-不凝性气体放空阀，
9-冷凝水回流管，10-蒸汽发生器，11-补水漏斗，12-补水阀，13-排水阀 1、 设备说明
本实验空气走管，蒸汽走管隙（玻璃管）。管为黄铜管，其径为0.020m ，有效长度为1.25m 。空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻（Pt100）和热电偶测得。测量空气
进、出口的铂电阻应置于进、出管得中心。测量管壁温度用一支铂电阻和一支热电偶分别固定在管外壁两端。孔板流量计的压差由压差传感器测得。
本实验使用的蒸汽发生器由不锈钢材料制成，装有玻璃液位计，加热功率为1.5kW。风机采用XGB型漩涡气泵，最大压力17.50kPa，最大流量100m3/h。
2 、采集系统说明
(1) 压力传感器
本实验装置采用ASCOM5320型压力传感器，其测量围为0~20kPa。
(2) 显示仪表
在实验中所有温度和压差等参数均可由人工智能仪表读取，并实验数据的在线采集与控制，测量点分别为：孔板压降、进出口温度和两个壁温。
3、流程说明
本实验装置流程图如下所示，冷空气由风机输送，经孔板流量计计量以后，进入换热器管（铜管），并与套管环隙中的水蒸气换热。空气被加热后，排入大气。空气的流量由空气流量调节阀调节。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与管中冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器。放气阀门用于排放不凝性气体，在铜管之前设有一定长度的稳定段，用于消除端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消除热效应。
五、实验操作
1、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的1/3~2/3。
2、按下总电源开关，关闭蒸汽发生器补水阀，启动风机，接通蒸汽发生器的发热电源，保持放气阀打开，调整好热电偶位置。
3、用计算机控制风机频率为50Hz，待仪表数值稳定后，记录数据；再每降低3Hz取一实验点，同样等仪表数值稳定后，记录数据，重复实验，12~13次。
4、将静态混合器插入管中，并将其固定，再次调整好热电偶温度计，将风机频率调回50Hz，待仪表数值稳定后，记录数据；每降低3Hz取一实验点，同样等仪表数值稳定后，记录数据，重复实验，12~13次。
5、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机，清理现场，给蒸汽发生器灌水。
六、实验数据处理
1、测定空气普通对流传热膜系数（l=1.25,d=0.020m）
表一：空气普通膜系数测定实验数据
以第三组数据为例，计算过程如下：
定性温度t=（t1+t2）/ 2=（39.9+67.1）/ 2=53.5℃
查得此定性温度下的物性参数为
Cp=1.0294 KJ?Kg-1?K-1ρ=1.2715-0.0035*53.5=1.08425 Kg?m-3
μ=(1.71+0.005*53.5)*10-5 =1.98*10-5Pa?s
λ=(2.4513+0.0074*53.5)*10-2 =0.028472W?m-1? K-1
换热面积A=πdl=π*0.02*1.25=0.079m2
对数平均温度Δtm=[(T1-t2)-(T2-t1)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)]
=[(99.5-67.1)-(100.1-39.9)]/ln[(99.5-67.1)/(100.1-39.9)] =44.93629℃
冷空气的体积流量V=26.2?ΔP 0.54=26.2*1.990.54=37.99111m3?h-1
传热膜系数α=ρV C p（t2-t1）/3600/A/Δtm
=1.073925*37.99111*1.0294*1000*(67.1-39.9)/3600/0.079/44.93629 =113.5302W?m-2?K-1
Nu=dα/λ=0.02*113.5302/0.028472=79.74868
Pr=0.7063-2*10 -4*53.5=0.71497
u=V*4/π/d2/3600=37.99111*4/π/0.02 2/3600= 33.60855m/s
Re=dρu/μ=0.02*1.08425*33.60855/1.98*10-5=36854.68792
Nu/Pr0.4=79.74868/0.714970.4=91.20274
2、测定空气强化对流传热膜系数（l=1.25,d=0.020m,加入混合器）
表二：强化后膜系数测定实验数据记录
以第三组数据为例，计算过程如下：
定性温度t=（t1+t2）/ 2=（39.7+76.4）/ 2=58.05℃
查得此定性温度下的物性参数为
