食品工程原理实验指导书.docx

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食品工程原理实验指导书

2015食品工程原理实验指导书..

实验-离心泵特性试验

实验，实验目的

1。

熟悉离心泵的工作原理和操作方法；

2。

掌握离心泵特性曲线的测定和表达方法，加深对离心泵的理解。

2、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。

它的特征曲线是在恒定转速下泵扬程H、轴功率N、效率η和泵流量Q之间的关系曲线。

它是泵中流体流动的宏观表现。

由于泵内流动复杂，泵的特性曲线不能用理论方法推导出来，只能通过实验来确定。

3，实验步骤和注意事项

1。

实验步骤:

（1）泵灌:

去除水箱中的杂质，然后加入实验用水离心泵通过填充漏斗填充水，直到泵中的气体排出。

（2）泵启动:

检查各阀门的开度和仪表的自检，检查电机和离心泵在试验启动状态下是否正常运行。

打开离心泵前，关闭出口流量调节闸阀V2（如果调节阀全开，可能导致泵启动功率过大，从而导致泵燃烧）。

在泵达到额定速度之前，出口阀不能逐步打开。

在

（3）实验中，通过调节闸阀V2增加了流量。

在每个仪表的读数稳定后，读取10组相应的数据离心泵特性实验中获得的主要实验数据为:

流量q、泵入口压力p1、泵出口压力p2、电机功率n、泵速n、两个压力测量点之间的流体温度t和高度差h0（H0（H0=0.1m）。

（4）关闭泵的出口阀，然后关闭泵开关和仪表电源，最后关闭电源开关并停止机器。

同时，记录设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、额定转速、扬程和功率等）。

）

2。

注意事项:

（1）一般来说，每次实验前，必须给泵充气，以防止离心泵被空气束缚。

同时注意泵的定期维护，防止叶轮被固体颗粒损坏。

在

（2）泵运行期间，不要接触泵的主轴，因为其高速旋转可能会缠绕并伤害身体接触部位。

（3）在出口阀关闭的情况下，不要长时间操作泵，一般不要超过三分钟，否则泵内液体的循环温度会上升，容易产生气泡并排空泵。

4。

数据处理与分析

1。

记录原始实验数据

实验日期:

实验人员:

学生人数:

离心泵型号=，额定流量=，额定扬程=，额定功率=高差H0=，泵进出口测压点，流体温度t=实验次数12345680014002000260032003800流量QL/h泵进口压力p1千帕泵出口压力p2千帕电机功率n千瓦泵转速nr/M2。

根据原理部分的公式，按照比例定律调整转速后，计算各流量下泵的扬程、轴功率和效率，如下表所示，实验次数为1234567

3。

分别画出一定转速下的h~q、n~q、η~q曲线。

4.分析实验结果，判断泵的最适宜工作范围。

流量Qm3/h扬程Hm轴功率N千瓦泵效率η%5，考核题

1。

试着分析测量的实验数据，为什么离心泵启动时要关闭出口阀？

2.为什么要在启动离心泵前抽水？

3。

为什么使用泵出口阀来调节流量？

这种方法的优点和缺点是什么？

有没有其他方法来调节流量？

4.泵启动后，如果出口阀不打开，压力表读数会逐渐上升吗？

为什么？

实验2流体流动阻力的测定实验

1，实验目的

1。

掌握流体流动阻力的测定方法

2。

确定流经直管的流体的摩擦系数λ和流经管件（阀门）的流体的局部阻力系数？

3.了解如何使用倒U形压差表

2、基本原理当

流体通过由直管、管件（如三通和弯头）和阀门组成的管道系统时，由于粘性剪切应力和涡流应力的存在，不可避免地会消耗一定的机械能这种机械能耗包括直管阻力和局部阻力流体流过直管造成的机械能损失称为直管阻力损失。

当流体通过管件和阀门时，由于流体运动方向和速度的-出口流量调节闸阀V2

图1实验装置流程图

1。

泵启动:

先注满水箱，然后关闭出口阀V2，打开主电源和仪表开关，启动水泵，待电机稳定转动后，慢慢打开出口阀V2至最大值

2。

实验管道的选择:

选择实验管道，打开相应的入口阀门f1、f2、f3（f1为粗管道阀门，f2为光滑管道阀门，f3为局部阻力管道阀门）。

在出口阀的最大开度下，保持全流量2-3分钟，进行排气操作，直到管道中的流体没有气泡为止。

3。

流量调节:

调节出口流量调节闸阀V2，然后打开相应管道的选择阀f1、f2、f3来调节流量，使流量在1-4m3/h之间变化，建议每次实验变化约0.5m3/h。

每次改变流量，在流量达到稳定水平后，记录相应流量下的压差。

4。

计算:

