化工原理指導(dǎo)書-05

《化工原理》上機(jī)指導(dǎo)書中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工系丁曙光2002.5.14學(xué)生上機(jī)守則化工學(xué)院計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是提高學(xué)生政治思想素質(zhì)和文化素質(zhì)的法規(guī)和學(xué)校的有關(guān)規(guī)定，制定本規(guī)定。1、凡進(jìn)入機(jī)房的人員除須遵守校規(guī)校紀(jì)外，還必須遵守機(jī)房的各項(xiàng)管理規(guī)定。上機(jī)學(xué)生必須出示學(xué)生證，認(rèn)真登記上下機(jī)時(shí)間、機(jī)號(hào)及上機(jī)內(nèi)容。不得隨意更換機(jī)位。2、嚴(yán)禁任何人利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)觀看、傳播、拷貝、制作淫穢、反動(dòng)、迷信等不健康內(nèi)容。3、注意個(gè)人衛(wèi)生，保持機(jī)房安靜，不要隨意走動(dòng)，以免影響他人上機(jī)。4、機(jī)房?jī)?nèi)嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)禁吃零食和亂丟雜物，嚴(yán)禁亂寫亂畫。5、嚴(yán)禁攜帶一次性水杯和潮濕物品進(jìn)入機(jī)房，以免發(fā)生電故障。6、嚴(yán)禁私接電源、拉線路，嚴(yán)禁亂動(dòng)電閘和消防器材，嚴(yán)禁使用明火。7、愛護(hù)機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備，不得私自拆卸、搬移設(shè)備，更不得將機(jī)房物品帶出。8、未經(jīng)允許，不準(zhǔn)私自攜帶各種存儲(chǔ)盤進(jìn)入機(jī)房，嚴(yán)防計(jì)算機(jī)病毒。9、嚴(yán)禁在計(jì)算機(jī)上玩游戲。對(duì)違反規(guī)定者，機(jī)房管理人員有權(quán)予以制止。10、上機(jī)者必須遵守安全操作程序，不得破壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。11、尊重機(jī)房管理員的安排與建議，如有意見，可向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提出。參照國(guó)家及學(xué)校相關(guān)規(guī)定?；W(xué)院2002年1月1日上機(jī)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明本課程的上機(jī)內(nèi)容，可以使用任何一種或幾種程序語(yǔ)言(包括Excel等)編程實(shí)現(xiàn)。其目的：①編程訓(xùn)練；②加深課程的理解。上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告由源程序(調(diào)試前初稿及調(diào)試好的補(bǔ)充內(nèi)容)、實(shí)際運(yùn)行結(jié)果、結(jié)果分析討論及教師簽字共四部分組成。統(tǒng)一用報(bào)告紙，并裝訂成冊(cè)后上交評(píng)分。目 錄《化工原理》上機(jī)(1)實(shí)驗(yàn)一粘度的插值求取(1學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)二 繪制速度分布及剪應(yīng)力分布的曲線(1學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)三試差法求管徑(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)四求平均速度及方次(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)五選擇泵型號(hào)(4學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)六K判據(jù)法求顆粒沉降速度(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)七沉降法測(cè)定液體粘度(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)八求沉降槽的最大沉降面積(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)九求導(dǎo)熱通量及兩層磚間界面溫度(2學(xué)時(shí))《化工原理》上機(jī)(2)實(shí)驗(yàn)十畫出不同值下的氣液平衡線(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十一用安托尼公式求苯-甲苯數(shù)據(jù)(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十二比較不同q及不同R下的理論板數(shù)(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十三求理想物系精餾塔的理論板數(shù)(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十四求非理想物系精餾塔的理論板數(shù) (2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十五操作型精餾塔的計(jì)算(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)十六求吸收中的傳質(zhì)單元數(shù)(2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)十七氣體流量對(duì)塔徑的影響(2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)十八多組分吸收的兩步圖解法選做，2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)十九求泡點(diǎn)溫度(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)二十多組分精餾氣化率(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)一粘度的插值求取 (1學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理學(xué)習(xí)在給定的數(shù)據(jù)組中，進(jìn)行插值?？梢圆捎谩皟牲c(diǎn)一線的線性插值法”和“三次樣條插值法”等。線性插值公式：y(x)y