Cp=1.028121 KJ?Kg-1?K-1ρ=1.2715-0.0035*58.05=1.068325Kg?m-3μ=(1.71+0.005*58.05)*10-5 =2*10-5Pa?s
λ=(2.4513+0.0074*58.05)*10-2 =0.028809W?m-1? K-1
换热面积A=πdl=π*0.02*1.25=0.079m2
对数平均温度Δtm=[(T1-t2)-(T2-t1)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)]
=[(99.6-76.4)-(100-39.7)]/ln[(99.6-76.4)-(100-39.7)]
=38.90705℃
冷空气的体积流量V=26.2?ΔP 0.54=26.2*1.140.54= 28.12095m3?h-1
传热膜系数α=ρV C p（t2-t1）/3600/A/Δtm
=1.068325*28.12095*1.028121*1000*(76.4-39.7)/3600/0.079/38.90705 =128.8704W?m-2?K-1
Nu=dα/λ=0.02*128.8704/0.028809=89.46629
Pr=0.7063-2*10 -4*58.05=0.713846
u=V*4/π/d2/3600= 28.12095*4/π/0.02 2/3600= 24.87699m/s
Re=dρu/μ=0.02*1.068325*24.87699/2*10-5=26573.38442
Nu/Pr0.4= 89.46629/0.7138460.4=102.3805612
七、实验结果做图及分析
根据表一、表二中的数据分别做出普通和强化后的Nu/pr0.4与Re双对数关系曲线如下：
结果分析：
1．由excel软件线性拟合的直线见上图，读取直线斜率并在直线上任取一点得：（1）正常条件下空气普通对流传热：A=0.014，m=0.82，Nu=0.014*Re0.82*Pr0.4（2）强化条件下空气强化对流传热: A=0.029，m=0.79，Nu=0.029* Re0.79*Pr0.4 2．由上图可知，强化条件下传热较正常情况下好，因为加入静态混合器后，增大了空气的湍动程度，有利于传热。但加入静态混合器是以增大能量的阻力损失为代价的，因此在强化过程传热的措施重要考虑到兼顾传热效率和能量损失，以获得最大的效益。
3．化工原理课本上介绍的公式为Nu=0.023*Re0.8*Pr0.4，实验结果与之有一定误差的主要原因：
（1）蒸汽所在的玻璃管有冷凝液积存于黄铜管上，从而降低了传热系数。
（2）在进行传热热量计算时，为了简化实验计算，近似以α代替总传热系数K，即令Q=αAΔtm。
（3）改变压降后，度数时间间隔太短，从而传热体系未达到稳定状态，造成读数与实际情况不相符。
八、思考题
1、本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度？为什么？
答：管壁温度应接近于蒸汽温度。因为水蒸气膜状冷凝的对流给热系数很大（5500~500）,而空气的强制对流给热系数相对很小（10~100），所以水蒸汽与管壁的传热速率远远大于空气与管壁的传热速率，从而管壁温度更接近于蒸汽温度。
2、管空气流动速度对传热膜系数有何影响？当空气速度增大时，空气离开热交换器时的温
度将升高还是降低？为什么？
答：管空气流动速度的改变将直接影响传热膜系数的大小。当空气速度增加时，空气离开热交换器时的温度将降低。因为空气流量增加相当于单位时间有更多的空气参与热交换，而水蒸气的冷凝量是一定的，那么相同的热量就被更多的冷空气分享，虽然空气速度增大时其湍流程度增加，增强传热效果，但是因为空气对留给热系数相对而言很小，所以影响不大，故空气离开热交换器时，温度降降低。
3、如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α式的关联有无影响？
答：有影响，对于本实验而言，由于用膜传热系数α代替总传热系数K，不同压强的饱和蒸汽温度不同，当蒸汽压强变化，对数平均温差即平均推动力Δt m变化，当总传热量不变时，总传热系数必然K变化，即α变化，则α的关联式变化。
4、本实验可采取哪些措施强化传热？
答：（1）增加空气湍动程度，如加入静态混合器，翘片等；
（2）蒸汽所在环隙的玻璃壁外侧加一保温层，以减少热量损失。
九、疑问、意见、建议等
1、因为静态混合器为金属制品，插入静态混合器后会不会因其导热性能较好对实验有所影响。
2、工程上的设备投入使用后基本都已密封，加入静态混合器从而加强传热性能的方法到底实不实用。
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。 5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节?
