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1、实验一流体流动阻力的测定实验项目性质：验证性实验所属课程名称；化工原理实验实验计划学时 3 学时一、实验目的l 了解流体流动阻力的侧定方法；2 测定流体通过水平直管的摩擦系数 和雷诺准数 Re 的关系；3 学会压差计及流量计的使用方法。二、实验内容1 测定一定 d 下管摩擦系数 与雷诺准数 Re 的关系；2 测定流体通过直管时的摩擦阻力。三、实验原理流体在管路中流动时由于粘性剪应力和涡流存在，不可避免地要消耗一定机械能其消耗的机械能称为直管阻力不仅在直管中流动有阻力产生而且在流体通过管件，阀门、弯头管道突然扩大或缩小时也产生阻力，这种阻力称为局部阻力。流体在水平均匀直管作定常流动时，由截面 1
2、 流动到截面 2 时阻力损失表现在压强的降低即影响阻力损失的因素很多，流体性质：密度广，粘度产流动的几何尺寸：管长 L、管壁粗糙度、流动条件、流速 U。为了减少实验工作和变量数，能将实验装置用水（或空气）实验的结果具有普遍指导意义，通常采用因次分析 b 法，将上述影响因素组合成无因次准数形式即因此，只要知道 值就可以计算流体在管道中的流体阻力损失，层流时 ；湍流时， 是雷诺数及管壁相对粗糙度的函数。通过如图 1 的实验装置进行有限量的实验得到。四、实验装置及流程实验装置，共计四套，每套装置直管部分管径均为 d。13mm。两侧压点间的距离 L= 1800mm。实验装置流程图图 1 由离心水泵、控
3、制阀、切断阀、管子、管件、转子、流量计及压差计组成一个测试系统。本装置的实验介质水循环使用。流体流量分别由两个不同量程的转子流量计计量。 本装置用双管压差计测压差凸 P，双管压差计设有平衡阀；为排出管道残留气体，在装置最高处装排气阀，为了排出管道积液，装排液阀，测低流量压差时用倒 U 形压差计。五、实验操作要点1 实验前检查泵运转情况及设备，仪表是否完好；2 实验前关闭泵出口阀门，打开压差计平衡阀，防止跑水银；3 实验中注意关闭应切换的阀门，防止流体同时经过两条管路；4 注意排净系统和压差计的气泡；并防上跑水银；5 在进口阀全开的条件下；调节出口阀使流量由小到大，在测定流量范围内，布设 8 个
4、以上实验点；6. 每次流量调节后须经一定的稳定时间（约 35 分钟）方可记录测取各参数；7 调节流量田大到小重复（5 ）的步骤：8 停泵前必须先关闭出口阀；9 测试全部结果后，复验压差计两臂指示液面是否相同；如相同证明实验数据可靠。六、实验报告中实验结果部分的要求1.在双对数坐标纸上标绘 1Re 曲线；2. 列出实验全部原始数据并举例说明数据处理过程。七、思考题1 本实验装置入口压力为多少？用柏努力方程来说明。2. 泵起动和停止为什么关闭出口阀？3、U 形管压差计上装平衡阀有何作用，在什么情况下开平衡阀，又在什么情况下关平衡阀？4 为什么用双对数坐标纸绘几曲线？ 5 如何检查系统中空气是否排净
5、？6 如何校正压差计的零点？7 装置中测试直管段阻力的管子如果由水平改为垂直放置，形管压差计的读数 R 是否改变？为什么？8 结束后，如压差计的两臂批示液面有位差、意味什么？实验二流量计的流量校正实验项目性质；验证性实验所属课程名称化工原理实验实验计划学时 3 学时一、实验目的1 学会文丘里流量计和孔板流量计的使用方法：2 通过孔板（或文丘里）流量计孔流系数的测定了解孔流系数的变化规律；3 测定并比较文氏管和孔板流量计的永久压强损失。二实验内容l 测定孔板流量计或文丘里流量计的孔流系数；2 了解孔流系数的变化规律3 测定孔板（或文 5 里）流量计的永久压强损夭。三、实验原理流量计的种类很多，本
6、实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同 2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。我们 可以用流体运动规律导出孔板流量计的计算模型对不可压缩流体，其流速可用下式表示孔流系数 C 的引入虽然简化了流量计的计算模型 但影响 C 值的因素很多如流体在管道流动时的流动状态 Re，孔口面积 C与管道面积 A 的比值；测压方式，孔 D 形状及加工光洁度，孔板厚度和管壁粗糙度等，因此 z 能通过实验测定对测压方式、结构尺寸、加工状况等均已规定的标孔板。流量系数 C0 可
