化工原理实验报告.docx

1、化工原理实验报告实验一伯努利实验、实验目的1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，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（如位置高低、管径大 小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能一一位能、动能、静压能的相应改 变及相互转换。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部分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

2、。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）则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，则为损失压头。4、 柏努利方程式2 2gz 1 -p We = gz 2 l h f12 2式中：乙、Z2 各截面间距基准面的距离 （mU1、U2 各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） （ms）R、P2各截面中心点处的静压力（可由 U型压差计的液位差可知） （Pa）对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为2 2gz 1 u也=gz 2

3、 4 卫丄测出通过管路的流量,即可计2P 2 PV2算出截面平均流速V及动压2g ,从而可得到各截面测管水头和总水头。三、实验流程图5 8 7 6泵额定流量为10Lmin,扬程为8m,输入功率为80W.实验管：内径15mm四、实验操作步骤与注意事项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、打开开关供水，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，若不平则进行排气调平（开关几次）。3、打开阀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 之间的相互关系，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

4、各测压点平行与垂直流体流动方 向的液位差 hA 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 hA 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、实验目的1.了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 实验原理离心泵的主要 功率N和效率泵的扬程用下性能参数有流量 Q （也叫送液能力）、扬程H（也叫压头）、轴 。离心泵的特性曲线是 Q-H、Q-N及Q- 之间的关系曲线。式计算：2 2He=H压力表+H真空表+Ho+（u岀-U入）2g式中：H压力表泵出口处压力H真空表 空度Ho压力表和真空表测压口之间的垂直距

5、离 泵的总效率为：Na其中，Ne为泵的有效功率： Ne= P ggle式中：P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 电 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 电机的输入功率电电机的效率 转 传动装置的传动效率三、实验设备及流程：额定扬程：20m泵进口管内径：41mm两测压口之间的垂直距离：0.35m设备参数：泵的转速：2900转/分 水温：25C泵出口管内径：35.78mm四、实验操作1灌泵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行灌泵2开泵注意：在启动离心泵时，主调节阀应关闭，如果主调节阀全开，会导致泵启

6、动时功率过大，从而可能引发烧泵事故。3.建立流动4.读取数据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，否则会引起数据不准。五、作业序号涡轮流量计(mh)P 真(Pa)P 表(Pa)N(kw)以一组数据计算 QHeNen实验三过滤实验一、 实验目的1.了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、 基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=S(t+te)上式也可写成：2(q+qe) =K(t+t e)微分后得到：dt / dq= 2q / K

7、+2qe / K该微分式为一直线方程，其斜率为 2/K ,截距为2qeK。实验中厶t/ q代替 dt/dq，通过实验测定一系列的厶t与厶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。2只考虑介质阻力时：qe=Kte将qe代入上式可求出虚拟过滤时间teo三、 实验设备板框过滤机的过滤面积为0.12m2。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 20 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

8、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行，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，打开加料口，加水至视镜的水平中心线，打开控制屏上的电源，启动搅拌机，再加入碳酸钙 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 0.10.2MPa范围，并

9、一直维持在恒压条件下操作，如果压力过大也可通过混合釜右侧的放空阀调节。(1)、打开过滤机的出料阀，并准备好秒表，做好过滤实验的读数和记录 准备，再打开控制屏上板框过滤机的进料阀，开始过滤操作。(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，一般开始出来的比较浑浊， 待滤液变清后，立即开始读取计量槽的数据，并同时开始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结束过滤实验。(4)、如果需要做滤饼洗涤实验

10、，则在结束过滤实验之后，关闭混合釜的进气阀。然后关闭进水阀，打开进气阀，恒压在 0.160.2MPa范围，按过滤实验相同的方法操作，完成实验后，关闭进水阀和出水阀结束滤饼洗涤实验。(5)、如果改变操作压力，还可进行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 ，当流体无相变时对流传热准数关联 式的一般形式为： = j4RewPr6f对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故m nNu = A Re * Pr用图解法对多变量方程进行关联时， 要对不同变量Re和Pr分别回归。本实验简化上式，即取n=0.4 (流

11、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：函数值代入方程中，则可得到系数 A,即:A = Pr04Rew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:Re = 土IPr=C”, 牛顿冷却定律：Q=*传热量Q可由下式求得：Q=W Cp *(t2 -t1)3600 = ： V Cp -t1)3600三、实验设备流程设备参数：孔板流量计：流量计算关联式：V=4.49 R5式中：R 孔板压差，mmHOV水流量，m /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：1.25m ,内管内径：0.022m四、实验操作1.启动水泵2.打开进水

12、阀3.打开蒸汽发生器4.打开放汽阀5.读取水的流量6.读取温度7.实验结束后，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)20.028.85555 10.420.028.45555 I1.820.028.355554.020.028.155557.120.027.5555516.120.027.1555528.620.026.7555544.620.026.4555587.420.026.05555144.5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1.掌握精馏塔的结构2.测定精馏塔的理论板数及塔效率二、 实验原理1.理论板2作图

13、法求理论板数3.精馏塔的全塔效率Et为理论塔板数与实际塔板数 N之比，即：E=N/ 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 行计算。若以液相浓度变化计算，则为：E ml = (Xn-1-Xn) / (X n-1- Xn*)若以气相浓度变化计算，则为:式中:Xn-1 第n-1块板下降的液体组成，摩尔分率；X n 第n块板下降的液体组成，摩尔分率；X n*-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X相平衡的气相组成，摩尔分率二、实验设备及流程简介本

