化工原理实验

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握化工原理中的基本概念和原理。

2. 通过实验验证理论知识，提高实验技能。

3. 熟悉化工原理实验装置的操作方法，培养动手能力。

4. 学会运用实验数据进行分析，提高数据处理能力。

二、实验内容本次实验共分为三个部分：流体流动阻力实验、精馏实验和流化床干燥实验。

1. 流体流动阻力实验实验目的：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，将测得的~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较；测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。

实验原理：流体在管道内流动时，由于摩擦作用，会产生阻力损失。

阻力损失的大小与流体的雷诺数Re、管道的粗糙度、管道直径等因素有关。

实验中通过测量不同流量下的压差，计算出摩擦系数和局部阻力系数。

实验步骤：1. 将水从高位水槽引入光滑管，调节流量，记录压差。

2. 将水从高位水槽引入粗糙管，调节流量，记录压差。

3. 改变流量，重复步骤1和2，得到一系列数据。

4. 根据数据计算摩擦系数和局部阻力系数。

实验结果与分析：通过实验数据绘制~Re曲线和局部阻力系数曲线，与理论公式进行比较，验证了流体流动阻力实验原理的正确性。

2. 精馏实验实验目的：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，观察塔板上汽-液接触状况。

3. 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. 测定全塔的浓度分布。

6. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。

实验原理：精馏是利用混合物中各组分沸点不同，通过加热使混合物汽化，然后冷凝分离各组分的方法。

精馏塔是精馏操作的核心设备，其结构对精馏效率有很大影响。

实验步骤：1. 将混合物加入精馏塔，开启加热器，调节回流比。

2. 记录塔顶、塔釜及各层塔板的液相和气相温度、压力、流量等数据。

3. 根据数据计算理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标。

4. 绘制浓度分布曲线。

实验结果与分析：通过实验数据，计算出了理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标，并与理论值进行了比较。

1.为什么流量越大，入口处真空表读数越大，出口处压力表读数越小？正空度=大气压强-绝对压强，表压强=绝对压强-大气压强当储槽液面上方压强大于泵吸收入口压强时，液体才能被吸入轮中心，泵吸附近压强越低，则吸上高度越高，按照离心泵泵性能曲线，流量越大，扬程越小，入口流速增大，动能增大，入口压强减小，真空度增加，由泵压头公式，相应的流体静压能减小，所以出口压强增大。

2.离心泵的操作为什么要，先充液，封闭启动，选择高效区操作？离心泵在启动前向泵内充满待输送的液体，是为了保证泵内和吸入管路内无空气积存，否则会发生气傅现象，使离心泵无法正常工作。

在出口阀关闭的条件下启动，启动量最小，防止电机烧坏。

选在高效区操作可使泵的效率尽可能达到最高效率，即轴功率损耗减小，使离心泵在最佳工况下运行。

3.为什么每次试验都要把滤液和滤饼倒回虑浆槽内？实验的变量为真空度，应尽量保持其他变量不变，如过滤液的组成，滤板的过滤介质阻力等，将滤板上的滤液洗去，使滤板的过滤介质不变，将滤液倒回是使组成与体积不变。

4.压强差对过滤常数的影响。

压强越大，过滤常数K越大，过滤相同体积的原料液所需时间越短。

在蒸汽冷凝时，若存在不冷凝气体，会有什么影响，应采取什么措施？若存在不冷凝气体，套管尾部会有气体出来，并带走部分热量，降低传热效率;应加大压强使不冷凝气体凝结。

5.试验中的内管壁面温度是接近蒸汽温度还是空气温度？接近蒸汽温度，应为蒸汽及导热管的传热热阻较空气的热阻小了近三个数量级，说明蒸汽与带热管传热效果很好，故内管内壁面温度接近空气温度。

若要提高总传热系数，可采取哪些措施？升高蒸汽温度；改变空气和蒸汽的流动状态，使在湍流状态下流动；使用导热系数较高的导热管。

6.全回流在精馏操作塔中有何实际意义？去回流是回流比的上限，由于在这种情况下得不到精馏产品，即生产能力为零，因此对正常生产无实际意义，但在精馏开工阶段或实验研究时，多采用全回流操作，以便过程的稳定或控制。

实验一 雷诺演示实验一、 实验目的1. 了解流体圆管内的流动形态及其与雷诺数Re 的关系；2. 观察流体在圆管内作稳定层流及湍流两种情况下的速度分布及湍流时壁面处的层流内层；3. 观察并测定流动形态发生临界变化时流量、流速与雷诺数。

