化工原理试验

第二章化工原理实验雷诺实验

第二章化工原理实验

实验一、雷诺实验

一、实验目的：

1．建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识；

2．观察雷诺准数与流体流动类型的相互关系；

3．观察滞流时流体在圆管内的速度分布曲线；

二、实验原理：

1．滞流时，流体质点做直线运动，即流体分层流动，与周围的流体无宏观的混合，湍流时，流体质点呈紊乱地向各方向作随机的脉动，流体总体上仍沿管道方向流动。

2．雷诺准数是判断实际流动类型的准数。若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：

（2-1）

一般认为，当Re≤2000时，流体流动类型属于滞流；当Re≥4000时，流动类型属于湍流；而Re值在2000～4000范围内是不稳定的过渡状态，可能是层流也可能是湍流，取决于外界干扰条件。如管道直径或方向的改变、管壁粗糙，或有外来振动等都易导致湍流。

3．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，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化。

理论分析和实验证明,滞流时的速度沿管径按抛物线的规律分布。中心的流速最大，愈近管壁流速愈慢。湍流时由于流体质点强烈分离与混合，所以速度分布曲线不再是严格的抛物线，湍流程度愈剧烈，速度分布曲线顶部的区域愈广阔而平坦，但即使湍流时，靠近管壁区域的流体仍作滞流流动，这一层称为滞流内层或滞流底层，。它虽然极薄，但在流体中进行热量和质量的传递时，产生的阻力比流体的湍流主体部分要大得多。

三、实验装置及流程： 1．实验装置示意图及流程

图2-1 雷诺实验——装置示意图及流程

1．溢流管；2．小瓶；3．上水管；4．细管；5．水箱；6．水平玻璃管；7．出口阀门

实验装置如图2-1所示，图中水箱内的水由自来水管供给，实验时水由水箱进入玻璃管（玻璃管供观察流体流动形态和滞流时管路中流速分布之用）。水量由出口阀门控制，水箱内设有进水稳流装置及溢流管，用以维持平稳而又恒定的液面，多余水由溢流管排入下水道。2．实验仿真界面

《工程化学》

试验指导书

适用专业：土木工程

2010年 - 2 - 实验01 Na2CO3和NaOH混合碱的测定——双指示剂法

一、实验目的

1、 掌握利用双指示剂分步滴定混合碱；

2、 掌握根据每步滴定的HCl溶液体积的多少判断混合碱的各组分。

二、仪器和试剂

仪器：酸式滴定管，移液管，锥形瓶

试剂：0.1mol·L－1HCl标准溶液；甲基橙1g·L－1水溶液；酚酞2g·L－1乙醇溶液，

Na2CO3与NaOH混合碱

三、实验原理

混合碱是NaCO3与NaOH或Na2CO3与NaHCO3的混合物，可采用双指示剂法进行分析，测定各组分的含量。

在混合碱的试液中先加入酚酞指示剂，用HCl标准溶液滴定至溶液呈微红色。此时试液中所含NaOH完全被中和，Na2CO3也被滴定成NaHCO3，反应如下：

NaOH ＋HCl ＝ NaCl ＋ H2O

Na2CO3＋ HCl ＝ NaCl ＋ NaHCO3

设滴定体积V1（ml）。再加入甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定至溶液由黄色变成橙色即为终点。此时

NaHCO3 ＋HCl ＝ NaCl ＋ H2O ＋ CO2↑

设此时消耗HCl标准溶液的体积为V2（ml）。根据V1 和V2可以判断出混合碱的组成。设试液的体积V（ml）。

当V1 ＞V2时，试液为NaOH和NaCO3的混合物，NaOH和NaCO3的含量（以质量浓度ρ/g·L-1表示）可由下式计算：

ρNaOH＝ （V1－V2）×CHCl×MNaOH

V

ρNa2CO3＝ 2V2×CHCl×MNa2CO3

2V

当V1 ＜V2时，试液为NaCO3和NaHCO3的混合物，NaHCO3和NaCO3的含量可由下式计算：

ρNa2CO3＝ 2V1×CHCl×MNa2CO3

2V

ρNaHCO3＝ （V2－V1）×CHCl×MNaHCO3

V

如果需要测定混合碱的总碱量。通常是以Na2O的含量来表示总碱度，其计算算式如下：

化工原理实验报告

实验目的

本次实验旨在掌握化工原理实验的基本方法和技能，深入了解化工原理中的分离技术和反应动力学，探究反应速率与温度、浓度的关系，以及不同实验条件下的分离效果。

实验器材

1.恒温水浴

2.分离漏斗

3.加热设备

4.温度计

5.滴定管

6.反应器

实验步骤

1. 清洗仪器

先用水将实验器材清洗干净，然后用酒精擦拭干净。

2. 调整实验条件

根据实验要求，调整水浴温度、反应物质浓度和反应时间等实验条件。

3. 进行反应实验

将反应物缓慢滴入反应器中，并记录反应过程的变化，测量反应物质的浓度、反应速率和产物的含量等。

4. 进行分离实验

将混合物倒入分离漏斗中，开启分离漏斗出口，使混合物分离成不同的物质。记录不同物质的重量、体积等数据，并计算分离效果。

实验结果

经过实验，我们成功地探究了反应速率与温度、浓度的关系，验证了 Arrhenius 方程的正确性。同时，我们还进行了分离实验，得到了不同物质的重量、体积等数据，证明了不同实验条件下的分离效果是不同的。

在实验过程中，我们遇到了一些困难，比如调整实验条件时需要根据实际情况进行合理的调整，同时在进行反应实验时需要保持操作的精准度，否则结果会产生偏差。

结论

通过本次化工原理实验，我们深入了解了分离技术和反应动力学，掌握了实验技能和方法，提高了实验操作的精准度和严谨性。同时，我们还发现了实验中存在的问题和不足之处，为今后的实验操作提供了宝贵的经验教训。

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。