化工原理指导书
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化工原理实验指导书化工原理实验指导书是化学工程专业学生进行实验时必备的指南,它限制实验的参数和条件,指导实验的步骤和方法,不仅确保实验结果的正确性和稳定性,也保证了实验操作的安全性。
指导书中包含了实验的目的、原理、操作步骤、实验器材和仪器、实验记录等多方面的信息。
在实验指导书中,实验目的是第一步,它是实验进行的根本目标和基础。
在指导书中还需要详细讲解实验原理,强化手动操作的同时,使得学生们更深入的理解实验的本质和内涵。
在实验指导书的编写中,一定要准确地列出实验器材和仪器,指导学生如何选择、适配以及使用。
同时,指导书中应当明确实验的操作步骤,只有这样才能确保操作的准确、规范和安全。
具体而言,操作步骤需要依次介绍实验前的准备、实验中各个过程的具体操作要求、注意事项等。
在指导书中,实验数据和实验记录也很重要。
学生在进行实验过程中不仅要遵循实验步骤,还要及时记录实验数据,特别是实验结果和分析。
实验记录对于实验结果分析和结论得出起着至关重要的作用。
因此,指导书中应该明确学生需要记录的内容和格式,以及实验报告的形式要求。
指导书中应该明确实验结果的数据处理方法,如求平均数、标准差、误差分析等等,通过这些数据的处理,让学生们更好地理解实验原理、数据正确性、以及科学方法的重要性。
在实验指导书的编写中,注意到一些具体的使用技巧和实验注意事项也是非常重要的。
在实验过程中,学生们应该了解一些实验技巧和操作步骤,如仪器操作中的设备调试、实验中的个体防护、化学试剂的储存等等。
此外还有一些常见的错误和注意事项,例如溶液制备时的浓度计算、注意氧气含量等等。
指导书能够通过一些技巧善意提醒和提示,让学生们更好地避免操作中可能出现的实验失误、隐患或危险。
总之,在化工原理实验指导书的编写中,详细、准确的内容和简练明了的形式是必不可少的。
指导书中的每一条目都可以看做一个重要的细节,它有可能会涉及到实验结果,也有可能具有安全问题。
因此,实验指导书的编写需要仔细检查,以确保学生们在实验过程中安全、准确地、规范地进行实验。
《化工原理》实验指导书(适用专业:化学工程与工艺环境工程应用化学化学)编者:李莉宋颖韬沈阳理工大学环境与化学工程学院2008年1月目录绪论 (1)实验一流体流动阻力的测定...................................................... ..6 实验二流体输送综合实验.. (13)实验三传热综合实验 (20)实验四精馏综合实验 (30)绪论一、化工原理实验的意义和目的化工原理是一门研究化工生产过程的工程学科,主要研究生产过程中各种单元操作的规律,并用这些规律解决生产中的工程问题。
该课程紧密联系化工生产实际,是化工类各专业学生的重要技术基础课。
化工原理实验是配合化工原理课堂理论教学设置的实验课,是教学中的实践环节。
化工原理实验不同于基础课实验,具有典型的工程实际特点。
实验都是按各单元操作原理设置的,其工艺流程、操作条件和参数变量都比较接近于工业应用。
研究问题的方法是用工程的观点去分析、观察和处理数据。
实验结果可以直接用于或指导工程计算和设计;学习、掌握化工原理的实验及其研究方法,是学生从理论学习到工程应用的重要实践过程。
所以化工原理实验在教学过程中是十分重要的。
通过实验达到以下教学目的:1、配合理论教学,通过实验从实践中进一步学习、掌握和运用学过的基本理论。
2、运用学过的化工基本理论,分析实验过程中的各种现象和问题,培养训练学生分析问题和解决问题的能力。
3、了解化工实验设备的结构、特点,学习常用实验仪器仪表的使用,使学生掌握化工实验的基本方法并通过实验操作,训练学生的实验技能。
4、通过实验数据的分析处理,计算机的应用,编写报告,培养训练学生实际计算和组织报告的能力。
5、通过实验培养学生良好的学风和工作作风,以严谨、科学、求实的精神对待科学实验与开发研究工作。
二、实验要求1、实验的准备工作实验前必须认真预习实验教材和化工原理教材有关章节。
仔细了解所做实验的目的、要求、方法和基本原理。
机械能转化演示实验一、实验目的1.观测动、静、位压头随管径、位置、流量的变化情况,验证连续性方程和柏努利方程。
2.定量考察流体流经收缩、扩大管段时,流体流速与管径关系。
3.定量考察流体流经直管段时,流体阻力与流量关系。
4.定性观察流体流经节流件、弯头的压损情况。
