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化工原理实验讲义(doc 66页)化工原理实验讲义第一章化工原理实验的基本知识1.1 绪论《化工原理》主要研究生产过程中各种单元操作的规律，并利用这些规律解决实际生产中的过程问题。
该课程紧密联系实际，实践性很强，是化工、环工、生物化工等工科专业学生必修的技术基础课。
作为一门研究化工生产过程的工程学科，它已形成了完整的教学内容和教学体系。
化工原理实验是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要教学环节。
它与课堂讲授、习题课和课程设计等教学环节构成一个有机的整体。
化工原理实验属于工程实验范畴，具有典型的工程特点。
每一个单元操作按照其操作原理设置，工艺流程、操作条件和参数变量等都比较接近于工业应用，因此，一个单元操作实验相当于化工生产中的一个基本过程，通过它能建立起一定的工程概念。
随着实验的进行，会遇到大量的工程实际问题，对学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多的工程实验方面的原理和测试手段，可以看到复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。
学习和掌握化工原理的实验及其研究方法，是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。
长期以来，化工原理实验常以验证课堂理论为主，教学安排上也仅作为《化工原理》课程的一部分。
近20年来，由于化学工程、石油化工、生物工程的飞跃发展，要求研制新材料，寻找新能源，开发高新科技产品，对化工过程与设备的研究提出了格外能够高的要求，新型高效率低能耗的化工设备的研究也更为迫切。
为适应新形势的要求，化工原理实验单独设课，指定实验课的教学大纲，加强学生实践环节的教育，培养有创造性和有独立的科技人才，从而确立化工原理实验在培养学生中应有地位。
1.2 实验教学目的和要求1.2.1 化工原理实验的教学目的为提高实验课教学质量，我们在调整理论课教学内容的同时，编写了实验课教材-----《化工实验技术基础》。
按照实验课教学大纲的基本要求，针对学生普遍存在的实践薄弱环节，在内容编排上，我们从以下几个方面进行了考虑：1．巩固和深化课堂所学的理论根据全国高校化工原理教学指导委员会的规定，从实验目的、实验原理、装置流程、数据处理等方面，组织各单元操作的实验内容。
机械能转化演示实验一、实验目的1.观测动、静、位压头随管径、位置、流量的变化情况，验证连续性方程和柏努利方程。
2.定量考察流体流经收缩、扩大管段时，流体流速与管径关系。
3.定量考察流体流经直管段时，流体阻力与流量关系。
4.定性观察流体流经节流件、弯头的压损情况。
二、基本原理化工生产中，流体的输送多在密闭的管道中进行，因此研究流体在管内的流动是化学工程中一个重要课题。
任何运动的流体，仍然遵守质量守恒定律和能量守恒定律，这是研究流体力学性质的基本出发点。
1.连续性方程对于流体在管内稳定流动时的质量守恒形式表现为如下的连续性方程：⎰⎰⎰⎰=2211vdA dA v ρρ （1－1）根据平均流速的定义，有 222111A u A u ρρ= （1－2） 即 21m m = （1－3） 而对均质、不可压缩流体，常数==21ρρ，则式（1－2）变为2211A u A u = （1－4）可见，对均质、不可压缩流体，平均流速与流通截面积成反比，即面积越大，流速越小；反之，面积越小，流速越大。
对圆管，4/2d A π=，d 为直径，于是式（1－4）可转化为222211d u d u = （1－5）2.机械能衡算方程运动的流体除了遵循质量守恒定律以外，还应满足能量守恒定律，依此，在工程上可进一步得到十分重要的机械能衡算方程。
对于均质、不可压缩流体，在管路内稳定流动时，其机械能衡算方程（以单位质量流体为基准）为：f e h ggu z h ggu z +++=+++ρρ22221211p 2p 2 （1－6）显然，上式中各项均具有高度的量纲，z 称为位头，g u 2/2称为动压头（速度头），g ρ/p 称为静压头（压力头），e h 称为外加压头，f h 称为压头损失。
关于上述机械能衡算方程的讨论： （1）理想流体的柏努利方程无黏性的即没有黏性摩擦损失的流体称为理想流体，就是说，理想流体的0=f h ，若此时又无外加功加入，则机械能衡算方程变为：ggu z ggu z ρρ22221211p 2p 2++=++（1－7）式（1－7）为理想流体的柏努利方程。
