化工原理實驗報告

1、實驗一 伯努利實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉流體流動中各種能量和壓頭的概念及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，加深對柏努利方程式的理解。2、觀察各項能量（或壓頭）隨流速的變化規(guī)律。二、實驗原理1、不可壓縮流體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動時，由于管路條件（如位置高低、管徑大小等）的變化，會引起流動過程中三種機(jī)械能位能、動能、靜壓能的相應(yīng)改變及相互轉(zhuǎn)換。對理想流體，在系統(tǒng)內(nèi)任一截面處，雖然三種能量不一定相等，但能量之和是守恒的（機(jī)械能守恒定律）。2、對于實際流體，由于存在內(nèi)磨擦，流體在流動中總有一部分機(jī)械能隨磨擦和碰撞轉(zhuǎn)化為熱能而損失。故而對于實際流體，任意兩截面上機(jī)械能總和并不相等，兩者的差值即為機(jī)械損失。3、以上幾種機(jī)械能均可用U

2、型壓差計中的液位差來表示，分別稱為位壓頭、動壓頭、靜壓頭。當(dāng)測壓直管中的小孔（即測壓孔）與水流方向垂直時，測壓管內(nèi)液柱高度（位壓頭）則為靜壓頭與動壓頭之和。任意兩截面間位壓頭、靜壓頭、動壓頭總和的差值，則為損失壓頭。4、柏努利方程式式中： 、各截面間距基準(zhǔn)面的距離 （m） 、各截面中心點(diǎn)處的平均速度（可通過流量與其截面積求得） (m/s) 、各截面中心點(diǎn)處的靜壓力（可由U型壓差計的液位差可知） （）對于沒有能量損失且無外加功的理想流體，上式可簡化為 測出通過管路的流量,即可計算出截面平均流速及動壓，從而可得到各截面測管水頭和總水頭。三、實驗流程圖泵額定流量為10L/min,揚(yáng)程為8m,輸入功率

3、為80W. 實驗管：內(nèi)徑15mm。四、實驗操作步驟與注意事項1、熟悉實驗設(shè)備，分清各測壓管與各測壓點(diǎn)，畢托管測點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。 2、打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流后，檢查泄水閥關(guān)閉時所有測壓管水面是否齊平，若不平則進(jìn)行排氣調(diào)平(開關(guān)幾次）。 3、打開閥5，觀察測壓管水頭和總水頭的變化趨勢及位置水頭、壓強(qiáng)水頭之間的相互關(guān)系，觀察當(dāng)流量增加或減少時測壓管水頭的變化情況。4、將流量控制閥開到一定大小，觀察并記錄各測壓點(diǎn)平行與垂直流體流動方向的液位差h1h4。要注意其變化情況。繼續(xù)開大流量調(diào)節(jié)閥，測壓孔正對水流方向，觀察并記錄各測壓管中液位差h1h4。5、實驗完畢停泵，將原始數(shù)據(jù)整理。 實驗二 離

4、心泵性能曲線測定一、實驗?zāi)康?. 了解離心泵的構(gòu)造和操作方法2. 學(xué)習(xí)和掌握離心泵特性曲線的測定方法二、 實驗原理 離心泵的主要性能參數(shù)有流量Q（也叫送液能力）、揚(yáng)程H(也叫壓頭)、軸功率 N和效率。離心泵的特性曲線是Q-H、Q-N及Q-之間的關(guān)系曲線。泵的揚(yáng)程用下式計算：He=H壓力表+H真空表+H0+(u出2-u入2)/2g式中：H壓力表泵出口處壓力 H真空表泵入口處真空度 H0壓力表和真空表測壓口之間的垂直距離泵的總效率為：其中，Ne為泵的有效功率：Ne=gQHe 式中：液體密度 g重力加速度常數(shù) Q泵的流量Na為輸入離心泵的功率：Na=KN電電轉(zhuǎn) 式中：K用標(biāo)準(zhǔn)功率表校正功率表的校正系

5、數(shù)，一般取1 N電電機(jī)的輸入功率 電電機(jī)的效率 轉(zhuǎn)傳動裝置的傳動效率三、實驗設(shè)備及流程： 設(shè)備參數(shù)：泵的轉(zhuǎn)速：2900轉(zhuǎn)/分 額定揚(yáng)程：20m水溫：25 泵進(jìn)口管內(nèi)徑：41mm泵出口管內(nèi)徑：35.78mm 兩測壓口之間的垂直距離：0.35m四、實驗操作1.灌泵因為離心泵的安裝高度在液面以上，所以在啟動離心泵之前必須進(jìn)行灌泵。2.開泵注意：在啟動離心泵時，主調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉，如果主調(diào)節(jié)閥全開，會導(dǎo)致泵啟動時功率過大，從而可能引發(fā)燒泵事故。3.建立流動4.讀取數(shù)據(jù)等渦輪流量計的示數(shù)穩(wěn)定后，即可讀數(shù)。注意：務(wù)必要等到流量穩(wěn)定時再讀數(shù)，否則會引起數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。五、作業(yè)序號渦輪流量計(m3/h)P真(Pa)P表

