化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 褚睿智萬(wàn)永周 主編 2017年版VIP

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教材建設(shè)工程資助教材主編褚睿智萬(wàn)永周?chē)?guó)家一級(jí)出版社全國(guó)百佳圖書(shū)出版單位責(zé)任編輯周紅封面設(shè)計(jì)肖新生中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教材建設(shè)工程資助教材化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主編褚睿智萬(wàn)永周副主編---孟獻(xiàn)梁-劉建周吊州人字國(guó)書(shū)23個(gè)。圖書(shū)在版編目(CIP)數(shù)據(jù)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)/褚睿智，萬(wàn)永周主編.一徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2017.2ISBN書(shū)名化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主編褚睿智萬(wàn)永周責(zé)任編輯周紅出版發(fā)行中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社有限責(zé)任公司(江蘇省徐州市解放南路郵編221008)營(yíng)銷(xiāo)熱線(xiàn)(0516)8388530783884995出版服務(wù)(0516)8388576783884920網(wǎng)址http://www.cumt印刷徐州中礦大印發(fā)科技有限公司開(kāi)本787×9601/16印張14.5字?jǐn)?shù)276千字版次印次2017年2月第1版2017年2月第1次印刷定價(jià)28.00元實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)和掌握化工研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)中的基本的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能?；せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程綜合了化工原理中各個(gè)典型單元操作的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)之后進(jìn)一步掌握化工過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究方本書(shū)是在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社2006年版《化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》教材基礎(chǔ)上重新編寫(xiě)的，為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的配套教材。本書(shū)注重教學(xué)內(nèi)容的改革，針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)新采購(gòu)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并增添了研究型、設(shè)計(jì)型提高實(shí)驗(yàn)，如傳熱過(guò)程強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)、聯(lián)機(jī)精餾實(shí)驗(yàn)等。并將化工動(dòng)力學(xué)、化工熱力學(xué)、化工儀表與自動(dòng)化等課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)并入化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教程中，突出并強(qiáng)化了化工原理課程的配套實(shí)驗(yàn)教程的特點(diǎn)。化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程共48學(xué)時(shí)，包括課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)分基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)性開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次進(jìn)行。基本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證化工過(guò)程的客觀(guān)規(guī)律，訓(xùn)練基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能，如離心泵性能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用試驗(yàn)研究方法進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的能力，如液-液萃取實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用)、精餾聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)等。實(shí)訓(xùn)性實(shí)驗(yàn)(學(xué)生自由設(shè)置課題)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，針對(duì)本學(xué)科研究?jī)?nèi)容和生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中一些共性的問(wèn)題，如估算和分析實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方本書(shū)由褚睿智、萬(wàn)永周擔(dān)任主編，孟獻(xiàn)梁、劉建周擔(dān)任副主編。編寫(xiě)分工如下：其中緒論、第四章和附錄由褚睿智和劉建周編寫(xiě)，第二章由萬(wàn)永周和孟獻(xiàn)梁編寫(xiě)，第一章、第三章由萬(wàn)永周和褚睿智編寫(xiě)，第五章由孟獻(xiàn)梁和劉建周編寫(xiě)。秦志宏和丁玉老師也參與了該書(shū)的討論和編寫(xiě)。本教材拓展了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，在編寫(xiě)過(guò)程中，由于編者的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解不同，在融會(huì)貫通方面若有不妥之處，衷心希望讀者指出，以便不斷完善和提高。2016年4月 1第一節(jié)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo) 1第二節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容、方法及要求 2第三節(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě) 6第四節(jié)實(shí)驗(yàn)守則 第二章化工原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一流體流動(dòng)形態(tài)的觀(guān)察與測(cè)定 實(shí)驗(yàn)二管道阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn) 21實(shí)驗(yàn)四流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn) 24實(shí)驗(yàn)五垂直上升管中氣液兩相流特性實(shí)驗(yàn) 28實(shí)驗(yàn)六恒壓過(guò)濾參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)七傳熱實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)八干燥實(shí)驗(yàn) 42實(shí)驗(yàn)九板式塔全塔效率的測(cè)定實(shí)驗(yàn) 46實(shí)驗(yàn)十填料塔的等板高度測(cè)定實(shí)驗(yàn) 49實(shí)驗(yàn)十一丙酮吸收實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十二吸收塔CO?