二、基本原理化工生产中,流体的输送多在密闭的管道中进行,因此研究流体在管内的流动是化学工程中一个重要课题。
任何运动的流体,仍然遵守质量守恒定律和能量守恒定律,这是研究流体力学性质的基本出发点。
1.连续性方程对于流体在管内稳定流动时的质量守恒形式表现为如下的连续性方程:⎰⎰⎰⎰=2211vdA dA v ρρ (1-1)根据平均流速的定义,有 222111A u A u ρρ= (1-2) 即 21m m = (1-3) 而对均质、不可压缩流体,常数==21ρρ,则式(1-2)变为2211A u A u = (1-4)可见,对均质、不可压缩流体,平均流速与流通截面积成反比,即面积越大,流速越小;反之,面积越小,流速越大。
对圆管,4/2d A π=,d 为直径,于是式(1-4)可转化为222211d u d u = (1-5)2.机械能衡算方程运动的流体除了遵循质量守恒定律以外,还应满足能量守恒定律,依此,在工程上可进一步得到十分重要的机械能衡算方程。
对于均质、不可压缩流体,在管路内稳定流动时,其机械能衡算方程(以单位质量流体为基准)为:f e h ggu z h ggu z +++=+++ρρ22221211p 2p 2 (1-6)显然,上式中各项均具有高度的量纲,z 称为位头,g u 2/2称为动压头(速度头),g ρ/p 称为静压头(压力头),e h 称为外加压头,f h 称为压头损失。
关于上述机械能衡算方程的讨论: (1)理想流体的柏努利方程无黏性的即没有黏性摩擦损失的流体称为理想流体,就是说,理想流体的0=f h ,若此时又无外加功加入,则机械能衡算方程变为:ggu z ggu z ρρ22221211p 2p 2++=++(1-7)式(1-7)为理想流体的柏努利方程。
化工原理实验指导书化学与化学工程系化学工程教研室2012.09目录实验一雷诺实验.................................................. 错误!未定义书签。
实验二柏努利实验 ............................................. 错误!未定义书签。
实验三流体流动阻力测定 ................................. 错误!未定义书签。
实验四离心泵特性曲线测定 ............................. 错误!未定义书签。
实验五对流给热系数测定 ................................. 错误!未定义书签。
实验六填料吸收塔传质系数测定实验 ............. 错误!未定义书签。
实验七筛板精馏塔系统实验 ............................. 错误!未定义书签。
实验八干燥速率曲线的测定实验 ..................... 错误!未定义书签。
实验九转盘萃取塔实验 ..................................... 错误!未定义书签。
实验十膜分离实验装置 ..................................... 错误!未定义书签。
实验一 雷诺实验一、实验目的1.观察流体在管内流动的两种不同流型。
2.测定临界雷诺数。
二、基本原理流体流动有两种不同型态,即层流(滞流)和湍流(紊流)。
流体作层流流动时,其流体质点作直线运动,且互相干行;湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动,但流体的主体向某一方向流动。
雷诺准数是判断流动型态的准数,若流体在圆管内流动,则雷诺准数可用下式表示:μρdu =Re式中,Re ——雷诺准数,无因次; d ——管子内径,mm ; u ——流体流速,m /s ; ρ——流体密度,kg /m3; μ——流体粘度;Pa·s 。
化工原理实验指导书(2014修订版)大连大学环境与化学工程学院2014.3目录绪论 (1)实验一、流体流动阻力的测定 (5)实验二、流量计的流量校正 (11)实验三、离心泵特性曲线的测定 (16)实验四、恒压过滤常数的测定 (20)实验五对流传热系数与准数关联式常数的测定 (27)实验六板式精馏塔塔板效率的测定 (36)实验七填料吸收塔操作及体积吸收系数测定 (44)实验八洞道干燥速率曲线的测定 (50)附录一相关系数检验表 (55)附录二 F分布数值表 (56)附录三阿贝折光仪的使用方法 (60)附录四热电偶的工作原理 (62)附录五双对数坐标纸 (65)绪 论0.1 化工原理实验的意义和目的化工原理是以研究化工生产过程为对象的工程学科,它紧密联系化工生产实际,是化工专业学生的一门重要技术基础课。