7、以表示为：孔板流量计是一种易于制造，结构简单的测量装置，因此使用广泛，但其主要缺点是能量损失大，用 U 管压差计可以测得这个损失（称为永久压强损失） ，为了减少能量损失可采用文丘里流量计，如图 2（b ）所示，其基本原理和孔权流量计一样，但由于流体流经有均匀收缩段和扩大段，流速平缓，故能量损失少，一般孔板流量计的能量损失百分数在 65% 右，文氏流量计的能量损失百分数仅有 15右。文丘里流量计计算公式如下： 工厂生产的流量计大都是按照标准规范生产的，出厂时一般都在标准状况下（101325Pa，20 ）以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，
8、往往所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测量准确和方便使用，应在现场进行流量计的校正，既使是已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大，也需要再一次校正，对于自制的非标准流量计，则必须进行校正，以确定其流量。流量计的校正有量体法，称重法和基准流量计法，量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的，而基准流量计法，则是用一个已被事先校正过而精度级较高的流量计作为被校流量计的比较基准。四、实验装置及流程实验装置共计四套（如图 3，每套在34x35mm 的不锈钢管路上装有文氏管流量计和孔板流量计，液体计量槽为： 300x600xl000mm，如图 3 所示
9、实验物料为水。被校的孔板或文丘里流量计上游必须有 30d。50dlfy 的直管段，下游必须大于 sd 内的直管段。取压采用角接法用 V 管压差计测定压差，用进口阀调节流量（或在每个分支管路用入口阀调节流量） 。五、实验操作要点1 熟悉实验装置及流程，观察倒 U 型和 U 压差件与管道的连接及测压接头在管道上的位置。打开压差计上的平衡阀和放气阀。2 先打开管道上的出口阀门，冉慢慢打开进口阀门，让水流经管道，以排出管道中的气体，关小出 u 阀造成管道系统中有较大的压力，使水通过测压导管并经 k 差计预部流出，以排除测量系统中的空气。3 空气排尽后，关紧所有压差计上部的放气阀，然后再关紧平衡阀关闭进
10、口阀门 打开倒 U压差计上的放气阀，再打开下部的排水阀。使玻璃管液面降至适当高度，夹紧排水阀和放气阀，再关紧下部的平衡阀，检查压差计两臂的读数是否相等。否则，表明测压系统中有空气积存，需要重新排气。4 用进口阀调节流量进行实验，由小流量到大流量，记取 3-1og 组数据。水的体积流量根据计量槽中水量的增长和相应的时间确定。5 流量由大到小重复“ 4”的方法。6 作完实验后；将阀门关闭，检查压差计读数是否为零，若不为零，应分析原因，并考虑是否要重作。7 实验装置复原、并做实验室内清洁工作。六、实验报告中实验结果部分的要求1 在半对数坐标纸上作出孔流系统和雷诺准数的关系曲线；2. 在双对数坐标纸上
11、标绘流量 V 与压差计读数 R 的关系曲线。3 计算过孔板、文氏管流量计的压头损失与永久损失百分数。七、思考题1 为什么速度式流量计安装时，要求前后有一定直管段，2C。一 Re 及 C。一 Re 曲线标线时为什么用半对数上标纸？3 单管压差计较 U 管压差计有什么优点？在使用时应注意什么问题？4 从实验中可以直接得到压差计读数 R V 的校正曲线，经整理后又可得到 C0 一 RE 曲线这两种方法各有什么优点？实验三离心泵特性曲线的测定实验项目性质：验证性实验所属课程名称：化工原理实验实验计划学时：3 学时一、实验目的1 熟悉离心泵的操作, 了解离心泵的结构的特性；（2）学习单级离心泵特性曲线的
