2015食品工程原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)..

1、2015 食品工程原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)-離心泵特性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。熟悉離心泵的工作原理和操作方法；2。掌握離心泵特性曲線(xiàn)的測(cè)定和表達(dá)方法，加深對(duì)離心泵的理解。2、基本原理 離心泵的特性曲線(xiàn)是選擇和使用離心泵的重要依據(jù)之一。它的特征 曲線(xiàn)是在恒定轉(zhuǎn)速下泵揚(yáng)程 H、軸功率N、效率n和泵流量Q之間 的關(guān)系曲線(xiàn)。它是泵中流體流動(dòng)的宏觀(guān)表現(xiàn)。由于泵內(nèi)流動(dòng)復(fù)雜，泵 的特性曲線(xiàn)不能用理論方法推導(dǎo)出來(lái)，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。3，實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)1。實(shí)驗(yàn)步驟 :(1) 泵灌 :去除水箱中的雜質(zhì)， 然后加入實(shí)驗(yàn)用水離心泵通過(guò)填充漏斗 填充水，直到泵中的氣體排出。(2) 泵啟動(dòng) :檢查各閥門(mén)的開(kāi)度和儀表的自檢，

2、 檢查電機(jī)和離心泵在試 驗(yàn)啟動(dòng)狀態(tài)下是否正常運(yùn)行。 打開(kāi)離心泵前， 關(guān)閉出口流量調(diào)節(jié)閘閥 V2(如果調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，可能導(dǎo)致泵啟動(dòng)功率過(guò)大，從而導(dǎo)致泵燃燒 )。 在泵達(dá)到額定速度之前，出口閥不能逐步打開(kāi)。在(3) 實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)閘閥 V2 增加了流量。在每個(gè)儀表的讀數(shù)穩(wěn)定 后，讀取 10 組相應(yīng)的數(shù)據(jù)離心泵特性實(shí)驗(yàn)中獲得的主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為 : 流量q、泵入口壓力pl、泵出口壓力p2、電機(jī)功率n泵速n兩個(gè) 壓力測(cè)量點(diǎn)之間的流體溫度 t 和高度差 h0 (H0(H0=0.1m)。(4) 關(guān)閉泵的出口閥，然后關(guān)閉泵開(kāi)關(guān)和儀表電源，最后關(guān)閉電源開(kāi) 關(guān)并停止機(jī)器。同時(shí)，記錄設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù) (如離心泵型號(hào)、額

3、定流 量、額定轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程和功率等 )。)2。注意事項(xiàng) :(1)一般來(lái)說(shuō)，每次實(shí)驗(yàn)前，必須給泵充氣，以防止離心泵被空氣束 縛。同時(shí)注意泵的定期維護(hù)，防止葉輪被固體顆粒損壞。在(2)泵運(yùn)行期間，不要接觸泵的主軸，因?yàn)槠涓咚傩D(zhuǎn)可能會(huì)纏繞并 傷害身體接觸部位。 (3)在出口閥關(guān)閉的情況下，不要長(zhǎng)時(shí)間操作泵， 一般不要超過(guò)三分鐘， 否則泵內(nèi)液體的循環(huán)溫度會(huì)上升， 容易產(chǎn)生氣 泡并排空泵。4。數(shù)據(jù)處理與分析1。記錄原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)日期 :實(shí)驗(yàn)人員 :學(xué)生人數(shù) :離心泵型號(hào) =，額定流量 =，額定揚(yáng)程 =， 額定功率二高差H0二，泵進(jìn)出口測(cè)壓點(diǎn)，流體溫度t =實(shí)驗(yàn)次數(shù)1 2 3 4 5 6 800 140

4、0 2000 2600 3200 3800流量 Q L/h 泵進(jìn)口壓力 p1 千帕泵出 口壓力 p2 千帕電機(jī)功率 n 千瓦泵轉(zhuǎn)速 n r/ M 2 。根據(jù)原理部分的公式， 按照比例定律調(diào)整轉(zhuǎn)速后，計(jì)算各流量下泵的揚(yáng)程、軸功率和效率， 如下表所示，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為 12345673。分別畫(huà)出一定轉(zhuǎn)速下的h q、n q、n q曲線(xiàn)。4分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 判斷泵的最適宜工作范圍。流量 Q m3/h 揚(yáng)程 H m 軸功率 N 千瓦泵效率 n % ，5 考核題1 。試著分析測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為什么離心泵啟動(dòng)時(shí)要關(guān)閉出口閥？2.為什么要在啟動(dòng)離心泵前抽水？ 3。為什么使用泵出口閥來(lái)調(diào)節(jié)流量？這種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什