6、(Pa)N(kw)以一組數(shù)據(jù)計算Q、He、Ne、實驗三 過濾實驗一、實驗?zāi)康?.了解板框過濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法。2.掌握恒壓過濾常數(shù)的測定方法測定恒壓過濾常數(shù)；虛擬濾液體積；虛擬過濾時間。二、基本原理 對于不可壓縮濾渣,在恒壓過濾情況下,濾液量與過濾時間的關(guān)系可用下式表示: (V+Ve)2=KS2(t+te)上式也可寫成: (q+qe)2=K(t+te)微分后得到: dt / dq= 2q / K+2qe / K該微分式為一直線方程，其斜率為2/K，截距為2qe/K。實驗中t/q代替dt/dq，通過實驗測定一系列的t與q值，用作圖的方法，求出直線的斜率、截距，進(jìn)而求出恒壓過濾常數(shù)K，虛擬濾液體

7、積qe。只考慮介質(zhì)阻力時：qe2=Kte 將qe代入上式可求出虛擬過濾時間te。三、實驗設(shè)備板框過濾機(jī)的過濾面積為0.12m2。由空壓機(jī)提供壓力，并恒壓可調(diào)。以碳酸鈣和水混合成懸浮液，可完成過濾常數(shù)的測定實驗?？装蹇卓趶剑?mm，文丘里管喉徑：8mm，20×2不銹鋼管。四、實驗步驟1、先將板框過濾機(jī)的緊固手柄全部松開，將板、框清洗干凈。2、將干凈濾布安放在濾板兩側(cè)，注意必須將濾布四角的圓孔與濾板四角的圓孔中心對正，以保證濾液和清洗液流道的暢通。3、安裝時應(yīng)從左至右進(jìn)行，裝好一塊，用手壓緊一塊。請?zhí)貏e注意板框的順序和方向，所有板框有圓點(diǎn)的一側(cè)均應(yīng)面向安裝者，板框過濾機(jī)共有4塊板（帶奇數(shù)

8、點(diǎn)），3塊框（帶偶數(shù)點(diǎn)），以確保流道的暢通。4、裝完以后即可緊固手柄至人力轉(zhuǎn)不動為止。5、松開混合釜上加料口的緊固螺栓，打開加料口，加水至視鏡的水平中心線，打開控制屏上的電源，啟動攪拌機(jī)，再加入碳酸鈣3kg，任其自行攪拌。6、約5min后，檢查所有閥門看是否已關(guān)緊？確保全部關(guān)緊后，同時注意在攪拌過程中混合釜的壓力，控制混合釜壓力表的指示值在0.10.2MPa范圍，并一直維持在恒壓條件下操作，如果壓力過大也可通過混合釜右側(cè)的放空閥調(diào)節(jié)。（1） 、打開過濾機(jī)的出料閥，并準(zhǔn)備好秒表，做好過濾實驗的讀數(shù)和記錄準(zhǔn)備，再打開控制屏上板框過濾機(jī)的進(jìn)料閥，開始過濾操作。（2）、注意看看板框是否泄漏（大量液體沖

9、出，少量漏液無妨）？確認(rèn)正常后，觀察濾液情況，一般開始出來的比較渾濁，待濾液變清后，立即開始讀取計量槽的數(shù)據(jù)，并同時開始計時和記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。（3）、裝置的計量槽分左右計量筒計量，左側(cè)計濾液量，右側(cè)計洗水量左右兩筒有過濾液孔連通，需要時兩筒可串聯(lián)使用，以便連續(xù)實驗需要。讀取5組以上的實驗數(shù)據(jù)后，即可關(guān)閉進(jìn)料閥和出料閥結(jié)束過濾實驗。（4） 、如果需要做濾餅洗滌實驗，則在結(jié)束過濾實驗之后，關(guān)閉混合釜的進(jìn)氣閥。然后關(guān)閉進(jìn)水閥，打開進(jìn)氣閥，恒壓在0.160.2MPa范圍，按過濾實驗相同的方法操作，完成實驗后，關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥結(jié)束濾餅洗滌實驗。（5） 、如果改變操作壓力，還可進(jìn)行過濾速率方程壓縮指數(shù)