xx i1(y y )二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

i1

x i

ii1

i1某水溶液在20C下，濃度(重量%)與粘度[mPa.s]的關(guān)系如下：濃度，重量%02030404550粘度，mPa.s1.0051.7762.4803.6524.6215.921三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)輸入給定數(shù)據(jù)組x，yn輸入給定數(shù)據(jù)組x，yni ixxx?or:x<xnY1?ENDi=1tonx=x+0.5Yxx?iYx,yxx ?y(x)yixxii+1x xi1(y y)i1 iii=i+1五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄六、思考題經(jīng)過實(shí)踐，用結(jié)果表述線性插值方法和三次樣條插值法相比較，哪種方法精確度更高？還可以用其它的那些方法實(shí)現(xiàn)本題。實(shí)驗(yàn)二 繪制速度分布及剪應(yīng)力分布的曲線(1學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理學(xué)習(xí)用程序語(yǔ)言或其它計(jì)算機(jī)軟件繪制曲線。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容粘度為50mPa.s的油在內(nèi)徑100mm的直圓管內(nèi)流動(dòng)，其速度分布表示為：u=20y–200y2剪應(yīng)力分布表示為： dudy三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)以你認(rèn)為最完整的方式，在同一個(gè)坐標(biāo)上繪制這兩條曲線。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題速度分布與剪應(yīng)力分布在管中心和管壁處分別有何表現(xiàn)？實(shí)驗(yàn)三試差法求管徑 (2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理練?xí)用化工原理中最常用的試差法求取管徑。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容10C的水以500L/min的流量流過一根300m長(zhǎng)的水平管,管壁的絕對(duì)粗糙度為0.05mm。有6m的壓頭可供克服流動(dòng)的摩擦阻力(含進(jìn)、出口阻力)。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)用試差法求管徑的最小尺寸。給出試差中的若干組“摩擦系數(shù)，雷諾數(shù)，管徑”值。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題如何考慮直管阻力hf與壓頭Hf的關(guān)系?？梢越柽m宜的流速范圍幫助求解d。六、參考程序框圖圖中e為能夠接受的相對(duì)誤差值，建議為1%。輸入流量、管長(zhǎng)等已知數(shù)據(jù)輸入流量、管長(zhǎng)等已知數(shù)據(jù)設(shè)摩擦系數(shù)的初值設(shè)由Hdf=Re及/d計(jì)END輸入查得的摩擦系數(shù)或算其值|-|/e？計(jì) 設(shè) 設(shè)輸出結(jié)果實(shí)驗(yàn)四求平均速度及方次(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃韺W(xué)習(xí)將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的不同半徑點(diǎn)處的“點(diǎn)速度”數(shù)據(jù)，處理成平均速度值。Vu sR

V 2Rs 0

rdrr2n2u(n1)(2n

umax

R—管半徑,mm；V—流量,m3/ss二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容75mmu與該點(diǎn)r距離管中心的半徑r之間的關(guān)系如下表：r，mmu，m/srr，mmu，m/sr01.04222.500.9193.751.03326.250.8647.501.01930.000.80911.250.99633.750.69915.000.97833.6250.50718.750.95537.50三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)求管內(nèi)的平均流速及n四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題如何正確地解決積分項(xiàng)的問題？一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?/p>

實(shí)驗(yàn)五選擇泵型號(hào) (4學(xué)時(shí))本題是一個(gè)工程性很強(qiáng)的訓(xùn)練題，它包括泵的設(shè)計(jì)計(jì)算和操作計(jì)算，還有資料查詢和經(jīng)濟(jì)核算的訓(xùn)練。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容140m3/h的流量從水池送到某設(shè)備上方。出水口比池中水面高11.5m，設(shè)備內(nèi)為常壓。所有管長(zhǎng)及管件的當(dāng)量長(zhǎng)度總共為880m(口阻力略)。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)由適宜的流速范圍，以經(jīng)濟(jì)核算為準(zhǔn)，確定管徑(按無(wú)縫鋼管系列圓整)2250元/噸管材計(jì)算。在結(jié)果記錄中列出清單后，指明最佳方案。在所選泵允許的壓頭下(最佳效率范圍內(nèi))，求該管路可提供的最大流量。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄uudd圓H泵型號(hào)泵/電機(jī)價(jià)格管路價(jià)格總價(jià)格┇五、思考題管路特性曲線和泵的特性曲線對(duì)你解這道題有何幫助?還有哪些因素影響泵使用的價(jià)格？實(shí)驗(yàn)六Ku(2t一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃韺W(xué)習(xí)使用“多條件”處理問題。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)粒徑為30m,顆粒密度=2000kg/m3, 求其在=1.2kg/m3,s=0.0185mPa.s的空氣中的的沉降速度。(2)求d=0.08mm,=7500kg/m3的方鉛礦在=1000kg/m3水中的沉降速度。s三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)K判據(jù)以=b/Ren為通式，代入沉降速度計(jì)算式中，成為：4gdu

