四川大学化工实验1(流体力学)

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工程流体力学(第二版)习题与解答

1-6 图 1-15 所示为两平行圆盘，直径为 D，间隙中液膜厚度为 δ ，液体动力粘性系数为 µ ，若下盘固定，上盘以角速度 ω 旋转，求所需力矩 M 的表达式。
1—3
解：固定圆盘表面液体速度为零，转动圆盘表面半径 r 处液体周向线速度速度 vθ s = rω ；设液膜速度沿厚度方向线性分布，则切应力分布为
图 1-14 习题 1-5 附图
r
z
u
R
r R2 由上式可知，壁面切应力为 τ 0 = −4 m um / R ，负号表示 τ 0 方向与 z 相反；
τ = mm = −4 um
du dr
（2）由流体水平方向力平衡有： p R 2 Dp + τ 0p DL= 0 ，将 τ 0 表达式代入得
8m u L ∆p = 2m R
图 1-16 习题 1-7 附图
1-7 如图 1-16 所示，流体沿 x 轴方向作层状流动，在 y 轴方向有速度梯度。在 t=0 时，任取高度为 dy 的矩形流体面考察，该矩形流体面底边坐标为 y，对应的流体速度为 u ( y ) ；经过 dt 时间段后，矩形流体面变成如图所示的平行四边形，原来的 α 角变为 α − dα ，其剪。试推导表明：流体的切变形速率定义为 dα /dt （单位时间内因剪切变形产生的角度变化）剪切变形速率就等于流体的速度梯度，即 dα du = dt dy 解：因为 a 点速度为 u，所以 b 点速度为 u +
V2 pT 1 × 78 =1 − 1 2 =1 − =80.03% V1 p2T1 6 × 20
压缩终温为 78℃时，利用理想气体状态方程可得
∆V = 1 −
1-2 图 1-12 所示为压力表校验器，器内充满体积压缩系数= β p 4.75 × 10−10 m2/N 的油，用手轮旋进活塞达到设定压力。已知活塞直径 D=10mm，活塞杆螺距 t=2mm，在 1 标准大气压时的充油体积为 V0=200cm3。设活塞周边密封良好，问手轮转动多少转，才能达到 200 标准大气压的油压（1 标准大气压=101330Pa）。解：根据体积压缩系数定义积分可得：

化学工程中的流体力学原理与应用

化学工程中的流体力学原理与应用流体力学是研究流体的运动规律以及压力、密度、温度等状态量随时间和空间变化的学科。

作为化学工程的重要组成部分，流体力学在多个领域都有着广泛的应用。

本文将从流体力学的基本原理以及化学工程中的应用入手，为读者介绍流体力学在化学工程中的重要性。

一、流体力学原理1. 流体的性质流体力学的研究对象是流体，流体的主要特征是流动性。

流体具有密度、粘度、表面张力等特性，这些特性决定了流体的运动规律。

例如，粘度是流体内部摩擦阻力的度量，粘度越高，摩擦阻力越大，流体的运动就越受到阻碍。

而表面张力则可以影响流体与表面接触的行为，例如液滴的形状、液体在管道中的流动方式等。

2. 流动的描述流体流动的描述可以采用欧拉法或者拉格朗日法。

欧拉法描述了流场中某一点的位置和状态随时间的变化，它适用于研究一段时间内流体场的总体演变趋势。

拉格朗日法则描绘了流体中一质点的运动轨迹及其状态随时间的变化，它适用于研究个别流体粒子的运动状况。

3. 流体的不可压缩性在一定条件下，流体的不可压缩性是流体力学研究的一个基本假设。

不可压缩性意味着流体的密度保持不变，从而可以简化流体的运动规律。

根据不可压缩条件可以得出几个重要的方程，例如连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

二、流体力学在化学工程中的应用1. 流体注入与混合流体注入与混合是化学工程中常见的操作。

例如，在发酵反应中，需要将含有微生物的培养基与空气混合，以提供氧气供微生物呼吸，并维持反应的温度和pH值。

流体的注入和混合过程要考虑流体的速度分布、压力变化、混合强度等因素。

通过流体力学的分析，可以选择合适的混合方式和设备，优化反应过程并提高反应效率。

2. 流体传热在化学工程中，许多反应过程都需要进行传热操作，以控制反应速率和维持反应的温度。

流体传热可以通过对流、传导和辐射三种方式进行。

对流热传递是最常用的一种方式，它利用流体的动量传递热量。

流体力学与传热学相结合，可以优化传热器和反应器的设计，提高传热效率并减少能量消耗。

四川大学化工原理流体力学实验报告

qHρg
qHρ 9.81 1000
qHρ 102
三、实验流程图
球阀 1
转
子流
球阀 2
量
计
球阀 3
闸阀 2
闸阀 1
水箱
真空压力表离心泵
压力表
四、实验操作步骤
流体力学实验流程示意图
1、求 λ 与 Re 的关系曲线
1) 根据现场实验装置,理清流程,检查设备的完好性,熟悉各仪表的使用方法。
2) 打开控制柜面上的总电源开关,按下仪表开关,检查无误后按下水泵开关。
式中：N — —离心泵轴功率， kW；
传 — —机械传动效率，近似值取为0.95；
N电 — —电动机的输入功率，由功率表测定。
3
四川大学化工原理流体力学实验报告
(4)离心泵效率η的测定：泵的效率是指理论功率与轴功率的比值，即
η
Nt N
而理论功率N t是离心泵对流体所做的有效功率，即
Nt
3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
二、实验原理
1、求与 Re 的关系曲线
流体在管道内流动时,由于实际流体有粘性,其在管内流动时存在摩擦阻力,必然会引起
流体能量损耗,此损耗能量分为直管阻力损失与局部阻力损失。流1 体在水平直管内作稳态流2
动(如图 1 所示)时的阻力损失可根据伯努利方程求得。
以管中心线为基准面,在 1、2 截面间列伯努利方程:
p1
g
u
2 1
2g
Z1 H
p2 g
u
2 2
2g
Z2
Hf
因p1 p 大气压 - p真，p 2 p 大气压 p 表，Z2 - Z1 0.2，所以水经离心泵所

