化工原理實驗課件

1、實驗一 流體流動阻力的測定 一、 實驗?zāi)康暮腿蝿?wù) 1.了解流體流過管路系統(tǒng)的阻力損失的測定方法；2.測定流體流過圓形直管的阻力，確定摩擦系數(shù)與流體Re的關(guān)系；3.測定流體流過管件的阻力，局部阻力系數(shù)； 4.學(xué)會壓差計和流量計的使用方法； 5.識別管路中各個管件、閥門，并了解其作用； 二、實驗原理流體的流動性，即流體內(nèi)部質(zhì)點之間產(chǎn)生相對位移。真實流體質(zhì)點的相對運動表現(xiàn)出剪切力，又稱內(nèi)摩擦力，流體的粘性是流動產(chǎn)生阻力的內(nèi)在原因。流體與管壁面的摩擦亦產(chǎn)生摩擦阻力，統(tǒng)稱為沿程阻力。此外，流體在管內(nèi)流動時，還要受到管件、閥門等局部阻礙而增加的流動阻力，稱為局部阻力。因此，研究流體流動阻力的大小是十分重要

2、的。 I直管摩擦系數(shù)測定 流體在管道內(nèi)流動時，由于流體粘性作用和渦流的影響產(chǎn)生阻力。阻力表現(xiàn)為流體的能量損失，其大小與管長、管徑、流體流速等有關(guān)。流體流過直管的阻力計算公式，常用以下各種形式表示： 或 式中hf 以能量損失表示的阻力，Jkg； Hf 以壓頭損失表示的阻力，m液柱； Pf以壓降表示的阻力，Nm2 L管道長，m d管道內(nèi)徑，m； u流體平均流速，m/s； P流體密度，kgm3； 摩擦系數(shù)，無因次； g重力加速度，g一9.81m/s2。 為直管摩擦系數(shù)，由于流體流動類型不同，產(chǎn)生阻力的原因也不同。層流時流體流動主要克服流體粘性作用的內(nèi)摩擦力。湍流時除流體的粘性作用外，還包括渦流及管壁

3、粗糙度的影響，因此的計算式形式各不相同。層流時，利用計算直管壓降的哈根泊謖葉公式： 和直管阻力計算公式(3)，比較整理得到的理論計算式為 由此式可見，與管壁粗糙度無關(guān)，僅為雷諾數(shù)的函數(shù)。 湍流時，由于流體流動的復(fù)雜性和管壁粗糙度的影響，的計算比層流復(fù)雜，是利用因次分析和實驗得到計算公式。將影響阻力的許多因素表示為壓降的函數(shù)，即 通過因次分析得到以下準(zhǔn)數(shù)函數(shù)式， 也與計算直管阻力的公式(3)相比較，整理得到： 由此式可見，湍流時直管摩擦系數(shù)，是流體流動Re和管壁相對粗糙度d的函數(shù)。此函數(shù)的具體形式通過實驗確定。 許多學(xué)者實驗研究了上述函數(shù)關(guān)系，其中較簡單的是柏拉修斯(Blasius)公式： 此式

4、適用于光滑管，Re在25001105范圍內(nèi)。對粗糙管與Re的關(guān)系，可見化工原理教材上冊摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re及相對粗糙度/d的關(guān)系圖及其他學(xué)者的計算公式。 本實驗是利用水作實驗，在管長、管徑和管壁粗糙度一定的條件下，改變水的流量，測定直管阻力，即流體壓力降Pf=P1P2，然后分別計算和Re值，考察兩者的關(guān)系。 2局部阻力系數(shù)測定 流體在管路中流過管件如閥門、彎頭、三通、突然擴大或突然收縮等處時，產(chǎn)生渦流形成阻力，習(xí)慣稱為局部阻力。其計算式表示為 式中，稱為局部阻力系數(shù)，無因次。它與管件的幾何形狀與Re有關(guān)。當(dāng)Re大到一定時，與Re無關(guān)，成為定值。管件的局部阻力系數(shù)也都是由實驗測定的。 三、實驗裝

5、置 四、實驗要求1根據(jù)實驗內(nèi)容的要求和流程擬定實驗步驟2根據(jù)流量范圍和流動類型劃分，大致確定實驗點的分布。3經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，可以開始按擬定步驟進(jìn)行實驗操作。先排氣，再測定數(shù)據(jù)。4在獲取必要數(shù)據(jù)后經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后可停止操作。將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)，做好清潔工作。五、操作方法 1熟悉實驗裝置及流程。觀察U型（倒U型壓差計）與實驗管道和管件上測壓接頭的連接及位置。弄清楚排氣及平衡旋塞的作用和使用方法。2檢查實驗的管路上各閥門是否處于正確狀況： U形管壓差計上的平衡閥及相應(yīng)的測壓閥是否打開？若未打開，則將其打開。排氣旋塞是否關(guān)閉和管路出口閥是否關(guān)閉？若未關(guān)閉，則將其關(guān)閉。3根據(jù)離心泵的安裝位置

6、判斷是否需要灌泵？若需引水灌泵，則打開引水閥和泵體放氣閥，觀察到有水從泵體放氣閥溢出，表示氣體被排盡，關(guān)閉放氣閥和引水閥。啟動水泵。（注意在泵出口閥關(guān)閥的情況下，泵轉(zhuǎn)動不可過久，以防其發(fā)熱損壞）。4系統(tǒng)排氣慢慢打開出口閥，讓水流入實驗管道和測壓導(dǎo)管，排出管道和測壓導(dǎo)管中的氣體。排氣時可以反復(fù)調(diào)節(jié)泵的出口閥和有關(guān)管道上的其他閥門，使積存在系統(tǒng)中的氣體全部被流動的水帶出。 (1) 總管排氣：先將控制閥開足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走，然后打開總管排氣閥，開足后再關(guān)閉，重復(fù)三遍。 (2) 引壓管排氣：依次分別對每個放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。 (3) U型壓差計排氣：關(guān)閉平衡