特性曲線(xiàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十三熱電偶校驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十四流化床基本特性實(shí)驗(yàn) 第三章綜合型、研究型實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十五流體(計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制)綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十六板式塔精餾綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十七填料塔精餾綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十八液-液萃取綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十九乙醇分離實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn) 第四章化工參數(shù)測(cè)量方法及常用儀器儀表使用 第一節(jié)溫度測(cè)量及儀表 第二節(jié)壓力測(cè)量 第三節(jié)流量測(cè)量 第四節(jié)成分測(cè)定 第五章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、誤差分析及數(shù)據(jù)處理 第一節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與記錄 第二節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析 第三節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 附錄化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)常用數(shù)據(jù)表 附錄一實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí) 212附錄二常用數(shù)據(jù)表 214附錄三熱電偶分度表 附錄四常用正交表 參考文獻(xiàn) 223第一章緒論化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)針對(duì)《化工原理》課程中各類(lèi)單元操作設(shè)置了一系列的配套必修課程?；せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇，與一般化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，不同之處在于它具有工程特點(diǎn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都相當(dāng)于化工生產(chǎn)中的一個(gè)單元操作，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)芙⑵鹨欢ǖ墓こ谈拍?；同時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)行，會(huì)遇到大量的工程實(shí)際問(wèn)題。對(duì)理工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更實(shí)際、更有效地學(xué)到更多工程實(shí)驗(yàn)方面的原理及測(cè)試手段，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的真實(shí)設(shè)備和工藝過(guò)程與描述這一過(guò)程的數(shù)學(xué)模型之間的關(guān)系，也可以認(rèn)識(shí)到對(duì)于一個(gè)看起來(lái)似乎很復(fù)雜的過(guò)程，一經(jīng)了解，可以只用最基本的原理來(lái)解釋和描述。因此，在實(shí)驗(yàn)課的全過(guò)程中，學(xué)生在思維方法和創(chuàng)新能力方面都得到培養(yǎng)和提高，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和工程觀(guān)念，并將能力和素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)課合型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究方法，訓(xùn)練其獨(dú)立思考、綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用計(jì)算機(jī)在線(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，引入先進(jìn)的測(cè)試手段和數(shù)據(jù)處理技術(shù)；實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，除完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本內(nèi)容外，可為對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)感興趣的同學(xué)提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新精神。本課程的部分實(shí)驗(yàn)報(bào)告可采用小論文形式撰寫(xiě)，這類(lèi)型實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)是提高學(xué)生寫(xiě)作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力的一個(gè)重要手段，可為畢業(yè)論文環(huán)節(jié)和今后工作所需的科學(xué)研究和科學(xué)論文的撰寫(xiě)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?；せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)：(1)鞏固和深化理論知識(shí)在學(xué)習(xí)化工專(zhuān)業(yè)幾門(mén)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理解一些比較典型的已被或?qū)⒈粡V泛應(yīng)用的化工過(guò)程與設(shè)備的原理和操作，鞏固和深化化工專(zhuān)業(yè)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)。(2)提供一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)將所學(xué)的化工原理等化學(xué)化工的理論知識(shí)去解決實(shí)驗(yàn)中遇到的各種實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)學(xué)習(xí)在化工領(lǐng)域內(nèi)如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得新的知識(shí)和信息。(3)培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ǎ孩贋榱送瓿梢欢ǖ难芯空n題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力；②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力和解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力；③正確選擇和使用測(cè)量?jī)x表的能力；④利用實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；⑤運(yùn)用文字表達(dá)技術(shù)報(bào)告的能力等。學(xué)生只有通過(guò)一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，才能掌握各種實(shí)驗(yàn)技能，為將來(lái)從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)際問(wèn)題打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(4)培養(yǎng)科學(xué)的思維方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科學(xué)作風(fēng)，提高自身素質(zhì)水平。一、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)和典型的單元操作實(shí)驗(yàn)三大部分。1.實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)主要講述化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的、要求和方法；化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)；化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的研究方法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法；與化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與控制基本知識(shí)等。2.計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)包括仿真運(yùn)行、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)三部分。3.