化工原理实验实验报告

一、实验目的1. 理解并掌握化工原理的基本概念和原理。

2. 学习化工实验的基本操作技能和数据处理方法。

3. 通过实验，验证化工原理的理论知识，加深对化工工艺过程的理解。

4. 培养严谨的科学态度和良好的实验习惯。

二、实验内容及步骤1. 实验一：流体力学实验实验目的：测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数与雷诺数Re的关系，测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。

实验步骤：（1）根据实验装置流程图，连接实验装置，包括光滑管、粗糙管、倒U形压差计、1151压差传感器、铂电阻温度传感器、流量计等。

（2）调整进水阀，使水从高位水槽流入光滑管，调节球阀，使水分别流经光滑管和粗糙管。

（3）记录不同流量下的压差值和温度值。

（4）计算摩擦系数和局部阻力系数。

2. 实验二：精馏实验实验目的：熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法，测定全回流时的全塔效率及单板效率。

实验步骤：（1）根据实验装置流程图，连接实验装置，包括精馏塔、回流液收集器、塔顶冷凝器、塔釜加热器等。

（2）调整塔釜加热器，使塔釜温度达到设定值。

（3）调整回流液收集器，使回流液流量达到设定值。

（4）记录塔顶和塔釜的液相折光度，计算液相浓度。

（5）根据数据绘出x-y图，用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。

3. 实验三：流化床干燥实验实验目的：熟悉流化床干燥器的基本流程及操作方法，掌握流化床流化曲线的测定方法，测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。

实验步骤：（1）根据实验装置流程图，连接实验装置，包括流化床干燥器、物料进料装置、温度传感器、流量计等。

（2）将物料放入流化床干燥器中，调整进料量和空气流量。

（3）记录不同时间下的物料含水量和床层温度。

（4）绘制物料含水量和床层温度随时间变化的关系曲线。

三、实验结果与分析1. 流体力学实验：根据实验数据，绘制摩擦系数与雷诺数Re的关系曲线，与理论公式进行比较，分析实验误差产生的原因。

四川大学化工原理客观题集(上册).doc

绪论%1.单位换算[0-1-1-t] 1帕斯卡=牛/米2, 米水柱， =毫米汞柱，=公斤力/厘米2（取三位有效数字）。

LO-l-2-tJ 1公斤力•秒/米2 =泊，=厘泊，=牛-秒/米2。

[0-1-3-t] 10%甲醇溶液比重为0.982,它的密度为千克/米3,比容米3/千克。

[0-1-4-t] 某液体粘度为49原泊=公斤•秒/米2=帕斯卡/秒。

[0-1-5-t] 2580 千卡/ 时=千瓦。

[O-l-6-tJ 己知运动粘度为U = L = C& m2/so若式中的乙〃单位为公斤•秒/米2,厘泊。

p P Y为流体密度公斤•/秒之/米\ /为流体重度公斤/米3,则式是C=,其换算过程是o[0-1-7-t] 将密度为1克（质）/厘米3的值进行换算，应是千克/米3,公斤（力）秒2/米4。

[0-1-8-t] 质量为10千克的物质在重力加速度等于1.6米/秒2处，其工程单位制重量是,SI制的重量是。

[0-1-9-t] 某地区大气压为720mmHg,布*一化工过程要求控制绝对压强不大于160mmHg,此过程真空度应在mmHg和Pa。

[0-1-10-t] 已知导热系数4 = 2.388xlO'3ctz//c/?7 -5-°C ,此值在SI 制中为W/m - k。

第一章流体流动%1.流体物性[M-1-t] 流体粘度的表达式为,在工程中单位为,在SI制中单位为fl-l-2-t] 不同单位的压强值为：①1. 5kgf/cnf（表压）；②450minIIg（真空度）；③500000Pa（绝压）；④1.6mH20,则它们的大小顺序为： >>>o[1-1-3-t] 密度为900千克/米3的某流体，在d内=0.3米的钢管中作层流流动，流量为64公斤/ 秒，则此流体粘度为厘泊。

