化工原理(过控).

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1、实验教师：李 梅 杜 春 绪 论 化工原理实验 一、化工原理实验的目的 n验证化工单元过程的基本理论，并在运 用理论分析实验的过程中，使理论知识 得到进一步的理解和巩固； n熟悉实验装置的流程、结构，以及化工 中常用仪表的使用方法； n掌握化工原理实验的方法和技巧； 一、化工原理实验的目的 n增强工程观点，培养科学实验能力； n培养学生实事求是、严肃认真的学习态度； n提高计算与分析问题的能力，运用计算机及软 件处理实验数据，以数学方式或图表科学地表 达实验结果，并进行必要的分析讨论，编写完 整的实验报告。 二、化工原理实验的注意事项 n1、实验前的预习 n学生实验前必须认真预习实验指导书，清

2、楚了 解实验目的、要求、原理及实验步骤，书写预 习报告； n要对所测数据及其变化趋势做到心中有数，对 实验的预期结果、可能发生的故障及排除做出 合理的判断； n实验小组成员要做到分工明确、动作协调。 2、实验中的操作训练 n实验操作是动手动脑的重要过程，学生一定要 严格执行实验操作规程。 n调试时要求细心平稳，仔细观察实验过程中的 现象、仪表读数的变化； n实验数据要记录在表格内，并注明单位、条件 ； n实验现象要尽量详细记录在记录本内，对有些 当时不能理解的实验现象，应重复实验并如实 记录，待实验结束经过思考后，提出自己的看 法或结论。 3、实验后的总结实验报告 n报告要求： n（1）每份实

3、验报告后面附一份北方民族 大学学生实验原始数据记录纸； n（2）实验数据的处理要有计算示例，不 能只给出结果； n（3）要求对不合理的数据做误差分析； n（4）画图要求画在坐标纸上； n（5）认真回答思考题。 三、实验室规则 n准时进实验室，严肃认真地进行实验，不要进 行与实验无关的活动； n爱护实验室设备、仪器，未经教师许可，不得 乱动实验设备、仪器、阀门以及电器设备； n仪器操作不明白时，应请指导教师予以解答， 不得随意违章操作。实验中严格按实验讲义中 的步骤及指导老师所讲步骤操作； n注意安全及防火。 四、实验数据的测量 （一）有效数据的读取 1、实验数据的分类： n无量纲数据 n有量纲

4、数据 2、直接测量时有效数字的读取 3、间接测量时有效数字的选取 （二）有效数字的计算规则 n1、 有效数字的舍入规则 n末尾有效数字后的第一位数字若小于5，则舍 去； n末尾有效数字后的第一位数字若大于5，则将 末尾有效数字加上1； n末尾有效数字后的第一位数字若等于5，则由 末尾有效数字的奇偶而定，当其为偶数或0时 ，不变；当其为奇数时，则加上1（变为偶数 或0） 2、 有效数字的运算规则 n 在加减运算中，各数所保留的小数点后 的位数，与各数中小数点后的位数最少 的相一致。 n例如：将13.65, 0.0082, 1.632三个数相加， 应写为： n13.65+0.01+1.63=15.

5、29 2、 有效数字的运算规则 n在乘除运算中，各数所保留的位数，以 原来各数中有效数字位数最少的那个数 为准，所得结果的有效数字位数，亦应 与原来各数中有效数字位数最少的那个 数相同。 n例如：将0.0121，25.64，1.05782三个数相 乘，应写为： n0.012125.61.06=0.328 2、 有效数字的运算规则 n在对数计算中，所取对数位数与真数有 效数字位数相同。 n例如： lg55.0=1.74 五、实验数据的测量值及其误差 n（一）误差 n误差：在实验测量过程中，由于测量仪 器的精密程度，测量方法的可靠性，以 及测量环境、人员等多方面的因素，使 测量值与直值间不可避免地

