化工原理實(shí)驗(yàn)理論部分

課前準(zhǔn)備知識(shí)：各單元操作的相關(guān)理論*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)一直管阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握流體流經(jīng)圓形直管時(shí)的阻力的測(cè)定方法。測(cè)定流體流過(guò)圓形直管時(shí)，摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系，并在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪其關(guān)系曲線。*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免的會(huì)引起壓力降（ΔPf）。這種摩擦損失包括流體經(jīng)過(guò)直管的沿程阻力和流體流經(jīng)各種管件、閥門以及突然擴(kuò)大和突然縮小引起的局部阻力。本裝置中的有關(guān)尺寸：直管：，

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是測(cè)壓系統(tǒng)。2、實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，首先要加大流量，趕走管路系統(tǒng)中的空氣，打開(kāi)測(cè)壓管路的放空閥，趕走測(cè)壓系統(tǒng)的空氣。3、測(cè)定直管阻力時(shí)，流量在0～9m3/h范圍內(nèi)共測(cè)定20點(diǎn)。每次測(cè)定數(shù)據(jù)，須注意待流動(dòng)穩(wěn)定后方可記錄讀數(shù)。*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟*天津科技大學(xué)化工原理課件四.實(shí)驗(yàn)裝置和流程圖（鹽化系生產(chǎn)）1.離心泵2.出口閥門3.孔板流量計(jì)4.彎頭局部阻力5.球閥局部阻力6、7.待測(cè)直管8.突然縮小9.閘閥局部阻力*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法*天津科技大學(xué)化工原理課件四.實(shí)驗(yàn)裝置和流程圖（天津大學(xué)生產(chǎn)）1-水箱；2-離心泵；3、4-放水閥；5、13-緩沖罐；6-局部阻力近端測(cè)壓閥；7、15-局部阻力遠(yuǎn)端測(cè)壓閥；8、20-粗糙管測(cè)壓閥；9、19-光滑管測(cè)壓閥；10-局部阻力管閥；11-U型管進(jìn)出水閥；12-壓力傳感器；14-大流量調(diào)節(jié)閥；15、16-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；17-光滑管閥；18-粗糙管閥；21-倒置U型管放空閥；22-倒置U型管；23-水箱放水閥；24-放水閥；*天津科技大學(xué)化工原理課件五.報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果分別列在“原始數(shù)據(jù)表”及“實(shí)驗(yàn)結(jié)果一覽表”中，并以一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算舉例。⒉根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上標(biāo)繪的曲線。*天津科技大學(xué)化工原理課件六.

數(shù)據(jù)記錄與處理*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)二離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉離心泵的操作方法。2.測(cè)定某型號(hào)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下，H（揚(yáng)程）、N（軸功率）、（效率）與Q（流量）之間的特性曲線。*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理離心泵是常見(jiàn)的液體輸送設(shè)備。在一定的型號(hào)和轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程H、軸功率及效率η均隨流量Q而改變。通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出H—Q、N—Q及η—Q關(guān)系，并用曲線表示之，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。泵特性曲線的具體測(cè)定方法如下：，

*天津科技大學(xué)化工原理課件⒈H的測(cè)定：在泵的吸入口和壓出口之間列柏努利方程

，

*天津科技大學(xué)化工原理課件⒉N的測(cè)定：功率表測(cè)得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。由于泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為1.0，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率，即：泵的軸功率N＝電動(dòng)機(jī)的輸出功率，kW。電動(dòng)機(jī)的輸出功率＝電動(dòng)機(jī)的輸入功率×電動(dòng)機(jī)的效率，kw。泵的軸功率＝功率表的讀數(shù)×電動(dòng)機(jī)效率，kw。，

*天津科技大學(xué)化工原理課件⒉η的測(cè)定：

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1.向儲(chǔ)水槽10內(nèi)注入蒸餾水。2.檢查流量調(diào)節(jié)閥6，壓力表3及真空表2的開(kāi)關(guān)是否關(guān)閉(應(yīng)關(guān)閉)。3啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置總電源，用變頻調(diào)速器上∧、∨及＜鍵設(shè)定頻率后，按run鍵啟動(dòng)離心泵，緩慢打開(kāi)調(diào)節(jié)閥6至全開(kāi)。待系統(tǒng)內(nèi)流體穩(wěn)定，打開(kāi)壓力表和真空表的開(kāi)關(guān)，方可測(cè)取數(shù)據(jù)。4.測(cè)取數(shù)據(jù)的順行可從最大流量至0，或反之。一般測(cè)10~20組數(shù)據(jù)。5.每次在穩(wěn)定的條件下同時(shí)記錄：流量、壓力表、真空表、功率表的讀數(shù)及流體溫度。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉壓力表和真空表的開(kāi)關(guān)，停泵，切斷電源。*天津科技大學(xué)化工原理課件四.實(shí)驗(yàn)裝置和流程圖1-離心泵2-真空表3-壓力表4-變頻器5-功率表6-流量調(diào)節(jié)閥7-實(shí)驗(yàn)管路8-溫度計(jì)9-渦輪流量計(jì)10-實(shí)驗(yàn)水箱11-放水閥12-頻率計(jì)水泵1將水槽10內(nèi)的水輸送到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用流量調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)流量，流體經(jīng)渦輪流量計(jì)9計(jì)量后，流回儲(chǔ)水槽。