目录绪论前言第1章流体流动1.1 概述1.2 流体静力学1.3_流体动力学1.4 流体流动阻力1.5 管路计算1.6 流速与流量的测定1.7 流体流动与动量传递第2章流体输送设备2.1 概述2.2 离心泵2.3 容积式泵2.4 其他类型的叶片式泵2.5 各类泵的比较与选择2.6 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵第3章流体相对颗粒（床层）的流动及机械分离3.1 概述3.2 颗粒及颗粒床层的特性3.3 颗粒与颗粒间的相对运动3.4 沉降3.5 流体通过固定床的流动3.6 过滤3.7 固体流态化及气力输送3.8 气体的其他净化方法第4章传热4.1 概述4.2 热传导4.3 对流传热4.4 表面传热系数的经验关联4.5 辐射传热4.6 传热过程计算4.7 换热器第5章蒸发5.1 概述5.2 蒸发设备5.3 单效蒸发计算5.4 多效蒸发和提高加热蒸汽经济性的其他措施第6章蒸馏6.1 概述6.2 溶液气液相平衡6.3 简单蒸馏和平衡蒸馏6.4 精馏6.5 双组分连续精馏的设计计算6.6 间歇精馏6.7 恒沸精馏和萃取精馏6.8 多组分精馏6.9 特殊蒸馏6.10 板式塔大连理工大学化工原理（参赛课件）第7章气体吸收7.1 概述7.2 吸收过程中的质量传递7.3 相际间的质量传递7.4 低浓度气体吸收7.5 高浓度气体吸收7.6 多组分吸收过程7.7 化学吸收7.8 解吸操作7.9 填料塔第8章萃取8.1 概述8.2 液液相平衡关系8.3 部分互溶物系的萃取计算8.4 完全不互溶物系的萃取计算8.5 溶剂的选择及其他萃取方法8.6 浸取与超临界萃取8.7 萃取设备第9章干燥9.1 概述9.2 湿空气的性质及湿度图9.3 固体物料干燥过程的相平衡9.4 恒定干燥条件下的干燥速率9.5 干燥过程的设计计算9.6 干燥器第10章膜分离和吸附分离过程10.1 概述10.2 膜分离10.3 吸附化工原理实验是深入学习化工过程及设备原理、将过程原理联系工程实际、掌握化工单元操作研究方法的重要课程，是培养和训练化工技术人才分析解决工程实际问题能力的重要环节。
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 (1)实验二柏努利实验 (4)实验三流体流动阻力测定 (7)实验四离心泵特性曲线测定 (12)实验五对流给热系数测定 (15)实验六填料吸收塔传质系数测定实验 (20)实验七筛板精馏塔系统实验 (24)实验八干燥速率曲线的测定实验 (29)实验九转盘萃取塔实验 (33)实验十膜分离实验装置 (39)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。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。
本实验通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化，一般认为Re<2000时，流动型态为层流；Re>4000时。
流动为湍流；2000<Re<4000时，流动为过渡流。
三、实验装置与流程实验装置如图1-1所示。
主要由玻璃试验导管、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽以及流量计等部分组成。
实验前，先将水充满低位贮水槽，然后关闭泵的出口阀和流量计后的调节阀，再将溢流水槽到缓冲水槽的整个系统加满水。
最后，设法排尽系统中的气泡。
实验操作时，先启动循环水泵，然后开启泵的出口阀及流量计后的调节阀。
水由稳压溢流水槽流经试验导管、缓冲槽和流量计，最后流回低位贮水槽。
水流量的大小，可由流量计后调节阀调节。
泵的出口阀控制溢流水槽的溢流量。
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。
化工原理实验讲义-化工本1. 实验目的本实验旨在通过对化工原理的实验操作，在实践中掌握化工原理的基本原理和实验技巧，培养学生的实验能力和综合素质。
2. 实验材料和仪器设备2.1 实验材料•硫酸铜•硝酸银•氢氧化钠•蒸馏水•滤纸2.2 仪器设备•量筒•试管•灯台•滴定管•镊子•烧杯3. 实验原理化工原理是化学工程中的基础课程之一，其实验实践主要涉及以化学反应为基础的物质转化过程。
本实验主要讲解了三个基本实验，包括硫酸铜溶液的制备、硝酸银与盐酸反应以及氢氧化钠的滴定。
3.1 硫酸铜溶液的制备硫酸铜溶液是一种常用的化学试剂，用于常规实验和工业生产中的染料、催化剂等。
制备硫酸铜溶液的原理是将硫酸铜与蒸馏水按一定的配比混合，并进行搅拌，最终得到所需的溶液。
3.2 硝酸银与盐酸反应硝酸银与盐酸反应是一种重要的化学反应，常用于药物合成、污染检测等领域。
此反应的原理是将硝酸银溶液与盐酸按一定的摩尔配比混合，通过氯化银的生成来观察反应的进行。
3.3 氢氧化钠的滴定氢氧化钠的滴定是一种常用的分析方法，可用于测定溶液中的盐酸含量。
滴定的原理是将酸溶液与氢氧化钠的溶液按一定的滴定体积比进行滴定，通过酸碱中和反应的终点变化来确定溶液中酸的浓度。
