《化工原理实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理实验指导书（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 .化工原理实验指导书工业大学2003年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 筛板式精馏塔的操作与塔板效率测定 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 间歇精馏实验 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、了解流体在管道摩擦阻力的测定方法；2、确定摩擦系数与雷诺数Re的关系。二、基本原理由于流体具有粘性，在管流动时必须克服摩擦力。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，从而产生了湍动阻力，
2、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 =P L两侧压点间直管长度(m)d直管径(m)摩擦阻力系数u流体流速（m/s）Pf直管阻力引起的压降（N/m2）流体粘度（Pa.s）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，分别求出和Re，在双对数坐标纸上绘出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，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。
3、 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水倒置U型管来测量。四、实验步骤:1、向储水槽注蒸馏水,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、检查导压系统有无气泡存在.当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气水倒置U型管两液柱的高度差不为0，则说明系统有气泡存在,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，一般测1520组数，建议当流量读数小于300L/h时，用空气水倒置U型管测压差P。5、待数据测量完毕，关
4、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与效率均随实际流量Qe的大小而改变。因此泵的特性是由H=f(Qe),Ne=f(Qe)和=f(Qe)三条曲线来决定。而此三
5、条曲线是经实验测得标绘出来。1、流量Qe的测定通过调节阀门改变水流量的大小，采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u入=u出 又Hf(-出)可忽略、离心泵轴功率的计算泵轴功率N = 电机输出功率 = 功率表读数电机效率（Kw）功率表读数 = 电机输入功率式中：A0文丘里流量计喉管的横截面积C0流量系数C0=1P文丘里流量计的压差出入离心泵进出口管路的垂直距离出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，用离心泵将储水槽的水抽出，送入离心泵性能测定管
6、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与调节阀门，用来调节水的流量或管压力。四、实验方法1、向储水槽注蒸馏水，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,离心泵出口压力表和真空表的调节阀,倒置U型管的阀门B1、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，待流体赶净管路的气泡后关闭平衡阀。打开压力表与真空表的调节阀。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
7、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、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，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 。
8、二、实验原理过滤过程是将悬浮液送至过滤介质与滤饼一侧，在其上维持另一侧较高的压力，液体则通过介质而成滤液，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与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， 所以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+Ve）2=KA2（+e）式中：V时间的滤液量 （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）
9、K过滤常数 （m2/s）相当于得到滤液V所需的过滤时间 （s）e相当于得到滤液Ve所需的过滤时间 （s）上式也可写成： q2+2qeq=K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）将过滤方程式微分后得到 2qdq+2qedq=Kd/q（s/m）C BA整理后得：q （m3/m2）将/q对q标绘(q取各时间间隔的平均值),在正常情况下,各点均在一条直线上,如下图,直线斜率2/K=A/B,结局2qe/K=c由此可求出K和qe 。e由下式得：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。但是，在此之前吸
10、滤早已开始，即计时之前系统已有滤液存在，这部分滤液量可视为常量以表示，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，在整理数据时应考虑进去，则方程应改写为： 系统存液量为 170ml 过滤常数的定义式：两边取对数：因，故K与p的关系，在双对数坐标上标绘是一条直线。直线的斜率，由此可计算出压缩性指数s，读取pK直线上任一点处的K值，将K、p数据一起代入过滤常数定义式计算物料特性常数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、与真空泵等组成。滤浆槽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
11、，使系统形成真空达指定值。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，待槽浆液搅拌均匀，将过滤漏斗安装好，固定于浆液槽。3、打开放空阀7关闭旋塞4与放液阀10 。4、启动真空泵，用放空阀7与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
12、关闭旋塞4 。5、把放空阀7全开，关闭真空泵，打开旋塞4，利用系统的大气压和液位高度差把吸附在过滤介质上的滤饼压回槽。放出计量瓶的滤液并倒回槽，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、实验完毕后，关闭电源。五、实验须知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。控制系统的真空度恒定，以保证恒压状态
13、下操作。实验四 传热综合实验一、实验目的1、通过实验掌握传热膜系数的测定方法，并分析影响的因素；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、通过实验提高对关联式的理解，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，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准数可以忽略。 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C。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，得到直线方程：在双对数坐标系中作图，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得到系数C，即用图解法，根据实验点确定直线位置，有一定的人为性。而用最小二乘法回归，可以得到最正确关联结果。应用计算机对多变量方程进行一次回归，就能同时得到C、m、n。可以看出对方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。雷诺准数努塞尔特准数普兰特准