7、閥，依次分別打開2個放氣閥，此時眼睛要注視著U型壓差計中的指示劑液面的上升，防止指示劑沖出，開、關(guān)重復(fù)三次。（4）檢驗排氣是否徹底是將控制閥開至最大，再關(guān)至為零，看U型壓差計讀數(shù)，若左右讀數(shù)相等，則判斷系統(tǒng)排氣徹底；若左右讀數(shù)不等，則重復(fù)上述（2）（3）步驟。5確認(rèn)系統(tǒng)中的氣體被排凈后，關(guān)閉平衡閥，準(zhǔn)備測取數(shù)據(jù)。裝置二 倒型壓差計的處理。關(guān)閉泵的出口閥14，小轉(zhuǎn)子流量計出口閥2和202mm實驗直管入口閥8然后再慢慢打開小轉(zhuǎn)子流量計閥2，此時可以看到倒型壓差計玻璃管中的水被排出，液面下降，當(dāng)液面降到最低位置時，關(guān)閉閥2接著關(guān)閉上部的排氣旋塞17，以切斷與大氣的連通，此時如果打開泵的出口閥14因玻

8、璃管內(nèi)空氣被壓縮，其水面會上升到適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定位置。如果水面不斷上升以致充滿整個玻璃管內(nèi)，說明排氣旋塞沒有關(guān)閉或未關(guān)嚴(yán)，排氣失敗，需要關(guān)閉水泵的出口閥，重新排水處理。6實驗數(shù)據(jù)測定用管路出口閥調(diào)節(jié)流量，注意閥門的開度，在最大流量范圍要合理分割流量，進(jìn)行實驗布點。測量完成后，打開各測壓計的平衡閥。7改測另一條管路； 打開第二條管路上相應(yīng)的閥門及測壓閥，關(guān)閉第一條管路上的相應(yīng)的閥門及測壓閥。8實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵的出口閥，停泵。請指導(dǎo)教師檢查實驗數(shù)據(jù)，通過后停止實驗，將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)，做好清潔工作。六、注意事項1、在排氣和使用時要特別注意開關(guān)順序，因若操作失誤，就可能發(fā)生沖走水銀的事故。2、實驗

9、開始與結(jié)束后，都應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥，檢查各壓差計兩管讀數(shù)是否相等，否則是排氣過程氣泡沒排凈或?qū)嶒炦^程有氣泡進(jìn)入測量系統(tǒng)。3、實驗時需選擇管路實驗順序，并開關(guān)相應(yīng)的閥門。4、裝置一直管測量段管長都為2m；裝置二1 42mm直管的測量段管長為1.1m，202 mm直管的測量段管長為1.5m。5、數(shù)據(jù)測定時，層流由于流量范圍較小，只要取三組數(shù)據(jù)；湍流一般應(yīng)取8l0組數(shù)據(jù)。6、要注意分清各壓差計的連接位置和壓差計所用的指示液，不能混淆；數(shù)據(jù)記錄時要注意有效數(shù)字和單位。7、注意兩直管管路包括引壓管都要排氣。8、由于系統(tǒng)的流量采用渦輪流量計計量，其小流量受到結(jié)構(gòu)的限制，因此，從大流量做起，實驗數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確。

10、9、改變流量后須等流量穩(wěn)定后再測量數(shù)據(jù)。10、若發(fā)現(xiàn)流量顯示儀讀數(shù)達(dá)不到零，可采用將調(diào)節(jié)閥開至最大，再快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，流量顯示儀讀數(shù)將為零，可能此讀數(shù)不久還會上升，仍為正?，F(xiàn)象，上升的數(shù)據(jù)不采集，以零計。此時其余的儀表讀數(shù)不隨顯示儀讀數(shù)而變。六、原始實驗數(shù)據(jù) 裝置一管徑_ 直管兩測壓接頭間長度_ 水溫_渦輪流量系數(shù)_序號流量計讀數(shù)/sec粗糙管阻力壓差計讀數(shù)cm螺旋槽管阻力壓差計讀數(shù)cm管件阻力壓差計讀數(shù)cm閥門阻力壓差計讀數(shù)cm左右差值左右差值左右差值左右差值12裝置二管子內(nèi)徑 mm 直管兩測壓接頭間距離 m 水溫 1、直管阻力序號流量計流速um/sRe壓差計讀數(shù)mmH2O或mmHgPN/m

11、2摩擦系數(shù)備注L/hm3/h左右差122、閥門局部阻力球心閥兩測壓接頭間距離 m 閘閥門兩測壓接頭間距離 m序號流量流速Re球心閥阻力壓差計讀數(shù)mmH2OPN/m2阻力系數(shù)球心閥阻力壓差計讀數(shù)mmH2OPN/m2阻力系數(shù)m3/hm/s左右差左右差12七、實驗報告要求1、數(shù)據(jù)整理結(jié)果表2、計算示例以其中一組數(shù)據(jù)的計算舉例。3、作圖并討論實驗結(jié)果根據(jù)測定的數(shù)據(jù)，計算Re和值，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪二者的關(guān)系，并與教材上的圖線相比較?；虬唇?jīng)驗式關(guān)聯(lián)并與層流理論式和湍流柏拉修斯公式比較。4回答下列思考題、。（1）型壓差計的平衡旋塞和排氣旋塞起什么作用?怎樣使用?在什么情況下會沖走水銀?如何防止？（2）如

12、何檢驗測試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)排除干凈？（3）U型壓差計的零位應(yīng)如何校正？（4）倒U型壓差計讀數(shù)與壓差之間的換算式與U型壓差計有什么不同？倒U型壓差計一般適用于什么場合？實驗二、孔板流量計的流量校正一、實驗?zāi)康?(1)、熟悉孔板流量計的構(gòu)造、性能及使用方法；(2)、學(xué)會流量計流量校正(或標(biāo)定）的方法。(3)、通過孔板流量計孔流系數(shù)的測定，了解孔流系數(shù)的變化規(guī)律。(4)、學(xué)會壓差計、流量計的使用方法以及識別管路中各個管件、閥門的作用。二、基本原理 流量計的種類和型式很多，本實驗是研究差壓式流量計的校正。差壓式流量計也稱速度式流量計，是用測定流體的壓差來確定流體的速度，常用的有孔板流量計，文丘利流量計

13、以及畢托管和噴嘴等。 本實驗用的孔板流量計如圖所示，是在管道法蘭間裝有一中心開孔的銅板。我們可用流體流動規(guī)律導(dǎo)出孔板流量計的計算模型。當(dāng)流體通過孔板時，因流道縮小使流速增加，降低了勢能，流體流過孔板后，由于慣性，實際流道將繼續(xù)縮小至截面2為止，形成一縮脈(即流動截面最小處)，此處流速最大，引起的靜壓降也最大。截面l和及截面2可認(rèn)為是均勻流。暫時不計阻力損失，在此兩截面間列伯努利方程，得 由于縮脈處(即截面2)的截面積A2無法知道，但孔口的大小是知道的，因此工程上以孔口速度代替上式中的，同時，兩側(cè)壓孔的位置也不在截面1和截面2處，而且實際流體流過孔口時有阻力損失，實際所測得勢能差不會恰巧是(p1