4. 实验步骤4.1 硫酸铜溶液的制备步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.称取一定质量的硫酸铜固体。
3.将硫酸铜固体倒入量筒中。
4.加入适量蒸馏水，使溶液浓度符合要求。
5.用玻璃棒搅拌溶液，直至硫酸铜溶解完全。
4.2 硝酸银与盐酸反应步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.取一定体积的硝酸银溶液并倒入试管中。
3.加入适量的盐酸溶液，等待反应进行。
4.观察反应的产物，记录颜色和形态的变化。
4.3 氢氧化钠的滴定步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.量取一定体积的盐酸溶液。
3.将盐酸溶液倒入烧杯中。
4.加入几滴酚酞指示剂。
5.取适量氢氧化钠溶液，并用滴定管滴定，直至颜色变化。
5. 实验结果分析通过对以上三个实验的操作和观察，我们可以得到以下实验结果：•硫酸铜溶液制备完全溶解，呈现蓝色。
化工原理实验讲义应用化学与化工教研室编二00七年九月目录绪论化工原理实验的教学目的与要求 (1)实验一流体流动阻力的测定 (4)实验二孔板流量计的校核 (10)实验三离心泵特性曲线的测定 (15)实验四换热系数K的测定 (20)实验五传热系数K和给热系数a的测定 (25)实验六（1）填料吸收塔的操作及其Kya的测定 (31)（2）填料吸收塔的操作及其Kya的测定 (37)实验七流体床干燥器的操作及其干燥速率曲线的测定 (44)实验八填料塔精馏实验 (49)附录一法定计量单位及单位换算 (53)附录二化工原理实验中常用数据表 (54)绪论化工原理实验的教学目的与要求化工原理（单元操作）课是化工、环境、生物化工等系或专业的重要基础技术课。
它的历史悠久，已形成了完整的教学内容与教学体系。
化工原理课中所涉及的理论和计算方法是与实验研究紧密联系的。
可以说，化工原理是建立在实验基础上的学科，化工原理实验在这门课程中占有重要的地位。
长期以来化工原理实验常以验证课堂理论为主，教学安排上也仅作为化工原理课程的一部分。
近20年来，由于化工工程、石油化工、生物工程的飞速发展，要求研制新材料，寻找新能源，开发高科技产品，对化工过程与设备的研究提出了更高的要求，新型高效率低能耗的化工设备的研究也更为迫切。
不少高等院校为了适应新形势的要求，加强了学生实践环节的教育，以培养有创造性和独立工作能力的科技人材。
许多教师提出化工原理实验应单独设课，制定实验课的教学大纲，并确立化工原理实验课在培养学生中的应有地位。
一、化工原理实验的教学目的化工原理实验课是化工类专业教学计划中的一门必修课，其教学目的是：1.巩固和深化理论知识化工原理课程中所讲授的理论、概念或公式，学生对它们的理解往往是肤浅的，对于各种影响因素的认识还不深刻，当学生做了化工原理实验后，对于基本原理的理解、公式中各种参数的来源以及使用范围会有更深入的认识。
例如离心泵的性能实验，安排了不同转速下泵的性能测定。
化工原理实验主编刘焕荣张会敏等中国石油大学胜利学院化学工程学院序言化工原理实验是化工原理教学的重要组成部分，对掌握化工原理课堂所学知识起着重要作用。
基本实验包括流体阻力的测定、流量计孔流系数的测定、离心泵性能的测定、过滤实验、传热实验、吸收实验、精馏实验和干燥实验共8个实验，分别反映了质量传递、热量传递、能量传递等规律。
另外在基本实验的基础上我们又安排了5个演示实验和2个开放实验，供学生选做。
化工原理实验对于应用化学、化工类专业的学生理论联系实际、提高实际动手能力是非常必要的，也将为未来的科学研究及实际工作打下良好的基础。
本书是以天津大学化工基础实验中心研制的数字化化工原理实验设备为基础制定的，可供应化、化工类各专业学生的化工原理实验课使用。
本书绪论、第一、二章由张会敏执笔，第四、五、六章由刘焕荣执笔，第三章由张会敏、姚媛媛、陈艳红、韩东敏、刘焕荣共同执笔。
全书的整理工作由刘焕荣完成。
由于编者知识水平有限，书中欠妥之处一定不少，恳请同行及使用者指正，以助日后修改。
编者2015年12月目录绪论 (1)第一章化工原理实验室安全规则 (3)第二章实验数据误差分析和数据处理 (5)第一节实验数据的误差分析 (5)第二节有效数字及其运算规则 (9)第三节误差分析理论基础 (10)第四节实验数据处理的几种方法 (13)第三章化工原理基本实验 (15)实验一流体阻力的测定 (15)实验二流量计孔流系数的测定 (18)实验三离心泵性能的测定 (23)实验四过滤实验 (27)实验五传热实验 (30)实验六吸收实验 (35)实验七精馏实验 (40)实验八干燥实验 (45)第四章化工原理演示实验 (48)实验一流体的流动状态 (48)实验二机械能的相互转化实验 (51)实验三液-液萃取实验 (52)实验四板式塔实验 (54)实验五旋风分离器 (56)第五章化工原理开放实验 (57)实验一局部阻力系数的测定 (57)实验二汽、液相负荷对塔板效率的影响 (59)第六章实验数据的计算机处理 (60)绪论一、化工原理实验的意义和目的化工原理是以石油加工和化学工业生产过程中单元操作过程及设备为研究对象，紧密联系生产实际的化学工程学科的主干课程，是石油加工和化学工程专业的一门重要的专业基础课。