*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件五.設(shè)備主要參數(shù)(1)離心泵：流量Q=4m3/h，揚(yáng)程H=8m，軸功率N=168w(2)真空表測(cè)壓位置管內(nèi)徑d1=0.025m(3)壓強(qiáng)表測(cè)壓位置管內(nèi)徑d2=0.025m(4)真空表與壓強(qiáng)表測(cè)壓口之間的垂直距離h0=0.18m(5)實(shí)驗(yàn)管路d=0.040m(6)電機(jī)效率為60%(7)采用渦輪流量計(jì)測(cè)量流量（第1套儀表常數(shù)77.427次/升）（第2套儀表常數(shù)79.094次/升）*天津科技大學(xué)化工原理課件六.報(bào)告內(nèi)容⒈將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果分別列在“原始數(shù)據(jù)表”及“實(shí)驗(yàn)結(jié)果一覽表”中，并以一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算舉例。⒉在合適的坐標(biāo)系上標(biāo)繪離心泵的特性曲線，并在圖上標(biāo)出離心泵的各種性能（泵的型號(hào)、轉(zhuǎn)速和高效區(qū)）。*天津科技大學(xué)化工原理課件七.

數(shù)據(jù)記錄與處理*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)三傳熱實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解普通套管換熱器和強(qiáng)化套管換熱器的結(jié)構(gòu)。2、掌握總傳熱系數(shù)K的測(cè)定方法。*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理總傳熱系數(shù)可以根據(jù)總傳熱速率方程來(lái)計(jì)算。

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1.實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備,檢查工作.(1)向電加熱釜加水至液位計(jì)上端紅線處。(2)向冰水保溫瓶中加入適量冰水,并將冷端補(bǔ)償熱電偶插入其中。(3)檢查空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥是否全開(kāi)。(4)檢查蒸氣管支路各控制閥是否已打開(kāi)。保證蒸汽和空氣管線的暢通。(5)接通電源總閘，設(shè)定加熱電壓，啟動(dòng)電加熱器開(kāi)關(guān)，開(kāi)始加熱。*天津科技大學(xué)化工原理課件2.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始.(1)一段時(shí)間后水沸騰,水蒸汽自行充入普通套管換熱器外管，觀察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)可以開(kāi)始。(2)約加熱十分鐘后,可提前啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),保證實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)空氣入口溫度t1(℃)比較穩(wěn)定。(3)調(diào)節(jié)空氣流量旁路閥的開(kāi)度,使壓差計(jì)的讀數(shù)為所需的空氣流量值(當(dāng)旁路閥全開(kāi)時(shí),通過(guò)傳熱管的空氣流量為所需的最小值,全關(guān)時(shí)為最大值)。(4)穩(wěn)定5-8分鐘左右可轉(zhuǎn)動(dòng)各儀表選擇開(kāi)關(guān)讀取t1,t2,E值。(注意：數(shù)據(jù)點(diǎn)必須穩(wěn)定足夠的時(shí)間)(5)轉(zhuǎn)換支路，重復(fù)步驟(3)的內(nèi)容，進(jìn)行強(qiáng)化套管換熱器的實(shí)驗(yàn)。測(cè)定1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。*天津科技大學(xué)化工原理課件3．實(shí)驗(yàn)結(jié)束.(1)關(guān)閉加熱器開(kāi)關(guān)。(2)過(guò)5分鐘后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī),并將旁路閥全開(kāi)。(3)切段總電源(4)若需幾天后再做實(shí)驗(yàn),則將電加熱釜和冰水保溫瓶中的水放干凈。*天津科技大學(xué)化工原理課件四.實(shí)驗(yàn)裝置和流程圖1．普通套管換熱器；2、內(nèi)插有螺旋線圈的強(qiáng)化套管換熱器；3、蒸汽發(fā)生器；4、旋渦氣泵；5、旁路調(diào)節(jié)閥；6、孔板流量計(jì)；7、風(fēng)機(jī)出口溫度（冷流體入口溫度）測(cè)試點(diǎn)；8、9空氣支路控制閥；10、11、蒸汽支路控制閥；12、13、蒸汽放空口；14、蒸汽上升主管路；15、加水口；16、放水口；17、液位計(jì)；18、冷凝液回流口