5、 么？有沒(méi)有其他方法來(lái)調(diào)節(jié)流量？ 4.泵啟動(dòng)后，如果出口閥不打開(kāi)， 壓力表讀數(shù)會(huì)逐漸上升嗎？為什么？實(shí)驗(yàn) 2 流體流動(dòng)阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)1，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。掌握流體流動(dòng)阻力的測(cè)定方法2。確定流經(jīng)直管的流體的摩擦系數(shù) 入和流經(jīng)管件（閥門(mén)）的流體的局部阻力系數(shù)？ 3.了解如何使用倒 U 形壓差表2、基本原理當(dāng)流體通過(guò)由直管、管件 （如三通和彎頭 ）和閥門(mén)組成的管道系統(tǒng)時(shí)， 由于粘性剪切應(yīng)力和渦流應(yīng)力的存在， 不可避免地會(huì)消耗一定的機(jī)械 能這種機(jī)械能耗包括直管阻力和局部阻力流體流過(guò)直管造成的機(jī)械 能損失稱(chēng)為直管阻力損失。 當(dāng)流體通過(guò)管件和閥門(mén)時(shí)， 由于流體運(yùn)動(dòng) 方向和速度的 -出口流量調(diào)節(jié)閘閥 V2圖 1

6、實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1。泵啟動(dòng)：先注滿(mǎn)水箱，然后關(guān)閉出口閥 V2，打開(kāi)主電源和儀表開(kāi) 關(guān)，啟動(dòng)水泵，待電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后，慢慢打開(kāi)出口閥 V2至最大值2。實(shí)驗(yàn)管道的選擇 ：選擇實(shí)驗(yàn)管道，打開(kāi)相應(yīng)的入口閥門(mén) f1 、f2、f3 （f1為粗管道閥門(mén)，f2為光滑管道閥門(mén)，f3為局部阻力管道閥門(mén)）。在 出口閥的最大開(kāi)度下，保持全流量 2-3分鐘，進(jìn)行排氣操作，直到管 道中的流體沒(méi)有氣泡為止。3。流量調(diào)節(jié) :調(diào)節(jié)出口流量調(diào)節(jié)閘閥 V2 ，然后打開(kāi)相應(yīng)管道的選擇 閥 f1 、f2 、f3 來(lái)調(diào)節(jié)流量，使流量在 1-4 m3/h 之間變化， 建議每次實(shí) 驗(yàn)變化約0.5m3/h。每次改變流量，在流量達(dá)到穩(wěn)定水平后，記錄

7、相 應(yīng)流量下的壓差。4。 計(jì)算:當(dāng)設(shè)備被確定時(shí)，根據(jù)？ p和u的測(cè)量值可用于計(jì)算 入和？5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束 :關(guān)閉出口閥，關(guān)閉水泵和儀器電源，清理設(shè)備。4， 數(shù)據(jù)處理和分析 (部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表 1)1 原始數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期 :實(shí)驗(yàn)者 :學(xué)生編號(hào) :溫度:直管基本參數(shù) :光管直徑粗管直徑 局部阻力管直徑實(shí)驗(yàn)序列號(hào)流量(L/ H)光管差壓讀數(shù)(mmh20)左800 1400 2000 2600 3200 3800右粗管差壓讀數(shù)(mmh20)左右閥管差壓讀 數(shù)(mmh20)左右1 2 3 4 5 6 2數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)序號(hào)1 2 3 4 5 6流量(m3/h)光管壓差S P1(P粗管壓差S P2(Pa)帶閥管壓

8、差S P0(Pa)3計(jì)算2u 按局部阻力 (阻力系數(shù)法 )計(jì)算公式 h？ f？ 2？計(jì)算閥門(mén)的阻 力系數(shù)？；lu2 ?根據(jù)直管阻力計(jì)算公式hf ?計(jì)算光滑管和粗糙管的摩擦系數(shù) 尼D2管內(nèi)徑實(shí)驗(yàn)流量(m3/h) (m)流速(m流體密度(kg/m3)工作 溫度下的阻力S P(Pa閥門(mén)阻力(=S P-05 P1X 95/100)力系數(shù)？光滑管的摩擦系數(shù)入粗糙管入1 2 3 4 5平均5，試題1 。如果測(cè)壓口和孔邊緣有毛刺，或者安裝不垂直，會(huì)如何影響靜壓測(cè)量？ 2.在不同的水溫下測(cè)定，并比較 入和？附表 1管內(nèi)徑(mm)名稱(chēng)局部阻力光滑管粗管材質(zhì)管號(hào)閘閥不銹鋼管鍍鋅鐵管內(nèi)徑 (cm) 95 100 1