化工原理实验讲义专业:环境工程应用化学教研室2015.3实验一 流体机械能转化实验一、实验目的1、了解流体在管内流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。
2、了解流体在管内流动时，流体阻力的表现形式。
二、实验原理流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。
对于实际流体， 因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。
所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有：2211221222f p v p v z z H g g g g ρρ++=+++上式称为伯努利方程。
三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ）实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示：图1-1 能量转换流程示意图图1-2实验导管结构图四、操作步骤1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。
2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流管有液体溢流。
3.流体稳定后读取并记录各点数据。
4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。
5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。
五、数据记录和处理五、结果与分析1、观察实验中如何测得某截面上的静压头和总压头，又如何得到某截面上的动压头？2、观察实验，对于不可压缩流体在水平不等径管路中流动，流速与管径的关系如何？3、实验观测到A、B截面的静压头如何变化？为什么？4、实验观测到C、D截面的静压头如何变化？为什么？5、当出口阀全开时，计算从C到D的压头损失？六、注意事项1．不要将离心泵出口上水阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。
2．流量调节阀开大时，应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵上水阀。
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2．如何选用U型管压力计内的指示液？3．测压导管长度，U型管直径对压力计读数有无影响？4．若已知水的密度，能否通过以上操作分别求出四氯化碳和煤油的密度？5．若要测大于2个大气压或小于10OmmH2的压力，此压力计是否依然适用？实验二流体机械能转换实验——柏努利方程演示实验目的熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其互相转换关系，在此基础上掌握柏努利方程。
基本概念1. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。
这三种能量可以互相转换。
当管路条件改变时（如位置高低，管径大小），它们会自行转换。
如果是粘度为零的理想流体，由于不存在机械能损失，因此在同一管路的任何二个截面上，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是相等的。
2. 对实际流体来说，则因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而消失，即转化成了热能。
而转化为热能的机械能，在管路中是不能恢复的。
对实际流体来说，这部分机械能相当于是被损失掉了，亦即两个截面上的机械能的总和是不相等的，两者的差额就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转换成为热的机械能。
因此在进行机械能衡算时，就必须将这部分消失的机械能加到下游截面上，其和才等于流体在上游截面上的机械能总和。
3. 上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。
在流体力学中，把表示各种机械能的流体柱高度称之为“压头”。
