化工原理实验教材

雷诺演示实验一、实验目的1 观察流体流动时的不同流动型态2 观察层流状态下管路中流体的速度分布状态3 熟悉雷诺准数（Re）的测定与计算4 测定流动型态与雷诺数（Re）之间的关系及临界雷诺数二、实验原理流体在流动过程中由三种不同的流动型态，即层流、过渡流和湍流。

主要取决于流体流动时雷诺数Re的大小，当Re大于4000时为湍流，小于 2000 时为层流，介于两者之间为过渡流。

影响流体流动型态的因素，不仅与流体流速、密度、粘度有关，也与管道直径和管型有关，其定义式如下：1.1-1式中：d 管子的直径mu 流体的速度m/sρ 流体的密度kg/m 3μ流体的粘度 Pa· s三、实验装置雷诺演示实验装置如图1.1所示，其中管道直径为20 mm。

图1.1 雷诺演示实验装置图1—有机玻璃水槽；2 —玻璃观察管；3 —指试液；4，5 —阀门；6 —转子流量计四、实验步骤1 了解实验装置的各个部件名称及作用，并检查是否正常。

2 打开排空阀排气，待有机玻璃水槽溢流口有水溢出后开排水阀调节红色指示液，消去原有的残余色。

3 打开流量计阀门接近最大，排气后再关闭。

4 打开红色指示液的针形阀，并调节流量（由小到大），观察指示液流动形状，并记录指示液成稳定直线，开始波动，与水全部混合时流量计的读数。

5 重复上述实验3～5次，计算Re临界平均值。

6 关闭阀1、11，使观察玻璃管6内的水停止流动。

再开阀1，让指示液流出1～2 cm 后关闭1，再慢慢打开阀9，使管内流体作层流流动，观察此时速度分布曲线呈抛物线形状。

7 关闭阀1、进水阀，打开全开阀9排尽存水，并清理实验现场。

五、数据处理及结果分析1 实验原始数据记录见下表：序号 1 2 3 4 5 6q（l/h）U(m/s)Re2 利用Re的定义式计算不同流动型态时的临界值，并与理论临界值比较，分析误差原因。

六、思考题1雷诺数的物理意义是什么？2 有人说可以只用流体的流速来判断管中流体的流动型态，当流速低于某一数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以只用流速来判断流体的流动型态？柏努利方程演示实验一、实验目的1 掌握流体流动中各种能量或压头的定义及其相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。

化工原理第五版教材电子版简介《化工原理第五版教材电子版》是一本介绍化工原理的权威教材。

本教材对化工工程相关的基础知识进行了详细的介绍，包括化学平衡、物质的物态转变、化工热力学等核心内容。

本文档将为读者带来化工原理第五版教材的内容概述，让读者对该教材有一个初步的了解。

第一章：建立化工系统的基本概念和原则在第一章中，我们将介绍建立化工系统的基本概念和原则。

首先，我们将讨论化工系统的定义，以及化工系统与其他工程系统的区别。

我们还将学习化工系统的基本元素，包括原料、中间产品和最终产品。

此外，我们还将介绍化工系统的物质转化过程，以及在建立化工系统时应遵循的原则。

第二章：化学平衡第二章将介绍化学平衡的概念和原理。

我们将学习如何使用平衡常数来描述化学反应的平衡状态。

通过平衡常数的计算，我们可以预测反应的方向和平衡位置。

在本章中，我们还将学习如何解决平衡常数的计算问题，并探讨有关反应速率和平衡的关系。

第三章：化学反应速率和平衡在第三章中，我们将深入研究化学反应速率和平衡之间的关系。

我们将探讨影响化学反应速率的因素，包括温度、浓度、催化剂等。

我们还将学习如何使用反应速率方程来描述化学反应的速率，并介绍如何用实验数据来确定反应速率方程中的速率常数。

最后，我们将讨论化学反应平衡的条件和影响因素。

第四章：质量守恒和物质平衡第四章将介绍质量守恒和物质平衡的基本原理。

我们将学习如何建立质量守恒方程，并通过质量守恒方程解决不同情况下的物质平衡问题。

本章还将讨论物质平衡的应用，如化学反应过程中的物质平衡和多组分物质平衡。

第五章：能量守恒和能量平衡第五章将介绍能量守恒和能量平衡的基本原理。

我们将学习如何建立能量守恒方程，并通过能量守恒方程解决不同情况下的能量平衡问题。

本章还将讨论能量平衡的应用，如化学反应过程中的能量平衡和热工设备的能量平衡。

第六章：物态转变和相平衡第六章将介绍物态转变和相平衡的基本原理。

我们将探讨物质的物态转变过程，包括汽液平衡、固液平衡和固气平衡等。

化工原理实验教材武汉科技大学化学工程与技术学院2003年目录实验一流体静力学演示实验 (1)实验二流体机械能转换实验——柏努利方程演示 (4)实验三雷诺数的测定与流型观察 (7)实验四管内流体流动阻力的测定 (9)实验五离心泵性能实验——离心泵特性曲线的测定 (12)试验六离心泵汽蚀、气缚的演示实验 (16)试验七传热实验 (19)试验八板式精馏塔的操作及塔板效率实验 (25)试验九吸收实验 (29)试验十填料塔流体力学特性实验 (34)试验十一板式塔演示实验 (37)试验十二干燥实验 (39)实验一流体静力学演示实验实验目的1.通过本实验的演示，加强对静力学概念的理解；2.掌握U型管压力计测量压力的使用方法；3.了解U型管压力计中不同指示液对读数的影响；基本原理⒈压力：流体垂直作用于单位面积上的力称为压强，工业上习惯称为压力。