6、存在着一些 差异，这种差异称为误差，误差普遍存 在于测量过程中。 (二）真值 n真值也叫理论值或定义值，是指某物理量客观 存在的实际值。 n由于误差存在的普便性，通常真值是无法测量 的。 n通常通过理论真值、相对真值、近似真值三种 方法来选取真值。 （三）误差的表示方法 n1、 绝对误差 n某物理量经测量后，测量值与该物理量真值之间的 差异，即：绝对误差=测量值-真值 n在工程计算中：绝对误差=测量值-精确测量值=测 量值-算术平均值 n2、 相对误差 绝对误差 n相对误差= 100% n 真值 n 当绝对误差很小时，工程中可用测量值代替真 值计算相对误差，绝对误差是一个有量纲的值，相 对误差

7、是无量纲的真分数。 （三）误差的表示方法 n3、 引用误差 n 示值误差 n引用误差= 100% n 满刻度值 n测量仪表的精度等级是国家统一规定的，按引 用误差的大小分成几个等级，将引用误差的百 分数去掉，剩下的数值就称为测量仪表的精度 等级。电工仪表的精度等级分别为0.1，0.2， 0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级。 （四）误差的分类 n1、系统误差 n系统误差是指在一定条件下，对同一物理量进 行多次测量时，误差的数字保持恒定，或按照 某种已知函数规律变化。系统误差的大小用正 确度来表征。 n系统误差表明一个测量结果偏离真值或实际值 的程度，产生原因通常有：测量仪器、测量方

8、法、环境及人为因素。 （四）误差的分类 n2、偶然误差（随机误差） n偶然误差由于测量中一系列随机性因素的影 响而产生的误差。偶然误差的大小用精密度 一词表征。 n3、 过失误差（粗差） n过失误差是由于测量过程中明显歪曲测量结 果而引起的误差，如测错、读错、记错。产 生的主要原因为粗枝大叶、过度疲劳或操作 不正确。 n含有过失误差的测量值被称为坏值，正确的 实验结果不应该含有坏值，即所有坏值都要 剔除。 六、实验项目 n离心泵性能实验 n流体流动阻力的测定 n传热膜系数测定实验 n氧解吸实验 必做实验 精 馏 实 验 流化床干燥实验 实验一：离心泵性能实验 n一、实验目的： n1、了解离心泵

9、的构造，掌握其操作和调 节方法； n2、测量离心泵在恒定转数下的特性曲线 ，并确定其最佳工作范围； n3、测量管路特性曲线及双泵并联时特性 曲线； n4、了解工作点的含义及确定方法； 实验一：离心泵性能实验 n二、基本原理 n在一定转数下，泵的扬程、功率、效率与其 流量之间的关系，即为特性曲线。 n、泵的扬程 n He = H压力表 + H真空表 + H0 m n其中：H真空表，H压力表分别为离心泵进出口的 压力 m ； n H0为两测压口间的垂直距离，H0= 0.3m 。 实验一：离心泵性能实验 n 、泵轴输入离心泵的功率N轴 nN轴 = N电机电机传动 kw n其中：电机电机效率，取0.9

10、； n 传动传动装置的效率，取1.0 ； n、泵的有效功率e 4、泵的总效率为： kw 实验一：离心泵性能实验 n三、实验装置与流程 1 水箱 2 离心泵 3涡轮流量计 4 孔板流量计d=21mm 5流量调节阀 实验一：离心泵性能实验 n四、报告要求 n1、画出离心泵的特性曲线，该泵较为适 宜的工作范围。 n2、绘出管路特性曲线。 n五、思考题 实验二：流体流动阻力的测定 n一、实验目的 n1、掌握直管摩擦阻力系数的测量方法； n2、掌握突扩管及阀门的局部阻力系数的测 定方法； n3、回归光滑管的Re曲线，并与相应的经 验公式进行比较； 实验二：流体流动阻力的测定 n二、基本原理： 因此，通过

11、改变流体的流速可测定出不同Re下 的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的 管子的Re关系。 实验二：流体流动阻力的测定 n在湍流区内， = f（Re，/ d ），对于光滑管 大量实验证明，当Re在3103至105的范围内， 与Re的关系遵循Blasius关系式，即： 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根泊谡叶公 式和范宁公式，对比可得： 实验二：流体流动阻力的测定 1离心泵 2 水箱 3 电磁阀 4 涡轮流量计 5 管路切换阀 6 稳流罐 7测量管线 8流量调节阀 9 层流流量调节阀 三、 实验 装置 和流 程 实验二：流体流动阻力的测定 n自上而下分别为： nNo1 层流管，为61.7mm的不