14、p2)/，因此引入一校正系數(shù)C來校正上述各因素的影響，則(3)式變?yōu)?按質(zhì)量守恒 令，得將（5）和（6）式代入（4）可得式中 稱為孔板的流量系數(shù)。于是，孔板的流量計算式為流量系數(shù)C0的數(shù)值只能通過實驗求得。C0主要取決于管道流動的雷諾數(shù)Red和面積比m，測壓方式、孔口形狀、加工光潔度、孔板厚度和管道粗糙度也對流量系數(shù)C0有影響。測壓方式、結(jié)構(gòu)尺寸、加工狀況等均已規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)孔板，流量系數(shù)C0可以表示成式中Red是以管徑計算的雷諾數(shù)，孔板流量計的缺點是阻力損失大，流體流過孔板流量計，由于流體與孔板有摩擦，流道突然收縮和擴大，形成渦流產(chǎn)生阻力，使部分壓力損失，因此流體流過流量計后壓力不能完全恢復(fù)，這

15、種損失稱為永久壓力損失（局部阻力損失）。流量計的永久壓力損失可以用實驗方法測出。如下圖所示，實驗中測定、兩個截面的壓力差，即為永久壓力損失。對孔板流量計，測定孔板前為d的地方和孔板后d的地方兩個截面壓差。孔板流量計的局部阻力損失hf可寫成其中。式（12）表明阻力損失正比于壓差計讀數(shù)，說明讀數(shù)是以機械能損失為代價取得的?？s口愈小，孔口速度0愈大，讀數(shù)愈大，阻力損失也隨之增大。因此選用孔板流量計的中心問題是選擇適當(dāng)?shù)拿娣e比以期兼顧是以的讀數(shù)和阻力損失。工廠生產(chǎn)的流量計大都是按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生產(chǎn)的。出廠時一般都在標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)狀況下以水或空氣為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，給出流量曲線或按規(guī)定的流量計算公式給出指定的流量系數(shù)，

16、然而在使用時，往往由于所處溫度、壓強、介質(zhì)的性質(zhì)同標(biāo)定時不同，因此為了測定準(zhǔn)確和使用方便，應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行流量計的校正。即使已校正過的流量計，由于在長時間使用中被磨損較大時，也需要再一次校正。三、實驗裝置四、實驗要求1根據(jù)實驗內(nèi)容的要求和流程擬定實驗步驟2根據(jù)流量范囤和流動類型劃分，大致確定實驗點的分布。3經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，可以開始按擬定步驟進(jìn)行實驗操作。先排氣，再測定數(shù)據(jù)。4在獲取必要數(shù)據(jù)后經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后可停止操作。將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)好清潔工作。五、實驗步驟1熟悉實驗裝置及流程。觀察U型壓差計與實驗管道和孔板流量計測壓接頭的連接及位置。弄清楚排氣及平衡旋塞的作用和使用方法。2打開U型

17、壓差計上的平衡閥及相應(yīng)的測壓閥，關(guān)閉排氣旋塞和管路出口閥。3啟動水泵。（注意在泵出口閥關(guān)閥的情況下，泵轉(zhuǎn)動不可過久，以防其發(fā)熱損壞）。4系統(tǒng)排氣慢慢打開出口閥，讓水流入實驗管道和測壓導(dǎo)管，排出管道和測壓導(dǎo)管中的氣體。排氣時可以反復(fù)調(diào)節(jié)泵的出口閥和有關(guān)管道上的其他閥門，使積存在系統(tǒng)中的氣體全部被流動的水帶出。 (1) 總管排氣：先將控制閥全開然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走。 (2) 引壓管排氣：依次分別對每個放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。 (3) U型壓差計排氣：關(guān)閉平衡閥，依次分別打開2個放氣閥，此時眼睛要注視著U型壓差計中的指示劑液面的上升，防止指示液沖出，開、關(guān)重復(fù)三次

18、（4）檢驗排氣是否徹底是將控制閥開至最大，再關(guān)至為零，看U型壓差計讀數(shù)，若左右讀數(shù)相等，則判斷系統(tǒng)排氣徹底；若左右讀數(shù)不等，則重復(fù)上述（2）（3）步驟。5確認(rèn)系統(tǒng)中的氣體被排凈后，關(guān)閉平衡閥，準(zhǔn)備測取數(shù)據(jù)。用管路出口閥調(diào)節(jié)流量，注意閥門的開度，在最大流量范圍要合理分割流量，進(jìn)行實驗布點。測量完成后，打開各測壓計的平衡閥。6實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵的出口閥，停泵。請指導(dǎo)教師檢查實驗數(shù)據(jù)，通過后停止實驗，將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)，做好清潔工作。六、注意事項1、在排氣和使用時要特別注意開關(guān)順序，因若操作失誤，就可能發(fā)生沖走水銀的事故。2、實驗開始與結(jié)束后，都應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥，檢查各壓差計兩管讀數(shù)是否相等，

19、否則是排氣過程氣泡沒排凈或?qū)嶒炦^程有氣泡進(jìn)入測量系統(tǒng)。3、實驗時需緩慢開、關(guān)出口閥，避免因流量劇烈波動，防止壓差計中的指示液沖出。4改變流量后需等流量穩(wěn)定后再測量數(shù)據(jù)。5實驗布點 由于C0在充分湍流區(qū)時，C0Red的關(guān)系是水平直線，所以在大流量時少布點，而 Red在比較小時，C0Red的關(guān)系是曲線，所以小流量時多布點。先將控制閥開至最 大，讀取流量顯示儀讀數(shù)F大，然后關(guān)至水銀壓差計差值約0.10時，再讀取流量顯示 儀讀數(shù)F小，在F小和F大二個讀數(shù)之間布1012個點。6若發(fā)現(xiàn)流量顯示儀讀數(shù)達(dá)不到零，可采用將調(diào)節(jié)閥開至最大，再快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，流量顯示儀讀數(shù)將為零，可能此讀數(shù)不久還會上升，仍為正?，F(xiàn)