Ll-l-4-tJ 通过化工原理的学习，对测定某流体的粘度，可根据泊谡叶方程 _______ ,选定已知管段，用仪器测AP, 仪器测流速，便可算出粘度〃。

流体力学在化学工程中的应用研究

流体力学在化学工程中的应用研究引言流体力学是研究流体在运动和静止状态下的力学性质和规律的科学。

在化学工程中，流体力学是一个重要的研究领域，广泛应用于设计和优化各种化学反应器、传质设备以及流体输送系统等。

本文将深入探讨流体力学在化学工程中的应用研究，包括流体力学的基本原理、数学模型以及实际应用案例等内容。

1. 流体力学的基本原理流体力学研究的对象是流体（包括气体和液体）。

流体力学的基本原理可以归纳为以下几点：•流体的连续性方程：描述流体在空间任意一点质量守恒的基本原理。

•流体的动量守恒方程：描述流体在不同位置和时间上动量守恒的基本原理。

•流体的能量守恒方程：描述流体在热力学过程中能量守恒的基本原理。

2. 流体力学的数学模型在化学工程中，为了研究流体的行为和性质，需要建立数学模型来描述流体力学过程。

常用的数学模型有：•线性动量平衡方程：描述流体在动量传递过程中的行为，包括压力梯度、摩擦力、体积力等因素。

•线性动能平衡方程：描述流体在运动过程中的能量转换行为，包括流体内部的热传导、对流传热等。

•能量平衡方程：描述流体在热力学过程中的能量守恒行为。

•质量守恒方程：描述流体中物质质量守恒的行为。

这些数学模型可以通过假设和实验数据来确定，从而帮助研究者分析和预测流体力学过程中的行为和性质。

3. 流体力学在化学反应器设计中的应用化学反应器是化学工程中最常见的设备之一，而流体力学在化学反应器设计中起着重要作用。

流体力学可以帮助研究者分析和优化反应器的传热、传质以及反应速率等关键参数。

通过合理地设计反应器的结构和操作条件，可以提高反应器的效率和产物质量。

例如，在液相催化反应中，流体力学可以帮助研究者确定反应器的床层结构和流体分布，以提高反应物在催化剂中的扩散速率，从而提高反应速率和转化率。

此外，流体力学还可以用来优化反应器的换热器设计，提高反应器的热效率。

4. 流体力学在传质设备设计中的应用传质设备是化学工程中用于物质传递的重要设备。

四川大学化工原理干燥实习报告

本科实习报告学院化学工程学生姓名张锡坤专业化学工程与工艺学号 *************年级 2014级指导教师何凌教务处制表二ΟΟ六年 12 月 20日对流干燥实验一、实验目的（1）了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。

（2）掌握物料干燥曲线的测定方法。

（3）测定湿物料的临界含水量X C 。

（4）加强对干燥原理的理解，掌握影响干燥速率的因素。

二、实验原理干燥是以热能为动力，利用分子浓度不同所带来的扩散性去除固体物料中湿份的操作。

干燥过程中，物料首先被空气预热，温度上升到空气的湿球温度，干燥速率上升，随后保持平衡，温度不变，干燥速率恒定。

当物料中的自由水被干燥完全后，干燥速率下降，最后至为0，到达水分的平衡。

实际过程中，物料的预热时间很短，可以被忽略。

（1）干燥曲线。

干燥曲线是物料的湿含量X 与干燥时间τ的关系曲线。

它反映了物料在干燥过程中湿含量随干燥时间的变化关系，其具体形状因物料性质及干燥条件而有所不同，干燥曲线的基本变化趋势如图3-15所示。

干燥曲线中BC 段为直线，CD 段为曲线，直线和曲线的交点为临界点，临界点的物料湿含量为临界湿含量XC 。

（2）干燥速率曲线。

干燥速率曲线是干燥速率与物料湿含量的关系曲线。

它反映了物料干燥过程的基本规律，如图所示。

从图中可以明显看出，湿物料在干燥过程中经历了三个阶段：物料预热升温段、恒速干燥段和降速干燥段。

常常采用实验的方法来测定干燥速率曲线。

干燥速率曲线是工业干燥器设计的依据，因而具有重要的现实意义。

干燥速率是以单位时间内、单位面积上所汽化的水分量来表示，其数学式为ττAd dXG Ad dW c ==u （3-36）式中：u ——干燥速率，s m ⋅2/kg 水；W ——汽化水分量，kg ；G C ——绝干物料量，kg ；X ——湿物料的干基含湿量，kg 水/kg 绝干物料；图3-16干燥速率曲线A ——干燥面积，m 2； τ——干燥时间，S 。

四川大学化学工程气体吸收实验

吸收实验学号：*************姓名：***专业：化学工程与工艺班号：143080308实验日期：2016.10.19实验成绩：一、实验目的1、观察气、液在填料塔内的操作状态，掌握吸收操作方法。

2、测定在不同喷淋量下，气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。

3、测定在填料塔内用水吸收CO 2的液相体积传质系数K X a 。

4、对不同填料的填料塔进行性能测试比较。

二、实验原理1、气体吸收是运用混合气体各组合在同一剂中的溶解度差异，通过气、液充分接触，溶解度较大的气体组分较多地进入液相而与其他组分分离操作。

气体混合物以一定气速通过填料塔内的填料层时，与吸收溶剂液相接触，进行物质传递。

气、液两相在吸收塔内除了物质传递外，其流动相互影响，还具有其自己的流体力学性质。

填料塔的流体力学性质是吸收设备的重要参数，它包括了压降和液泛规律。

测定填料塔的流体力学性质是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，也是确定最适宜操作气速的依据。

填料塔的流体力学性质是以气体通过填料层所产生的压降来表示。

该压降在填料因子、填料层高度、液体喷淋密度一定的情况下随气体速度变化的而变化，其压降与气速的关系如图3-1所示气体通过干填料层时，其压降与空气塔速的函数关系在双对数坐标上为一条直线，其斜率为1.8~2.0。

当有液体喷淋，且气体低速流过填料层时，压降与气速的关联线几乎与L=0的关联线平行，随着气速的增加出载点B 和B ΄，填料层内持液量增加，压降与气速的关联线向上弯曲，斜率变大。

当填料层持液量越积越多时，气体的压降几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，ΔP-u 线出现一转折点C(C ΄)，称此点为泛点。

正常的操作范围应在载点与泛点气速之间。

在一定的喷淋下，通过改变气体流量而测定填料层压降，即可确定填料塔的流体力学特性。

（2）反应填料塔性能的主要参数之一是传质参数。

影响传质系数的因素很多，对不同系统和不同设备传质系数各不相同，所以不可能有一个通用计算式计算传质系数。

化工原理第一次实验报告-流体力学试验-可编辑-格式正确-有数据处理

本科生实验报告题目流体力学实验学院化学工程学院专业学生姓名学号年级指导教师二Ο一九年十月十七日1.实验目的（1）测定水在管道内流动的直管阻力，绘制λ与Re的关系曲线。