12、锈钢管，管长1.2m； nNo2 球阀与截止阀，为273.5mm的不锈钢管； nNo3 光滑管，为273mm的不锈钢管，管长1.5m； nNo4 粗糙管，为272.5mm的镀锌管，管长1.5m； nNo5 突然扩大管，为223mm483mm的不锈钢 管； nNo6 孔板流量计（涡轮）管线，为483mm的不锈 钢管。 实验二：流体流动阻力的测定 n四、报告要求 n1、在双对数坐标纸上标绘出Re-/ d 的关系 曲线。 n2、将光滑管的Re 关系与Blasius 公式进行比 较。 n3、计算局部阻力系数。 n五、思考题P63 实验三：传热膜系数测定实验 n一、 实验目的 n1掌握传热膜系数的测定方

13、法； n2测定强化与非强化传热过程中，传热膜 系数准数关联式的系数A和指数m、n； n3测定套管换热器的静压损失与雷诺准数 的关系(选做内容）； n4通过实验提高对传热膜系数准数关联式 的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了 解工程上强化传热的措施。 实验三：传热膜系数测定实验 n二、基本原理 圆形直管内的强制湍流 实验三：传热膜系数测定实验 雷诺准数 普兰特准数努塞尔准数 实验三：传热膜系数测定实验 1、蒸汽发生器 2、蒸汽管 3、补水口 4、补水阀 5、排水阀 6、套管换热器 7、放气阀 8、冷凝水回流管 9、空气流量调节 阀 10、压力（压差）传感器 11、孔板流量计 12、空气管 13

14、、风 机 三、实验装置与流程 实验三：传热膜系数测定实验 n四、报告要求 n1、在双对数坐标系中绘出Nu/Pr0.4Re 的关系图。 n2、整理出流体在圆管内做强制湍流流动 的传热膜系数半经验关联式。 n3、将实验所得到的半经验关联式和公认 的关联式进行比较。 n五、思考题P75 实验四：氧解吸实验 n一、 实验目的 n1、熟悉填料塔的构造与操作。 n2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气 速的关系曲线。 n3、掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响 因素。 n4、学习气液连续接触式填料塔，利用传质速 率方程处理传质问题的方法。 实验四：氧解吸实验 n二、基本原理 n1、填料塔流体力学特性

15、 n2、传质实验 n本实验是对富氧水进行解 吸。由于富氧水浓度很小 ，可认为气液两相的平衡 关系服从亨利定律，即平 衡线为直线，操作线也是 直线，因此可以用对数平 均浓度差计算填料层传质 平均推动力。 实验四：氧解吸实验 n三、装置和流程 实验四：氧解吸实验 n四、报告要求 n1、计算并确定干填料及一定喷淋量下的 湿填料在不同空塔气速下，lgP与lgu的 关系曲线，并找出泛点与载点。 n、计算实验条件下（一定喷淋量、一 定空塔气速）的液相体积总传质系数Kxa 及液相总传质单元高度HOL。 n五、思考题P83 实验五：精 馏 实 验 n一、 实验目的 n1、测定精馏塔在全回流及部分回流条件下的

16、全塔效率； n2、测定精馏塔在全回流条件下的单板效率； n3、测定精馏塔在全回流条件下塔体浓度（温 度）分布； n4、测定再沸器的传热膜系数（选做内容）。 实验五：精 馏 实 验 二、 实验原理 实验五：精 馏 实 验 n板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有 两种定义方法： 1、总板效率E 2、单板效率E mL, 实验五：精 馏 实 验 n三、装置及流程 实验五：精 馏 实 验 n四、报告要求 n、在直角坐标系中绘制x-y图，用图解法求 出理论板数； n、测定精馏塔在全回流条件下塔体浓度（ 温度）分布； n、全回流条件下的全塔效率和单板效率； n、部分回流条件下的全塔效率； n、结合精