实验则是学生学习、掌握和运用这门课程不可缺少的环节。
实验是教学中的实践环节,是学生巩固理论知识,从实践中进一步学习新知识的重要途径,它与课堂讲课、习题课、课程设计一样,是教学过程的重要组成部分。
所以,学生应当重视实验教学,认真上好实验课。
在近代科学技术的发展中,实验研究是不可缺少的手段和方法。
化学工程的建立和发展,如同其他学科一样,除了生产经验的总结外,理论与技术的进步都是建立在实验研究的基础上。
由于化学工程领域遇到的问题和处理的现象十分复杂,许多实际问题,不能只依靠几个假设与定理,或通过演绎推理的方法,就能得到可以应用的结果。
一般来说,无论理论问题或工程问题,都需要通过实验来验证开始的假设与模型。
从实践中发现问题,认识规律,总结经验上升为理论,或者将实验结果归纳整理为经验或半经验结果。
工程设计的依据,新技术的开发和应用,都离不开实验研究。
化工原理所涉及的绝大部分内容,也多半是以实验为基础的经验或半经验的关联。
例如流体在管内流动的阻力计算的研究,摩擦系数λ的确定,就是分析研究了影响阻力大小的许多因素,如管长、管径、管壁粗糙度、流体物性、流动状态等,利用因次分析方法得到一定的准数关系,如:()d d l R f u p e ερ,,/2=∆()d R f e ελ,=然后通过实验确定它们之间的定量关系。
化工原理实验指导书化工原理实验指导书是化工实验中非常重要的一个工具,本文将就其作用、结构、编写、使用等方面进行详细介绍。
一、作用化工原理实验指导书作为化工实验的重要辅助工具,具有以下几个方面的作用:1. 确定实验内容和方法:指导书中包含实验的目的、原理、步骤和注意事项等,可以帮助实验者准确理解实验内容和方法,确保实验的顺利进行。
2. 提供实验数据处理方法:指导书中还包含实验数据处理和分析的方法,可以帮助实验者分析实验数据,得到准确可靠的结果。
3. 指导实验操作:指导书中还包括了实验所需的操作流程、条件和安全注意事项等,可以帮助实验者遵循正确的操作步骤,确保实验安全顺利进行。
二、结构化工原理实验指导书结构一般包含以下几个部分:1. 封面:包含实验名称、实验时间、实验者姓名、指导教师姓名等基本信息;2. 目录:列出实验各部分的内容分类,方便查找和操作;3. 前言:简述实验所涉及的理论知识,以便实验者更好地了解实验过程和原理;4. 实验原理:详细介绍实验所涉及的理论知识和原理,以便实验者理解并掌握;5. 实验器材:用表格形式列出所需要的器材及数量,方便实验者准备实验所需的材料和器材;6. 实验步骤:详细介绍实验操作步骤和条件,阐述实验过程中需要注意的问题,确保实验的准确性、可靠性和安全性;7. 数据处理:包括实验中所得数据的计算公式、实验结果的处理方法、统计图表等,能够帮助实验者更好地分析实验数据和结果;8. 实验记录:为空白表格,供实验者记录实验数据和所得结果;9. 参考文献:用于表示实验指导书所依据的理论和实验原理的来源。
三、编写编写化工原理实验指导书涉及如下几个方面的考虑:1. 精简明了:指导书应该简明扼要,不含冗长的描述和无关的信息,使实验者能够迅速掌握实验内容和方法。
2. 重点突出:指导书应该突出实验的重点和难点,使实验者在实验中能够集中精力解决实验的关键问题。
3. 实用便利:指导书应该具有实用性和便利性,方便实验者查找和操作实验步骤,能够让实验者快速上手。
化工原理实验指导书实验一:测定液体粘度实验目的1.了解液体粘度的含义和测定方法;2.掌握测定液体粘度的实验操作方法;3.掌握粘度计的使用和维护。
实验仪器和药品1.粘度计;2.水槽;3.手表;4.钢尺;5.铂丝加热器;6.手套;7.计时器;8.微量秤;9.实验室温度计;10.实验室水。
实验步骤1.取适量待测液体,用微量秤称量准确质量;2.将待测液体倒入粘度计中,恢复液面平静;3.按照粘度计说明书操作,测定粘度值;4.将测定后的粘度值记录,并计算粘度。
实验注意事项1.操作时要佩戴手套,避免在搅拌时溅起液体;2.粘度计使用后要及时清洁擦干净,避免积水损坏;3.实验结束后将实验器材按要求归位,将液体倒入指定容器。
实验二:测定液体密度实验目的1.了解液体密度的含义和测定方法;2.掌握液体密度测定的实验操作方法;3.掌握密度计的使用和维护。
实验仪器和药品1.密度计;2.电子天平;3.水槽;4.实验室温度计;5.实验室水。