（2）测定一定转速下，离心泵的特性曲线。

（3）比较同一流体在不同管径和不同材质管道内流动时的阻力变化。

（4）熟悉流量、压差、温度等化工仪表的使用。

2.实验原理（1）流体在管道内流动时，由于实际流体有黏性，其在管内流动时存在内摩擦力，必然会引起流体的能量损耗，此能量损耗分为直管阻力和局部阻力。

流体在直管内流动时的能量损耗为直管阻力，此直观阻力根据伯努利方程求得。

图2-1 流体在1、2截面间稳定流动Figure 2-1 Fluid flows steadily between sections 1 and 2 以管中心线水平面为基准面，在1-1、2-2界面间列伯努利方程p1ρ+u12+g z1=p2ρ+u22+gz2+h f(2-1)因为u1=u2,z1=z2，故流体在等直径管1-1、2-2两界面间的直管阻力为h f=p1-p2ρ=∆pρ(2-2)∆p由压差变送器测定; u=Q/A, Q用涡轮流量计测定;ρ和μ通过双金属温度计测定流体的温度从而查表确定流体以流速u通过管内径为d、长度为l的一段管道时，其直管阻力为h f=λ∙ld ∙u22(2-3)而雷诺数Re=dμρμ(2-4) 由此可见，摩擦系数与流体流动类型，管壁粗糙度等因素有关。

由因次分析法整理，可以得到摩擦系数的表达式λ=φ(Re,εd)(2-5)流体在管内层流和湍流的摩擦系数和雷诺图的关系可以分别用(2-6)和(2-7)两个公式来表达λ=64Re(2-6)λ=0.1(εd +68Re)0.23(2-7)(2)离心泵的特性：可以用泵在一定条件下，扬程H与流量Q v，轴功率N与Q v，效率η与Q v 之间的关系来表达，将这三条曲线画在同一直角坐标系中，得到三条曲线，则为泵的特性曲线。

四川大学化工实验报告材料对流传热实验

四川大学
化工原理实验报告
学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班号：153080302姓名：胡垒学号：2015141494038 实验日期：2017年6月5日指导老师：吴潘
四.实验装置图及主要设备（包括名称、型号、规格）
（1）实验装置示意图。

冷空气通过风机进入套管换热器管程，蒸汽发生器内通过电加热使水汽化产生蒸汽，蒸汽进入换热器内的壳程加热管程内的冷空气、蒸汽和冷空气通过套管换热器内管壁进行热量交换。

对流传热装置示意图如图所示。

（2）仪器及仪表。

设备：风机、蒸汽发生器、普通套管换热器、螺旋套管换热器、消音器。

仪表：气体涡旋流量计、压差变送器、温度变送器、温度控制器、无纸记录仪、液位计。

普通套管换热器
螺旋套管换热器
十．实验思考题
1.与流体的物流性质有关，比如流速、密度、粘度、管径、导热系数等。

（1）. 流体流动的状态：层流、湍流等。

（2）. 流体流动的原因：自然对流、强制对流等。

（3）. 流体的物理性质：密度、比热容、粘度、导热率等。

（4）. 传热面的形状、位置和大小：如管、板、管束、管长、管径、管子排列。

四川大学化工实习报告

目录实习概况1、对生产实习的认识 (4)2、生产实习安排 (4)3、生产单位实习概况 (4)3.1、工厂性质 (4)3.2原料加工方法，产品，规模 (4)3.2.1、产品、规模： (4)3.2.2、原料加工方法： (5)3.3、技术特点 (5)3.4、发展历史及技术进步情况 (5)实习内容1、整个生产过程概述 (6)1.1、流程图 (6)1.2、概述 (6)2、转化 (8)2.1、造气（原料气） (8)2.1.1、原料气的制取 (8)2.1.2、原料气的净化 (11)2.2、转化工段的参数及其指标 (14)2.2.1主要设备参数 (14)2.2.2工艺指标 (14)3、脱碳 (16)3.1、MDEA溶液脱碳的基本原理 (16)3.2、MDEA工艺流程 (17)3.2.1、净化气的分离 (17)3.2.2、吸收剂的循环 (17)3.2.3、二氧化碳的回收 (17)3.3、脱碳工艺的设备 (17)3.4、MDEA溶液工艺特点 (18)3.5、脱碳工艺指标 (18)4、合成 (19)4.1、合成的基本原理及工艺条件 (19)4.1.1、氨合成反应的特点 (19)4.1.2、氨合成的工艺条件 (19)4.2、氨合成的工艺流程 (21)4.2.1、氨合成的基本工艺步骤 (21)4.2.2、氨合成的工艺流程 (23)4.3、氨合成系统的设备及其特点 (24)4.3.1、氨合成塔 (24)4.3.2、水冷器 (25)4.3.3、氨分离器 (26)4.3.4、氨冷器 (26)4.3.5、冷凝塔（冷交换器） (26)4.4、合成Ⅰ和合成Ⅱ的比较 (27)4.5.1、合成氨工艺指标 (27)4.5.2、合成车间工艺指标 (27)4.6、主要设备参数 (29)4.6.1合成Ⅰ的设备参数 (29)4.6.2合成Ⅱ的设备参数 (29)4.7、物料平衡和热量平衡 (30)4.7.1、物料衡算 (30)4.7.2、热量衡算 (32)5、尿素 (33)5.1、尿素合成的基本原理及工艺条件 (33)5.1.1、基本原理 (33)5.1.2、尿素合成的工艺条件 (34)5.2、尿素合成的工艺流程 (35)5.2.1、原料的压缩和净化 (35)5.2.2、尿素的合成 (35)5.2.3、循环回收 (36)5.2.4、尾气的吸收与解吸 (37)5.2.5、尿素的加工（蒸发和造粒） (37)5.2.6、蒸汽和蒸汽冷凝液 (38)5.2.7、循环水冷却 (38)5.2.8、脱盐水 (38)5.3、尿素合成的主要设备 (38)5.3.1、尿素合成塔 (38)5.3.2、一段分解系统设备 (38)5.3.3、一吸塔 (39)5.3.4、二分塔 (39)5.3.5、蒸发器 (39)5.4、尿素的工艺指标 (39)6、碳化 (41)6.1、碳化的基本原理 (41)6.1.1、浓氨水的来源 (41)6.1.2、碳化反应的过程 (41)6.2、碳化的工艺流程 (42)6.3、碳化设备的主要特点 (42)6.3.1、碳化塔 (42)6.3.2、回收清洗塔 (43)6.3.3、稠厚器 (43)6.4、碳化的工艺指标 (43)7、锅炉 (44)7.1、基本原理 (44)7.2、锅炉的蒸汽参数：容量、蒸汽压力、蒸汽温度和给水温度。