20、象，上升的數(shù)據(jù)不采集，以零計。此時其余的儀表讀數(shù)不隨顯示儀讀數(shù)而變。七、原始數(shù)據(jù)記錄要求1、記錄設(shè)備參數(shù)；2、實驗原始數(shù)據(jù)的記錄以表格形式。八、實驗報告要求、將實驗數(shù)據(jù)和整理結(jié)果以數(shù)據(jù)表格列出，并以其中一組數(shù)據(jù)計算舉例。、在雙對數(shù)坐標(biāo)系上，標(biāo)繪流量計的流量VS與壓差P（壓差計讀數(shù)R）的關(guān)系曲線（即流量標(biāo)定曲線），并求出斜率，考察VSP（或R）是否為0.5次方的關(guān)系？、在半對數(shù)坐標(biāo)紙上作出孔流系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系曲線。4、討論與思考題（1）流量計的孔流系數(shù)C0與哪些參數(shù)有關(guān)？這些參數(shù)對孔流系數(shù)C0有和影響？（2）標(biāo)繪C0Red時選擇什么樣坐標(biāo)紙？你從所標(biāo)繪的曲線中得出什么結(jié)論？（3）局部阻力系數(shù)與

21、雷諾數(shù)Red的關(guān)系（4）試驗管路及導(dǎo)壓管中如果積存有空氣，為什么要排除?（5）什么情況下的流量計需要標(biāo)定?標(biāo)定方法有幾種?本實驗是用哪一種?（6）U管壓差計上裝設(shè)的平衡閥有何作用？在什么情況下應(yīng)開著?在什么情況下應(yīng)該關(guān)死?、實驗三、離心泵特性曲線的測定一、實驗?zāi)康?、了解離心泵的特性；2、學(xué)習(xí)離心泵特性曲線的測定方法；.3、熟悉離心泵操作方法和特性曲線的應(yīng)用；4、正確掌握作圖法處理實驗數(shù)據(jù)。二、基本原理1122 圖2-1 泵結(jié)構(gòu)示意圖 泵是輸送液體的設(shè)備，在選用泵時，一般總是根據(jù)生產(chǎn)要求的揚程和流量，參照泵的性能來決定的。對一定類型的泵來說，泵的性能主要是指一定轉(zhuǎn)速下，泵的流量、壓頭（揚程）、

22、軸功率和效率等。泵的特性曲線主要是指在一定轉(zhuǎn)速下，泵的揚程功率和效率與流量之間的關(guān)系，即揚程和流量的關(guān)系曲線（HQ曲線），軸功率和流量的關(guān)系曲線（N軸Q曲線），效率和流量的關(guān)系曲線（Q曲線）。由于離心泵的結(jié)構(gòu)和流體本身的非理想性以及流體在流動過程中的種種阻力損失，至今為止，還沒有人能推導(dǎo)出計算揚程的純理論數(shù)學(xué)方程式。因此，本實驗采用最基本的直接測定法，對泵的特性曲線用實驗測得。、泵的揚程e見圖2-1。對泵的進(jìn)出口取1-1截面與2-2截面，建立機械能衡算式： ho 兩測壓截面的垂直距離，m； P1泵入口處的壓強，Pa；P2泵出口處的壓強，Pa；u1、u2 進(jìn)、出口管中液體的流速，m/s。2、泵的

23、軸功率N軸的測定 由電機輸入離心泵的功率稱為泵的軸功率。本實驗不是直接測量泵的軸功率，而是利用功率表測量電機的輸入功，再由下式計算軸功：N軸=N電機電機傳動 （）N電機電動機的輸入功率，；本實驗是利用功率表測量一相的電機的輸入功率，則電機的輸入功率N電機:N電機相數(shù)儀表系數(shù)表頭讀數(shù)（注：裝置一電機的相數(shù)為，儀表系數(shù)為；裝置二電機的相數(shù)為，儀表系數(shù)為）電機電機的效率，由電機效率曲線求得，裝置二電機的效率為0.6。傳動傳動裝置的傳動效率，由于泵是由電機直接帶動，傳動效率可視為。3、離心泵效率的計算 從方程式（2）可見，實驗的組織方法是：實驗裝置中在泵的進(jìn)出口管上分別裝有真空表p1和壓力表p2；由溫

24、度計測量流體溫度，從而確定流體的密度；由功率表計量電機輸入功率Na； 管路中需安裝流量計，確定流體的流速u；欲改變u需閥門控制。除以上儀表外，配上管件，水槽等部件組合成循環(huán)管路。實驗操作原理是：按照管路特性曲線和泵特性曲線的交點作為泵的工作點這一原理，改變管路阻力可以通過調(diào)節(jié)閥門開度來實現(xiàn)，使管路特性曲線上的工作點發(fā)生移動，再將一系列移動的工作點的軌跡連接起來，就是泵的揚程曲線，見圖2。 三、實驗流程及說明裝置流程如圖3、圖4所示，離心泵由電機驅(qū)動，泵從水槽中吸入水，然后由壓出管排至水槽，循環(huán)使用。再吸入管進(jìn)口處裝有濾水器，以免污物進(jìn)入水泵，濾水器上帶有單向閥，以便在啟動前可使泵內(nèi)灌滿水。在泵

25、的吸入口和壓出口處，分別裝有真空表和壓力表，以測量泵的進(jìn)出口的壓力。泵的出口管道上裝有蝸輪流量計（裝置一）或轉(zhuǎn)子流量計（裝置二），用以計量水的流量，此外還裝有閥門，用以調(diào)節(jié)水的流量。用單相功率表測量電動機的單相的輸入功率。四、實驗要求1根據(jù)實驗內(nèi)容的要求和流程擬定實驗步驟2根據(jù)流量范囤，大致確定實驗點的分布。3經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，可以開始按擬定步驟進(jìn)行實驗操作。4獲取必要數(shù)據(jù)后經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后可停止操作。將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)，做好清潔工作。五實驗步驟1、了解設(shè)備，熟悉實驗流程及所用儀表。2、根據(jù)離心泵的安裝位置判斷是否需要灌泵？3、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，啟動泵。4、用出口閥調(diào)節(jié)流量，在最大流量

26、范圍要合理分割流量，進(jìn)行實驗布點。5、實驗結(jié)束后，關(guān)閉泵的出口閥，停泵。請指導(dǎo)教師檢查實驗數(shù)據(jù)，通過后停止實驗，將裝置恢復(fù)到實驗前的狀態(tài)，做好清潔工作。六、注意事項1、啟動泵前必須關(guān)閉出口閥。2、調(diào)節(jié)流量時開關(guān)閥門動作要緩慢，避免流量劇烈波動。3、改變流量后須等系統(tǒng)穩(wěn)定后再測量數(shù)據(jù)。4、裝置二功率表的電壓線圈和電流線圈分別與面板功率表上對應(yīng)的電壓、電流接線柱相連接，電壓選擇330V檔，電流選擇25A檔，注意不要接錯或接反，以免損壞儀表。5、裝置二在啟動泵之前，先接通功率表分流閘即按下綠色開關(guān)，夾緊泵出口測壓引壓管夾子。（功率表的使用 功率表分流閘開關(guān)是為了保護(hù)功率表而設(shè)置的，測量讀數(shù)時請按下紅

