《化工原理实验指导书》

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1、化工原理实验指导书化工原理实验指导书沈阳工业大学6月目录实验一流体流动阻力的测定 1实验二离心泵特性曲线的测定2实验三恒压过滤实验 4实验四传热综合实验 6实验五 筛板式精馆塔的操作及塔板效率测定 9实 验 六洞 道 干 燥 实验 11综合实验一 气体搅拌萃取塔液-液萃取实验13综合实验二间歇精馆实验 16演示实验柏努利方程实验 17雷诺实验20实验一 流体流动阻力的测定一、实验目的1、 了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法；2、 确定摩擦系数入与雷诺数 Re的关系。二、基本原理由于流体具有粘性，在管内流动时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流动时，质点间不断相互碰撞，引起质点间动量交换，从而产 生

2、了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和流体的涡流产生了 流体流动的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程 式，可得: Pf = PL一两侧压点间直管长度（m）2dPf17寸duRe d一直管内径（m）X 一摩擦阻力系数u一流体流速（m/s） Pf直管阻力引起的压降（N/m2）四一流体粘度（Pa.s）P 流体密度（kg/m3）本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验改变水流量，测得一系列流量下的Pf值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入和 Re,在双对数坐标纸上绘出X Re曲线。三、实验装置简要说明水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量，

3、然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，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压器或空气 一水倒置U型管来测量。四、实验步骤:1、向储水槽内注蒸馆水，直到水满为止。2、大流量状态下的压差测量系统 ，应先接电预热10-15分钟，观 擦数字仪表的初始值并记录后方可启动泵做实验。3、 检查导压系统内有无气泡存在 .当流量为0时打开B1、B2 两阀门，若空气一水倒置 U型管内两液柱的高度差不为 0,则说明系 统内有气泡存在，需要排净气泡方可测取数据。排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。4、 测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，

4、一般测 1520组数,建议当流量读数小于 300L/h时，用空气一水倒置 U型 管测压差 P。5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。五、使用实验设备应注意的事项：1、调流量要慢、稳、准。2、 利用压力传感器测大流量下P时,应切断空气一水倒置U型管B1、B2两阀门否则影响测量数据。3、在实验过程中每调节一个流量之后待流量和直管压降的数 据稳定以后方可记录数据。4、若较长时间不做验验，启动离心泵之前应先转动泵轴使之灵活运转，否则烧坏电机。实验二离心泵特性曲线测定一、实验目的1、熟悉离心泵的操作与结构；2、测定离心泵在一定转速下的特性曲线。二、基本原理在一定转速下，离心泵的压头He，轴功率N

5、及效率门均随实际流量 Qe的大小而改变。因此泵的特性是由H=f(Qe),Ne=f(Qe)和门=f(Qe)三条曲线来决定。而此三条曲线是经实验测得标绘出来。1、流量Qe的测定Qe Co Ao*经过调节阀门改变水流量的大小,米用文式流量计测得压差，求其相应的体积流量 Qe。单位(m3/s)2、离心泵压头He的测定Z旦丈Hg 2g2Z出H f (入-出)g 2g在离心泵的吸入口和压出口之间列柏努力方程.离心泵d入=d出F FH （Z 出 Za） （m）g u入=u出 又Hf（入-出）可忽略3、离心泵轴功率的计算泵轴功率N =电机输出功率=功率表读数 冲机效率（Kw）泵的有效功率 Ne HQ迫H（KW

6、）1000102Ne N功率表读数=电机输入功率式中：A。一文丘里流量计喉管的横截面积C。一流量系数C0=1 P一文丘里流量计的压差Z出一Z入离心泵进出口管路的垂直距离P出一P入离心泵进出口管路的压强三、实验装置简要说明本实验用 WB70/055型离心泵进行实验，用离心泵将储水槽内的水抽出,送入离心泵性能测定管路测量系统，然后由压出管排至水槽。在泵的吸入口和压出口处，分别装有真空表和压力表，以测量水进口处的压力。泵的出口管线装有文氏流量计及调节阀门，用来调 节水的流量或管内压力。四、实验方法1、向储水槽内注蒸馆水，直到水满为止。2、在启动离心泵之前需做如下检查 ：(1)流量调节阀门10和2,离

7、心泵出口压力表和真空表的调节阀 倒置U型管的阀门Bi、B2均应关闭。(2 )流量测量压差变送器的平衡阀打开。3、 启动离心泵，打开阀门10至全开。稍停片刻，待流体赶净管 路内的气泡后关闭平衡阀。打开压力表及真空表的调节阀。4、测取数据顺序可任选。切记流量从最大至流量为零应均匀 取点1520组数据。5、数据测量完毕，关闭压力表，真空表并把平衡阀打开。五、使用实验设备应注意的事项1、启动离心泵之前，一定要检查各处阀门。2、流体在管路输送中不应有气存在。3、 测量数据将流量传感器的平衡阀一定处于关闭状态，否则影 响测量数据值。4、离心泵不要长时间空转。1、对现有实验条件，泵的特性曲线能否改变？2、