四川大学化工原理实验报告

四川大学化工原理实验报告竭诚为您提供优质文档/双击可除四川大学化工原理实验报告篇一：xxxx学院化工原理实验报告贵州理工学院化工原理实验报告学院：化学工程学院专业：化工职教班级：化职131 篇二：化工原理实验报告张资源与环境工程学院精馏分离实训报告姓名:张x学号:xxxxxxxxx专业:应用化工班级:xxx指导教师:张xx20XX年12月日24目录1.精馏实验1.1精馏的原理1.1.1精馏的分类1.1.2精馏的计算方法1.1.2.1概述1.1.3理论塔板数的计算方法1.1.3.1图算法1.1.3.2捷算法1.1.3.3严格计算法1.2实验目的1.3实验原理1.4实验材料1.5实验过程1.6实验结果2.总结1.精馏实验精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。

1.1精馏的原理双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。

典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。

精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。

位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。

进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。

在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。

液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。

对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。

进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。

两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。

当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。

川大学化工原理流体力学实验报告

16
230
12
165
8
116
4
58
曲线
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
流量 qv (m3 / h)
30Hz 离心泵数据记录
真空表 P1(Pa)
-2200 -2000 -1800 -1200
200 0 100 1000 1500 1800 1800 2000
压力表 P2 (Pa)
1、求与 Re 的关系曲线
实验结果：由关系曲线可以看出，钢管层流实验中，雷诺数 Re 与摩擦阻力系数在双对数坐标中呈线性关系，摩擦阻力系数只与流动类型有关，且随雷诺数 Re 的增加而减小，而与管壁粗糙度无关；在铜管湍流与钢管湍流实验中，摩擦阻力系数随雷诺数 Re 增加而趋于一个定值，此时流体进入完全阻力平方区，摩擦阻力系数仅与管壁的相对粗糙度有关，
71000
798
9
0
76000
758
10
-100
80000
725
11
0
82000
682
12
-100
89000
653
13
150
90000
626
14
180
100000
585
15
200
110000
528
六、典型计算
1、求 λ 与 Re 的关系曲线以铜管湍流的第一组数据为例计算
时，以管中心线为基准面，在 1、2 截面间列伯努利方程
化工原理实验报告
流体力学综合实验
姓名：学号：班级号：实验日期：实验成绩：
流体力学综合实验
一、实验目的： 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出 2. 观察水在管道内的流动类型。 3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。

化工原理实验-流体力学

上册书P89
即可在毫米方格坐标纸上画出Q H，Q N (轴)，Q 的关系。
三、实验步骤
1. Re 的关系实验 (1) 检查设备，启动离心泵排除管道内以及压差计内的空气 5分钟，据所测内容调节管道。 (2) 调节流量，从大到小测量，8个点；记录R(水)和R(水银)，即可算出压降值和流量值。 2. 离心泵的特性曲线实验将3管全开，从大到小调节，测表压，流量，功率，共8组数据。

水
又因为V ARm , 测得水银柱的R，查孔板校正曲线可得V，即可计算出u
u2 l hf R' （水柱高度差） g 2 d Wf
Re du

即可在双对数坐标纸上画出 Re的关系。
1. 在1-1’截面和2-2‘截面列柏努利方程
u P u Z1g 1 Z1g 2 2 W f 2 2 P 1
2 2
因为Z1 Z 2 , u1 u2
所以Wf P P2 1 P R'g ( 水 - 空 ) R'g

水
又因为V ARm , 测得水银柱的R，查孔板校正曲线可得V，即可计算出u
u2 l hf R' （水柱高度差） g 2 d Wf
Q N (轴)，N (轴) N电电传 0.96）（
Q ， N t (实际 ) N (轴) H V g N (轴)
即可在毫米方格坐标纸上画出Q H，Q N (轴)，Q 的关系。
2. 在1-1’截面和2-2’截面列柏努利方程
P u P u Z1 1 1 H Z 2 2 2 h f 12 (主要是出口阻力损失) g 2 g g 2 g