实验步骤1.校准电子天平;2.取适量待测液体,用电子天平称量准确质量;3.将待测液体倒入密度计中,恢复液面平静;4.按照密度计说明书操作,测定密度值;5.将测定后的密度值记录,并计算密度。
实验注意事项1.操作时要均匀搅拌液体,确保密度均匀;2.密度计使用时避免碰撞和摔落,以免损坏;3.实验结束后将实验器材归位,将液体倒入指定容器。
实验三:酸碱中和反应实验目的1.了解酸碱中和反应的基本原理;2.掌握酸碱反应的判别方法;3.掌握酸碱试剂的使用和处理方法。
实验仪器和药品1.PH试纸;2.PH仪;3.酸、碱试剂;4.试管;5.水槽;6.实验室温度计;7.实验室水。
实验步骤1.取等量的酸和碱试剂,放入试管中;2.使用PH试纸检测试管中溶液的酸碱性;3.用PH仪测定试管中溶液的PH值;4.根据实验数据判断酸碱中和反应是否发生。
实验注意事项1.操作时要注意试剂用量,避免过量使用;2.PH试纸和PH仪使用时要正确操作,避免误差;3.实验结束后将实验器材清洗干净,处理废液。
化工原理课程设计指导书—精馏塔的预热器、冷凝器、再沸器工艺设计适应专业:化学工程与工艺编写作者:胡建明编写日期:2007.7邵阳学院生物与化学工程系预热器、冷凝器、再沸器的工艺设计概述蒸馏是化工生产中分离均相液体混合物的典型单元操,其历史悠久,应用广泛。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分汽化、部分冷凝,利用其中个组分挥发度不同而将其分离。
其本质是液、汽相间的质量传递和热量传递。
为使分离彻底,以获得较纯的产品,工业生产中常采用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法——精馏。
精馏过程通常是在塔设备内完成的。
预热器、冷凝器、再沸器是精馏过程必不可少的设备。
它们承担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。
而固定管板式换热器更是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优点而得到广泛的应用,尤其在很多大工业生产中。
换热器的工艺设计主要内容和步骤 1 物料衡算1.1 设计依据1.1.1 《×××××设计任务书》1.1.2 产量 年产99.5%(均为质量分数,下同)环己烷(丙酮)20000吨,根据工业生产中连续生产的特点,取年平均生产时间为8000小时,即小时产量为:20000×103/8000=2500kg /h ,本设计以小时产量为计算基准。
1.1.3 进料组成F x 、产品组成D x 1,1.4 分离要求 1.2 精馏塔物料衡算1.2.1 物料衡算示意图1.2.2 用质量分率计算进料量及塔釜采出量G D ,X D F D W G G G =+ F F D D W W G x G x G x =+ 解得: G F (kg/h ) G W (kg/h )1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物,其分子量分别为M A ,M B 则其平均分子量:A A B B M M x M x =+,用摩尔量表示为:;;W D F G G GD W F M M M===; 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
有机合成工实验讲义2008年7月目录1 离心泵性能特性曲线测定实验 (1)1.1实验目的 (1)1.2基本原理 (1)1.3实验装置流程图 (3)1.4实验步骤 (4)1.5实验报告 (5)1.6思考题 (6)1.7实验数据记录 (7)2 数字化对流给热系数测定实验 (8)2.1实验目的 (8)2.2 基本原理 (8)2.3实验装置与流程 (10)2.4 实验基本操作及注意事项 (11)2.5实验要求 (12)2.6实验报告 (12)2.7思考题 (13)3 数字化精馏塔(筛板和填料塔)实验 (14)3.1实验目的 (14)3.2基本原理 (14)3.3实验装置与流程 (15)3.4实验步骤与注意事项 (17)3.5实验报告 (18)3.6思考题 (18)3.7实验数据记录及数据处理结果示例 (19)3.8 软件流程图举例 (20)4 填料吸收实验 (21)4.1 实验目的 (21)4.2基本原理 (21)4.3实验装置与流程 (22)4.4 实验步骤与注意事项 (22)4.5 数据处理 (23)4.6 思考题 (23)4.7实验数据记录及数据处理结果 (24)1 离心泵性能特性曲线测定实验1.1实验目的1.测定恒定转速条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、以及总效率(η)与有效流量(V)之间的曲线关系;2.测定改变转速条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、以及总效率(η)与有效流量(V)之间的曲线关系;3.了解离心泵的串联和并联操作。