*天津科技大學(xué)化工原理課件圖1螺旋線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)*天津科技大學(xué)化工原理課件五.設(shè)備主要參數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑di（mm）20.00實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑do（mm）22.0實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑Di（mm）50實(shí)驗(yàn)外管外徑Do（mm）57.0測(cè)量段（紫銅內(nèi)管）長(zhǎng)度l（m）1.20強(qiáng)化內(nèi)管內(nèi)插物（螺旋線圈）尺寸絲徑h（mm）1節(jié)距H（mm）40加熱釜操作電壓≤200伏

操作電流≤10安（1） 傳熱管參數(shù):*天津科技大學(xué)化工原理課件五.設(shè)備主要參數(shù)（2）空氣流量計(jì)a、

由孔板與壓力傳感器及數(shù)字顯示儀表組成空氣流量計(jì)。空氣流量由公式[1]計(jì)算。b、實(shí)驗(yàn)條件下的空氣流量V(m3/h)則需按下式計(jì)算:*天津科技大學(xué)化工原理課件（3）溫度測(cè)量a、空氣入傳熱管測(cè)量段前的溫度t1(℃)由電阻溫度計(jì)測(cè)量，可由數(shù)字顯示儀表直接讀出。b、空氣出傳熱管測(cè)量段時(shí)的溫度t2(℃)由電阻溫度計(jì)測(cè)量，可由數(shù)字顯示儀表直接讀出。c、管外壁面平均溫度tw(℃)由數(shù)字式溫度計(jì)直接讀出。*天津科技大學(xué)化工原理課件六.報(bào)告內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)一覽表、計(jì)算結(jié)果一覽表，寫出計(jì)算過(guò)程。2、比較強(qiáng)化管和光滑管的總傳熱系數(shù)和對(duì)流傳熱系數(shù)的大小，并說(shuō)明原因；任取一種換熱器（光滑管或強(qiáng)化管）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出Nu～Re的關(guān)系曲線。

*天津科技大學(xué)化工原理課件七.

數(shù)據(jù)記錄與處理*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)四吸收實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)和流程。2．掌握氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya的測(cè)定方法。*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理在低濃范圍內(nèi)，填料層高度的計(jì)算公式：，

*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理在低濃范圍內(nèi)，填料層高度的計(jì)算公式：，

------對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力yb=ybybya=yaya

yb

=ybmxbya

=yamxam------相平衡常數(shù)測(cè)吸收液溫度查圖可得*天津科技大學(xué)化工原理課件，

1．空氣體積流量的確定

m3/h——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度(273K)及壓強(qiáng)(101.3KPa)。

——流量計(jì)標(biāo)定條件下的溫度(293K)及壓強(qiáng)(101.3KPa)。

——操作條件下的空氣的溫度(K)和壓強(qiáng)(KPa)。

——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的體積流量(m3/h)。式中：

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量，可用右式計(jì)算：*天津科技大學(xué)化工原理課件，

2．氨氣體積流量的確定若氨氣瓶中的氨濃度為98%，則標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣的流量可用下式來(lái)計(jì)算：m3/h式中：——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度(273K)及壓強(qiáng)(101.3kPa)。

——流量計(jì)標(biāo)定條件下的溫度(293K)及壓強(qiáng)(101.3kPa)?！僮鳁l件下的氨氣的溫度(K)和壓強(qiáng)(kPa)。

——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣的體積流量(m3/h)

