化工原理实验讲义(版本).doc

化工原理实验 实验讲义 西南科技大学材料科学与工程学院 材料基础中心实验室 二○一三年十二月 目 录 实验一、流体力学综合阻力实验A 2 实验二、固体流态化的流动特性实验 6 实验三、除尘性能实验 11 实验四、圆球法测固体材料导热系数 13 实验一、流体力学综合阻力实验A 实验前介绍 双台综合阻力实验台（图1）为流体力学综合性多用途教学实验装置。为双台型，可供两组学生同时进行实验。利用本装置可进行下列实验： 1．沿程阻力实验 2．局部（阀门）阻力实验 3．孔板流量计流量系数测定实验 4．文丘里流量计流量系数测定实验 实验装置 实验台的结构简图如图1所示。它主要由沿程阻力实验管路1、局部（阀门）阻力实验管路2、孔板流量计实验管路3和文丘里流量计实验管路4等四路实验管所组成，并有水泵及其驱动电机5，塑料储水箱6，有机玻璃回水水箱及计量水箱7（实测流量时用）、压差显示板8（图中未示出）和一些闸门组成的实验水循环系统和压差显示系统等，双台实验装置安装在一个底架9和管道支架10上。 文丘里实验管路为所有其它实验管路共用的出流通道。 图1 实验台结构简图 工业应用 以水泥工业的预热预分解系统为例：对于预热器系统来说，系统的阻力损失直接关系到能耗问题，因此在设计时就要充分考虑到局部阻力和沿程阻力等，所以了解这两种阻力的性质、可能出现的情况、以及如何减少这类损失等知识是很有必要的。对于其他生产工艺来说都是同样的重要。 在生产中经常要对系统的稳定运行进行热工标定，即：测定管道内的流体速度，以检测系统是否正常稳定运行，并依此数据进行调节。这就会用到流量计和毕托管等测定流体速度，所以掌握其操作方法对科学研究和指导生产都有着重要的意义。 （一）沿程阻力实验 1．实验目的 （1）测定流体在等直流管中流动状态下，不同雷诺数时的沿程阻力系数，并确定它们 之间的关系。 （2）了解流体在管道中流动时能量损失的测量和计算方法。 2．实验方法和操作 (1) 实验前的准备。 ① 熟悉实验装置中用于沿程阻力实验的具体结构及流程。 ② 进行沿程阻力实施管路流体循环系统的试运转，并进行系统的排气处理；关闭局部阻力实验管路和孔板流量计（及毕托管）实验管路两端进水阀门和出水阀门，开启沿程阻力实验管路上两端的进水阀门（从水泵出口进水）和出水阀门；使沿程阻力实验管路和文丘里实验管路及其流体的出口和回水水箱（或计量水箱）形成沿程阻力实验系统的循环回路，然后启动水泵，用沿程阻力实验管路两端的阀门来调节流量（一般可开大进水阀门，再用出水阀门来控制和调节实验流量）。实验系统形成正常的水循环后，应仔细排除实验管路中，也包括导压胶管中存留的空气，以提高测试精度。 ③ 用玻璃温度计测出实验水温。 (2) 进行测试 ① 调节沿程阻力实验管路的出水阀门，先选定较小的流量，使沿程阻力实验系统的相应两根测压管所显示的压差约200 mm水柱左右，以这个压差为起始测试点。并在此工况下用计量水箱和秒表测量出相应的水流流量。 ② 然后逐次适量开大出水阀门的开度，逐次测读相应的阻力压差和流量。建议实验做6~10个试验点，直至阻力压差达到接近最高的允许水柱高度为止。 ③ 实验数据处理 实验测试数据和计算所得结果可填入建议的表格1中。 根据达西公式，即可求出沿程阻力系数： ； 相应的雷诺数Re： 。 式中： ——阻力试验管内径，m；（本试验管内径＝16mm） ——试验管道测试段长度，m； ——重力加速度，m/s2； ——测试段的沿程水头损失h1-h2，mH2O； ——实验工况下管道中流体的平均流速，m/s； ——水的运动粘度，m2/s [可查表或从水的粘温曲线上求得] 。 表1 项 测 目 试 结 果 序号 流速及流量 测压管指示 沿程阻力系数 雷诺数 接水 总量 (m3) 接水 时间 (s) 体积 流量 (m3/s) 平均 流速 (m/s) (m) (m) 沿程 损失 (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [注] d= m； L= m ； 水温： ℃。 可根据测算得到的和值，在双对数坐标纸上标绘出两者的关系点和关系曲线，并可与教材上的曲线相比较，作出分折和讨论。 （二）局部阻力实验 l. 实验目的 掌握用实验方法测定阀门管件在流体流经管路时的局部阻力系