[工学]化工原理实验指导书.doc

化工原理 实验指导书 化学与化学工程系 化学工程教研室 2012.09  目 录 实验一 雷诺实验 1 实验二 柏努利实验 4 实验三 流体流动阻力测定 7 实验四 离心泵特性曲线测定 12 实验五 对流给热系数测定 15 实验六 填料吸收塔传质系数测定实验 20 实验七 筛板精馏塔系统实验 24 实验八 干燥速率曲线的测定实验 29 实验九 转盘萃取塔实验 33 实验十 膜分离实验装置 39 实验一 雷诺实验 一、实验目的 1．观察流体在管内流动的两种不同流型。 2．测定临界雷诺数。 二、基本原理 流体流动有两种不同型态，即层流(滞流)和湍流(紊流)。流体作层流流动时，其流体质点作直线运动，且互相干行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动，但流体的主体向某一方向流动。 雷诺准数是判断流动型态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示： 式中，Re——雷诺准数，无因次； d——管子内径，mm； u——流体流速，m／s； ρ——流体密度，kg／m3； μ——流体粘度；Pa·s。 年 月 日 水温 NO 流量ml/s 流速m/s Re×103 现 象 1 2 3 4 5 实验二 柏努利实验 一、实验目的 1、加深对能量转化概念的理解； 2、观察流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。 二、实验原理 对于不可压缩流体，在导管内作定常流动，系统与环境又无功的交换时，若以单位质量流体为衡算基准，由于导管截面上的流速不同，而引起相应静压头变化，其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述，即： 式中：——每千克质量流体具有的位能，J/kg； ——表示每千克质量流体具有的动能，J/kg； ——表示每千克质量流体具有的压强能，J/kg ——表示每千克质量流体在流动过程中的摩摖损失，J/kg。 若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为? )式中： Z — 流体的位压头，m液柱； P — 流体的压强，Pa； u — 流体的平均流速，m · s –1； ρ － 流体的密度，kg · m – 3； －流动系统内因阻力造成的能量损失，J·kg –1； －流动系统内因阻力造成的压头损失，m液柱。 因此，由于导管截面和位置发生变化引起流速变化，致使部分静压头转化成动压头，它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。 三、实验装置 如图2-1所示，本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对测压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管由一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。 实验装置的流程如图所示。液体稳压水槽流入实验导管，途径直径分别为、和mm的管子，最后排除出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量需直接由计时称量测定之。四、实验方法/m hA mm hB mm hC mm hD mm hE mm hF mm 0 （表中A、B…分别为实验装置流程图中从左至右的六根测压管，下表同） 2、流动体系的机械能分布及其转换 No 流量 l/h hA mm hB mm hC mm hD mm hE mm hF mm 1 2 3 4 5 六、实验讨论 1、静压头大小的比较（即HA、HC及HE大小比较，并分析原因） 2、能量是否守恒（即HA+HB、HC+HD及HE+HF大小比较，HB可分别用直接读数和u2/2g代替） 3、HA1+HB1、HA2+HB2…HA5+HB5比较, HC1+HD1、HC2+HD2…HC5+HD5比较，并分析原因 4、如果实验导管中变径管直径小于沿程直径，实验结果会有什么变化？ 实验三 流体流动阻力测定 一、实验目的 1．掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，将所得的λ~Re方程与公认经验关系比较。 3．测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。 4．学会压差计和流量计的使用方法。 5．观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。 二、基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1．沿程阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完