表示位能的，称为位压头；表示动能的，称为动压头（或速度头）；表示压力的，称为静压头；已消失的机械能，称为损失压头（或摩擦压头）。
这里所谓的“压头”系指单位重量的流体所具有的能量。
4. 当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。
测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。
5. 当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。
化工原理实验讲义一、引言化工原理是化学工程专业的核心课程，旨在通过实验教学形式，掌握化工原理的基本原理与操作技能。
本实验讲义将介绍一些常见的化工原理实验，以帮助学生更好地理解相关知识，并提高实验操作的能力。
二、实验一：物质的密度测定实验原理物质的密度是指单位体积物质的质量，可以通过以下公式计算：密度（ρ）= 质量（m）/ 体积（V）本实验将通过测量物质的质量和体积，计算物质的密度。
实验步骤1.准备一个空容器，并称重记录容器的质量（m1）；2.将容器装满待测物质，并再次称重记录质量（m2）；3.计算物质的质量（m）= m2 - m1；4.测量容器的体积（V），可以通过测量容器的长宽高，并计算体积；5.计算物质的密度（ρ）= m / V。
实验注意事项1.在称重过程中，应注意零点的调整，确保准确度；2.测量容器体积时，应尽量减少误差，可以多次测量并取平均值。
三、实验二：化学反应速率测定实验原理化学反应速率是指单位时间内反应产物浓度的变化量，可以通过以下公式计算：速率（v）= ΔC / Δt本实验将通过测量酶催化反应中产物的浓度随时间变化的曲线，计算化学反应速率。
实验步骤1.准备酶的溶液和底物的溶液，并将它们混合在一起；2.将混合溶液倒入试管中，并立即开始计时；3.每隔一段时间，取出试管，用分光光度计测量产物的浓度；4.将测得的产物浓度与时间绘制曲线图；5.根据曲线图上某一时间点的斜率，计算该时间点的反应速率。
实验注意事项1.在混合溶液时，要快速并彻底地混合，保证反应能够迅速发生；2.测量产物浓度时，要注意校正光度计，以消除干扰；3.绘制曲线图时，应注意选择合适的刻度和线条粗细。
四、实验三：蒸馏分离混合物实验原理蒸馏是利用液体的沸点差异，将混合物中的成分分离的常用方法。
蒸馏通常包括加热液体混合物，将产生的蒸汽冷凝并收集成为纯净的液体。
实验步骤1.将混合物加入蒸馏瓶中，并安装冷凝管；2.加热混合物，使其中沸点较低的成分先蒸发，然后冷凝成液体；3.收集冷凝液体，即得到分离的成分。
化工原理实验指导书实验目的本实验旨在通过实验操作，加深对化工原理的理解，掌握化工实验的基本操作技能，培养实验分析和数据处理能力。
实验原理化工原理实验主要涉及到以下几个方面的内容： 1. 反应平衡和化学动力学 2. 热力学计算 3. 流体力学和传质过程 4. 反应器与过程控制 5. 传热过程实验器材和试剂1.实验器材：反应器、加热器、冷却器、分离仪器、计量仪器等。
2.试剂：根据实验要求使用不同的化学试剂。
实验步骤实验一：反应平衡和化学动力学1.准备反应器和试剂。
2.将试剂按照给定的比例加入反应器中。
3.根据实验要求设置反应温度。
4.开始反应，并记录实验过程中的温度、压力等数据。
5.根据实验结果分析反应平衡和化学动力学。
实验二：热力学计算1.准备热力学计算所需的实验数据。
2.计算化学反应的焓变、熵变和自由能变化。
3.根据计算结果分析反应的热力学性质。
实验三：流体力学和传质过程1.准备流体力学和传质实验所需的设备和试剂。
2.将试剂按照给定的比例注入传质设备中。
3.通过设备控制流体的流速和压力，并记录实验过程中的数据。
4.根据实验结果分析流体力学和传质过程的特性。
实验四：反应器与过程控制1.准备反应器与过程控制实验所需的设备和试剂。
2.将试剂按照给定的比例加入反应器中。
3.通过过程控制设备调节反应的温度、压力、流速等参数。
4.记录实验过程中的数据，并根据数据分析反应过程的控制效果。
实验五：传热过程1.准备传热实验所需的设备和试剂。
2.将试剂加热并通过设备控制传热过程的温度和压力。
3.记录实验过程中的数据，并根据数据分析传热过程的特性。
数据处理和实验分析在实验过程中，要认真记录实验数据，并根据数据进行分析和处理。
对于实验中的问题，要及时进行实验探讨和解决，并得出实验结论。
安全注意事项1.在实验操作过程中，要注意个人安全，避免直接接触危险试剂。
2.注意实验室卫生，保持实验环境整洁。
3.遵守实验室的操作规程，正确使用实验器材和试剂。
《化工原理实验》教学大纲课程编号: 095110课程名称: 化工原理实验实验总学时数: 56适用专业: 化学工程与工艺承担实验室: 化学与化工系一、实验教学的目的和要求1.目的: 化工原理是一门实践性很强的技术基础课。
