化工原理实验报告.docx

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化工原理实验报告

实验一伯努利实验

一、实验目的

1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及互相转化关系，加深对柏努利方程式的理解。

2、观察各项能量〔或压头〕随流速的变化规律。

二、实验原理

1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件〔如位置上下、管径大小等〕的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及互相转换。

对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的〔机械能守恒定律〕。

2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一局部机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。

故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。

3、以上几种机械能均可用U型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。

当测压直管中的小孔〔即测压孔〕与水流方向垂直时，测压管内液柱高度〔位压头〕那么为静压头与动压头之和。

任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，那么为损失压头。

4、柏努利方程式

式中：

、

——各截面间距基准面的间隔〔m〕

、

——各截面中心点处的平均速度〔可通过流量与其截面积求得〕（m/s）

、

——各截面中心点处的静压力〔可由U型压差计的液位差可知〕〔

〕

对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为

测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压

，从而可得到各截面测管水头和总水头。

三、实验流程图

泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W.实验管：

内径15mm。

四、实验操作步骤与考前须知

1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。

2、翻开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，假设不平那么进展排气调平（开关几次〕。

3、翻开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的互相关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。

4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h1…△h4。

要注意其变化情况。

继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h1…△h4。

5、实验完毕停泵，将原始数据整理。

实验二离心泵性能曲线测定

一、实验目的

1.理解离心泵的构造和操作方法

2.学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法

二、实验原理

离心泵的主要性能参数有流量Q〔也叫送液才能〕、扬程H（也叫压头）、轴功率N和效率η。

离心泵的特性曲线是Q-H、Q-N及Q-η之间的关系曲线。

泵的扬程用下式计算：

He=H压力表+H真空表+H0+（u出2-u入2）/2g

式中：

H压力表——泵出口处压力

H真空表——泵入口处真空度

H0——压力表和真空表测压口之间的垂直间隔

泵的总效率为：

其中，Ne为泵的有效功率：

Ne=ρ●g●Q●He

式中：

ρ——液体密度

g——重力加速度常数

Q——泵的流量

Na为输入离心泵的功率：

Na=K●N电●η电●η转

式中：

K——用标准功率表校正功率表的校正系数，一般取1

N电——电机的输入功率

η电——电机的效率

η转——传动装置的传动效率

三、实验设备及流程：

设备参数：

泵的转速：

2900转/分额定扬程：

20m

水温：

25℃泵进口管内径：

41mm

泵出口管内径：

两测压口之间的垂直间隔：

四、实验操作

因为离心泵的安装高度在液面以上，所以在启动离心泵之前必须进展灌泵。

注意：

在启动离心泵时，主调节阀应关闭，假如主调节阀全开，会导致泵启动时功率过大，从而可能引发烧泵事故。

等涡轮流量计的示数稳定后，即可读数。

注意：

务必要等到流量稳定时再读数，否那么会引起数据不准。

五、作业

序号

涡轮流量计（m3/h）

P真（Pa）

P表（Pa）

N（kw）

以一组数据计算Q、He、Ne、η

实验三过滤实验

一、实验目的

1.理解板框过滤机的构造和操作方法。

2.掌握恒压过滤常数的测定方法测定恒压过滤常数；虚拟滤液体积；虚拟过滤时间。

二、根本原理

对于不可压缩滤渣,在恒压过滤情况下,滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:

（V+Ve）2=KS2（t+te）

上式也可写成:

（q+qe）2=K（t+te）

微分后得到:

dt/dq=2q/K+2qe/K

该微分式为一直线方程，其斜率为2/K，截距为2qe/K。

实验中△t/△q代替dt/dq，通过实验测定一系列的△t与△q值，用作图的方法，求出直线的斜率、截距，进而求出恒压过滤常数K，虚拟滤液体积qe。

只考虑介质阻力时：

qe2=Kte

将qe代入上式可求出虚拟过滤时间te。

三、实验设备

板框过滤机的过滤面积为m2。

由空压机提供压力，并恒压可调。

以碳酸钙和水混合成悬浮液，可完成过滤常数的测定实验。

孔板孔口径：

8mm，文丘里管喉径：

8mm，φ20×2不锈钢管。

四、实验步骤

1、先将板框过滤机的紧固手柄全部松开，将板、框清洗干净。

2、将干净滤布安放在滤板两侧，注意必须将滤布四角的圆孔与滤板四角的圆孔中心对正，以保证滤液和清洗液流道的畅通。

3、安装时应从左至右进展，装好一块，用手压紧一块。

请特别注意板框的顺序和方向，所有板框有圆点的一侧均应面向安装者，板框过滤机共有4块板〔带奇数点〕，3块框〔带偶数点〕，以确保流道的畅通。

4、装完以后即可紧固手柄至人力转不动为止。

5、松开混合釜上加料口的紧固螺栓，翻开加料口，加水至视镜的程度中心线，翻开控制屏上的电源，启动搅拌机，再参加碳酸钙3kg，任其自行搅拌。

6、约5min后，检查所有阀门看是否已关紧？

确保全部关紧后，同时注意在搅拌过程中混合釜的压力，控制混合釜压力表的指示值在0.1～0.2MPa范围，并一直维持在恒压条件下操作，假如压力过大也可通过混合釜右侧的放空阀调节。