14、实验进料的溶液为乙醇一水体系，其中乙醇占 20% （摩尔百分比）。精馏塔：采用筛板结构，塔身用直径 57X3.5m m的不锈钢管制成，设有两 个进料口，共15块塔板，塔板用厚度Imnt勺不锈钢板，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 14X2mr勺 不锈钢管；堰高是10mm四、实验步骤1.全回流进料打开泵开关，再打开进料的管线。2.塔釜加热升温全回流进料完成后，开始加热。3.建立全回流注意恒压，回流开始以后就不能再打开衡压排气阀，否则会影响结果。4.读取全回流数据5.逐步进料，开始部分回流逐渐打开塔中部的进料阀和塔底的排液阀以及产品采出阀， 注

15、意维持塔的物料平衡、塔釜液位和回流比。6.记录部分回流数据五、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：GA = KYa 叫八Ym所以 KYa=GA/(Vp-Ym)其中Y (YYeI(Y-Ye2)Ym=In Y3 -Ye2式中GA单位时间内氨的吸收量kmolh。KYa 总体积传质系数kmol/m3 h。VP填料层体积

16、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。丫2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C : 0 10 20 25 30 40亨利系数 Eatm: 0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938(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 V 0:式中:V1 空气转子流量计示值 m 3hTo、Po 标准状态下的空气的温度和压强Ti、Pi标定状态下的空气的温度和压强 T2、P2使用状态下的空气的温度

17、和压强 b、标准状态下的氨气流量 Von1Yi 1f、尾气浓度丫2：Ns Ws-T0V 022.4TC Y)m(-Ye)(Ye)2Ye2=0Ye1=m x1*P=大气压+塔顶表压+ （填料层压差）/2m=E Z PXi=GA Z LS式中：E亨利常数LS 单位时间喷淋水量 kmol Z hP系统总压强h、气相总传质单元高度：Hog =GKa式中：G混合体气通过塔截面的摩尔流速二、实验设备及流程 设备参数：基本数据：塔径 0.10m填料层高075m填料参数:122.3mm瓷拉西环，ai403m-1，-0.764, a 2 903m-1 尾气分析所用硫酸体积：Iml ,浓度：0.00968N上图是

18、吸收实验装置界面，氨气钢瓶来的氨气经缓冲罐，转子流量计与从风机来经缓冲罐、转子流量计的空气汇合，进入吸收塔的底部，吸收剂（水）从吸从塔顶出来的尾气进到分析装置进行分析， 分析装置由稳压瓶、吸收盒及湿式气体流量计组成。稳压瓶是防止压力过高的装置，吸收盒内放置一定体积的稀 硫酸作为吸收液，用甲基红作为指示剂，当吸收液到达终点时，指示剂由红色变 为黄色。三、实验步骤建议的实验条件：水流量：80 Uh 空气流量：20 m3h 氨气流量：0.5 m3h注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则引起数据严重偏离。1、 通入氨气打开钢瓶阀门，氨气流量计前有压差计和温度计，用氨气调节阀调节氨气流 量（实验

19、建议流量:0.5 m3h）。2、 进行尾气分析通入氨气后，让尾气流过吸收盒，同时湿式气体流量计开始计量体积。当吸 收盒内的指示剂由红色变成黄色时， 立即关闭考克，记下湿式气体流量计转过的 体积和气体的温度。3、 读取数据实验七干燥实验、实验目的1.了解气流干燥设备基本流程和工作原理2.测定物料在一定干燥条件下的干燥速率曲线及传质系数、实验原理1.干燥特性曲线干燥过程分为三个阶段：物料预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段U dwkg m2 *s AdE式中：X平一某干燥速率下湿物料的平均含水量 kgGsi,Gs+1 分别T时间间隔内开始和终了时湿物料重量 kg。Gc湿物料中绝对干物料的重量 kg

20、。2.传质系数恒速阶段：恒速阶段的干燥速率U仅由外部干燥条件决定，物料表面温度近 于空气湿球温度tw。在恒定的干燥条件下，物料表面与空气之间的传热和传质速 率分别用于下面式子表示：降速阶段：降速干燥阶段中干燥速率曲线的形状随物料内部结构以及所含水 分性质不同而异，因而干燥曲线只能通过实验得到，降速阶段干燥时间的计算可 以根据速率曲线数据图解求得，当降速阶段的干燥速率近似看作与物料的自由含 水量（X-X* ）成正比时干燥速率曲线可简化为直线。即为：u=k(x-x*) kx=u / (x-x*)式中：kx以含水量差 X为推动力的比例系数kg/m2 s x; u物料含水量 为X时的干燥速率kg/m2 s；X在T时的物料含水量kgkg绝干物料；x* 物料的平衡含水量kgkg绝干物料；三、实验装置及流程简介主要设备规格：孔板流量计：管径 D=106mm,孔径d=68.46mm 孔流系数Co=O.6655干燥室尺寸：0.15m 20m四、实验步骤1.启动风机注意：禁止在启动风机以前加热，这样会烧坏加热器。2.开始加热3.进行干燥实验