化工原理实验则是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要环节, 是理论联系实际的一种重要方式。
通过在实验中的操作和观察, 使学生掌握一定的基本实验技能, 培养学生处理一般工程技术问题和进行科研的初步能力；同时, 通过实验使学生树立严肃认真, 实事求是的科学态度。
2.要求：验证有关的化工单元操作理论, 巩固并加强对理论的认识和理解；熟悉实验装置的结构、性能和流程；对实验数据进行分析、整理及关联, 编写实验报告。
二、实验项目名称和学时分配三、单项实验的内容和要求（一）伯努利实验1. 实验目的: 熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互关系, 加深对伯努利方程、连续性方程的理解与认识；掌握测量动压头和静压头的方法。
2. 实验内容：(1) 观察流体流动时各种形式的机械能之间的相互转化现象；(2) 验证不可压缩流体机械能衡算方程式和静力学方程式。
（二）雷诺实验1. 实验目的: 了解雷诺实验装置的构造, 熟悉雷诺准数的测定方法, 掌握雷诺准数Re 与流体不同流型的关系。
2. 实验内容：(1) 观察流体在管内流动的两种不同形态；(2) 确定临界雷诺数。
（三）离心泵特性曲线的测定1. 实验目的: 了解离心泵的构造和性能；掌握离心泵开、停的正确操作方法和注意事项；学会测定离心泵在恒定转速下的特性曲线并确定其最佳工作范围的方法。
2. 实验内容:(1) 测定并计算一定转速下, 流体的流量、泵的扬程、有效功率、轴功率和效率等参数；(2) 标绘离心泵的H-Q、N-Q和η-Q曲线。
（四）流体流动阻力测定实验1. 实验目的: 了解流体流动阻力的测定方法, 测定流体流过圆形直管时的摩擦阻力, 并确定摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系, 测定流体流过管件、阀门时的局部阻力, 并求出阻力系数。
化工原理及实验化工工程涉及诸多复杂的原理和实验，是一门综合性强、理论与实践相结合的学科。
本文将从化工原理和实验两个方面展开论述，帮助读者更好地理解和掌握这门学科。
一、化工原理1.反应原理化工过程中的核心环节是化学反应。
化学反应原理涉及反应动力学、反应平衡等内容。
反应动力学研究反应速率与反应物浓度、温度、催化剂等因素的关系。
而反应平衡则研究反应物与产物在特定条件下达到平衡时的浓度关系。
通过理解反应原理，可以更好地设计和控制化工过程，提高反应效率。
2.质量平衡原理在化工过程中，质量平衡原理起着重要作用。
质量平衡原理是指在封闭系统中，物质的质量在各个环节中保持不变。
化工工程师需要运用质量平衡原理解决物质流动、混合等问题，确保化工过程的稳定性和可控性。
3.能量平衡原理化工过程中的能量平衡原理涉及热力学和传热学等内容。
热力学研究能量的转化和转移规律，传热学研究热量在物体中的传递方式。
运用能量平衡原理，化工工程师可以计算能量输入和输出，保证能量的合理利用。
二、化工实验1.实验室安全化工实验室安全是化工实验的前提和保障。
化工实验室中常见的安全措施包括佩戴个人防护装备、正确使用实验器材、妥善处理化学品废弃物等。
在进行化工实验前，必须了解相关安全知识，严格按照实验室规章制度进行操作。
2.实验设备与仪器化工实验需要借助各种仪器和设备进行观测、记录和测量。
例如，分析仪器可以用于确认表征反应产物的性质和纯度，反应设备可以用于进行化学反应。
化工工程师需要熟悉并掌握各种实验设备和仪器的使用方法，以保证实验结果的准确性和可靠性。
3.实验设计与数据分析化工实验的设计和数据分析是实验过程中的关键环节。
实验设计需要明确实验目的、方法和条件，并合理安排实验步骤。
数据分析则需要运用统计学和数值计算等方法对实验数据进行处理和解读，得出结论并提出改进意见。
实验设计和数据分析的准确性直接影响到实验结果的可信度和实验效果的评估。
总结：化工原理和实验相辅相成，共同构成了化工工程领域的基础。
化工原理实验讲义西北民族大学化工学院化学工程实验室实验1 雷诺实验一、实验目的1.了解管内流体质点的运动方式，认识不同流动形态的特点，掌握判别流行的准则；2. 观察圆直管内流体作层流、过渡流、湍流的流动形态。
二、实验内容以红墨水为示踪剂，观察圆直玻璃管内水为工作流体时，流体作层流、过渡流、湍流时的各种流动形态。
三、基本原理流体流动时存在两种不同的型态：即层流和湍流。
层流时大多数流体服从牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律。
即动量传递量、热量传递量、质量传递量分别与速度梯度、温度梯度、浓度梯度成线性关系。
而湍流时流体不再服从这些定律，此时流体内会产生大量旋涡，以毫无秩序的方式快速运动，从而使过程变得复杂起来。
流动型态对传递过程有着非常显著的影响。