27、色按鈕，即電路關(guān)閉不進(jìn)行分流，在啟動泵或不讀數(shù)時按下綠色開關(guān)，即電路接通進(jìn)行分流，此時功率表指示值減少。）6、裝置二大流量用大轉(zhuǎn)子流量計計量，小流量用小轉(zhuǎn)子流量計計量，實驗過程中應(yīng)注意大小流量計的使用和切換，待系統(tǒng)內(nèi)沒有氣泡存在且流量穩(wěn)定后打開夾子，然后切斷功率表分流閘。7、若發(fā)現(xiàn)流量顯示儀（裝置一）讀數(shù)達(dá)不到零，可采用將調(diào)節(jié)閥開至最大，再快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，流量顯示儀讀數(shù)將為零，可能此讀數(shù)不久還會上升，仍為正?，F(xiàn)象，上升的數(shù)據(jù)不采集，以零計。此時其余的儀表讀數(shù)不隨顯示儀讀數(shù)而變。8、實驗布點服從大流量多布點，小流量少布點規(guī)則。原因是：離心泵效率極值點會出現(xiàn)在大流量區(qū)域。實驗時流量從大到小或從小到

28、大，測取12組數(shù)據(jù)以上。9、建議裝置一前五組數(shù)據(jù)按流量顯示儀讀數(shù)每下降約50布一個實驗點，以后實驗數(shù)據(jù)布點約下降100200，實驗順序從大到小。10、實驗結(jié)束后須測離心泵進(jìn)出口兩截面中心點間距離。七原始數(shù)據(jù)記錄1、記錄設(shè)備參數(shù)2、原始數(shù)據(jù)以表格形式記錄八、實驗報告要求 1、 將實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果整理列表，并以其中一組數(shù)據(jù)計算舉例。 2、在直角坐標(biāo)紙上標(biāo)繪離心泵在特定轉(zhuǎn)速下的特性曲線 HlQl、N軸Ql、泵Ql。 3、討論實驗現(xiàn)象和結(jié)果。 4、思考題（1）離心泵啟動前為什么要先灌水排氣？本實驗裝置中的離心泵在安裝上有何特點？（2）啟動泵前為什么要先關(guān)閉出口閥，待啟動后，再逐漸開大？而停泵時，也要

29、先關(guān)閉出口閥？（3）離心泵的特性曲線是否與連接的管路系統(tǒng)有關(guān)？（4）離心泵的流量增大時，壓力表與真空表的數(shù)值將如何變化?為什么？（5）離心泵的流量可通過泵的出口閥調(diào)節(jié)，為什么？（6)什么情況下會出現(xiàn)“汽蝕”現(xiàn)象？（7）離心泵在其進(jìn)口管上安裝調(diào)節(jié)閥門是否合理？為什么？實驗四、真空恒壓過濾實驗一、 實驗?zāi)康?、熟悉過濾的工藝流程。 2、掌握過濾的操作及調(diào)節(jié)方法。3、掌握恒壓過濾常數(shù) 、 、 的測定方法，加深對 、 、 的概念和影響因素的理解。 4、學(xué)習(xí)濾餅的壓縮性指數(shù)s和物料常數(shù) 的測定方法。二、實驗原理 過濾是利用過濾介質(zhì)進(jìn)行液固系統(tǒng)的分離過程，過濾介質(zhì)通常采用帶有許多毛細(xì)孔的物質(zhì)如帆布、毛毯、

30、多孔陶瓷等。含有固體顆粒的懸浮液在一定壓力的作用下液體通過過濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)表面上，從而使液固兩相分離。過濾操作通常分為恒壓過濾和恒速過濾。在過濾過程中，由于固體顆粒不斷地被截留在介質(zhì)表面上，濾餅厚度增加，液體流過固體顆粒之間的孔道加長，而使流體阻力增加，故恒壓過濾時，過濾速率逐漸下降。隨著過濾進(jìn)行，若得到相同的濾液量，則過濾時間增加。如果要維持過濾速率不變，就必須不斷提高濾餅兩側(cè)的壓力差，此過程稱為恒速過濾。恒壓過濾方程（V+Ve）2KA2(+e) （1）V濾液體積，m3過濾時間，sVe過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，m3e 于得到當(dāng)量濾液體積Ve相應(yīng)的過濾時間，sA過濾面積，m2K過濾

31、常數(shù)，m2/s；包含物料特性常數(shù)k和操作壓力p參數(shù)，表示為：p濾餅兩側(cè)壓力差N/m2s濾餅壓縮指數(shù)；k表征過濾物料特性的常數(shù)，m4/(sN)，對一定的懸浮掖是常數(shù)； 濾液粘度，Pa.s； r0單位壓力差下濾餅的比阻，1m2過濾單位體積濾液時生成的濾餅體積，m3/m2。為了便于測定過濾常數(shù)K、qe、e，將式(1) 以單位過濾面積表示的恒壓過濾方程為： （2）式中： 單位過濾面積獲得的濾液體積，m3 / m2； 單位過濾面積上的虛擬濾液體積，m3 / m2； 實際過濾時間，s； 虛擬過濾時間，s； 過濾常數(shù)，m2/s。 將式（2）進(jìn)行微分可得： （3） 這是一個直線方程式，于普通坐標(biāo)上標(biāo)繪 的關(guān)系

32、，可得直線。其斜率為 ，截距為 ，從而求出 、 。至于 可由下式求出： （4） 當(dāng)各數(shù)據(jù)點的時間間隔不大時， 可用增量之比 來代替，則方程式（3）變?yōu)椋簽榍鬄V餅的壓縮指數(shù)s，須在不同的過濾壓力差p的條件下進(jìn)行實驗，測出各種條件下的過濾常數(shù)K值。再由過濾常數(shù)的定義式： （5）兩邊取對數(shù) (6)因，故 與 的關(guān)系在對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪時應(yīng)是一條直線，直線的斜率為 ，截距為2k，或在普通坐標(biāo)紙上以lgKlgp作圖得一直線，斜率為 ，截距為lg(2k),由此可得濾餅的壓縮性指數(shù) 和物料特性常數(shù) 。三、實驗裝置 本實驗的裝置流程如圖2-1所示，濾漿槽內(nèi)放有已配制具有一定濃度的 CaCO3溶液（濾漿）。用電動攪