9、00 測(cè)量截面長(zhǎng)度1A 1B 1C 20.0 20.0 21.0實(shí)驗(yàn) 3 空氣-蒸汽傳熱系數(shù)的測(cè)定1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握熱電阻測(cè)溫方法，觀(guān)察水平管外壁水蒸氣的凝結(jié)現(xiàn)象 3，學(xué)習(xí)測(cè)量傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法， 了解影響傳熱系數(shù)的因 素和增強(qiáng)傳熱的方法2，基本原理 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，在許多情況下，冷流和熱流系統(tǒng)通過(guò)固體壁(傳熱元件 )進(jìn)行熱交換，這稱(chēng)為分隔壁熱交換。當(dāng)熱傳遞穩(wěn)定時(shí)，Q？ m1cp1 ？ T1？ T2？ m2cp2？ t2？ t1？ 1A1？ t？ TW？ m？ 2A2？ tW？ t°m? KA ？ tm？ t？ TW?高溫流體與固體壁之間的 對(duì)數(shù)平均溫差，C；? tW？

10、t。m-固體壁和冷流體之間的對(duì)數(shù)平均溫 差，C；k-基于傳熱面積a的總傳熱系數(shù)，W/(m2 ?C )；？ TM 冷熱流體 間的對(duì)數(shù)平均溫差，C；當(dāng)水蒸氣引入環(huán)形間隙，冷空氣引入內(nèi)管進(jìn)行對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以得到內(nèi)管內(nèi)壁面與冷空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)，? 2? m2cp2? t2? t1 ? A2? tW? t。M理論上只要壁溫 tw1 和 tw2 在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量紅色銅管的直徑；冷空氣或水的入口和出口溫度t1和T2;長(zhǎng)度I，內(nèi)徑d2, A2 ? ? d2l冷流體的質(zhì)量流量可以計(jì)算嗎？ 2但是，很難直接測(cè)量固體壁的溫度，尤其是管內(nèi)壁的溫度。此外， 測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大。因此，通

11、過(guò)測(cè)量相對(duì)容 易測(cè)量的冷、熱流體溫度來(lái)間接計(jì)算流體與固體壁之間的對(duì)流換熱系 數(shù)已經(jīng)成為一種廣泛使用的實(shí)驗(yàn)研究方法。K？m2cp2？t2？t1 ？a。 Tm實(shí)驗(yàn)用于測(cè)量m 2、t1、t2、T1、T2和t均值？總傳熱系數(shù)k由下式計(jì)算1？ t1 ？ t2?對(duì)應(yīng)于下部冷卻流體的 Cp2和熱交換面積a可以從上部2計(jì)算，然后對(duì)流傳熱系數(shù)可以通過(guò)近似方法計(jì)算?；诠軆?nèi)壁面積的總傳熱系數(shù)與對(duì)流傳熱系數(shù)的關(guān)系為BDDD 11 (3-1) ？ ？ RS2？ 2？ RS12? 2K？ 2？ dmdl? 1d1 型:D1-換熱管外徑，m;D2-換熱管內(nèi)徑，m;dm-換熱管的對(duì)數(shù)平均直徑，m;b-換熱管壁厚，m;?-換

12、熱管材料的熱導(dǎo)率，W/(m ?C );rs1-熱交換管外的污垢熱阻，m2?千瓦；RS2換熱管內(nèi)的污垢熱阻，m2?千瓦用該裝置測(cè)試時(shí)，管內(nèi)冷流體與管壁之間的對(duì)流傳熱系數(shù)約為幾十到幾百 Wm2。 k ;而管道的外側(cè)是蒸汽冷凝，冷凝的傳熱系數(shù)是多少？1可達(dá)104Wm2。所以冷凝傳熱阻力相對(duì)較干凈，所以換熱管外側(cè)的污垢阻 力RS1d2可以忽略，而蒸汽冷凝？ 1d1d2也可以忽略實(shí)驗(yàn)中傳熱元件 的材料為銅，導(dǎo)熱系數(shù)d1bd2為383.8Wm? k，壁厚為2.5毫米，所 以換熱管壁的導(dǎo)熱熱阻可以忽略不計(jì)。換熱管內(nèi)污垢熱阻是否為？ DmRS2也被忽略，然后是？ 2？因此， K (3-2) 表明，與冷流體側(cè)的

13、對(duì)流傳熱阻力相比，被忽略的傳熱阻力越小，該 方法獲得的精度越高。3，實(shí)驗(yàn)裝置和流程1 。實(shí)驗(yàn)裝置1-風(fēng)扇； 2-冷流體管道； 3-冷流體入口調(diào)節(jié)閥； 4-轉(zhuǎn)子流量計(jì)； 5-冷 流體入口溫度； 6-不凝性氣體排空閥； 7-蒸汽溫度； 8 視眼鏡； 9-冷 流體的出口溫度； 1 0-壓力表； 1 1 -水蒸氣排空閥； 12-蒸汽入口閥； 13- 冷凝水排水閥； 14-蒸汽入口管道； 15-冷流體出口管道；圖 4-1 空氣 -水蒸氣熱交換流程圖2。設(shè)備和儀表規(guī)格(1) 銅管規(guī)格:直徑© 21 X 2毫米，長(zhǎng)度L = 1000毫米不銹鋼管規(guī)格： 直徑© 100X5米，長(zhǎng)度L = 1