特别是,湍流流体中质点在径向的脉动，会造成垂直于主流方向上流体的强烈混合；这对减小边界层的厚度，进而降低传热与传质阻力，都是十分必要的。
在雷诺实验中，可以观察到层流和湍流的非常鲜明直观的流动现象。
低流量时着色水成一平稳的细线，在管心沿管轴流动；随着流量的逐渐增大，着色水便成为波浪形细线，并且不规则地波动；流量再增大，细线的波动加剧，进而形成许许多多旋涡向四周散开，致使着色水扩散至全管，从而使管内流体的颜色均匀一致。
实验中还可观察到湍流流体中不断有旋涡产生、移动、扩大、分裂和消失。
根据大量实验结果，发现影响流动状况的因素有：流体的性质ρ和μ、管内径d及流速u 。
雷诺数Re就是由这些影响因素组合成的一个无量纲群，即( [Re]=m 0kg 0s 0 )式中 d ——管子内径( m )u ——流体流速( m · s -1 ) ρ ——流体密度( kg · m -3 ) μ ——流体粘度 ( Pa · s )当流体在圆形直管内流动时，若Re ＜2000，流动型态为层流；而Re ＞4000时，则为湍流，并且随着雷诺数的增大，反映出湍动强度在加剧；Re 在2000～4000之间为过渡流，即可能是层流，也可能是湍流，即便是层流，流动也易受外界因素如噪声、震动等的影响而转变为湍流。
实验中需保持流动始终处于稳态, 因而需保持水箱内液位恒定和避免液面波动。
为此在实验装置中，水由进水管先流入进水槽后再由小孔流入水箱，并且超出液位的水经溢流口泄入下水道中，溢流流量要尽可能地小。
四、装置流程及操作步骤实验室有两种不同类型的雷诺实验装置，其中A 型装置流程及操作步骤如下： （一）A 型装置流程流程图21. 着色水瓶2. 针形阀3. 透明水箱4. 有机玻璃管5. 流量调节阀 6、8. 转子流量计7. 管子喇叭形入口图1. 雷诺实验装置A流程（二）A型装置操作步骤1.打开进水阀（逆时针方向旋转），将水充满水箱；打开溢流管泄水阀，以保持水箱液位恒定；2.由放空阀排除管路系统空气；若管壁附着大量气泡时，可开启流量调节阀，使水流快速流过以冲走气泡；3.用玻璃温度计测定水温，并记录；4.先启开流量调节阀少许；然后调节针形阀，控制着色水的注入速度（尽量小），使着色水为一细线；5.逐渐增大流量调节阀开度，观察管内着色水流的变化；读出流量计读数, 并记录实验现象（先打开量程小的转子流量计，关闭大量程流量计，待流量超出小流量计的量程后，把它关闭，再改用大量程的转子流量计；每调定一个流量，需保持十分钟使得流动稳定）；6.实验结束，打开水箱下管路上的排水阀，关闭进水阀，关闭流量调节阀和针形阀，实验装置恢复原状。
（三）B型装置流程【【流程图图2. 雷诺实验装置B流程（四）B型装置操作步骤1.检查所有阀门处于关闭状态，向墨水瓶内注入墨水（示踪剂）。
2.将高位槽注满水。
3.待溢流管内有水流出时，调节进水龙头开度，使溢流管内有少量溢流。
4.打开“排气阀”，待墨水流出，关闭“排气阀”，打开“示踪剂调节阀”，调节示踪剂流量至墨水呈细线状。
5.稍稍打开“流量调节阀”，待示踪剂呈稳定线状流动后，再缓慢调节流量至所需流量。
6.控制流体在滞流区、过渡区、湍流区各做几组流量，并观察现象。
7.关闭各阀门，停止实验。
五、注意事项1.实验过程中，注意保持水箱液位恒定；在稳定流动下，易于观察实验现象；2.若着色水管路堵塞，可将针形阀从管路上拆下清洗；安装针形阀时要注意标明在阀柄上的安装方向；长时间不做实验，应将墨水瓶内的墨水倾倒干净，换上清水，将示踪剂管道清洗干净，以免堵塞。
3.通常打开阀门时按逆时针方向旋转，关闭阀门时按顺时针方向旋转；开关阀门时不能开关过头，用力过猛；4.溢流管内有少量溢流即可，否则会影响雷诺准数的测定。
六、数据记录原始数据表七、报告要求1.计算不同流量对应的雷诺数；2.与所学理论结合，讨论实验现象，并对于理论有出入部分从实验操作不当的角度来找寻引起实验误差的原因。
八、思考题1.什么是无量纲群?2.流动型态对传递过程的意义是什么?3.若红墨水注入管不设在实验观察管中心，能得到实验预期的结果吗？4.层流和湍流的本质区别在于流体质点的运动方式不同，试述两者的运动方式。
实验2 柏努利方程实验一、实验目的1.了解流体在管内流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转换的关系，加深对柏努利方程的理解；2.了解流体在管内流动时，流动阻力的表现形式。
二、实验内容观察流动过程中，随着实验测试管结构与水平位置的变化及流量的改变，静压能、位能与动能之间的变化情况，并找出其规律，以验证柏努利方程。
三、基本原理在实验中，观察不可压缩流体在导管内流动时，各种形式机械能的相互转化现象，并验证机械能衡算方程（伯努利方程）。
通过实验，加深对流体流动过程基础本原理的理解。
流体在流动时具有位能、动能、压力能、内能，另还由于流体流动时会产生阻力，因而损耗一部分机械能，当流体在导管内作定常流动时，在导管的各截面之间的各种形式机械能的变化规律，可由稳定流动总能量基本方程来表达。