二、 实验原理雷诺数μρdu =Re ，一般情况下Re ＜（2000～3000）时，流动形态为层流，Re ＞4000时，流动形态为湍流。

μπρμπρπμρd q d du d du 44141Re =∙∙==测定流体1升水所需时间，计算出q ，然后可计算出对应的Re 。

三、 实验装置在1700⨯500⨯500mm 的玻璃水箱内安装有一根内径为28mm 、长为1450mm 的长玻璃管，玻璃管进口做成喇叭形以保证水能平稳的流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂——红墨水。

水由水箱底部进入，并从上部溢流口排出，管内水流速可由管路下游的阀门控制。

本装置玻璃水箱主体由15mm的钢化玻璃粘接而成，所连接上下水管道均有不锈钢材质，下边的轮为能承重的加强轮，在做实验时，需要将轮刹车。

本实验其他设施：水、红墨水、秒表:1块、量筒：1000ml 1个四、实验步骤与现象观察1.开启上下阀门至溢流槽出现溢流。

2.缓和开启实验玻璃管出口阀门，为保证水面稳定，应维持少量溢流。

3.徐徐打开显示剂橡皮管上夹管，调整显示剂流速与管内水流速一致，观察显示剂流线，并记录一定时间内通过的水量和水温。

4.自小到大再自大到小调节流量，计算流型转变的临界雷诺数。

5.观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。

6.观察湍流时壁面处的层流内层。

五、注意事项1．由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从给针头出来的红墨水线不发生沉降，需要红墨水用水稀释50％左右。

2．在观察层流流动时，当把水量调得足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹动均会对线型造成影响。

为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。

传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。

二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(1)对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。

i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。

平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —壁面平均温度，℃。

因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。

管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。

由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 可采取一定的测量手段得到。

(2)对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。

化工原理实验化工原理实验是化学工程专业的一门重要课程，通过实验操作，学生可以更深入地理解化工原理的基本概念和实际应用。

本文将介绍化工原理实验的基本内容和实验操作流程，希望能够对学生们有所帮助。

首先，化工原理实验包括物质平衡实验、能量平衡实验、传质操作实验等内容。

在物质平衡实验中，学生需要掌握原料、中间产品和产品的质量平衡关系，通过实验操作和数据处理，验证质量平衡原理的正确性。

在能量平衡实验中，学生需要了解热力学基本原理，掌握热平衡方程和热平衡实验的操作方法，验证能量平衡原理的正确性。

在传质操作实验中，学生需要学习气体、液体的传质基本原理，掌握传质操作的实验装置和操作流程，验证传质原理的正确性。

其次，化工原理实验的操作流程包括实验准备、实验操作和数据处理三个步骤。

在实验准备阶段，学生需要认真阅读实验指导书，了解实验原理和操作要点，准备实验所需的仪器、试剂和其他材料。

在实验操作阶段，学生需要按照实验指导书的要求，正确使用实验设备，进行实验操作，并及时记录实验数据。

在数据处理阶段，学生需要对实验数据进行整理和分析，计算实验结果，并撰写实验报告。

最后，化工原理实验需要注意实验安全和环境保护。

在实验操作过程中，学生需要严格遵守实验室安全规定，正确使用实验设备，注意个人防护，防止发生意外事故。

在废液处理和废物处理方面，学生需要按照实验室的环保要求，正确处理废液和废物，做到资源化利用和无害化处理。

总之，化工原理实验是化学工程专业的重要实践环节，通过实验操作，学生可以更深入地理解化工原理的基本概念和实际应用。

希望学生们能够认真对待化工原理实验，提高实验操作能力，加深对化工原理的理解，为将来的工程实践打下坚实的基础。

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程；(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；(3)掌握吸收总传质系数的测定方法．二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定: Na = Ky A Δym式中 Ky 为气相总传质系数，mol/m2*h；A 为填料的有效接触面积，m2；Δym 为塔顶、塔底气相平均推动力。

a 为填料的有效比表面积，m2/m3；V 为填料层堆积体积， m3 ；Kya 为气相总容积吸收传质．系数，mol/m3*h。

从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：Δym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。

2．填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。

在低浓度气体吸收时，回收率可近似用下式计算：η = （y1 - y2）/y1吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。

控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。

由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率η增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率η增大。

当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。

但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。

吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。

降低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相平衡常数减小。

对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力Δym或许会有所减小。

精馏实验一、实验目的1、了解筛板式精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏操作的基本方法；2、掌握精馏过程全回流和部分回流的操作方法；3、掌握测定板式塔全塔效率。

二、实验原理1、全塔效率E T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 (1)式中：T N －完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括塔釜；P N －完成一定分离任务所需的实际塔板数。

全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，表明塔板结构、物性系数、操作状况等因素对塔板分离效果的影响。

对于双组分体系，塔内所需理论塔板数N T ，可通过实验测得塔顶组成x D 、塔釜组成x W 、进料组成x F 及进料热状况q 、回流比R等有关参数，利用相平衡关系和操作线用图解法或逐板计算法求得。