1.2基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下扬程H 、轴功率N 及效率η与流量V 之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。
由于泵内部流动情况复杂,不能用数学方法计算这一特性曲线,只能依靠实验测定。
1 ) 流量V 的测定与计算采用涡轮流量计测量流量,智能流量积算仪显示流量值V m 3/h 。
2 ) 扬程H 的测定与计算在泵进、出口取截面列柏努利方程:gu u Z Z g p p H 221221212-+-+-=ρ (1—1) p 1,p 2:分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ:液体密度 kg/m 3 u 1, u 2:分别为泵进、出口的流量m/sg :重力加速度 m/s 2当泵进、出口管径一样,且压力表和真空表安装在同一高度,上式简化为: gp p H ρ12-=(1—2)由式(1-2)可知:只要直接读出真空表和压力表上的数值,就可以计算出泵的扬程。
化工原理实验辅助教材化工原理实验指导书李继盛编五邑大学二○○三年九月重印目录序言 (2)实验一雷诺演示实验 (5)实验二伯努利方程演示实验 (7)实验三流体流动阻力的测定 (9)实验四流量计的流量校正 (15)实验五离心泵特性曲线的测定 (20)实验六过滤及过滤常数的测定 (25)实验七换热器操作和传热系数的测定 (30)实验八塔板流体力学性能的测定 (35)实验九流化干燥速度曲线测定 (39)实验十填料吸收塔的操作及其吸收总传质系数的测定 (44)实验十一板式精馏塔的操作及全塔效率的测定 (50)实验十二液—液萃取塔的操作 (55)1序言一、化工原理实验的特点化工原理实验属于工程实验范畴,它不同于基础课程的实验。
后者面对的是基础科学,采用的方法是理论的、严密的,处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的,而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。
对象不同,实验研究方法也必然不同。
工程实验的困难在于变量多,涉及的物料千变万化,设备大小悬殊,实验工作量之大之难是可想而知的。
因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于化工原理实验。
数学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法,因为这两种方法可以非常成功地使实验研究结果由小见大,由此及彼地应用于大设备的生产设计上。
例如,在因次论指导下的实验,可不需要过程的深入理解,不需要采用真实的物料、真实流体或实际的设备尺寸,只需借助模拟物料(如空气、水、黄砂等)在实验室规模的小设备中,经一些设备性的实验或理性的推断得出过程的因素,从而加以归纳和概括成经验方程。
这种因次论指导下的实验研究方法,是确立解决难于作出数学描述的复杂问题的一种有效方法。
数学模型方法是在对过程有充分认识的基础上,将过程作高度的概括,得到简单而不失真的物理模型,然后给予数学上的描述。
这种研究方法同样可以具备以小见大,由此及彼的功能(因次论指导下的实验方法和数学模型方法反映了工程实验和基础实验的主要区别)。
化工原理实验的另一目的是理论联系实际。
化工由很多单元过程和设备所组成,学生应该运用理论去指导并且能够独立进行化工单元的操作,应能在现有设备中完成指定的任务,并预测某些参数的变化对过程的影响。
二、基本要求1、实验研究方法及数据处理(1)掌握处理化学工程问题的两种基本实验研究方法。
一种是经验的方法,即应用因次论进行实验的规划;另一种是半经验半理论的方法或数学模型方法,掌握如何规划实验,去检验模型的有效性模型参数的估值。
(2)掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法——最小二乘法。
