《环境工程原理实验》

环境工程原理实验指导书目录前言----------------------------------------------------------------------------------------------------2实验守则-------------------------------------------------------------------------------------------------3对学生基本要求----------------------------------------------------------------------------------------3实验一化工流体过程综合实验-------------------------------------------------------------------4实验二恒压过滤常数测定实验-------------------------------------------------------------------12实验三传热综合实验-------------------------------------------------------------------------------16实验四填料吸收塔实验----------------------------------------------------------------------------23、前言21世纪人类将进入知识经济的时代，人们正将其视为继农业经济、工业经济之后人类社会所面临的又一次生产方式、生活方式乃至思维方式的历史性变革。

面对知识经济的到来，我国高等教育改革势在必行，以培养出知识面宽广且具有较强创新能力的人才。

化工原理实验作为化工类创新人才培养过程中重要的实践环节，在化工教育中起着重要的作用，它具有直观性、实践性、综合性和创新性，而且还能培养学生具有一丝不苟、严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

本实验计算填料解吸塔的体积传质系数 Kxa （ kmol /(m3 ⋅ h) ）的公式如下：
Kxa
=N V Δxm
=
L(x1 − x2 ) ZF Δxm
= L/F
Z
/
ln(
x1 x2
− −
x* x*
)
式中： N ——传质速率， kmol / h ；
x1 ， x2 ——进、出设备的水中氧的摩尔分数；
V ——传质体积， m3 ；
（注：本实验由清华大学化工系供稿）
-4-
实验二 吸收（解吸）系数的测定
1、实验目的
（1） 了解吸收（解吸）操作的基本流程和操作方法。 （2） 了解传质系数的测定方法。 （3） 测定空塔气速与液体流量对传质系数的影响。
2、实验原理
吸收式工业上常用的操作，常用于气体混合物的分离。在吸收操作中，气体混合物和吸 收剂分别从塔底和塔顶进入塔内，气、液两相在塔内实现逆流接触是气体混合物中的溶质较 完全地溶解在吸收剂中，于是塔顶获得较纯的惰性组分，从塔底得到溶质和吸收剂组成的溶 液（通称富液）。当溶质有回收价值或吸收剂价格较高时，把富液送入再生装置进行解析， 得到溶质或再生的吸收剂（通称贫液），吸收即返回吸收塔循环使用。
x ， xi ——液相主体和液相界面处的溶质摩尔分数； x* ， y* ——与 y 和 x 呈平衡的液相和气相摩尔分数； kx ， Kx ——以液相摩尔分数差为推动力的液相分传质系数和总传质系数； ky ， K y ——以气相摩尔分数差为推动力的气相分传质系数和总传质系数； F ——传质面积， m2 。
1- 水高位槽；2-氧解吸塔；3-氧吸收塔；4-氧气瓶；5-罗茨鼓风机 图 1 氧解吸实验 -7-
4、实验步骤及注意事项

《环境工程原理实验》教学大纲(Experiment of Environmental Engineering Principles)一、基本信息 课程代码：2306711 学 分：1 总 课 时：30 课程性质：必修课 适用专业：食品类、生物工程、环境工程等相近专业 先修课程：高等数学、物理、物理化学、计算技术、工业自动化及仪表。

二、本课程教学目的和任务环境工程原理实验是一门以环境工程单元操作过程原理和设备为主要内容，以处理环境工程问题的实验研究方法为特色的实践性课程。

它在培养学生的工程能力、创新能力方面起着重要作用。

通过本课程学习，不仅是验证环境工程单元操作的基本理论，加深对课堂教学内容的理解。

更重要的还在于对学生进行工程实验方法、实验技能的基本训练。

培养学生在完成工程实验过程中的分析问题和解决问题的能力，严肃认真、实事求是的工作态度和团结协作的工作作风。

三、教学方法和手段 环境工程原理实验课分实验理论和实验操作两部分。

其中以验证性实验为主，辅以课堂讲授，演示和计算机仿真实验等教学手段。

（由于实验设备套数有限，每次实验分二～三批）。

四、教学内容及要求 实验理论教学（2课时） 要求掌握化工原理实验数据的处理方法，和误差分析；熟悉化工原理实验中常用测量仪表的基本原理、及测量方法；了解因次分析法。

实验一、柏努利方程实验（3课时）通过实验，要求掌握流动流体各项机械能的相互转换关系；熟悉流量、流速与管径之间的关系；了解转子流量计的应用。

实验二、雷诺实验（3课时）通过实验，要求掌握流体流动型态与Re的关系；熟悉稳定流动条件及影响Re的主要因素；了解层流时的速度分布规律。

实验三、流体阻力实验（4课时） 通过实验，要求掌握流体流动阻力的测定方法并绘制λ～Re的关系曲线；熟悉U形压差计的应用；了解简单管路的结构及离心泵的使用。

实验四、离心泵特性曲线的测定（4课时）通过实验，要求掌握离心泵性能的测定方法并绘制其性能图；熟悉离心泵的操作方法；了解压力表，真空表，涡轮流量计等仪表的应用。

2．局部阻力系数ξ 的测定
局部阻力损失通常有两种表示方法， 即当量长度法和阻力系数法。 本实验采用阻力系 数法。 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某 一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：
h ′f =
故
∆p ′f
ρg
=ξ
u2 2
(7)
ξ=
2∆p ′f
N = N电 × k
3．效率 η 的计算
（W）
（1－2）
其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取 k＝0.95 。
泵的效率 η 是泵的有效功率 Ne 与轴功率 N 的比值。有效功率 Ne 是单位时间内流体经 过泵时所获得的实际功率，轴功率 N 是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了 水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率 Ne 可用下式计算：
3
离心泵特性测定实验
二、实验目的
1）进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图； 2）学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解玻璃转子流 量计、压力表、倒 U 型差压计以及相关仪表的原理和操作；
三、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泵 的扬程 H、轴功率 N 及效率 η 与泵的流量 Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的 宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能 依靠实验测定。 1．扬程 H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为 1、2 两截面，列机械能衡算方程，最终得：
u=
V 900πd 2
(5)
∆p f 可采用倒置 U 型管液柱压差计时