图1塔板气液流向示意图2、单板效率ME 单板效率又称莫弗里板效率，如图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*1y =n n MV n n y E y y ++--(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 ---=-(3)式中：y n 、1n y +－分别为离开第n 、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；1n x -、n x －分别为离开第n-1、n 块塔板的液相组成，摩尔分数；*ny －与x n 成平衡的气相组成，摩尔分数；*nx －与y n 成平衡的液相组成，摩尔分数。

3、图解法求理论塔板数N T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。

对于恒摩尔流体系，精馏段的操作线方程为：111D n n x R y x R R +=+++(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 －回流比。

一、实验目的1. 理解流体力学的基本原理，掌握流体流动的基本规律。

2. 学习流体阻力计算方法，了解流体流动中的能量损失。

3. 掌握实验装置的操作方法，提高实验技能。

4. 分析实验数据，验证流体力学理论。

二、实验原理流体阻力是流体在流动过程中受到的阻碍作用，主要分为直管沿程阻力和局部阻力。

直管沿程阻力主要与流体的粘度、流速、管径和管长有关；局部阻力主要与流体的流速、管件形状和尺寸有关。

三、实验装置与流程1. 实验装置：流体阻力实验装置包括进水阀、光滑管、粗糙管、阀门、流量计、压力计等。

2. 实验流程：（1）打开进水阀，调节流量，使流体在光滑管中流动。

（2）测量光滑管上下游的压力差，计算直管沿程阻力。

（3）关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。

（4）测量粗糙管上下游的压力差，计算局部阻力。

（5）改变流量，重复上述步骤，得到不同流量下的阻力数据。

四、实验步骤1. 准备实验装置，连接好各部分管道。

2. 调节进水阀，使流体在光滑管中流动，测量光滑管上下游的压力差。

3. 记录实验数据，包括流量、压力差、温度等。

4. 关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。

5. 测量粗糙管上下游的压力差，记录实验数据。

6. 改变流量，重复步骤2-5，得到不同流量下的阻力数据。

五、实验数据与分析1. 光滑管沿程阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的摩擦系数和雷诺数，绘制摩擦系数与雷诺数的关系曲线。

通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。

2. 局部阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的局部阻力系数，分析局部阻力系数与流量的关系。

通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。

六、实验结果与讨论1. 光滑管沿程阻力实验结果：实验结果表明，摩擦系数与雷诺数呈线性关系，验证了流体力学理论。

随着雷诺数的增加，摩擦系数逐渐减小，符合流体力学理论。

2. 局部阻力实验结果：实验结果表明，局部阻力系数与流量呈非线性关系，随着流量的增加，局部阻力系数逐渐减小。

化工原理基本实验
1.酸碱滴定实验：酸碱滴定实验是化工实验中最常见的一种实验。

实验的目的是通过反应方程式和滴定方法确定溶液中酸碱的摩尔浓度。

实验中需要使用酸碱指示剂，比如酚酞和溴腈绿等，以确定滴定终点。

学生需要根据实验操作步骤，仔细进行滴定，掌握滴定的技巧和注意事项。

2.盐酸铜离子还原实验：这个实验是通过化学方法还原含有铜离子的盐酸溶液，使其变成氢氧化铜沉淀。

学生需要先根据化学反应方程式计算反应的理论产物量，然后逐步加入还原剂，观察溶液颜色的变化，最后过滤固体沉淀，并对沉淀进行重量的测定和计算。

3.冷凝水饱和汽实验：这个实验通过调制硫酸铵的溶液，模拟烟气在冷凝器中冷凝析出的过程。

学生需要将溶液加热到沸腾，然后将冷凝管放在热源上加热的一端，另一端放在容器中。

当冷凝管中的水汽冷却后，散热到容器内的饱和水汽，形成水珠。

学生需要仔细观察冷凝管中水珠的形成和沉积，从而了解冷凝过程和真实生产中的应用。

4.蒸馏实验：蒸馏实验是化工工艺中最常见的一种分离技术。

通过升华、沸腾、回流、加热等操作，将混合液中的组分分离出来。

学生需要根据不同组分的沸点和易挥发性，选择适当的温度和操作方式进行蒸馏。

同时还需要掌握冷凝器和收集系统的设置和使用。

以上仅是一些化工原理基本实验的例子，实际上化工原理实验的种类繁多，如中和反应实验、萃取实验、气体吸附实验等等，每种实验都有其特定的目的和操作步骤。

通过这些实验，学生能够将理论知识与实际操作相结合，加深对化工原理的理解和应用。

同时，实验还能培养学生的实验
操作技能、观察分析能力和解决问题的能力，为将来从事化学工程实践打下坚实的基础。