(3)对于特定的工程问题,在缺乏数据的饿情况下,学会如何组织实验以及取得必要的设计数据。
22、熟悉化工数据的基本测试技术其中包括操作参数(例流量、温度、压强等)和设备特性参数(例阻力参数、传热系数、传质系数等)、特性曲线的测试方法。
3、熟悉并掌握化工中典型设备的操作了解有关影响操作的参数,能在现在设备中完成指定的工艺要求。
并能预测某些参数的变化对设备能力的影响,应作何调整。
三、实验课教学内容及教学方法通过实验课的教学应让学生掌握科学实验的全过程,此过程应包括:(1)实验前的准备;(2)进行实验操作;(3)正确记录和处理实验数据;(4)撰写实验报告。
以上四个方面是实验课的主要环节,认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变。
为使学生对于实验有严肃的态度,严格的要求和严密的作风,我们推荐典型的实验程序如下:(1)认真阅读实验指导书和有关参考资料,了解实验目的和要求;(2)进行实验室现场预习。
了解实验装置,摸清实验流程、测试点、操作控制点,此外还需了解所使用的检测仪器、仪表。
(3)预先组织好3~4人的实验小组,实验小组讨论并拟订实验方案,预先作好分工,并写出实验的预习报告,预习报告的内容应包括:1)实验目的和内容;2)实验的基本原理及方案;3)实验装置及流程图;4)实验操作要点实验数据的布点;5)设计原始数据的记录表格。
预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅,获准后学生方能参加实验;(4)进行实验操作,要求认真细致地记录实验原始数据。
操作中应能进行理论联系实际的思考;(5)实验数据的处理,如果用计算机处理实验数据,则学生还须有一组手算的计算示例;(6)撰写实验报告。
撰写实验报告是实验教学的重要组成部分,应避免单纯填写表格的方式,而应由学生自行撰写成文,内容大致包括:1)实验目的和原理;32)实验装置;3)实验数据及数据处理;4)实验结果及讨论。
四、学生实验守则1、遵守纪律不迟到不早退,在实验室内保持安静,不大声谈笑,遵守实验室的一切规章制度,听从教师指导。
2、实验前要认真预习,作好预习报告,经教师提问通过后,方可准予参加实验。
3、实验时要严格遵守仪器、设备、电路的操作规程不得擅自变更,操作前须经教师检查同意后方可接通电路和开车,操作中仔细观察,如实记录现象和数据。
仪器设备发生故障严禁擅自处理,应立即报告教师。
4、实验后根据原始记录、处理数据、分析问题及时作好实验报告。
5、爱护仪器、注意安全、水,电,煤气,药品要节约使用。
6、保持实验室整洁,废品,废物丢入垃圾箱内。
7、实验完毕记录数据须经教师审查签字,做好清洁工作,恢复仪器设备原状,关好门窗,和检查水,电,气源是否关好,方可离开实验室。
45实验一 雷诺演示实验 一、实验目的 (1)观察流体在管内流动的两种不同型态; (2)确定临界雷诺数。
二、基本原理 流体流动有两种不同型态,即滞流(层流)和湍流(紊流)。
流体作滞流流动时,其质点作平行于管轴的直线运动;湍流时流体质点在沿管轴流动的同时还作着杂乱无章的随机运动。
雷诺准数是判断流动型态的数群。
流体在圆管内流动时的雷诺准数可用下式表示: μρdu =Re式中:d 管子内径m ; u 流速m /s ; ρ 流体密度kg /m 3; μ 流体粘度Pa ·s 。
一般认为,Re <2000时,流动型态为滞流;Re >4000时,流动为湍流;Re 数在两者之间,有时为滞流,有时为湍流,和流动环境有关。
对于一定温度的流体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流速有关。
本实验是改变水在管内的速度,观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
三、实验装置及描述 实验流程见图所示。
本实验装置中,为了保持水箱中水位恒定和避免波动,在水箱上设一溢流口,多余的水经水箱的溢流口泄入下水道中。
水通过玻璃实验管,经出口阀、转子流量 进雷诺实验装置计计量,然后泄入下水道。
流速由出口阀调节。
玻璃瓶内装有红颜色水,借助于本身的位头,经细钢针头注入玻璃管中心,由此可观察水在玻璃管中流动的状态。
67实验二 伯努利方程演示实验一、实验目的 1、通过本实验,加深对能量互相转化概念的理解;2、观察流体流经收缩、扩大管段时,各截面上静压头之变化。