（1）、翻开过滤机的出料阀，并准备好秒表，做好过滤实验的读数和记录准备，再翻开控制屏上板框过滤机的进料阀，开场过滤操作。

〔2〕、注意看看板框是否泄漏〔大量液体冲出，少量漏液无妨〕？

确认正常后，观察滤液情况，一般开场出来的比拟浑浊，待滤液变清后，立即开场读取计量槽的数据，并同时开场计时和记录相关实验数据。

〔3〕、装置的计量槽分左右计量筒计量，左侧计滤液量，右侧计洗水量左右两筒有过滤液孔连通，需要时两筒可串联使用，以便连续实验需要。

读取5组以上的实验数据后，即可关闭进料阀和出料阀完毕过滤实验。

（4）、假如需要做滤饼洗涤实验，那么在完毕过滤实验之后，关闭混合釜的进气阀。

然后关闭进水阀，翻开进气阀，恒压在0.16～0.2MPa范围，按过滤实验一样的方法操作，完成实验后，关闭进水阀和出水阀完毕滤饼洗涤实验。

（5）、假如改变操作压力，还可进展过滤速率方程压缩指数的测定实验。

实验四传热实验

一、实验目的

测定对流传热系数的准数关联式。

二、实验原理

对流传热的核心问题是求算传热系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：

对于强迫湍流而言，Gr准数可以忽略，故

用图解法对多变量方程进展关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。

本实验简化上式，即取〔流体被加热〕。

这样，上式即变为单变量方程，再两边取对数，即得到直线方程：

在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。

在直线上任取一点的函数值代入方程中，那么可得到系数A，即：

对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。

其准数定义式分别为：

牛顿冷却定律：

传热量Q可由下式求得：

三、实验设备流程

设备参数：

●R

式中：

R——孔板压差，[mmH2O]

V——水流量，[m3/h]

换热套管：

套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。

套管有效长度：

，内管内径：

四、实验操作

4.翻开放汽阀

7.实验完毕后，先停蒸汽发生器，再关进水阀。

五、数据处理

水入口温度

水出口温度

壁温1

壁温2

压差计读数〔mm〕

2

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

55

以一组数据计算传热量、传热系数。

实验五精馏实验

一、试验目的

二、实验原理

Et为理论塔板数与实际塔板数N之比，即：

Et=Nt/N

精馏塔的单板效率Em可以根据气相〔或液相〕通过测定塔板的浓度变化进展计算。

假设以液相浓度变化计算，那么为：

Eml=（Xn-1-Xn）/（Xn-1-Xn*）

假设以气相浓度变化计算，那么为：

Emv=（Yn-Yn+1）/（Yn*-Yn+1）

式中：

Xn-1-----第n-1块板下降的液体组成，摩尔分率；

Xn-------第n块板下降的液体组成，摩尔分率；

Xn*------第n块板上与升蒸汽Yn相平衡的液相组成，摩尔分率；

Yn+1-----第n+1块板上升蒸汽组成，摩尔分率；

Yn-------第n块板上升蒸汽组成，摩尔分率；

Yn*------第n块板上与下降液体Xn相平衡的气相组成，摩尔分率。

三、实验设备及流程简介

本实验进料的溶液为乙醇—水体系，其中乙醇占20%〔摩尔百分比〕。

精馏塔：

采用筛板构造，塔身用直径Φ57X的不锈钢管制成，设有两个进料口，共15块塔板，塔板用厚度1mm的不锈钢板，板间距为10cm；板上开孔率为4%，孔径是2mm，孔数为21；孔按正三角形排列；降液管为Φ14X2mm的不锈钢管；堰高是10mm。

四、实验步骤

翻开泵开关，再翻开进料的管线。

全回流进料完成后，开场加热。

注意恒压，回流开场以后就不能再翻开衡压排气阀，否那么会影响结果。

5.逐步进料，开场局部回流

逐渐翻开塔中部的进料阀和塔底的排液阀以及产品采出阀，注意维持塔的物料平衡、塔釜液位和回流比。

6.记录局部回流数据

五、作业

写出精馏段操作线方程、提馏段操作线方程、加料线方程。

实验六、吸收实验

一、实验原理

本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。

混合气体中氨的浓度很低。

吸收所得的溶液浓度也不高。

气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律〔即平衡线在x-y坐标系为直线〕。

故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：

所以

其中

式中

GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]。

KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]。

Vp—填料层体积[m3]。

△Ym—气相对数平均浓度差。

Y1—气体进塔时的摩尔比。

Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。

Y2—气体出塔时的摩尔比。

Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。

3、计算方法、公式：

〔1〕氨液相浓度小于5%时气液两相的平衡关系：

温度[℃]：

01020253040

亨利系数E[atm]：

0.2930.5020.778

〔2〕总体积传质系数KYa及气相总传质单元高度Hog整理步骤

a、标准状态下的空气流量V0：

[m3/h]

式中：

V1——空气转子流量计示值[m3/h]

T0、P0——标准状态下的空气的温