14、000毫米(4)鉑熱電阻和無(wú)紙記錄儀溫度顯示(5)全自動(dòng)蒸汽發(fā)生器和蒸汽壓力表4，實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)1。實(shí)驗(yàn)步驟(1)打開(kāi)控制面板上的主電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)儀表電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱儀表， 觀(guān)察儀表顯示是否正常 (2)向蒸汽發(fā)生器注入清水，打開(kāi)發(fā)電機(jī)電源， 水泵將自動(dòng)向鍋爐供水。灌裝后，它會(huì)變成加熱狀態(tài)。達(dá)到合格蒸汽壓力后，系統(tǒng)將自動(dòng)處于保溫狀態(tài)。(3) 打開(kāi)控制面板上的風(fēng)扇電源開(kāi)關(guān)，讓風(fēng)扇工作，同時(shí)打開(kāi)冷卻液 進(jìn)口閥，讓雙管熱交換器充滿(mǎn)定量空氣。(4) 打開(kāi)冷凝水出口閥，排出上次實(shí)驗(yàn)留下的冷凝水，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn) 過(guò)程中保持一定的開(kāi)度注意的適度開(kāi)啟。太大的開(kāi)口會(huì)使熱交換器中的蒸汽流失。開(kāi)口過(guò)小會(huì) 使熱交換不銹

15、鋼管中的蒸汽壓力過(guò)大，導(dǎo)致不銹鋼管破裂。(5) 在引入水蒸汽之前，還應(yīng)除去蒸汽發(fā)生器和實(shí)驗(yàn)裝置之間的管道 中的冷凝水，否則冷凝水夾帶的蒸汽將損壞壓力表和壓力變送器。去除冷凝水的具體方法是關(guān)閉蒸汽入 口閥，打開(kāi)裝置下方的冷凝水排放閥， 讓蒸汽壓力帶走管道中的冷凝 水，聽(tīng)到蒸汽聲后關(guān)閉冷凝水排放閥，然后再進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)(6) 開(kāi)始引入蒸汽時(shí)，小心調(diào)節(jié)蒸汽閥的開(kāi)度，使蒸汽緩慢流入換熱 器，逐漸充滿(mǎn)系統(tǒng)，使系統(tǒng)從“冷態(tài)”變?yōu)椤盁釕B(tài)”不少于 10 分鐘，防止不銹鋼管換熱器因突然加 熱和壓力而爆裂。 (7)在上述準(zhǔn)備工作完成且系統(tǒng)也處于 “熱態(tài) ”后，調(diào)整進(jìn)汽閥，使進(jìn)汽壓力保持在 0。 01MPa。

16、可以通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器出口閥和蒸汽入口閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (8)通過(guò)調(diào)節(jié)冷氣進(jìn)口閥來(lái)改變冷氣流量。在各種流量條件下，只有 在換熱過(guò)程穩(wěn)定后，才能記錄的實(shí)驗(yàn)值。一般來(lái)說(shuō)，熱交換過(guò)程應(yīng)在每個(gè)流速下保持穩(wěn)定至少 5 分鐘。改變流速并記錄不同流速下的實(shí)驗(yàn)值(9)記錄 6 8 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)首先，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器，關(guān)閉蒸 汽入口閥，關(guān)閉儀表電源。系統(tǒng)逐漸冷卻后，關(guān)閉風(fēng)扇電源。當(dāng)冷凝水流量耗盡時(shí)，關(guān)閉冷凝水出口閥并關(guān)閉總電源。 (10)蒸汽發(fā)生器處于正常壓力后，排出鍋爐 中的所有水。2。注意事項(xiàng)(1)首先打開(kāi)水蒸氣排空閥。注意只打開(kāi)一定程度。如果太大，熱交 換器中的蒸汽將會(huì)流失。如果太小， 將增加熱交換器不銹鋼管中的蒸汽壓力，導(dǎo)致不銹鋼管破裂。(2) 蒸汽閥只能在一定量的空氣被輸送到雙管熱交換器的管中之后 才能打開(kāi)，并且蒸汽只能在蒸汽管線(xiàn)上最初積聚的冷凝物被移除之后才能被引入雙管熱交換器。當(dāng)(3) 首次引入蒸汽