化工原理实验指导书2Word格式文档下载.docx
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（第一套）
实验导管出口开度位置（mmH2O柱）
A截面
B截面
C截面
D截面
静压头
冲压头
全开标尺读数
以D截面为0基准面读数
半开标尺读数
A截面的直径14mm；
B截面的直径28mm；
C截面、D截面的直径14mm；
以D截面中心线为零基准面（即标尺为-308毫米）ZD=0。
A截面和D截面的距离为115mm。
A、B、C截面ZA=ZB=ZC=115（即标尺为-193毫米）
（第二套）
A截面的直径14mm；
以D截面中心线为零基准面（即标尺为-312毫米）ZD=0。
A截面和D截面的距离为116mm。
A、B、C截面ZA=ZB=ZC=116（即标尺为-196毫米）
由以上实验数据可以分析到
1．冲压头的分析，冲压头为静压头与动压头之和。
从实验观测到在A、B截面上的冲压头依次下降，这符合下式所示的从截面1流至截面2的柏努利方程。
2.A、B截面间静压头的分析，由于两截面同处于一水平位置，截面面积比A截面面积大。
这样B处的流速比A处小。
设流体从A流到B的压头损失为Hf，A-B
以A-B面列柏努利方程。
ZA=ZB
即两截面处的静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决定
使得：
在实验导管出口调节阀全开时，A处的静压头为361mmH2O柱，B处的静压头为349mmH2O柱PA>
PB。
说明B处的动能转化为静压能。
3．C、D截面间静压头的分析：
出口阀全开时，C处和D处的静压头分别为255和265mmH2O柱，从C到D静压头增大了29mmH2O柱。
这是因为，在C、D间列柏努利方程。
由于D、C截面积相等即动能相同。
从C到D的增大值，决定于（ZC-ZD）和Hf，C-D。
当（ZC-ZD）大于和Hf，C-D时，静压头的增值为正，反之，静压头的增值为负。
4．压头损失的计算：
。
以出口阀全开时从C到D的压头损失和Hf，C-D为例。
因为在C、D两截面间列柏努利方程。
所以，压头损失的算法之一是用冲压头来计算：
压头损失的算法之二是用静压头来计算：
（uC=uD）
两种计算方法所得结果一致，说明所得实验数据是正确的。
七、思考题
1．流速为零时，各个液位高度的物理意义？
这一现象说明什么？
2．Pd为什么大于Pc
3．流速增大，动压头增大，为什么总压头反而降低？
实验三单相流体阻力测定实验
一、实验目的
⒈学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数的测定方法。
⒉掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re之间关系及其变化规律。
⒊学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。
⒋掌握对数坐标系的使用方法。
二、实验内容
⒈测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数。
⒉测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。
三、实验原理
流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。
流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。
hf=
=
（3-1）
λ=
（3-2）
Re=
（3-3）
式中：
管径，m；
直管阻力引起的压强降，Pa；
管长，m；
管内平均流速，m/s；
流体的密度，kg/m3；
流体的粘度，N·
s/m2。
摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。
在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。
若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。
所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。
根据实验数据和式3-2可以计算出不同流速（流量V）下的直管摩擦系数λ，用式3-3计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。
四、实验流程及主要设备参数：
1.实验流程图:
见图1
水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽,水循环使用。
被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。
2．主要设备参数：
被测光滑直管段:
第一套管径d—0.01（m）管长L—1.6（m）材料:
不锈钢管
第二套管径d—0.01（m）管长L—1.6（m）材料:
第三套管径d—0.009（m）管长L—1.6（m）材料:
第四套管径d—0.009（m）管长L—1.6（m）材料:
被测粗糙直管段:
第一套管径d—0.0100（m）管长L—1.6（m）材料:
第二套管径d—0.0100（m）管长L—1.6（m）材料:
第三套管径d—0.0100（m）管长L—1.6（m）材料:
第四套管径d—0.0100（m）管长L—1.6（m）材料:
2.被测局部阻力直管段:
管径d—0.015（m）管长L—1.2（m）材料:
3.压力传感器:
型号:
LXWY测量范围:
200KPa
压力传感器与直流数字电压表连接方法见图2
4.直流数字电压表:
PZ139测量范围:
0～200KPa
5.离心泵:
WB70/055流量:
8（m3／h）扬程:
12（m）
电机功率:
550（W）
6.玻璃转子流量计:
型号测量范围精度
LZB—40100～1000（L／h）1.5
LZB—1010～100（L／h）2.5
五、实验方法
1.向储水槽内注水,直到水满为止。
（有条件最好用蒸馏水,以保持流体清洁）
2.直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。
3.大流量状态下的压差测量系统,应先接电予热10～15分钟,调好数字表的零点,方可启动泵做实验。
4.检查导压系统内有无气泡存在.