——氨氣的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)(m3/h)*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)裝置和流程圖1-鼓風(fēng)機(jī)、2-空氣流量調(diào)節(jié)閥、3-空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)、4-空氣溫度、5-液封管、6-吸收液取樣口、7-填料吸收塔、8-氨瓶閥門、9-氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)、10-氨流量調(diào)節(jié)閥、11-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)、12-水流量調(diào)節(jié)閥、13-U型管壓差計(jì)、14-吸收瓶、15-量氣管、16-水準(zhǔn)瓶、17-氨氣瓶、18-氨氣溫度、20-吸收液溫度、21-空氣進(jìn)入流量計(jì)處壓力*天津科技大學(xué)化工原理課件四.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1選澤適宜的空氣流量和水流量(建議水流量為30L／h)根據(jù)空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為保證混合氣體中氨組分為0.02-0.03左右摩爾比，計(jì)算出氨氣流量計(jì)流量讀數(shù)。2先調(diào)節(jié)好空氣流量和水流量,打開(kāi)氨氣瓶總閥8調(diào)節(jié)氨流量,使其達(dá)到需要值,在空氣,氨氣和水的流量不變條件下操作一定時(shí)間過(guò)程基本穩(wěn)定后,記錄各流量計(jì)讀數(shù)和溫度,記錄塔底排出液的溫度,并分析塔頂尾氣的濃度。*天津科技大學(xué)化工原理課件3尾氣分析方法:(1).排出兩個(gè)量氣管內(nèi)空氣,使其中水面達(dá)到最上端的刻度線零點(diǎn)處,并關(guān)閉三通旋塞。(2).用移液管向吸收瓶?jī)?nèi)裝入5mL濃度為0.005Ｍ左右的硫酸并加入1─2滴甲基橙指示液,再加入少量的蒸餾水。(3).將水準(zhǔn)瓶移至下方的實(shí)驗(yàn)架上,緩慢地旋轉(zhuǎn)三通旋塞,讓塔頂尾氣通過(guò)吸收瓶,旋塞的開(kāi)度不宜過(guò)大,以能使吸收瓶?jī)?nèi)液體以適宜的速度不斷循環(huán)流動(dòng)為限。從尾氣開(kāi)始通入吸收瓶起就必須始終觀察瓶?jī)?nèi)液體的顏色,中和反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)立即關(guān)閉三通旋塞,在量氣管內(nèi)水面與水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)水面齊平的條件下讀取量氣管內(nèi)空氣的體積。若某量氣管內(nèi)已充滿空氣,但吸收瓶?jī)?nèi)未達(dá)到終點(diǎn),可關(guān)閉對(duì)應(yīng)的三通旋塞,讀取該量氣管內(nèi)的空氣體積,同時(shí)啟用另一個(gè)量氣管,繼續(xù)讓尾氣通過(guò)吸收瓶。

*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件，

*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)五精餾實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解板式塔的基本構(gòu)造，精餾設(shè)備流程及各個(gè)部分的作用，觀察精餾塔工作時(shí)塔板上的水力狀況。2.在全回流條件下，測(cè)定本精餾塔以乙醇-水為分離物系的全塔板效率。

*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理，

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件板式精餾塔*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件五.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及報(bào)告*天津科技大學(xué)化工原理課件xyxy0.000.000.350.5950.010.110.400.6140.020.1750.450.6350.040.2730.500.6570.060.340.550.6780.080.3920.600.6980.100.430.650.7250.140.4820.700.7550.180.5130.750.7850.200.5250.800.820.250.5510.850.8550.300.5750.8940.894表1乙醇－水物系平衡數(shù)據(jù)表*天津科技大學(xué)化工原理課件*天津科技大學(xué)化工原理課件實(shí)驗(yàn)六干燥實(shí)驗(yàn)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解洞道式干燥設(shè)備的基本構(gòu)造和工作原理。2、掌握物料干燥曲線和干燥速率曲線的測(cè)定方法。*天津科技大學(xué)化工原理課件二.實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于一定的濕物料和一定的干燥條件（空氣的溫度、濕度、風(fēng)速以及接觸方式），濕物料的干燥速度與物料的干基含水量為一特定的曲線，稱為干燥速度曲線。干燥開(kāi)始時(shí)，干燥速度不變，當(dāng)物料含水量時(shí)，即達(dá)到臨界含水量時(shí)，恒速階段結(jié)束。干燥速度逐漸降低，進(jìn)入降速階段。，

*天津科技大學(xué)化工原理課件1、干燥速度的計(jì)算

*天津科技大學(xué)化工原理課件2、干燥曲線的測(cè)定

，

將濕物料放置于干燥室中以后，濕物料的質(zhì)量每減少一定的量即記錄一次時(shí)間，或每隔一定的時(shí)間即記錄一次濕物料的質(zhì)量，這樣每一個(gè)濕物料的質(zhì)量Gi對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的時(shí)間θi，這樣就可計(jì)算出：*天津科技大學(xué)化工原理課件3.干燥速度曲線的測(cè)定

*天津科技大學(xué)化工原理課件三.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1、按下電源開(kāi)關(guān)的綠色按鍵，再按風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)按鈕，開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)。2、調(diào)節(jié)三個(gè)蝶閥到適當(dāng)?shù)奈恢茫瑢⒖諝饬髁空{(diào)至指定讀數(shù)。3、干燥器的流量和干球溫度