化工专业实验操作及思考题

实验六：内循环反应器无梯度检验实验步骤（1）打开氮气、氢气压力阀，将氮气和氢气的压力调节至 0.15MPa 左右。（2）调节主流气体、参考臂气体、工作臂气体流量，使其在规定的范围内。（3）打开电路开关，打开计算机和实验程序，调节热导池电流 400（或 625）mA。（4）按下列顺序点击程序采集数据。关闭氢气阀，在有氮气的情况下，→点击池平衡→点击基线值→点击停止采集→调节转速→通入氢气至信号最大→点击开始采集数据，同时关闭氢气阀 →当信号达到初始基线值→点击停止采集→存入数据（文件名）→打开数据处理程序→填入设定值→点击调入参数→点击处理数据→记录有关数据→处理数据。调整主流气体搅拌速度，重复上述实验。（6）实验结束，关转速，关闭电路系统，关闭氢气、氮气减压阀。关闭计算机。思考题： 1. 无梯度内循环反应器的特点是什么？答案：内循环反应器相当于一个连续搅拌釜式反应器，反应器内达到无梯度，也就是流动的气体在反应器内达到完全返混，即实现了理想的全混流模型，消除了浓度梯度和温度梯度。 2.清洗法测定停留时间分布的方法？答案：在反应器入口处突然中断主流气中的示踪气体，同时测定出口气体中示踪气体的浓度随时间的变化。 3. 实验中用什么方法检测气体浓度的变化？答案：采用热导鉴定器测出的电压值检测浓度的变化。 4.如何判定内循环反应器实现无梯度性能？答案：如果反应器的停留时间分布函数的负对数[-lnF(t)]与时间（t）呈线性关系，则可判定内循环反应器实现无梯度性能。或者如果反应器的停留时间分布密度函数的负对数[-lnF(θ)]与时间（t）呈线性关系，且斜率等于 1,也可判定内循环反应器实现无梯度性能。
化工专业实验实验一：气体定压比热容的测定实验步骤（1）开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值（0.5m3/h）附近，测出流量计出口空气的干球温度（ t0 ）和湿球温度（ tw ）。（2）逐渐提高电压至 50V。（3）待出口温度稳定后，读出下列数据：每 10 L 气体通过流量计所需的时间（τ , s ）；比热容仪进口温度（ t1 ， C ）和出口温度（ t2 ， C ）；当大气压力（ B ，mmHg ）和流量计出口处的表压（ ∆h ，mmH 2O ）；电热器的电压（V ， V）、内阻(R, Ω) 和功率值。（4）改变电压值，重复步骤 3，共测量三组数据。（5）实验结束后，先切断电源，让风机继续运行十五分钟左右再关闭。思考题： 1、本实验测定气体定压比热容的基本原理是什么？答案：可将本实验装置的本体部分简化为一开口稳定流动系统，本体部分保温非常好，近似无散热损失，且系统对外并无功的输出，由开口稳定流动系统的热力学第一定律：

浅谈化工原理流体力学自主设计性实验的教学实践

浅谈化工原理流体力学自主设计性实验的教学实践本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！化工类专业的学生，将来主要从事工程技术方面的工作，要求具有良好的动手操作技能以及分析解决工程实际问题的能力，还要具有创新精神、工程观念和实践能力。

而教学中较为突出的问题之一是学生工程实践训练不足。

由于各种条件的限制，学生在校学习期间自主进行实际操作训练的机会不多，特别是实验装置设计组装、处理故障的机会更少，这对于现代工程师必须能正确判断和解决工程实际问题，懂得如何设计、开发复杂技术系统的基本培养要求而言，差距颇大。

因此，如何使学生在学校学习期间能理论联系实际，树立良好的工程观念，提高化工过程操作能力和分析、处理、解决工程实际问题的能力是一个值得重视的课题。

针对上述问题，我校将流体力学实验扩展为自主设计性实验，收到了较好的成效。

1 实验内容及实施方案1. 1 布置任务，发放实验任务书实验要求学生在所学知识的基础上，根据所提出的实验内容，自己动手组装实验装置，熟悉管件、阀门的种类、连接方法;熟悉化工生产中常用管道材质、管道直径的表示方法;熟悉常用工具的使用( 如电钻、钳子、扳手等);掌握相关设备的结构、性能，掌握仪表的使用、连接以及注意事项等。

自主设计性实验周期为一周，具体安排为:第一天上午，教师给学生讲解有关管道及管道连接的基本知识，根据实验室所展示的实物，现场演示一些管件连接方法;介绍一些常见工具的使用( 比如各种扳手、电钻、热熔胶枪、管剪、管钳等);现场展示各种管件、阀门以及一些常见仪表、设备的零部件，让学生对实验有一个直观的认识。

同时，给学生发放实验设计任务书，任务书主要包括如下内容:(1) 分别设计组装单泵、双泵串并联装置，测定单泵及串并联组合操作的特性曲线;(2) 设计组装离心泵串并联综合实验装置，要求同一装置可同时测定两个单泵、两泵串联、两泵并联的泵的特性曲线;(3) 用所装配实验装置测定当水流经一段长度为L，管径为d 的管路时，不同流速下的能量损失;(4) 测定当水流经某个阀门时，阀门的能量损失，并测出阀门的不同开度对能量损失的影响。

四川大学流体力学

dy dx
p p dx dydz p p dx dydz Xdxdydz 0
x 2
x 2
Force on left surface
Force on right surface
Body force in
x direction
8
p X
Properties of Pressure
Vertical to the surface and point into it. At any point, pressure is independent of orientation.
1
Verification: At any point in a static fluid, pressure is
z
sin
sin

px pz

pn pn
1 2
gz
When z 0
px pz pn p 2
It was conclude that the pressure at a point in a fluid at rest, or in motion, is independent of direction as long as there are no shearing stresses present.
x 0; z z0; p p0
p

p0

g z0

z
a g
x
设自由面上各点垂直坐标为zs，则自由液面方程为
ax g(zs z0 ) 0 Equipressure surface（等压面）
a zs g x z0 16