当流量为零时,若空气—水倒置∪型管内两液柱的高度差不为零,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测取数据。
赶气泡的方法:
将流量调至最大,把所有的阀门全部打开，排出导压管内的气泡,直至排净为止。
5.测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一般测15～20组数,建议当流量读数小于300L／h时,只用空气—水倒置∪型管测压差△P。
6.局部阻力测定时关闭阀门3和4，全开或半开阀门7，用倒置U型管关测量远端、近端压差并能测出局部阻力系数。
7.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源。
六、实验注意事项：
1.利用压力传感器测大流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型管闭阀门13、13’否则影响测量数值。
2.若较长时间内不做实验,放掉系统内及储水槽内的水。
3.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。
4.较长时间未做实验,启动离心泵之前应先盘轴转动否则易烧坏电机。
七、实验报告要求
1．将原始数据和数据处理结果用表格形式列出，并列出一组计算示例。
2．将测定的λ－Re标绘到双对数坐标纸上。
八、数据处理：
（1）λ─Re的计算
在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式,可得:
△Pf＝△P
（1）
△PfLu2
hf＝───＝λ────
（2）
ρd2
2d△Pf
λ＝────（3）
Lρu2
duρ
Re＝───（4）
μ
符号意义:
d─管径（m）L─管长（m）u─流体流速（m／s）
△Pf─直管阻力引起的压降（N／m2）
ρ─流体密度（Kg／m3）μ─流体粘度（Pa.s）
λ─摩擦阻力系数Re─雷诺准数
测得一系列流量下的△Pf之后,根据实验数据和式
（1）,（3）计算出不同流速下的λ值。
用式（4）计算出Re值,从而整理出λ─Re之间的关系,在双对数坐标纸上绘出λ─Re曲线。
（2）.局部阻力的计算：
Hf局=ΔP局/ρ=（2ΔP近-ΔP远）/ρ=ξ×
（u2/2）
附表：
实验记录表格
基本数据：
室温：
大气压强：
粘度：
密度：
序号
流量Qm3/h
压差
压强降KPa
流速m/s
雷诺数Re
摩擦系数λ
KPa
mmH2O
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
实验四离心泵特性曲线测定实验
一、实验目的：
1、熟悉离心泵的结构与操作方法，了解压力、流量的测量方法。
2、掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。
二、实验内容：
1、熟悉离心泵的结构与操作。
2、手动（或计算机自动采集数据和过程控制）测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）、N（轴功率）、（效率）之间的特性曲线。
一、实验原理：
A、离心泵性能的测定：
离心泵是最常见的液体输送设备。
对于一定型号的泵在一定的转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q的改变而改变。
通常通过实验测出Q-H、Q-N及Q-η关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。
特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。
本实验中使用的即为测定离心泵特性曲线的装置，具体测定方法如下：
1、H的测定：
在泵的吸入口和压出口之间以1N流体为基准列柏努利方程
（4-1）
上式中
是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力（不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失），当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较，
值很小，故可忽略。
于是上式变为：
（4-2）
将测得的高差
和
的值以及计算所得的u入，u出代入式4-2即可求得H的值。
2、N的测定：
功率表测得的功率为电动机的输入功率。
由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。
即：
泵的轴功率N＝电动机的输出功率，kw
电动机的输出功率＝电动机的输入功率×
电动机的效率。
泵的轴功率＝功率表的读数×
电动机效率，kw。
3、η的测定
％
η—泵的效率，％；
N—泵的轴功率，kw
Ne—泵的有效功率，kw
H—泵的压头，m
Q—泵的流量，m3/s
ρ—水的密度，kg/m3
b、计算机数据采集及自动控制原理
所谓计算机采集,就是将工程中的某些物理量如温度、压力、流量等通过传感器转化为直流电信号,这些电信号经过放大转化为0-5V的直流电压信号,通过A／D转换器将直流电压转化为数字量输入计算机,在计算机上编制程序将采集的物理量显示出来或进行计算,画图等.