12、测定方法。二、实验内容1 送液能力 Qe 的测定；（2）有效压头 He 的测定；3）电机功率 N 的测定；（4）离心泵效率的测定。（5）测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。三、实验原理泵是输送液体的机械，在选用泵时，一般总是根据生产要求的扬程和流量，参照泵的特性来决定，对一定类型的泵来说，泵的特性主要是指一定转速下，系的流 Q 扬程 He 效率 n、功率 Ne。和吸上高度 Hs 等。 当假定液体为理想液体，叶片无限多，定常流动时，可推导出扬程的理论计算公式。对于后弯叶片流量和理论扬程的关系如图 4 所示，实际上由于叶片是有限的；扬程只能达到第二条线，且实际流体在流动中摩擦以及各种局部阻力而引
13、起损失，从第二条线减去这些损失，就得到第三条线，另外流量变化阿引起冲击损失，此一损失在某一流量时为零，即图中 4 点，将此损失减去，即可得到泵实际扬程 He 显然以上讨论的损失是难以计算的，对每一台泵的特性必须用试验方法求得，实验时泵的进出口管上装有真空表和压力表，根据真空表和压力表读数可计算扬程，其计算式为：四、实验装置及流程装置（如图 5 由循环水槽、被测试高心泵、进出口管路及文丘里流量计；控制阀门及真空表和压力表组成的一个循环回路。进 D 管径 d50mm ，出口管径 d = 40mm。用功率表直接测电机输入功率（k W）：用水银压差计的压差高度该数查图得流量；用真主表、压力表测泵进出口
14、压强，用温度计测水温。五、实验操作要点1 首先检查设备、仪表及各种用具是否完好；盘泵看是否转动灵活；打开 U 型管压差计上的平衡夹和放水夹。2 引水灌泵，然后关闭泵出口阀，再启动泵（意启动泵前必须关闭出口阀） 。3 在适宜量下排净 U 彩管压差计内的空气。4 调节出口阀在高效率区范围内合理分割流量进行布点（14-16 个点） ，由离心泵出口阀调节流量由小到大然后由大变小重复测二遍。5 注意每次凋节流量稳定后方能读取各参数，特别注意不要忘记流量为零时的各有关参数。6 停泵前注意先关闭出口阀。六、实验报告中实验结果的要求1 写出所测定离心泵类型和规格、设备编号及泵，性能有关的参数（原始记录表格）
15、。2 始出高心泵特性实验结果（结果表格） ，并标绘出曲线图，注明实验条件指出适宜的范围和最适宜的操作点。3 将实验结果和制造厂家给出数值做比较。4 自编计算机程序，处理实验数据（选作） 。七、思考题1.从实验数据分析为什么在出口阀关闭情况下启动泵。2. 离心京启动前为什么先引水灌泵如果已经引水灌了 B 但离心泵还是打不上水来（或水量很小） ，可能是什么原因。3.离心泵调节流量方法一般用出口阀，这种方法有何优缺点？其它类型了行吗？还有其它方法没有？4 正常工作的离心泵，进 D 管上设阀门是否合理？为什么？5 理论上分析，用实验泵输送密度为 1200kgm ）盐水与输送 20t 水（忽略粘度影响）
16、在相同体积量下；你认为压头是否变化？功率是否变化？同一温度下吸上高度是否变化？6 在测定离心泵各参数时，从小到大与从大到小各参数有什么变化？为什么？7 为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，出 D 处压力表的读数越小？实验四 气体传热膜系数测定实验项目性质：综合性实验所属课程名称：化工原理实验实验计划学时：4 学时一、实验目的1 掌握传热膜系数的测定方法；2 通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数 A 和指数 m、n 的方法；3 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。二、实验内容1 规定空气在圆形光滑水平面管内强制对流的传热膜系数；2 用实验数据确定 Nu，Re 及 Pr 的关系；3 管内加入强化传热元件，确定 Nu，Re 及 Pr 的关系。三、基本原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数当流体无相交时对流传热准数关联式的一般形式为：对于强制湍流而言，Gr 准数