33、拌器進(jìn)行攪拌使濾漿濃度均勻（但不要出現(xiàn)打旋現(xiàn)象），用真空泵使系統(tǒng)產(chǎn)生真空，作為過濾推動力。濾液在計量筒內(nèi)計量。四、實驗要求 (1)學(xué)生根據(jù)實驗原理熟悉實驗流程及裝置； (2)熟悉數(shù)據(jù)采集的位置及方法，以獲取必要的實驗數(shù)據(jù)； (3)擬定實驗步驟及操作方法，要求保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性經(jīng)指導(dǎo)教師同意后開始實驗操作； (4)按擬定的實驗步驟進(jìn)行實驗，完成效據(jù)采集，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后停止實驗，做好清潔工作。 五、實驗方法1、將濾布固定緊，然后將過濾板按流程接入真空系統(tǒng)。2、將一定量的粉狀CaCO33混入已裝有水的濾漿槽內(nèi), 開動電動攪拌器將濾漿槽內(nèi)料漿攪拌成懸浮液作為濾漿。濾漿濃度可按需要配制(實驗

34、常用濃度lO(質(zhì)量)。3、開動水泵，使真空噴射泵開始工作，若系統(tǒng)不能造成真空，檢查原因，作適當(dāng)處理。4、真空系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后做好實驗前的準(zhǔn)備工作：首先初步調(diào)好實驗要求的真空度可將連接過濾板與濾液計量筒問膠管上的閥門lO關(guān)閉，用真空度調(diào)節(jié)閥，4調(diào)節(jié)真空度。然后將過濾板放入清水盆中，打開閥門lO，將清水吸人計量筒中某液面建立零點然后關(guān)閉閥門10。將過濾板放人濾漿槽中固定，秒表回零。5、實驗測定：打開閻門lO同時記錄計量簡中液面上升至一定高度時的過濾時間和相應(yīng)的濾液體積；濾液量和過濾時間要連續(xù)記錄(因為過濾操作是不穩(wěn)定過程)。濾液量的間隔最好相等可控制液位計量高度在5080刻度每組實驗測定57個數(shù)據(jù)。

35、按照真空度為O02004，005 MPa做三紐實驗。 6、過濾結(jié)束后，停真空泵、電動攪拌器電源。打開真空調(diào)節(jié)閥10，利用系統(tǒng)內(nèi)大氣壓把吸附在吸濾器上濾餅卸到槽內(nèi)。放出計量瓶內(nèi)濾液，用量筒計量，并倒回濾漿槽內(nèi)。卸下吸濾器清洗待用。做好清潔工作。六、注意事項 1、恒壓過濾前，把帆布用租線繩緊固在過濾板上確保真空系統(tǒng)的密閉性； 2、恒壓過濾前，應(yīng)調(diào)整計量筒零點，即用真空操作吸人一定最清水，作為起始零點。在過濾實驗開始時，將過濾板放人濾漿槽內(nèi)，打開閥門lO的同時。開始用秒表記時； 3、恒壓過濾過程中應(yīng)注意保持真空度恒定。如有波動應(yīng)隨時調(diào)節(jié)； 4、為保證濾漿濃度恒定每次恒壓過濾操作后，計量筒中濾液應(yīng)放回

36、濾漿槽并重新調(diào)整零點，再進(jìn)行下一次操作； 5、每次恒壓過濾操作后應(yīng)徹底清洗過濾板上的濾餅。洗下的濾餅層同樣要放回濾漿槽以保證濾漿濃度恒定。過濾操作的原始數(shù)據(jù)記錄。6、現(xiàn)場測量過濾面積。七、實驗數(shù)據(jù)記錄1、記錄設(shè)備參數(shù)2、以表格形式記錄原始數(shù)據(jù)八、實驗報告要求 1、 將實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果整理列表，并以其中一組數(shù)據(jù)計算舉例。 2、作圖求出 、 、濾餅的壓縮性指數(shù) 和物料特性常數(shù) 。3、討論實驗結(jié)果。4、思考題在過濾實驗中，當(dāng)操作壓強增加一倍時，其值是否也會增加一倍？當(dāng)要得到同樣的過濾量時，其過濾時間是否縮短了一半實驗五 氣-汽對流傳熱實驗一、實驗?zāi)康牧私馓坠軗Q熱器的結(jié)構(gòu)。通過對空氣水蒸氣簡單套管換

37、熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數(shù) 的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。并應(yīng)用線性回歸分析方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值。二、 實驗原理1對流傳熱系數(shù)i的測定對流傳熱系數(shù)i可以根據(jù)牛頓冷卻定律，用實驗來測定（1）式中： 管內(nèi)流體對流傳熱系數(shù)，W/(m2)；Qi管內(nèi)傳熱速率，W； Si管內(nèi)換熱面積，m2；對數(shù)平均溫差，。對數(shù)平均溫差由下式確定：（2）式中：ti1，ti2冷流體的入口、出口溫度，； tw壁面平均溫度，。因為傳熱管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，而管壁又薄，故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw 來表示。采用銅-康銅熱電偶測量銅管外壁面溫度。管

38、內(nèi)換熱面積：（3）式中：di內(nèi)管管內(nèi)徑，m；Li傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：（4）其中質(zhì)量流量由下式求得： （5）式中：Vi冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，m3/h；空氣主管路流量由孔板流量計測量。 cpi冷流體的定壓比熱，kJ / (kg)；i冷流體的密度，kg /m3。cpi和i可根據(jù)定性溫度tm查得， 為冷流體進(jìn)出口平均溫度。應(yīng)用實驗測得空氣的流量及進(jìn)出口溫度即可求出在不同空氣流速下的值。本實驗空氣流量用的孔板流量計位非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，故進(jìn)行了整體校正，得到空氣流量V20(m3/h)與壓差計讀數(shù)R（mmH2O）間的關(guān)系式：實驗條件下空氣的流量Vt(m3/h)則需按下式計算： （7）