化学工程中的流体力学分析

化学工程中的流体力学分析在化学工程中，流体力学分析被广泛应用于研究和优化流体的运动和行为。

通过对流体的力学特性和行为进行分析，我们可以更好地理解化学反应、传热和传质等过程，从而提高工业生产的效率和产品质量。

本文将从流体力学的基本概念、应用于化学工程中的方法和实例以及未来的发展方向等方面进行探讨。

一、流体力学的基本概念流体力学是研究流体的运动和行为的学科，主要包括流体的动力学和流体的静力学。

其中，流体的动力学研究涉及流体的运动规律、速度场、压力场等；流体的静力学则研究涉及流体的压力、密度、静力平衡等。

在流体力学中，我们常用的基本方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。

连续性方程描述了流体的质量守恒，动量方程描述了流体的力学行为，能量方程描述了流体的能量传递和转换。

通过这些方程以及边界条件的设定，我们可以求解出流体的各种力学参数。

二、流体力学分析在化学工程中的应用方法1. 流体力学模拟流体力学模拟是一种通过计算机仿真来分析流体的运动和行为的方法。

在化学工程中，我们可以使用各种流体力学模拟软件，如FLUENT、COMSOL等，来模拟和预测流体在反应器、传热器、分离器等设备中的流动情况。

通过模拟，我们可以了解流体的速度场、压力场、温度场等分布情况，进而优化设备结构和操作参数。

2. 流体力学实验流体力学实验是通过实际搭建流体系统并进行测量来分析流体的运动和行为的方法。

在化学工程中，我们可以利用流体力学实验装置，如流速计、压力计等，来测量流体的速度、压力、温度等参数。

通过实验，我们可以验证和修正模拟结果，同时获取实际系统中的流体力学数据。

三、流体力学在化学工程中的实例1. 化学反应器的流体力学分析化学反应器是化学工程中常用的设备，而流体力学分析可以帮助我们研究反应器中的流体流动情况对反应速率的影响。

通过流体力学模拟和实验，我们可以确定反应物在反应器中的分布情况，优化搅拌条件和反应器结构，从而提高反应效果。

2. 传热设备的流体力学分析传热设备，如换热器、蒸发器等，常常用于化工过程中的能量转移。

四川大学化工原理模拟考题和参考答案

四川大学化工原理模拟考题上册一、客观题01．牛顿黏性定律的数学表达式是_____________________________，服从此定律的流体称为_______________________________________。

02．实际流体与理想流体的主要区别在于，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于。

03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是。

A. 从位能大的截面流向位能小的截面；B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面；C. 从动能大的截面流向动能小的截面；D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。

04．离心泵在启动前应，否则会发生________现象；离心泵的安装高度应________允许安装高度,否则会发生________现象。

05．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_____________________操作。

06．冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是A.提高小的h值；B. 提高大的h值；C.两个都同等程度提高；D. 提高大的h值，同时降低小的h值。

07．蒸汽冷凝时的热阻。

A.决定于汽膜厚度；B.决定于液膜厚度；C.决定于汽膜和液膜厚度；D.主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响。

08．在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用方法来提高传热速率最合理。

A. 提高蒸汽速度；B. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；C. 提高空气流速；D. 将蒸汽流速和空气流速都提高。

09．沉降室的生产能力与有关。

A.颗粒沉降速度和沉降室高度；B.沉降面积；C.沉降面积和颗粒沉降速度；D.沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。

10．恒速过滤时，过滤速率，过滤压差随滤饼厚度的增加而；恒压过滤时，过滤压差，过滤速率随滤饼厚度的增加而。

11．对流干燥过程按干燥速率一般分为：（1）_______段，该段中空气温度_______，物料温度______，除去的是________水份；（2）_______段，该段中空气温度_______，物料温度______，除去的是________水份；12．用对流干燥除去湿物料中的水份时，当干燥介质一定，湿物料中_________水份可以除去，_____________水份不可以除去。

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学号：2014141492108 姓名：苗育民专业：冶金工程班号：143080501 实验日期：2016.4.27 实验成绩：流体力学综合实验一、实验目的（1）测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re 的关系曲线。

（2）观察水在管道内的流动类型。

二、实验原理流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。

流体在水平直管内作稳态流动（如图3-1所示）时的阻力损失可根据伯努利方程求得。

图 3-1 流体在1、2截面间稳定流动以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程（3-1）因u 1=u 2，z 1=z 2，故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为（3-2）流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得，其表达式为（3-3）将式（3-2）代入式（3-3）得（3-4）而（3-5）由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。

由因此分析法整理可形象地表示为（3-6）f h gz u p P +++=++222212112gz 2u ρρρPh f ∆=22u d l h f ⋅⋅=λ22u l d P ⋅⋅∆=ρλμρdu =Re )(Re,df ελ=21请式中：f h -----------直管阻力损失，J/kg ；λ------------摩擦阻力系数；d l .----------直管长度和管内径，m ；P ∆---------流体流经直管的压降，Pa ； ρ-----------流体的密度，kg/m3； μ-----------流体黏度，Pa.s ；u -----------流体在管内的流速，m/s ；流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，即可算得f h 。

两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速u 。

在已知管径d 和平均流速u 的情况下，测定流体温度，确定流体的密度ρ和黏度μ，则可求出雷诺数Re ，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线图。

三、实验设备图1--压力表；2--水泵；3,4,5,10,11,13,14,15,22,23--小球阀；6,16,17,18,19--球阀；7--水箱；8--电磁阀1；9--计量水箱；12--电磁阀2；20--闸阀；21--涡轮流量计；24--孔板；25--差压传感器；26--电磁阀3；27,28--压力缓冲罐；a--Φ25⨯2钢管；b--Φ25⨯2钢管；c--Φ12⨯2铜管；d--Φ25⨯2有机玻管四、实验操作步骤（1）根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。