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
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？ 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力.0.1 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)X10.2/Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)X10.2/Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量
为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？ 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义？ 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？ 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？ 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升
北京化工大学 化工原理实验报告 传热膜系数测定实验 院（部）：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工1005 姓名：江海洋 2010011136 同组人员：王彬刘玥波方郡 实验名称：传热膜系数测定实验 实验日期： 2012.11.28
传热膜系数测定实验 一、摘要 本实验以套管换热器为研究对象，以冷空气及热蒸汽为介质，冷空气走黄铜管内，即管程，热蒸汽走环隙，即壳程，研究热蒸汽与冷空气之间的传热过程。通过测得的一系列温度及孔板压降数值，分别求得正常条件和加入静态混合器后的强化条件下的对流传热膜系数α及Nu ，做出lg （Nu/Pr0.4）～lgRe 的图像，分析出传热膜系数准数关联式Nu=ARemPr0.4中的A 和m 值。 关键词：对流传热 Nu Pr Re α A 二、实验目的 1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法； 2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法； 3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。 三、实验原理 黄铜管内走冷空气，管外走100℃的热蒸汽，壁内侧热阻1/α远远大于壁阻、垢阻及外侧热阻，因此研究传热的关键问题是测算α，当流体无相变时对流传热准数关系式的一般形式为： p n m Gr A Nu Pr Re ??= 对于强制湍流有： n m A Nu Pr Re = 用图解法对多变量方程进行关联，要对不同变量Re 和Pr 分别回归。本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。在两边取对数，得到直线方程为 Re lg lg Pr lg 4 .0m A Nu += 在双对数坐标中作图，求出直线斜率，即为方程的指数m 。在直线上任取一点函数值代入方程中，则可得到系数A ，即m Nu A Re Pr 4 .0= 其中 λ αλ μ μ ρ d Nu Cp du = = = ,Pr ,Re 实验中改变空气的流量，以改变Re 值。根据定性温度计算对应的Pr 值。同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数值，进而求得Nu 值。
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： 21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ （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 误差。 （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。 ,22222221 11g u g p Z g u g P Z ++=++ρρ ∵d 1=d 2 ∴u 1=u 2 又∵z 1=z 2（水平管） ∴P 1=P 2 （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
化工原理实验之对流传热实验
化工原理实验报告之传热实验 学院 学生姓名
专业 学号 年级 二Ο一五年十一月 一、实验目的 1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K； 2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数； 3.测定冷空气在不同的流量时，Nu与Re之间的关系曲线，拟合准 数方程。 二、实验原理 （1）冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为
m t KA Q ?= )ln(2 12 1t t t t t m ???-?= ?，11 t T t -=?，2 2 t T t -=? ) (21t t C V Q p -=ρ 式中，Q —单位时间内的传热量，W ; A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积，2m ，dl A π=; m t ?—热蒸汽与冷空气之间的平均温差，℃或K K —总传热系数，)℃/(2?m W ； d —换热器内管的内直径，d =20mm l —换热器长度，l =1.3m ； V —冷空气流量，s m /3 ； p C 、ρ—冷空气密度，3/m kg 空气比热，kg J /; 21t t 、—冷空气进出换热器的温度，℃； T —热蒸汽的温度，℃。 实验通过测量热蒸汽的流量V ，热蒸汽进、出换热器的温度T 1 和T 2 （由于热蒸汽温度恒定，故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T ）,冷空气进出换热器的温度t 1和t 2，即可测定K 。 （2）热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁
的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成，其总热阻为： 2 211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气，冷空气的给热系数，)℃/(?m W ； 21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径，m ； λ—内管材质的导热系数，)℃/(?m W 。 在大流量情况下，冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态，h2较大， 221d h d 值较小；λ较大，m d d λ1值较小，可忽略，即 1h K ≈ （3）流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为 n m C Nu Pr Re '=。 式中：Nu —努塞尔准数，1 1λd h Nu = ，1λ—空气的导热系数，)℃/(2 ?m W ； Re —雷诺准数，μ ρ du = Re ,—热蒸汽在管内的流速，s m /； Pr —普兰特准数，1 Pr λμ P C = ； μ—热蒸汽的黏度，s Pa ?。 u
化工原理实验传热实验报告
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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 ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT ） 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 βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化 ??? ? ???=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 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： m t A K t T t T t T t T A K Q ???=-----?=111 22112211 1ln ) ()( 热量衡算方程： )()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-= 圆管传热牛顿冷却定律： 2 2112211 22211221121 1ln ) ()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----?=-----?=αα 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]
实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 杨国成 成绩：__________________ 实验名称：传热综合实验 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 横管对流传热系数的测定 1 实验目的： 1.1 掌握空气在普通和强化传热管内的对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。 1.2 把测得的数据整理成n B N Re u 形式的准数方程式，并与教材中相应公式进行比较。 1.3 了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。 2 装置与流程： 2.1 实验装置如图1所示： 图1.装置示意图 专业： 姓名： 学号： 日期： 2015.12.04 地点： 教十1206
2.2 流程介绍： 实验装置由蒸汽发生器、孔板流量变送器、变频器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪等构成。 空气—水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行热交换，冷凝水经排出阀排入盛水装置。空气经孔板流量计进入套管换热管内（紫铜管），流量通过变频器调节电机转速达到自动控制，热交换后从风机出口排出。 本实验中，普通管和强化管实验通过管路上的切换阀门进行切换。 2.3 横管对流传热系数测定实验数据符号说明表： 名称 符号 单位 备注 冷流体流量 V 紫铜管规格： Φ19mm ×1.5mm ， 即内径为16mm ， 有效长度为1020mm ， 冷流体流量范围： 3~18 m^3/h 冷流体进口温度 t 1 ℃ 普通管冷流体出口温度 t 2 ℃ 强化管冷流体出口温度 t 2’ ℃ 蒸汽发生器内蒸气温度 T 1 ℃ 普通管热流体进口端壁温 T W1 ℃ 普通管热流体出口端壁温 T W2 ℃ 普通管外蒸气温度 T ℃ 强化管热流体进口端壁温 T W1 ‘ ℃ 强化管热流体出口端壁温 T W2 ’ ℃ 强化管外蒸气温度 T ’ ℃ 3 基本原理： 间壁式换热器：冷流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面进行热量交换。 本装置主要研究汽—气综合换热，包括普通管和强化管。其中，水蒸气空气通过紫铜管间接换热，空
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、周密度和精确度 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 每个实验的原理、操作方法、仪表的使用、实验记录、数据处理、考虑题 一、 流体流淌形态的观看与测定 1、 流型及其推断方法 2、 层流、湍流、层流时流速分布曲线 3、 考虑题： 1) 阻碍流体流淌型态的因素有哪些？ 2) 假如管子不是透明的，不能直接观看来推断管中的 流体流淌型态，你认为能够用什么方法来推断？ 3) 有人讲能够只用流速来推断管中流体流淌型态，流 速低于某一个体数值时是层流，否则是湍流，你认 为这种看法对否？在什么条件下能够由流速的数 值来推断流淌型态？ a log log log log ln ln ln ln ln 1 212=--+=?=+=?=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