信号加工放大器的作用①将弱电信号转化为0-5V的直流电压.②抑制干扰和降低噪音.
A／D转换器,从信号加工放大器输入的0-5V的直流电信号通常称之为模拟量,其可用无限长的数字来表示,如3.5281……（∨）,计算机及其他数字处理这些模拟量,其只能处理有限长度的量,我们称之为数字量.因此,必须将模拟量转化为数字量,此转换装置称之为模／数转换器即A／D转换器.而D／A转换器将数字量转化为模拟量.
自动控制系统由被测系数,调节对象,执行机构,传感器等部件组成.
根据被测对象的工艺条件确定给定值（在计算机软件内）由计算机通过通讯接口传递给智能仪表。
智能仪表对给定值与被测参数进行比较,然后执行机构对被调节对象进行调节和控制,使被测参数测量值与给定值的偏差在允许范围内为止.
二、实验流程及设备主要技术参数：
1、实验流程：
水泵将储水槽中的水抽出,送入实验系统,由出口调节阀控制流量，经涡轮流量计计量流量后经流回储水槽循环使用
2、主要仪器设备一览表：
序号
名称
规格型号
1
储水箱
不锈钢450×
500×
550
2
离心泵
WB70/055
4
出口调节阀
铜质截止阀，通径40
6
入口真空变送器
LKWYG系列
7
出口压力变送器
8
涡轮流量计
LWGY-40
9
泵轴功率变送器
FZ14M
10
A/D转换器
ARTPCI2003
485/232通讯卡
MOXAINDUSTRIOC-132
变频调速器
NS
流量公式：
Q=F/K*3600/1000，其中F为频率数，K为涡轮流量计仪表常数。
泵入口，出口测压点间的距离（Z2-Z1）=0.180米
泵入口，出口管内径d1、d2=0.050米
五、实验操作：
实验前，向储水槽加入蒸馏水，合上电源总开关。
手动操作：
离心泵性能特性曲线的测定。
将出口调节阀关到零位。
1、按照变频调速器说明设定（Fn-11为0；
Fn-10为0）后在并设定变频调速器的频率（50）。
2、启动离心泵；
改变流量调节阀的位置，分别记录稳定后各流量下的流量、泵进出口压力和电机输入功率值，测8--10组数据（流量调节阀的位置从零位到最大）。
处理数据后可以得到离心泵特性曲线。
3、把流量调至零位后，停泵。
六、使用实验设备应注意的事项：
1.实验前应检查水槽水位，流量调节阀关闭到零位。
2.注意变频调速器的使用方法。
严格按照实验操作中给出的变频器参数进行调节，在计算机自动控制时不要手动改变变频器的频率。
变频器其它参数不要改动。
1．原始实验数据记录表格
2．写出所测离心泵的类型、规格、设备编号。
3．把原始数据及计算结果用表格列出，并选一组数据作为计算示例。
4．在坐标纸上绘出离心泵特性曲线，并指出这台泵的适宜操作范围及设计点。
5．对实验现象及结果进行讨论并回答思考题。
八、思考题
1．离心泵为什么可以用阀门开度大小来调节？
往复泵是否也可以这样做，为什么？
2．如泵的转速改变，则相应的Q、H、N、η、是否变化？
如何计算？
3．试从理论上分析，用本次实验的泵输送密度位1200Kg/m3的盐水（忽略粘度的影响），在同一流量下你认为泵的压头是否变化？
同一温度下吸入高度是否变化？
同一流量下的功率是否变化？
九、附录
1、数据处理方法：
计算举例：
测量频率（流量）138HZ、电机输入功率0.65（Kw）
泵出口处压强P2=0.132（MPa）、泵入口处压强P1=0.012（MPa），
液体温度17.5℃液体密度ρ=1000.8kg/（m3）、泵进口高度=0.18米
流量公式：
Q=F/K*3600/1000，其中仪表常数K=76.724,F=138
Q=138/76.724*3600/1000
=6.48M3/H
泵的扬程
=14.9（m）
泵的轴功率Ｎ轴＝Ｎ电×
η电
=650×
60％
=0.390（Kw）
泵的效率:
=67.5％
流量
出口压力
入口真空度
功率
扬程
轴功率
效率
HZ
m3/h
Pa
KW
m
η
升级会员 