（2）打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，检查无误后按下水泵开关。

（3）打开球阀16，调节流量调节阀20使管内流量约为10.5h /m 3，逐步减小流量，每次约减少0.5h /m 3，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4h /m 3后停止实验。

（4）打开球阀18，关闭球阀16，重复步骤（3）。

（5）打开球阀19,16，调节转子流量计，使流量为40h L /，逐步减小流量，每次约减少4h L /，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4h L /时停止实验。

完成直管阻力损失测定。

五、实验数据记录铜管湍流钢管湍流钢管层流温度：22℃序号流量h /m3压差kPa 1 10.49 4.33 2 10.04 3.99 3 9.50 3.63 4 9.00 3.29 5 8.50 2.97 6 8.00 2.64 7 7.55 2.39 8 7.03 2.10 9 6.55 1.82 10 5.92 1.52 11 5.47 1.30 12 5.10 1.18 13 4.55 0.88 144.150.61序号流量h /m3压差kPa1 10.50 4.272 9.98 3.863 9.51 3.554 9.11 3.265 8.51 2.886 8.10 2.617 7.50 2.348 7.03 2.039 6.48 1.75 10 6.05 1.52 11 5.53 1.29 12 4.97 1.02 13 4.45 0.83 144.120.61序号流量h L /压差Pa 1 401033 2 36 746 3 32 579 4 28 463 5 24 390 6 20 310 7 16 230 8 12 162 9 8 112 10445设备参数：mm d m L 6;0.2111==管内径：、层流钢管管长：； mm d m L 31;2.1222==管内径：、湍流铜管管长：；;31;2.1333mm d m L ==管内径：、湍流钢管管长：六、数据处理铜管湍流Re-λ图0.010.1100001000001000000Reλ序号流量qv (m³/h)压差P ∆(kPa)流速u(m/s) Re λ 1 10.49 4.33 3.861 121753.920 0.01504002 2 10.04 3.99 3.695 116530.921 0.01512923 3 9.5 3.63 3.496 110263.321 0.01537343 4 9 3.29 3.312 104459.989 0.01552467 5 8.5 2.97 3.128 98656.656 0.01571195 6 8 2.64 2.944 92853.323 0.01576650 7 7.55 2.39 2.779 87630.324 0.01602564 8 7.03 2.1 2.587 81594.858 0.01624127 9 6.55 1.82 2.411 76023.658 0.01621438 10 5.92 1.52 2.179 68711.459 0.01657722 11 5.47 1.3 2.013 63488.460 0.01660658 12 5.1 1.18 1.877 59193.994 0.01734016 13 4.55 0.88 1.675 52810.328 0.01624693 144.150.611.52748167.6610.01353771Re-λ图0.010.10100001000001000000Reλ序号流量h /m3压差kPa 流速u(m/s)Re λ1 10.50 4.27 3.86432404 121869.987 0.014803372 9.98 3.86 3.672947992 115834.521 0.014812823 9.51 3.55 3.499973487 110379.388 0.015003024 9.11 3.26 3.352761143 105736.722 0.015013865 8.51 2.88 3.131942626 98772.723 0.01520004 6 8.10 2.61 2.981049973 94013.990 0.015204847 7.50 2.34 2.760231457 87049.991 0.01590028 8 7.03 2.03 2.587256952 81594.858 0.015699909 6.48 1.75 2.384839979 75211.192 0.01592940 10 6.05 1.52 2.226586709 70220.326 0.01587246 11 5.53 1.29 2.035210661 64184.860 0.01612319 12 4.97 1.02 1.829113379 57685.127 0.01578334 13 4.45 0.83 1.637737331 51649.661 0.01602026 144.120.611.51628714747819.462 0.01373557七、实验结果分析与讨论实验结果符合预期，在钢管层流实验中，雷诺数Re 与摩擦阻力系数λ在双对数坐标中呈线性关系，摩擦阻力系数λ只与流动类型有关，且随雷诺数Re 的增加而减小，而与管壁粗糙度无关。

而在铜管湍流与钢管湍流实验中，摩擦阻力系数λ随雷诺数Re 增加而趋于一个定值，此时流体进入完全阻力平方区，摩擦阻力系数λ仅与管壁的相对粗糙度有关，与雷诺数的增加无关。

八、实验问答1、直管阻力产生的原因是什么？如何测定与计算？答：流体有粘性，管壁与流体间存在摩擦阻力。

在一定长度与直径的直管中通过流体，测量直管两端的压降与流体流速，应用（3-1）式即可求得。

2、影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样才能测准数据？答：管内是否混入气泡，流体流动是否稳定。

排出管内气泡，改变流速后等待2~3minRe-λ图0.1110101001000Reλ序号流量h L /压差Pa 流速u(m/s) Reλ1 401033 0.098243794 599.6777133 0.643444039 2 36 746 0.088419414 539.7099419 0.573672813 3 32 579 0.078595035 479.7421706 0.563519631 4 28 463 0.068770656 419.7743993 0.588566272 5 24 390 0.058946276 359.806628 0.674796104 6 20 310 0.049121897 299.8388566 0.772382002 7 16 230 0.039297517 239.8710853 0.895402522 8 12 162 0.029473138 179.903314 1.12119968 9 8 112 0.019648759 119.9355427 1.744088391 104450.009824379 59.96777133 2.8029992待流体流动稳定后记录数据。

3、水平或垂直管中，对相同直径、相同实验条件下所测出的流体的阻力损失是否相同？答：不同，根据（3-1）式可知，垂直管高度差将影响阻力损失。