n1(s

)

12nt 3b

n1n 3d3d3g(2s)Ku區(qū)域t斯托克斯Re1K2.62u區(qū)域t斯托克斯Re1K2.62b24n1.0艾倫1~1032.62~69.118.50.6牛頓103~210369.10.440四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題K判據(jù)可以免去試差求解的繁瑣，但是有什么情況未考慮進(jìn)去？實(shí)驗(yàn)七沉降法測(cè)定液體粘度 (2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理了解如何用沉降法測(cè)定液體粘度。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一個(gè)d=0.5mm的銅球,=8.9103kg/m3。在某種油中沉降,測(cè)得沉降速度su=1.5cm/s,油的密度=850kg/m3,求油的粘度[Pa.s]t三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)tdstdsu1.07.81030.92.01.02.61030.820.03.02.61030.810.01.00.91030.830.0四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題在不同的Re項(xiàng)。求取的方法是什么？實(shí)驗(yàn)八求沉降槽的最大沉降面積(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理練?xí)數(shù)值的排序和比較；選擇安全系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將固相濃度為236kg/m3的石灰料漿在連續(xù)沉降槽增稠至700kg/m3。由間歇沉降試驗(yàn)求得顆粒的表面沉降速度與懸浮液中固相濃度的關(guān)系如表C,kg/m3236358425525600714U,m/h0.1570.050.02780.01270.006460.001580三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)0按每天處理的料漿體積為3785m3，確定沉降槽的面積。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄C,kg/mC,kg/m3A,m2236358425525600714安全系數(shù)： 沉降槽的面積：五、思考題料漿的濃度與沉降槽的面積有無(wú)關(guān)系？實(shí)驗(yàn)九求導(dǎo)熱通量及兩層磚間界面溫度(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理掌握界面溫度的求法。二、?shí)驗(yàn)內(nèi)容460mm230mm。設(shè)兩層磚的接觸良好，已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)1

0.90.7

絕緣磚的導(dǎo)熱系數(shù) 0300003t。式中的t為該層壁的平均溫度。2三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)試求導(dǎo)熱過程的熱通量q，以及兩層磚之間的界面溫度。四、參考程序框圖輸入內(nèi)、外側(cè)溫度t，t0 2設(shè)界面溫度t取兩壁的平均溫度分別求兩壁的導(dǎo)熱通量q及q1 2|q-q|/qe?1 2 1

Y輸出t值, ENDqq1 2

Y t=t-tt=t+t五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄六、思考題對(duì)于不同材料或不同厚度的平壁層，阻力與動(dòng)力之間有何比例關(guān)系。實(shí)驗(yàn)十畫出不同值下的氣液平衡線(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理自作CAI演示件。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以值分別等于2，4，6，8，10時(shí)的氣液平衡線。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)要給出坐標(biāo)值，繪出每一條平衡線時(shí)要同時(shí)顯示該線的值，每一條平衡線和相應(yīng)的值同色，不同值不同色。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題為什么說(shuō)，某物系的值越大，分離越容易？實(shí)驗(yàn)十一用安托尼公式求苯-甲苯數(shù)據(jù)(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理掌握t與x，y間的運(yùn)算關(guān)系，為求靈敏板數(shù)打下基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安托尼公式log p A