当设备被确定时，根据？

p和u的测量值可用于计算λ和？

5.实验结束:

关闭出口阀，关闭水泵和仪器电源，清理设备。

4，数据处理和分析（部分数据见表1）

1原始数据记录

实验日期:

实验者:

学生编号:

温度:

直管基本参数:

光管直径粗管直径局部阻力管直径实验序列号流量（L/H）光管差压读数（mmh20）左80014002000260032003800右粗管差压读数（mmh20）左右阀管差压读数（mmh20）左右1234562数据处理

实验序号123456流量（m3/h）光管压差δP1（Pa）粗管压差δP2（Pa）带阀管压差δP0（Pa）3。

计算

2u按局部阻力（阻力系数法）计算公式h？

？

？

f？

2？

计算阀门的阻力系数？

；

lu2？

？

根据直管阻力计算公式hf？

计算光滑管和粗糙管的摩擦系数λ？

D2管内径实验流量（m3/h）（m）流速（m/s）流体密度（kg/m3）工作温度下的阻力δP（Pa）阀门阻力（=δP0-δP1×95/100）？

力系数？

光滑管的摩擦系数λ粗糙管λ123456平均

5，试题

1。

如果测压口和孔边缘有毛刺，或者安装不垂直，会如何影响静压测量？

2.在不同的水温下测定，并比较λ和？

附表1

管内径（mm）名称局部阻力光滑管粗管

材质管号闸阀不锈钢管镀锌铁管内径（cm）95100100测量截面长度1A1B1C20.020.021.0

实验3空气-蒸汽传热系数的测定

1、实验目的

2，掌握热电阻测温方法，观察水平管外壁水蒸气的凝结现象

3，学习测量传热系数的实验数据处理方法，了解影响传热系数的因素和增强传热的方法

2，基本原理

在工业生产过程中，在许多情况下，冷流和热流系统通过固体壁（传热元件）进行热交换，这称为分隔壁热交换。

当热传递稳定时，

Q？

m1cp1？

T1？

T2？

？

m2cp2？

t2？

t1？

？

？

1A1？

t？

TW？

m？

？

2A2？

tW？

t。

m？

KA？

tm？

t？

TW？

高温流体与固体壁之间的对数平均温差，℃；？

tW？

t。

m-固体壁和冷流体之间的对数平均温差，℃；

k-基于传热面积a的总传热系数，W/（m2？

℃）；？

TM——冷热流体间的对数平均温差，℃；

当水蒸气引入环形间隙，冷空气引入内管进行对流传热系数测量实验时，可以得到内管内壁面与冷空气之间的对流传热系数，

？

2？

m2cp2？

t2？

t1？

A2？

tW？

t。

M

理论上只要壁温tw1和tw2在实验中测量红色铜管的直径；冷空气或水的入口和出口温度t1和T2；长度l，内径d2，A2？

？

d2l冷流体的质量流量可以计算吗？

2

但是，很难直接测量固体壁的温度，尤其是管内壁的温度。

此外，测量数据的准确性较差，导致实验误差较大。

因此，通过测量相对容易测量的冷、热流体温度来间接计算流体与固体壁之间的对流换热系数已经成为一种广泛使用的实验研究方法。

K？

m2cp2？

t2？

t1？

a。

Tm

实验用于测量m2、t1、t2、T1、T2和t均值？

总传热系数k由下式计算

1？

t1？

t2？

对应于下部冷却流体的Cp2和热交换面积a可以从上部2计算，然后对流传热系数可以通过近似方法计算。

基于管内壁面积的总传热系数与对流传热系数的关系为

BDDD11（3-1）？

？

RS2？

2？

RS12？

2K？

2？

dmd1？

1d1型

:

D1-换热管外径，m；

D2-换热管内径，m；

dm-换热管的对数平均直径，m；

b-换热管壁厚，m；

？

-换热管材料的热导率，W/（m？

℃）；

rs1-热交换管外的污垢热阻，m2？

千瓦；RS2-换热管内的污垢热阻，m2？

千瓦用该装置测试

时，管内冷流体与管壁之间的对流传热系数约为几十到几百Wm2。

k；；而管道的外侧是蒸汽冷凝，冷凝的传热系数是多少？

1可达~104Wm2。

所以冷凝传热阻力相对较干净，所以换热管外侧的污垢阻力RS1d2可以忽略，而蒸汽冷凝？

1d1d2也可以忽略实验中传热元件的材料为铜，导热系数d1bd2为383.8Wm？

k，壁厚为2.5毫米，所以换热管壁的导热热阻可以忽略不计。

换热管内污垢热阻是否为

？

DmRS2也被忽略，然后是

？

2？

因此，K（3-2）

表明，与冷流体侧的对流传热阻力相比，被忽略的传热阻力越小，该方法获得的精度越高。

3，实验装置和流程

1。

实验装置

1-风扇；2-冷流体管道；3-冷流体入口调节阀；4-转子流量计；5-冷流体入口温度；6-不凝性气体排空阀；7-蒸汽温度；8视眼镜；9-冷流体的出口温度；10-压力表；11-水蒸气排空阀；12-蒸汽入口阀；13-冷凝水排水阀；14-蒸汽入口管道；15-冷流体出口管道；

图4-1空气-水蒸气热交换流程图

2。

设备和仪表规格

（1）铜管规格:

直径φ21×2.5毫米，长度L=1000毫米

（2）不锈钢管规格:

直径φ100×5毫米，长度L=1000毫米（4）铂热电阻和无纸记录仪温度显示（5）全自动蒸汽发生器和蒸汽压力表

4，实验步骤和注意事项

1。

实验步骤

（1）打开控制面板上的主电源开关，打开仪表电源开关，预热仪表，观察仪表显示是否正常

（2）向蒸汽发生器注入清水，打开发电机电源，水泵将自动向锅炉供水。

灌装后，它会变成加热状态。

达到合格蒸汽压力后，系统将自动处于保温状态。

（3）打开控制面板上的风扇电源开关，让风扇工作，同时打开冷却液进口阀，让双管热交换器充满

定量空气。

（4）打开冷凝水出口阀，排出上次实验留下的冷凝水，并在整个实验过程中保持一定的开度注意

的适度开启。

太大的开口会使热交换器中的蒸汽流失。

开口过小会使热交换不锈钢管中的蒸汽压力过大，导致不锈钢管破裂。

（5）在引入水蒸汽之前，还应除去蒸汽发生器和实验装置之间的管道中的冷凝水，否则冷凝水夹带的蒸汽

将损坏压力表和压力变送器。

去除冷凝水的具体方法是关闭蒸汽入口阀，打开装置下方的冷凝水排放阀，让蒸汽压力带走管道中的冷凝水，听到蒸汽声后关闭冷凝水排放阀，然后再进行下一个实验。

当

（6）开始引入蒸汽时，小心调节蒸汽阀的开度，使蒸汽缓慢流入换热器，逐渐充满系统，使系统

从“冷态”变为“热态”不少于10分钟，防止不锈钢管换热器因突然加热和压力而爆裂。

（7）在上述准备工作完成且系统也处于“热态”后，调整进汽阀，使进汽压力保持在0。

01MPa。

可以通过调节蒸汽发生器出口阀和蒸汽入口阀的开度来实现。

（8）通过调节冷气进口阀来改变冷气流量。

在各种流量条件下，只有在换热过程稳定后，才能记录

的实验值。

一般来说，热交换过程应在每个流速下保持稳定至少5分钟。

改变流速并记录不同流速下的实验值

（9）记录6~8组实验数据完成实验首先，关闭蒸汽发生器，关闭蒸汽入口阀，关闭仪表电源。

系统逐渐冷却后，关闭风扇电源。

当冷凝水流量耗尽时，关闭冷凝水出口阀并关闭总电源。

（10）蒸汽发生器处于正常压力后，排出锅炉中的所有水。

2。

注意事项

（1）首先打开水蒸气排空阀。

注意只打开一定程度。

如果太大，热交换器中的蒸汽将会流失。

如果太小，

将增加热交换器不锈钢管中的蒸汽压力，导致不锈钢管破裂。

（2）蒸汽阀只能在一定量的空气被输送到双管热交换器的管中之后才能打开，并且蒸汽只能在蒸汽管线

上最初积聚的冷凝物被移除之后才能被引入双管热交换器。

当

（3）首次引入蒸汽时，小心调节蒸汽入口阀的开度，使蒸汽缓慢流入热交换器并逐渐加热。

从“冷态”变为“热态”不少于10分钟，以防止不锈钢管因突然加热和压力而爆裂。

（4）运行中，蒸汽压力一般控制在0.02兆帕（表压）以下，否则不锈钢管可能爆裂。

（5）确定参数时，必须处于稳定的传热状态，注意随时调整蒸汽量和压力表读数的调整

5，实验报告

1，计算冷流体（空气）传热系数的实验值

6，思考问题

1，实验中冷流体和蒸汽的流向，它是如何影响传热效果的？

2，在实验过程中，如果冷凝水没有及时排出会发生什么？

如何及时排出冷凝水？