39、20 20時的空氣密度 （kg/m3）實驗時空氣入口溫度平均值查出的密度 （kg/m3）實驗時空氣入口溫度平均值 由于被測管段上溫度的變化，空氣的真實流量還需進(jìn)行進(jìn)一步校正， （8）對流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實驗確定流體在管內(nèi)作強制湍流，被加熱狀態(tài)，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為（9）其中： ， ， 物性數(shù)據(jù)I、 cpi、I、I可根據(jù)定性溫度tm查得。經(jīng)過計算可知，對于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pri變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)，而Prn的指數(shù)取n=0.4，則關(guān)聯(lián)式的形式簡化為：(10)通過實驗確定不同流量下的Rei與 ，然后用線性回歸方法確定A和m的值。 三、實驗裝置 實驗流程圖及基本結(jié)構(gòu)參數(shù)：如圖所示，實

40、驗裝置的主體是一根平行的套管換熱器，外管為玻璃管，內(nèi)管為紫銅材質(zhì)，內(nèi)徑18mm，外徑22mm，加熱管有效長度Li=1.10m。實驗的蒸汽發(fā)生釜為電加熱釜，內(nèi)有1根螺旋形電加熱器，加熱電壓可由固態(tài)調(diào)壓器調(diào)節(jié)。 空氣由旋渦氣泵吹出，由旁路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，經(jīng)孔板流量計，進(jìn)入換熱器。管程蒸汽由加熱釜發(fā)生后自然上升，經(jīng)支路控制閥選擇逆流進(jìn)入換熱器殼程，由另一端蒸汽出口自然噴出，達(dá)到逆流換熱的效果。四、實驗要求1、熟悉空氣系統(tǒng)和水蒸氣加熱系統(tǒng)的流程，了解空氣流量調(diào)節(jié)和計量方法。2、擬定實驗步驟及操作方法，要求保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性經(jīng)指導(dǎo)教師同意后開始實驗操作；3、按擬定的實驗步驟進(jìn)行實驗，完成效據(jù)采集，

41、經(jīng)指導(dǎo)教師同意后停止實驗，做好清潔工作。五、實驗步驟1、了解加熱蒸汽的控制調(diào)節(jié)的方法。合上電源開關(guān)。2、將毫伏測量儀表接通電源預(yù)熱15分鐘，校零。檢查熱電偶的冷端，是否全部浸沒在冰水混合物中。3、檢查電加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時補給水量。4、打開加熱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使電壓表的讀數(shù)為150200V左右。5、估計水即將沸騰時，將空氣系統(tǒng)的旁路調(diào)節(jié)閥5完全打開，啟動風(fēng)機，此時空氣進(jìn)入換熱器。6、在一定空氣流量條件下，調(diào)節(jié)控制加熱電壓，保證蒸汽放空口一直有少量蒸汽放出，。7、實驗數(shù)據(jù)測量：改變空氣流量，待系統(tǒng)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。測定56組數(shù)據(jù)。8、實驗結(jié)束后，關(guān)閉加熱電

42、壓調(diào)節(jié)旋鈕，關(guān)閉加熱電源開關(guān)，待空氣出口溫度下降到40以下時，關(guān)閉風(fēng)機電源，切斷總電源，全開旁路調(diào)節(jié)閥，做好清潔衛(wèi)生。六、注意事項1、由于采用熱電偶測溫，所以實驗前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。檢查熱電偶冷端是否全部浸沒在冰水混合物中。2、實驗過程中須注意檢查電加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)水位過低，應(yīng)及時補給水量。3、在給電加熱釜電壓之前，必須保證蒸汽放空管線的暢通。防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出。4、啟動風(fēng)機之前，旁路調(diào)節(jié)閥必須全開，此時進(jìn)入換熱器的空氣量最小，可以避免因突然啟動風(fēng)機風(fēng)量大沖走U型壓差計的指示液。5、改變空氣流量后，應(yīng)至少穩(wěn)定510分鐘后測定實驗數(shù)據(jù)。6、

43、剛開始加熱時電壓可稍大些，當(dāng)有蒸汽溢出時可適當(dāng)調(diào)小加熱電壓，保證蒸汽放空口一直有少量蒸汽放出即可。實驗過程中不應(yīng)再改變加熱電壓，以保持上升蒸汽量的穩(wěn)定。 七、原始數(shù)據(jù)記錄1、 記錄設(shè)備參數(shù)和加熱電流、電壓。2、以表格形式記錄原始數(shù)據(jù)八、實驗報告要求 1、 將實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)結(jié)果整理列表。2、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式回歸過程、結(jié)果與具體的回歸方差分析，并以其中一組數(shù)據(jù)計算舉例。（在雙對數(shù)坐標(biāo)系中繪制Nu Re的關(guān)系圖，求出準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中的常數(shù)A和m。）3、將實驗結(jié)果與經(jīng)驗公式相比較進(jìn)行分析。4、思考題（1）、本實驗中空氣和蒸氣的流向?qū)鳠嵝Ч惺裁从绊?（2）、在汽氣對流實驗中，采用同一換熱器，在流體流量及進(jìn)口溫

44、度均不發(fā)生變化的時候，兩種流體流動方式由逆流改為并流，總傳熱系數(shù)是否發(fā)生變化？為什么？（3）、在汽氣對流實驗中，測定的壁面溫度是接近空氣側(cè)的溫度，還是接近蒸汽側(cè)的溫度？為什么？（4）、環(huán)隙間飽和蒸汽的壓強發(fā)生變化對管內(nèi)空氣傳熱膜系數(shù)的測越是否會發(fā)生影響?實驗六精餾塔實驗 一、 實驗?zāi)康?1、熟悉精餾塔結(jié)構(gòu)和精餾流程，掌握精餾過程的操作及調(diào)節(jié)方法；2、掌握精餾塔全回流及部分回流時的總板效率的測定方法。3、觀察觀察精餾塔內(nèi)氣、液兩相的接觸狀態(tài)4、觀察板式塔的液泛和漏液等現(xiàn)象，并分析這些操作狀態(tài)對塔性能的影響。二、實驗原理 精餾是利用混合物中各紐分揮發(fā)度的不同將混合物進(jìn)行分離。在板式精餾塔中,混合溶

45、液在塔釜內(nèi)被加熱汽化,蒸汽通過各層塔板上升，當(dāng)有冷凝液回流時,汽液兩相在塔板上鼓泡接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱,汽相部分冷凝，液相部分汽化,由于組成間揮發(fā)度不同,氣液兩相每接觸一次得到一次分離,輕組分和重組分分別在逐板上升和下降過程中被逐漸提濃。1、精餾全塔效率測定精餾過程中若離開某一塊塔板的汽相和液相組成達(dá)到平衡,則該板稱為一塊理論板。然而在實際操作的塔板上，由于汽液兩相接觸的時間有限，汽液兩相達(dá)不到平衡狀態(tài),即一塊實際操作的塔板分離效果常常達(dá)不到平衡狀態(tài), 一塊理論塔板的作用。因此，要想達(dá)到一定分離要求，實際操作的塔板數(shù)，總要比理論板數(shù)多。在板式精餾塔中，完成一定分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)NT與實際塔板