B tC

飽和蒸汽壓，kPa； t、、組分組分苯甲苯A6.0236.078B1206.351343.94C220.24219.58三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)求常壓下，(1)對(duì)應(yīng)x=0和x=1的溫度；(2)同(1)范圍的 ；(3)任意一個(gè)x值下的溫度。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題由拉烏爾定律考慮x=0和x=1時(shí)，組分蒸汽與操作壓強(qiáng)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)十二比較不同q及不同R下的理論板數(shù)(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理比較不同進(jìn)料熱狀況及不同回流比下理論板數(shù)的變化情況。掌握R 、x的求法.min d二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容常壓連續(xù)精餾, =2.46,

=0.9, x=0.4,

=0.02(摩爾分率)。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

D F W填寫結(jié)果記錄所給各項(xiàng)內(nèi)容。3位。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄qxR=3 dNTR

1.2 1.0 0.6 0 -0.2R=2R

xmin dNT五、思考題在不同的R的計(jì)算基準(zhǔn)下，x 及N 分別有何變化規(guī)律?d T實(shí)驗(yàn)十三求理想物系精餾塔的理論板數(shù)(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砭毩?xí)從進(jìn)料板處向塔的兩端用逐板計(jì)算法作理論板。為求靈敏板奠定基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容常壓精餾苯-，進(jìn)料含苯0.4(爾分率,)。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)求該塔的理論板數(shù)；加料板位置及各板的溫度、組成分布qRmin0.5qRmin0.51.01.2N（T釜）N序號(hào)F備注xitxitxit五、思考題進(jìn)料熱狀況對(duì)理論板數(shù)有何影響，為什么？實(shí)驗(yàn)十四求非理想物系精餾塔的理論板數(shù) (2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理練?xí)用下列四種計(jì)算方法之一，處理非理想物系氣、液平衡。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容常壓精餾乙醇-R=2.0。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

=0.82, D

=0.2, xF

=0.004(摩爾分率)q=1，求該塔的理論板數(shù)；加料板位置及各板的溫度、組成分布。氣、液平衡關(guān)系處理的計(jì)算方法：三次樣條插值法； (2)最小二乘法回歸曲線；(3)直接利用x~y數(shù)據(jù)；(4)兩點(diǎn)線性插值法N序號(hào)N序號(hào)T備注

乙醇-水物系t-x-y數(shù)據(jù)xttxyi95.50.0190.170085.50.12380.470482.70.23370.544581.50.32730.582679.80.50790.656478.740.67630.738578.410.74720.781578.150.89400.8940五、思考題處理氣、液平衡關(guān)系的計(jì)算方法還有哪些?你所選用的計(jì)算方法有何優(yōu)點(diǎn)?實(shí)驗(yàn)十五操作型精餾塔的計(jì)算(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃碚莆铡安僮餍汀庇?jì)算的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容某精餾塔有10塊理論板(不含)用于分離苯-甲苯物系x=0.4, x>0.95,F Dx <0.06(摩爾分率)，進(jìn)料q=1, (設(shè)=2.46)。W三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)求：R至少為多大？N=？理論板數(shù)保留兩位小數(shù)時(shí)，x =？F W四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題當(dāng)理論板數(shù)相對(duì)誤差的允許值由0.1增至0.01時(shí), R值的變化有多大?建議用“二分法”求。即：取R=R ，R=4R ；若以

求出一個(gè)1 min 2 min 2N’滿足<NRR=(R+R)/2求出T T 2 1 2N’，與任務(wù)給定值相比較，若<NR

之間確定新的中間值R’；T T 1否則在R與R之間確定新的R’， 直至所求N滿足要求為止。2 T實(shí)驗(yàn)十六求吸收中的傳質(zhì)單元數(shù)(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理練?xí)用積分圖解法或近似圖解法計(jì)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容填料吸收塔，用水吸收SO氣體，原料氣中SO含量為5%(體積%)，要求2 2吸收率達(dá)95%。塔徑0.8m，操作溫度303K，壓力100kPa；入塔氣流量1000m3/h(操作狀態(tài))，用水量為最小值的1.2倍。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)222222

與水的平衡關(guān)系：a,kgSO/100kgHO0.10.20.30.50.71.01.5P,mmHg4.711.819.736.052.079.0125四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄五、思考題在什么情況下, N=N ?T OG實(shí)驗(yàn)十七氣體流量對(duì)塔徑的影響(2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?r/