常用压力表所示读数，即表压力（表压），并非表内压力的实际值，即绝对压力（绝压），而是表内压力比表外大气压力高出的值。

两者关系为：表压= 绝压—大气压。

真空表的读数为大气压比所测压力的实际值高出的值，称为真空度（负压）。

两者关系为：真空度= 大气压—绝压。

2．U形管压差计：U形管压差计是利用流体静力学平衡原理测流体静压力的仪器，为连通器应用的实例之一。

其读数的方法以图3.1-a 和3.1- b两种情况为例：(a) (b)图1.1流体静力学平衡示意图图1.1— a 表示容器内为正压，其绝对压力gRP P a ρ+=图1.1— b 表示容器内为负压，其绝对压力gRP P a ρ-=其中：P ——绝对压力，2m N ；aP ——大气压，2m N ；gR ρ——表压，2m N ；ρ——指示液密度，3m kg ；R ——液位差，m ；g ——重力加速度,2s m .若将图示中指示液改为密度为a ρ 或b ρ 、c ρ…… 的液体，则有===c c b b a a R R R ρρρ……若已知a ρ，则可求出b ρ、c ρ……实验装置(如图1.2)图1.2 静力学实验装置实验步骤1.打开阀门D，使大、小水箱内压力等于大气压。

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。

化工原理实验（2010年国防工业出版社出版的图书）：本书为化工原理实验教材,内容包括化工实验数据的测量及处理、化工实验常用参数测量技术、化工原理基础实验、演示实验、计算机处理实验数据及实验仿真、化工原理实验常用仪器仪表这六部分。

其中,化工原理基础实验包括流体阻力测定实验、流量计标定实验、离心泵性能测定实验、过滤实验、传热实验、精馏实验、气体的吸收与解析实验、干燥实验。

演示实验包括伯努利方程实验、雷诺实验、旋风分离器性能演示实验、边界层演示实验和筛板塔流体力学性能演示实验。

计算机处理实验数据及实验仿真,包括应用Excel 进行数据和图表处。

目录：绪论1第一章化工实验数据误差分析及数据处理31. 1实验数据的误差分析31. 1. 1测量误差的基本概念31. 1. 2间接测量值的误差传递61. 1. 3实验数据的有效数字与记数法101. 2实验数据处理111. 2. 1列表法121. 2. 2图示(解)法131. 2. 3数学模型法15第二章化工参数测量及常用仪器仪表292. 1温度测量292. 1. 1热膨胀式温度计292. 1. 2热电偶式温度计332. 1. 3热电阻式温度计352. 1. 4温度计的校验和标定362. 2压力测量372. 2. 1液柱压力计382. 2. 2弹性压力计402. 2. 3压强(或压强差)的电测方法42 2. 2. 4压力计的校验和标定432. 3流量测量432. 3. 1差压式流量计432. 3. 2转子流量计462. 3. 3涡轮流量计482. 3. 4流量计的校验和标定50第三章化工原理基础实验51实验一流体阻力测定实验51实验二流量计标定实验60实验三离心泵性能测定实验65实验四过滤实验71实验五传热实验77实验六精馏实验86实验七气体的吸收与解析实验94实验八干燥实验100第四章化工原理演示实验106实验一伯努利方程实验106实验二雷诺实验109实验三旋风分离器性能演示实验111实验四边界层仪演示实验112实验五筛板塔流体力学性能演示实验114 第五章计算机处理实验数据及仿真实验116 第一节用Excel 处理实验数据116第二节用Origin 处理实验数据128第三节仿真实验132附录化工原理实验常用测试仪器135参考文献142。

实验一 单相流动阻力测定一、实验内容1．测定给定管路内流体流动的直管摩擦系数λ及其与雷诺数Re 之间的关系曲线； 2．测定给定管路内阀门的局部阻力系数ξ。

二、实验目的1．掌握直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法及其工程意义，学会用量纲分析法规划实验； 2．掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数之间的关系及其变化规律，学会用双对数坐标纸绘图； 3．学习U 管压差计、压差传感器测量压差、流量计测量流量的方法； 4．学习局部阻力系数的测定方法。

三、实验原理流体管路是由直管、阀门、管件（如三通、弯头、大小头等）等部件组成。

实际流体具有粘性，流体在管路中流动时，由于流体本身的内摩擦和流动过程中产生的涡流，将导致一定的机械能损失，宏观上表现为流体流动过程中有阻力。

流体在直管中流动时所受到的阻力称为直管阻力（或沿程阻力），它所产生的机械能损失称为直管阻力损失。

流体流经各种阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力损失。

在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。

1.直管摩擦系数λ与雷诺数关系Re 的测定流体在水平的均匀管道中作稳定流动时，被测管道两截面间的阻力损失h f 表现为压强的降低，即：ρρp p p h f ∆=-=21 （1-1）影响阻力损失的因素很多，为减少实验工作量，降低实验实施难度，可采用量纲分析法来规划实验（量纲分析法参阅有关教材）。

由量纲分析法可以导出阻力损失的统一表达式（范宁公式）：22u d l h f λ= （1-2）由式（1-1）和（1-2）：22u p l d ∆=ρλ （1-3）而， μρdu =Re （1-4）λ是Re 和相对粗粗度ε/d 的函数，可表示为： ()dελRe,Φ＝ （1-5）对于给定的管路，λ～Re 关系可以由实验测定。

2.局部阻力系数ξ的测定局部阻力通常用当量长度或局部阻力系数法来表示。

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 。