当稳定流动总能量方程应用于理想的不可压缩的流体且无外加功时，假设沿实验管路内水流动方向任意取1－1和2－2过水截面，则这两个截面之间的能量方程可简化为：2212112222u u gZ p v gZ p v ++=++（1）该方程式（1）为柏努利方程（Bernoulli's equation ）。
以单位质量基准：2211221222p u p u gZ gZ ρρ++=++（1a ）以单位重量基准：2211221222p u p u Z Z g g g g ρρ++=++（1b ）以单位体积基准：2212112222u u gZ p gZ p ρρρρ++=++（1c ）式（1a ）、（1b ）和（1c ）为柏努利方程的延伸方程。
当液体流经的系统为一水平装置的管道时，则稳定流动总能量方程可简化为22112222f p u p u H ρρ+=++∑ （2）当流体处于静止状态时，则稳定流动总能量方程可简化为1212p p gZ gZ ρρ+=+（3）该方程为流体静力学基本方程。
以上方程中，Z — 流体的位压头； P — 流体的压强，Pa ；u — 流体的平均流速，m·s –1； ρ － 流体的密度，kg·m –3；fH ∑－流动系统内因阻力造成的能量损失，J · kg –1；下标1和2分别为系统的进口和出口两个截面。
选好基准面，从已设置的各截面读出相应的数据，就可以得到各截面的测管水头和总水头。
四、装置流程及操作步骤（一）装置流程流程图图3. 柏努利方程实验装置流程（二）操作步骤1.检查所有阀门处于关闭状态，确定水槽内注满水。
2.启动离心泵向管路输送液体，缓慢调节“流量调节阀”，将管路中的气体排放干净。
3.待流量稳定后，调节“流量调节阀”，记录各测压管内液柱高度。
4.改变流量、阀门开度重复实验。
5.关闭各阀门，停止实验。
五、注意事项1.实验开始前所有阀门须处于关闭状态。
2.实验开始时水槽内须注满水。
3.禁止在无液体时启动离心泵。
4.流量调节阀须缓慢关小，以免造成流量突然下降，使测压管中的水溢出。
5.必须排除实验的导管中的空气泡。
六、数据记录七、报告要求1.计算不同流量时，各处的位能、动能、静压能；2.验证机械能是否守恒，讨论各处机械能不相等的原因。
八、思考题1. 如何将实验导管和测压管中的空气泡排干净？分析未将空气排净对实验的影响？2. 在开启进水阀和实验导管出口调节阀时,为何一定要缓慢调节阀的开启度？3. 为什么实验要保持在恒水位条件下进行?实验3 流量计标定实验一、实验目的1. 了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。
2. 掌握流量计的标定方法。
3. 了解节流式流量计流量系数C 0随雷诺数Re 的变化规律、流量系数C 0的确定方法。
4.学习合理选择坐标系的方法。
二、实验内容1. 通过实验室实物和图像，了解孔板流量计、转子流量计、涡轮流量计的构工作原理。
2. 测定孔板流量计和转子流量计的流量标定曲线。
3. 测定孔板流量计的雷诺数Re 和流量系数C 0的关系。
三、基本原理转子流量计和孔板流量计测量的都是体积流量，目前测定体积流量的流量计主要分为：节流式（压差式）、转子式、涡轮式等。
转子流量计通过改变流通面积的方法测量流量。
转子流量计具有结构简单、价格便宜、刻度均匀、直观、量程比大、使用方便、能量损失少等特点。
孔板流量计是节流式流量计的一种，节流式流量计是利用液体流经节流装置时产生压力差而实现压力测量的。
它通常是由能将被测流量转化成压力信号的节流元件（如孔板、喷嘴等）和测量压力差的压差计组成。
对于标准孔板，流量与流量系数的关系为：()ρb A s p p A C Q -=200，式中：sQ ——体积流量，m 3/s ；C ——流量系数也称孔流系数，无因次； 0A ——孔板小孔的面积，m 2；()b A p p -——孔板前后的压差，Pa ；ρ——被测流体密度，kg/m 3。
由测定的流量即可计算出流量系数的数值，流量系数与Re 准数有关，通过实验可以测定C 0～Re 关系图。
标定流量计的方法可按校验实验装置的标准器形式分为：容器式、称量式、标准体积管式和标准流量计式等。
本实验采用的为称量法（称量式）。
该方法，用离心泵将液体贮槽中抽出实验液体，通过被标定流量计进入测量容器，同时用电子秤对流入的液体进行测量。
按照增加一定质量读取所需时间，然后用此重量、时间和被标定流量的示值即可标定该流量计。
式中：sV q ——准确体积流量，m 3/h ；m ——流入液体的质量，kg ；ρ——流过被标定流量计的液体密度，kg/m 3；空ρ——空气的密度，kg/m 3； τ——流入时间，s 。
四、装置流程及操作步骤（一）装置流程流程图图4. 柏努利方程实验装置流程（二）操作步骤1. 将水槽加满水，注意清理水槽内杂物，以免损坏离心泵。