10、的測定實驗。實驗四 傳熱實驗一、實驗?zāi)康?測定對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。二、實驗原理對流傳熱的核心問題是求算傳熱系數(shù)，當(dāng)流體無相變時對流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的一般形式為：對于強(qiáng)制湍流而言，Gr準(zhǔn)數(shù)可以忽略，故 用圖解法對多變量方程進(jìn)行關(guān)聯(lián)時，要對不同變量Re和Pr分別回歸。本實驗簡化上式，即取n=0.4（流體被加熱）。這樣，上式即變?yōu)閱巫兞糠匠?，再兩邊取對?shù)，即得到直線方程：在雙對數(shù)坐標(biāo)中作圖，找出直線斜率，即為方程的指數(shù)m。在直線上任取一點(diǎn)的函數(shù)值代入方程中，則可得到系數(shù)A，即：對于方程的關(guān)聯(lián)，首先要有Nu、Re、Pr的數(shù)據(jù)組。其準(zhǔn)數(shù)定義式分別為： 牛頓冷卻定律：傳熱量Q可由下式求得： 三、 實驗

11、設(shè)備流程設(shè)備參數(shù)：孔板流量計：流量計算關(guān)聯(lián)式：V=4.49R0.5式中：R孔板壓差，mmH2OV水流量，m3 /h換熱套管： 套管外管為玻璃管，內(nèi)管為黃銅管。 套管有效長度：1.25m，內(nèi)管內(nèi)徑：0.022m四、實驗操作1.啟動水泵2.打開進(jìn)水閥3.打開蒸汽發(fā)生器4.打開放汽閥5.讀取水的流量6.讀取溫度7.實驗結(jié)束后，先停蒸汽發(fā)生器，再關(guān)進(jìn)水閥。五、 數(shù)據(jù)處理 水入口溫度水出口溫度壁溫1壁溫2壓差計讀數(shù)（mm）20.028.855550.420.028.455551.820.028.355554.020.028.155557.120.027.5555516.120.027.1555528.6

12、20.026.7555544.620.026.4555587.420.026.05555144.5以一組數(shù)據(jù)計算傳熱量、傳熱系數(shù)。實驗五 精餾實驗一、試驗?zāi)康?1.掌握精餾塔的結(jié)構(gòu) 2.測定精餾塔的理論板數(shù)及塔效率二、實驗原理1.理論板2.作圖法求理論板數(shù)3.精餾塔的全塔效率Et為理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù)N之比，即：Et=Nt / N精餾塔的單板效率Em可以根據(jù)氣相（或液相）通過測定塔板的濃度變化進(jìn)行計算。 若以液相濃度變化計算，則為： Eml=(Xn-1-Xn) / (Xn-1- Xn*) 若以氣相濃度變化計算，則為： Emv=(Yn-Yn+1) / ( Yn*-Yn+1) 式中：Xn-1-第

13、n-1塊板下降的液體組成，摩爾分率； Xn-第n塊板下降的液體組成，摩爾分率； Xn*-第n塊板上與升蒸汽Yn相平衡的液相組成，摩爾分率； Yn+1-第n+1塊板上升蒸汽組成，摩爾分率； Yn-第n塊板上升蒸汽組成，摩爾分率； Yn*-第n塊板上與下降液體Xn相平衡的氣相組成，摩爾分率。三、實驗設(shè)備及流程簡介 本實驗進(jìn)料的溶液為乙醇水體系，其中乙醇占20%（摩爾百分比）。精餾塔：采用篩板結(jié)構(gòu)，塔身用直徑57X3.5mm的不銹鋼管制成，設(shè)有兩個進(jìn)料口，共15塊塔板，塔板用厚度1mm的不銹鋼板，板間距為10cm；板上開孔率為4%，孔徑是2mm，孔數(shù)為21；孔按正三角形排列；降液管為14X2mm的不

14、銹鋼管；堰高是10mm。 四、實驗步驟1.全回流進(jìn)料打開泵開關(guān)，再打開進(jìn)料的管線。2.塔釜加熱升溫全回流進(jìn)料完成后，開始加熱。 3.建立全回流注意恒壓，回流開始以后就不能再打開衡壓排氣閥，否則會影響結(jié)果。4.讀取全回流數(shù)據(jù)5.逐步進(jìn)料，開始部分回流 逐漸打開塔中部的進(jìn)料閥和塔底的排液閥以及產(chǎn)品采出閥，注意維持塔的物料平衡、塔釜液位和回流比。6.記錄部分回流數(shù)據(jù)五、作業(yè) 寫出精餾段操作線方程、提餾段操作線方程、加料線方程。實驗六、吸收實驗一、實驗原理 本實驗是用水吸收空氣-氨混合氣體中的氨。混合氣體中氨的濃度很低。吸收所得的溶液濃度也不高。氣液兩相的平衡關(guān)系可以認(rèn)為服從亨利定律（即平衡線在x-y