二、柏努利方程实验：原理、考虑题 1、流体流淌中各种能量、压头的概念及各种能量之间相 互转化关系 2、分析比较几种情况下的压头 3．如何测定管中水的平均流速和不同管径处的点速度，二者的关系 4．考虑题 三、管道阻力实验 1、任务，原理、实验数据处理方法、实验流程图 2、不同流型下的λ～Re的关系 测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺数的关系； 测定流体流淌属滞流状态时，直管摩擦系数与雷诺数的关系； 测定90度标准弯头的局部阻力系数。 3、阻力损失的阻碍因素 4、考虑题 四、离心泵性能实验： 任务，流程图、原理、数据处理（用公式表示）实验操作 1)离心泵特性曲线种类和特点 2)离心泵的要紧性能参数流量V、压头He、效率和轴功率 Na，如何测定？ 3)离心泵启动的方法和步骤、什么缘故？ 4)各种泵的流量调节方法
化工原理实验试题集 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中 除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。 答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡 水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料，在某一回流 比下得到D ＝0.2kmol/h,x D =0.9,x W =0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD 不小于0.9 的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完 全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D ＝0.56kmol/h ，你认为： （1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？ 答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW ，从而 提高了馏出液的产量；由于x D 不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措 施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 Dx D 化工原理实验传热实验报告 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a 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数a' 3、回归a i和a'联式Nu=ARe a.Pr0.4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：p卩，入C p设备特征尺寸：I 操作：u, （3 g AT 贝V: a f (p , ? 入 C p ,, u ,卩 g A) 2) 量纲分析 p [ML -3], y [ML -1 T -1],兀ML T -3 Q -1], C p [L 2 T -2 Q -1], l[L] , U[LT -1], 旳 A T [L T -2], o[MT -3 Q -1 ]] 3) 选基本变量(独立，含 M , L , T , Q- 热力学温度) p I ,卩,入 4) 无量纲化非基本变量 a ： Nu = a /入 u: Re = p u/ 卩 C p ： Pr = C p 卩 / 入 卩 g A :TGr =卩 g AT 3 p 2/ y 2 5) 原函数无量纲化 a l F ( P lu c p 卩 B g 心 tl 彳 P 2 ' = (-p - ，& ' J 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： Q 二 K i A "TT 2 " K i A l % T 2 _t 1 热量衡算方程： Q =q mi C pi ( T i -T 2 )=q m2c p3(t 2 -tj 圆管传热牛顿冷却定律： Q=：i A 仏-tj-g -Q =, “(TrTQ-B-T ”2 ) ln^i t wi -上 2 圆筒壁传导热流量: 2 A 2 T i _T wi In T 2 _T W 2 A 2 A (T w2 …tw2)(T wi t wi ) Q =_ 云 In( A / A ) In[T —t )/(T —t )] 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 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、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，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： 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，分别求出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—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－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 2 2 u d L P h f f ? =?=λρ2 2u P L d f ??= ρλμ ρ du = Re 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、了解流体在管内流动情况下，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、了解流体在管内流动时，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， 因为存在内摩擦，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 五、结果与分析 1、观察实验中如何测得某截面上的静压头和总压头，又如何得到某截面上的动压头？ 