46、數(shù)N之比定義為全塔效率(或總板效率) （塔板數(shù)皆不包括蒸餾釜），即對于二元物系，如已知其汽液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進(jìn)料熱狀況，操作回流比及塔頂餾出液組成，塔底釜液組成可以求出該塔的理論板數(shù)NT。按照式（1）可以得到總板效率E。全回流操作時，測得塔頂餾出液組成xD及塔釜排出液組成xW，可直接圖解或逐板計算求出理論塔板數(shù)NT。當(dāng)塔在一定的回流比R下(部分回流)操作時，可利用圖51中畫階梯的方法求理論板數(shù)NT，方法如下。根據(jù)樣品分析結(jié)果確定xD、xW及進(jìn)料組成xF； 根據(jù)進(jìn)料溫度tF及xF，由式(2)確定進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)口；進(jìn)料熱狀況參數(shù)的計算式為 (2)式中：tF進(jìn)料溫度，。 tBP進(jìn)

47、料的泡點溫度，。Cpm進(jìn)料液體在平均溫度（tF + tBP ）/2下的比熱，kJ/（kmol）。rm進(jìn)料液體在其組成和泡點溫度下的汽化潛熱，kJ/kmol。Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2，kJ/（kmol） (3)rm=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol (4)式中：Cp1，Cp2分別為純組份1和組份2在平均溫度下的比熱，kJ/（kg）。r1，r2分別為純組份1和組份2在泡點溫度下的汽化潛熱，kJ/kg。M1，M2分別為純組份1和組份2的質(zhì)量，kg/kmol。x1，x2分別為純組份1和組份2在進(jìn)料中的分率2、精餾塔操作要領(lǐng)(1)維持好物料平衡，即FDW FxFDxDWxW (5

48、)或 (6)式中：F、D、W 分別為進(jìn)料、餾出液、釜殘液的流率，kmol.s-1;xF、xD、xW 分別為進(jìn)料、餾出液、釜殘液中輕組分的組成摩爾分率；D/F、W/F 分別為塔頂、塔底的采出率。若物料不平衡，當(dāng)FD+W時，將導(dǎo)致塔釜、降液管和塔板液面升高，壓降增大，霧沫夾帶增加，嚴(yán)重時甚至?xí)退?；?dāng)FD+W時，將導(dǎo)致塔釜、降液管和塔板液面降低，漏液量增加，塔板上氣液分布不均勻，嚴(yán)重時甚至?xí)伤?。在?guī)定的精餾條件下，若塔頂采出率D/F超出正常值，即使精餾塔具有足夠的分離能力，從塔頂也不能得到規(guī)定的合格產(chǎn)品；若塔底采出率W/F超出正常值，則釜殘液的組成將增加，既不能達(dá)到分離要求，也增加了輕組分的損失

49、、(2)控制好回流比。精餾塔應(yīng)采用適宜的回流比操作，在塔板數(shù)固定的情況下，當(dāng)滿足DxDFxF且塔處于正常流體力學(xué)狀態(tài)時，加大回流比能提高塔頂餾出液組成xD，但能耗也隨之增加。加大回流比的措施，一是減少餾出液量，二是加大塔釜的加熱速率和塔頂?shù)睦淠俾?，但塔釜的加熱速率和塔頂?shù)睦淠俾试谘b置中是有限度的。因此在操作過程中，調(diào)節(jié)回流比時要將兩者協(xié)調(diào)好，尤其是后者涉及維持熱量平衡。四、 實驗裝置流程圖 實驗裝置一為一小型篩板塔，如圖所示，塔徑573mm，共有六層塔板，板間距68mm ,塔板厚2mm，板上開有直徑2 mm篩孔8個。塔體上下端各裝有玻璃塔段，用以觀察塔板上汽-液鼓泡和回流情況。塔底有一加熱

50、釜，其上裝有液面計、電加熱器、溫度計、壓差計加料管和釜液取樣管及旋塞。塔頂裝有一蛇管冷凝器，冷卻水走管內(nèi)，塔頂蒸汽在管外冷凝。塔底加熱釜裝有2KW電加熱器，用調(diào)壓器控制加熱量，可控制塔的操作熱負(fù)荷，即塔內(nèi)上升蒸汽量或氣速。料液由料液槽10經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計9、閥13進(jìn)入精餾塔，蒸汽由蒸餾釜2上升至塔頂5，上升過程中與回流液進(jìn)行熱量、質(zhì)量傳遞，再進(jìn)入冷凝器6、回流分配器12，其中一部分冷凝液作為產(chǎn)品進(jìn)入貯槽，另一部分回流至塔內(nèi)。與此同時，釜內(nèi)液體的一部分經(jīng)閥14流出。裝置一 精餾塔實驗裝置示意圖1產(chǎn)品貯槽；2蒸餾釜；3、4、9轉(zhuǎn)子流量計；5塔體；6冷凝器；7壓力表；8電加熱電源；10料液槽；11料液輸

51、送泵；12分配器；13進(jìn)料閥；14釜液出料閥四、實驗要求 本實驗為設(shè)計型實驗，學(xué)生應(yīng)在教師的協(xié)助下，獨立設(shè)計出完整的實驗方案，并自主實施。必須進(jìn)行的實驗內(nèi)容為（1）（2），可供選做的實驗內(nèi)容為（3）（8），最少從中選做一個。 （1研究開車過程中，精餾塔在全回流條件下，塔頂溫度等參數(shù)隨時間的變化情況。 （2）測定精餾塔在全回流和某一回流比連續(xù)精餾時，穩(wěn)定操作后的全塔理論塔板數(shù)、總板效率。 （3）在全回流、穩(wěn)定操作條件下，測定塔頂物料濃度、總板效率隨塔釜蒸發(fā)量的變化情況。 （4）在部分回流、穩(wěn)定操作條件下，測定總板效率隨回流比的變化情況。 （5）在部分回流、穩(wěn)定操作條件下，測定總板效率隨進(jìn)料流量的變化情況。 （6）在部分回流、穩(wěn)定操作條件下，測定總板效率隨進(jìn)料組成的變化情況。 （7）在部