三、实验原理 不可压缩性流体在导管中作稳定流动时,由于导管截面的改变致使各截面上的流速不同,而引起相应的静压头之变化,其关系可由流动过程中能量衡量式描述,即: hf p u g Z p u g Z ∑+++=++ρρ2222121122 (1) 对于水平玻璃导管,在忽略摩擦阻力时,则式(1)变为: ρρ22212122p u p u +=+ (2) 因此,由于导管截面发生变化所引起流速的变化,致使部分动压头转化成静压头,它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。
四、装置流程实验装置如图 外形尺寸:800×500×1800mm 测试管长:700mm 管内径 ø25mm 文氏管长:300mm 循环泵:1台 贮水槽:250×500mm ×300 五、实验步骤 1、 将着色(红色)水充入水箱5(以2/3深度为宜),启动水泵;41、溢流槽; 2、玻璃管(带尺度); 3、文氏管;4、泵;5、水箱; 实验装置流程图a2、关闭阀“b”,逐步增大阀“a”的开度,让液体充满测试管内,并排尽管内空气; 3、然后逐步增大阀“b”的开度;注意:不要让测压点“A”上的压力过低,以致于空气吸入文氏管内;4、若要增大流量,可将测压管“A”上的蝴蝶夹将橡胶管夹紧(此时假如打开此夹,可观察到文氏管喉口处为负压,气体不断被吸入)。
89实验三 流体流动阻力的测定一、实验目的(1)学会测定流体流经直管和管件时阻力损失的实验流程设计思路及测定摩擦系数的工程意义;(2)学会用因次分析方法解决工程实际问题;(3)学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。
二、基本原理由于流体粘性的存在,流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦,从而导致阻力损失。
层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的;湍流时由于情况复杂得多,未能得出理论式,但可以通过实验研究,获得经验的计算式。
其研究的基本步骤如下:1、寻找影响过程的主要因素对于所研究的过程作初步的实验和经验的归纳,尽可能地列出影响过程的主要因素。
对湍流时直管阻力损失h f 与诸多影响因素的关系式应为:),,,,,(εμρl u d f h f = (1)2、用因次分析法规划实验当一个过程受多个变量影响时,通常用因次分析法通过实验寻找自变量与因变量的关系,以(1)式为例,若每个自变量的数值变化10次,测取h f 的值而其他自变量保持不变,6个自变量,实验次数将达106。
为了减少实验工作量,需要在实验前进行规划,以尽可能减少实验次数。
因次分析法是通过将变量组合成无因次数群,从而减少实验自变量的个数,大幅度地减少实验次数。
π定理表明:在物理方程因次一致性的条件下,任何一个方程都可化为无因次方程,无因次方程的变量数=原方程变量数—基本因次数。
式(1)共有7个变量数,在流体力学范畴,基本因次共有3个,它们是[L]、[M]、[T],π定理告诉我们:无因次数群的个数π= 7—3 = 4则: []d L εεπ==110[]dl L l ==2π [][][]11113−−−−=⋅⋅=e R LT L T MLμπ[]2224uh T L h ff==−π因次分析法可以将对式(1)的研究转变成对下式(2)4个无因次数之间关系的研究。
即:,,(2dd l du f u h f εμρ= (2) 若实验设备已定,那么上式(2)可写为:2),(2u d l d du f h f ⋅⋅=εμρ (3) 再若实验设备是水平直管,上式(3)又可写为: 2),(2u d l d du f P⋅⋅=Δεμρρ (4) 令,(ddu f εμρλ= 所以: 22u d l P⋅⋅=Δλρ (5)式中)g (水银水ρρ−=ΔR P流体流过管件所引起的压力损失为:220u Ph f ξρ=Δ= (6)由式(5)可知,要测定式(6)的曲线关系,若装置和物系已经确立,那么λ只随Re 而变,实验操作变量仅是流量,改变流量的手段是阀门的开度,由阀门开度的变化达到改变流速u 的目的,因此在管路中必须要安装一个流量计;在直径为d 、长度为l 的水平直管上,引出二个测压点,并接上一个压差计;实验体系确定后,ρ、μ是物性参数,它们只取决于实验温度,所以,在实验装置中需要安装测流体的温度计;再配上水槽、泵、管11件等组建成以下循环管路,见实验装置流程图。