8、管路排水口安装在水面之上和浸在水中对实验值有何影响?3、 由实验得知，泵的流量越大，泵进口处真空度越大，为什么？实验三恒压过滤实验一、实验目的1、 熟悉实验装置的结构和操作方法；2、 测定在恒压操作时的过滤常数K,qe, T e,并以实验所得结果 验证过滤方程式，增进对过滤理论的理解；3、改变压强差重复上述操作，测定压缩指数s和物料特性常数 k。二、实验原理过滤过程是将悬浮液送至过滤介质及滤饼一侧，在其上维持另一侧较高的压力，液体则经过介质而成滤液，而固体粒子则被截留逐渐形成滤饼。过滤速度由过滤介质两端的压力差及过滤介质的阻力决定。过滤介质阻力由二部分组成，一为过滤介质，一为滤饼（先积下来的滤

9、饼成为后来的过滤介质）。因为滤饼厚度（亦即滤饼阻力）随着时间而增加，因此恒压过滤速度随着时间而降低。对于不可压缩性滤饼，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+V e）2=KA 2（ r + r e）式中:Vt时间内的滤液量 （m3）Ve虚拟滤液的体积，它是形成相当于过滤介质阻力的一层滤饼时，应得到的滤液量（m3）A过滤面积（m2）K过滤常数（m2/s）t 相当于得到滤液V所需的过滤时间（s）T e相当于得到滤液Ve所需的过滤时间（S）上式也可写成：q 2+2qeq=K r式中：q=V/A,即单位过滤面积的滤液量 （m）qe=Ve/A,即单位过滤面积的虚拟滤液量（m）将过

10、滤方程式微分后得到d 2q 2qe dq K K整理后得：将 t / q对q标绘（q取各时血南藉内也早均由B ）,世常情脱以代,则得q dqq_ 2q 2qeq K K下,各点均在一条直线上,如图所示,直线斜率2/K=A/B,结局2qe/K=C由此可求出 K和qe。r e由下式得：qe2 K e在实验中，当计量瓶中的滤液达到100ml刻度时开始按表计时,作为恒压过滤时间的零点。可是，在此之前吸滤早已开始，即计时q表示，这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质，在整理数之前系统内已有滤液存在，这部分滤液量可视为常量以据时应考虑进去，则方程应改写为：22,qqe qVq K K q二 V

11、系统存液量为170mlA过滤常数的定义式：K 2kp1s两边取对数：lg K (1 s)lg( p) lg(2k)绘是一条直线。直线的斜率 pK直线上任一点处的数定义式计算物料特性常数因s常数，k 常数，故K与 p的关系，在双对数坐标上标1 s,由此可计算出压缩性指数s,读取K值，将K、 p数据一起代入过滤常k。三、实验装置简要说明本实验装置由过滤漏斗、滤浆桶、搅拌桨、计量筒、缓冲罐、及真空泵等组成。滤浆槽内配有一定浓度的硅藻土悬浮液，用电动搅拌器进行搅拌（浆液不出现漩涡为好）。滤浆在滤浆槽中经搅拌均匀后，启动真空泵，使系统内形成真空达指定值。滤液经过滤漏斗清液进入计量筒固相被留在过滤漏斗上逐

12、渐生成滤饼。定时读取计量筒的液位，并记录。系统真空度可由真空阀进行调节。四、实验步骤1、熟悉实验装置流程2、装置接通电源，启动电动搅拌器，待槽内浆液搅拌均匀，将过 滤漏斗安装好，固定于浆液槽内。3、打开放空阀7关闭旋塞4及放液阀10。4、启动真空泵，用放空阀7及时调节系统的真空度，使真空表的读数稍大于指定值，然后达凯旋塞4进行抽滤。此后时间内要注 意观察真空表的读数应恒定于指定值。当计量瓶滤液达到100ml刻度时按表计时，做为恒压过滤时间的零点。记录滤液每增加 100ml所用的时间。当计量瓶读数为800ml时停止计时，并立即关闭旋塞4。5、把放空阀7全开，关闭真空泵，打开旋塞4,利用系统内的大

13、 气压和液位高度差把吸附在过滤介质上的滤饼压回槽内。放出计量瓶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。卸下过滤漏斗洗 净待用。6、改变真空度重复上述实验。7、实验结束后，关闭电源。五、实验注意事项1、过滤漏斗如图安装，在滤浆中浸没一定深度 ，让过滤介质平 行于液面，以防止被空气抽如造成滤饼厚度不均匀。2、启动搅拌器前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。将调速钮调在最小位置，打开调速器开关，将调速钮从小到大 位调节，不允许高速档启动，转速状态下出现异常时或实验完毕后将调速钮恢复最小位。3、用放空阀7调节。控制系统内的真空度恒定 ，以保证恒压状态下操作。实验四传热综合实验一、实验目的1、 经

14、过实验掌握传热膜系数a的测定方法，并分析影响a的因素；2、 掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数C和指数 m、n的方法；3、 经过实验提高对a关联式的理解，了解工程上强化传热的措施；4、掌握测温热电偶的使用方法。二、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数a,当流体无相变化时对流传热准数关联式一般形式为：Nu = C Rem Prn Grp对强制湍流，Gr准数能够忽略。Nu = C Rem Prn本实验中，可用图解法和最小二乘法两种方法计算准数关联式中的指数m、n和系数Co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。为了便于掌握这类方程的关联方法，可取n = 0.4(实验中流体被加热)。这样就简化成单变量方程。两边取对数 ，得到直