2、观察实验，对于不可压缩流体在水平不等径管路中流动，流速与管径的关系如何？ 3、实验观测到A、B截面的静压头如何变化？为什么？ 4、实验观测到C、D截面的静压头如何变化？为什么？ 5、当出口阀全开时，计算从C到D的压头损失？ 六、注意事项 1．不要将离心泵出口上水阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。 2．流量调节阀开大时，应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵上水阀。 3．流量调节阀须缓慢地关小以免造成流量突然下降测压管中的水溢出管外。 4．注意排除实验导管内的空气泡。 5．离心泵不要空转和出口阀门全关的条件下工作。 传热膜系数测定实验(第四组) 、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 a i 2、 测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数 a ' 3、 回归a 和ai'联式Nu A Re a Pr 0.4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。 实验 Nu =ARe a P^ Gr c 强制对流圆管内表面加热: 圆管传热基本方程： 1) 2) 3) 4) 5) 寻找影响因素 物性：p,i ,入C p 设备特征尺寸：l 操作：u ,3 g AT 贝U ： a=f ( p,f,,X C p , l , u ,3 g A T ) 量纲分析 P ML -3], f ML -1 T -1],. 旳 A T [L T -2], 选基本变量(独立，含 p , l ,M> 入 无量纲化非基本变量 a: Nu =a / 入 原函数无量纲化 l F 山 C P I ML T -3 Q -1], C p [L 2 T -2 Q -1], l [L] , u [LT -1], a MT -3 Q -1 ]] M , L , T , Q-热力学温度) u:Re =p lu/(1 C p ：Pr = C p \1 入 3 g 仪 Gr = 3 g A l f p 2/ f 3 2 g ti 2 6) Nu =ARe a Q K 1 A 1 (T1 t2 ) (T2 t1) K 1 A t m ln T t 1 热量衡算方程： Q q m1C p1 (T 1 圆管传热牛顿冷却定律： Q 1 A (tw2 * In 址 t w1 T 2) q m2C p3 (t 2 (t w1 t 2) t 1 t 2 tj 2 A 2 (T 1 T w1 ) (T 2 T W 2) T 1 T W 1 ln T 2 T W 2 实验八 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 =-ωω 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》实验教学大纲 实验名称:化工原理 学时:32学时 学分：2 适用专业：化学工程与工艺、应用化学、环境工程、高分子材料与工程、生物工程、过程装备与控制专业等。 执笔人:傅家新,王任芳 审订人：吴洪特 一、实验目的与任务 化工原理实验课是化工原理课程教学中的一个重要教学环节，其基本任务是巩固和加深对化工原理课程中基本理论知识的理解，培养学生应用理论知识组织工程实验的能力及分析和解决工程问题的能力,并在实验中学会一些操作技能。 二、教学基本要求 化工原理实验由基础型实验、综合型试验、设计型实验和仿真型实验几部分组成。学生在进实验室之前应做好实验预习，了解实验装置流程及实验操作，掌握实验数据处理中的一些技巧,为能顺利完成实验做好准备。 三、实验项目与类型 注:本实验装置都可以开验证型实验，同时可以开设综合、设计和研究型实验。各专业可根据专业需要和实验学时进行选择和组合。 四、实验教学内容及学时分配 实验一离心泵性能测定（１验证)（４学时） 1．目的要求 了解离心泵的操作；掌握离心泵性能曲线的测定方法；了解气缚现象;掌握离心泵的操作方法。 2.方法原理 依据机械能衡算式对离心泵作机械能衡算可得Ｈ~Ｑ线,利用马达-天平测功器可测得N~Q线,利用有效功与轴功的关系可得η～Q线。 ３．主要实验仪器及材料 离心泵性能曲线测定装置一套。 4.掌握要点 注意离心泵的气缚与气蚀现象。 5.实验内容: 测定离心泵在恒定转速下的性能曲线。 实验一离心泵性能测定—汽蚀现象测定(2演示) （２学时） 1． 目的要求 通过对离心泵汽蚀特性曲线的测定,以便在离心泵的安装过程中正确掌握其安装高度。 ２．方法原理 离心泵汽蚀特性结合机械能衡算式。 3．主要实验仪器及材料 离心泵汽蚀现象测定装置一套。 4.掌握要点 5．实验内容 实验二 流体流动阻力测定（1验证） (4学时） 1． 目的要求 掌握因次分析方法,学会用实验数据关联摩擦因数与雷诺数的关系。 2.方法原理 由范宁公式知,管路阻力损失可表示成)2/)(/(2g u d l p f λ?=,在一连续、稳定、均一、且水平的恒截面直管段内，p p f ??-=。只要测定出两截面处的压强之差和管内流体的流速,即可关联 出Re ~λ关系。 3.主要实验仪器及材料 阻力测定装置一套。 4.掌握要点 5.实验内容 实验二 流体流动阻力测定(2综合） （6学时） 2． 目的要求 掌握因次分析方法,学会用实验数据关联摩擦因数与雷诺数的关系,测定阀门及突然扩大的局部阻力。 2.方法原理 由范宁公式知，管路阻力损失可表示成)2/)(/(2g u d l p f λ?=，在一连续、稳定、均一、且水平的恒截面直管段内,p p f ??-=。只要测定出两截面处的压强之差和管内流体的流速，即可关联出Re ~λ关系。 管路局部阻力损失可表示)2/(h 2 g u f ζ=，只要测定出阀门两端的压强之差和管内流体的流速,即可关联出Re ~ζ关系。 3．主要实验仪器及材料 阻力测定装置一套。 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要内容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 29.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。化工原理实验传热实验报告
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