15、坐標(biāo)系為直線）。故可用對數(shù)平均濃度差法計算填料層傳質(zhì)平均推動力，相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程式為： 所以 其中式中GA單位時間內(nèi)氨的吸收量kmol/h。KYa總體積傳質(zhì)系數(shù)kmol/m3·h。Vp填料層體積m3。Ym氣相對數(shù)平均濃度差。Y1氣體進(jìn)塔時的摩爾比。Ye1與出塔液體相平衡的氣相摩爾比。Y2氣體出塔時的摩爾比。Ye2與進(jìn)塔液體相平衡的氣相摩爾比。3、計算方法、公式：（1）氨液相濃度小于5%時氣液兩相的平衡關(guān)系：溫度 ： 0 10 20 25 30 40亨利系數(shù)Eatm：0.293 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938（2）總體積傳質(zhì)系數(shù)KYa及氣相總傳質(zhì)單元高度H

16、og整理步驟a、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量V0： m3/h式中：V1空氣轉(zhuǎn)子流量計示值 m3/hT0、P0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng)T1、P1標(biāo)定狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng)T2、P2使用狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強(qiáng)b、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣流量V0 m3/h式中：V1氨氣轉(zhuǎn)子流量計示值 m3 / h01標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度1.293 kg / m302標(biāo)定狀態(tài)下氨氣的密度0.7810 kg / m3如果氨氣中純氨為98%，則純氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量V0為：V0=0.98V0c、惰性氣體的摩爾流量G：G=V0 / 22.4d、單位時間氨的吸收量GA：GA=G(Y1-Y2)e、進(jìn)氣濃度Y1：f、尾氣濃度Y2：式中：

17、Ns加入分析盒中的硫酸當(dāng)量濃度 NVs加入分析盒中的硫酸溶液體積 mlV濕式氣體流量計所測得的空氣體積 mlT0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣溫度 KT空氣流經(jīng)濕式氣體流量計時的溫度 Kg、對數(shù)平均濃度差（Y）m：Ye2=0Ye1=m x1*P=大氣壓+塔頂表壓+（填料層壓差）/2m=E / P x1=GA / Ls 式中：E亨利常數(shù)Ls單位時間噴淋水量 kmol / hP系統(tǒng)總壓強(qiáng)h、氣相總傳質(zhì)單元高度：式中：G混合體氣通過塔截面的摩爾流速二、實驗設(shè)備及流程設(shè)備參數(shù)：基本數(shù)據(jù)：塔徑0.10m，填料層高0.75m填料參數(shù)：12×12×1.3mm瓷拉西環(huán)，a1403m-1，0.764，a1

18、/3903m-1尾氣分析所用硫酸體積：1ml，濃度：0.00968N 上圖是吸收實驗裝置界面，氨氣鋼瓶來的氨氣經(jīng)緩沖罐，轉(zhuǎn)子流量計與從風(fēng)機(jī)來經(jīng)緩沖罐、轉(zhuǎn)子流量計的空氣匯合，進(jìn)入吸收塔的底部，吸收劑（水）從吸收塔的上部進(jìn)入，二者在吸收塔內(nèi)逆向流動進(jìn)行傳質(zhì)。從塔頂出來的尾氣進(jìn)到分析裝置進(jìn)行分析，分析裝置由穩(wěn)壓瓶、吸收盒及濕式氣體流量計組成。穩(wěn)壓瓶是防止壓力過高的裝置，吸收盒內(nèi)放置一定體積的稀硫酸作為吸收液，用甲基紅作為指示劑，當(dāng)吸收液到達(dá)終點(diǎn)時，指示劑由紅色變?yōu)辄S色。三、實驗步驟建議的實驗條件： 水流量：80 l/h 空氣流量：20 m3/h 氨氣流量：0.5 m3/h 注意氣量和水量不要太大，氨氣濃度不要過高，否則引起數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離。1、通入氨氣打開鋼瓶閥門，氨氣流量計前有壓差計和溫度計，用氨氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣流量（實驗建議流量: 0.5 m3/h）。2、進(jìn)行尾氣分析通入氨氣后，讓尾氣流過吸收盒，同時濕式氣體流量計開始計量體積。當(dāng)吸收盒內(nèi)的指示劑由紅色變成黃色時，立即關(guān)閉考克，記下濕式氣體流量計轉(zhuǎn)過的體積和氣體的溫度。3、讀取數(shù)據(jù) 實驗七 干燥實驗一、實驗?zāi)康?1.了解氣流干燥設(shè)備基本流程和工作原理 2.測定物料在一定干燥條件下的干燥速率曲線及傳質(zhì)