典型單元操作實(shí)驗(yàn)典型單元操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：流體流動(dòng)形態(tài)的觀(guān)察與測(cè)定、管道阻力實(shí)驗(yàn)、離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)、垂直上升管中氣液兩相流特驗(yàn)、填料塔等板高度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)、丙酮吸收實(shí)驗(yàn)、吸收塔CO?吸收特性曲線(xiàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、熱電偶校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、流化床基本特性實(shí)驗(yàn)、流體(計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制)綜合實(shí)驗(yàn)、板式塔精餾綜合實(shí)驗(yàn)、填料塔精餾綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)重要性分必做實(shí)驗(yàn)和選擇實(shí)驗(yàn)兩類(lèi)，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)包含驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)等類(lèi)型。實(shí)驗(yàn)通過(guò)學(xué)生預(yù)約和實(shí)驗(yàn)教師協(xié)調(diào)統(tǒng)籌安排。二、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法由于工程實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)技術(shù)工作，它本身就是一門(mén)重要的技術(shù)學(xué)科，有其自己的特點(diǎn)和系統(tǒng)。為了切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)課。每個(gè)實(shí)驗(yàn)均安排現(xiàn)場(chǎng)預(yù)習(xí)(包括仿真實(shí)驗(yàn))和實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)單元時(shí)間?；ぴ韺?shí)驗(yàn)驗(yàn)操作前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)室實(shí)行開(kāi)放制度，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)約。三、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括：①實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)；②實(shí)驗(yàn)操作；③測(cè)定、記錄和數(shù)據(jù)處理；④實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫(xiě)等四個(gè)主要環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)的具體要求如下。1.預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)要滿(mǎn)足達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹兴岢龅囊?，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，必須做到以下幾點(diǎn)：(1)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義，復(fù)習(xí)課程教材以及參考書(shū)的有關(guān)內(nèi)容，為培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?yīng)試圖對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題，帶著問(wèn)題到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)預(yù)習(xí)。(2)到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)熟悉設(shè)備裝置的結(jié)構(gòu)和流程。(3)明確操作程序與所要測(cè)定參數(shù)的項(xiàng)目，了解相關(guān)儀表的類(lèi)型和使用方法以及參數(shù)的調(diào)整、實(shí)驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的分配等。(4)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)。2.實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)一般以2～4人為一小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前必須做好組織工作，做到樣既能保證質(zhì)量，又能獲得全面的訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)如下：(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的啟動(dòng)操作，應(yīng)按教材說(shuō)明的程序逐項(xiàng)進(jìn)行，設(shè)備啟動(dòng)前必能否正常轉(zhuǎn)動(dòng)；②設(shè)備、管道上各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)、閉狀態(tài)是否合乎流程要求。(2)操作過(guò)程中設(shè)備及儀表有異常情況時(shí)，應(yīng)立即按停車(chē)步驟停車(chē)并報(bào)告指導(dǎo)教師，對(duì)問(wèn)題的處理應(yīng)了解其全過(guò)程，這是分析問(wèn)題和處理問(wèn)題的極好機(jī)會(huì)。(3)操作過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀(guān)察儀表指示值的變動(dòng)，確保操作過(guò)程在穩(wěn)定條件下進(jìn)行。出現(xiàn)不符合規(guī)律的現(xiàn)象時(shí)應(yīng)注意觀(guān)察研究，分析其原因，不要輕易放過(guò)。(4)停車(chē)前應(yīng)根據(jù)需要先后將有關(guān)氣源、水源、電源關(guān)閉，然后切斷電機(jī)電源，并將各閥門(mén)恢復(fù)至實(shí)驗(yàn)前所處的位置(開(kāi)或關(guān))。(1)確定要測(cè)定哪些數(shù)據(jù)凡是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有關(guān)或是整理數(shù)據(jù)時(shí)必需的參數(shù)都應(yīng)一一測(cè)定。原始數(shù)據(jù)記錄表的設(shè)計(jì)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前完成。原始數(shù)據(jù)應(yīng)包括工作介質(zhì)性質(zhì)、操作條件、設(shè)備幾何尺寸及大氣條件等。并不是所有數(shù)據(jù)都要直接測(cè)定，凡是可以根據(jù)某一參數(shù)推導(dǎo)出或根據(jù)某一參數(shù)由手冊(cè)查出的數(shù)據(jù)，就不必直接測(cè)定。例如水的黏度、密度等物理性質(zhì)，一般只要測(cè)出水溫后即可查出，因此不必直接測(cè)(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分割一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要測(cè)的數(shù)據(jù)盡管有許多個(gè)，但常常選擇其中一個(gè)數(shù)據(jù)作為自變量來(lái)控制，而把其他受其影響或控制的隨之而變的數(shù)據(jù)作為因變量，如離心泵特性曲線(xiàn)就把流量選擇作為自變量，而把其他同流量有關(guān)的揚(yáng)程、軸功率、效率等作為因變量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果又往往要把這些所測(cè)的數(shù)據(jù)標(biāo)繪在各種坐標(biāo)系上，為了使所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上得到分布均勻的曲線(xiàn)，這里就涉及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均勻分割的問(wèn)題。化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)最常用的有兩種坐標(biāo)紙：直角坐標(biāo)和雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)，坐標(biāo)不同所采用的分割方法也不同。(3)讀數(shù)與記錄①待設(shè)備各部分運(yùn)轉(zhuǎn)正常，操作穩(wěn)定后才能讀取數(shù)據(jù)。如何判斷是否已達(dá)穩(wěn)定?一般是經(jīng)兩次測(cè)定其讀數(shù)應(yīng)相同或十分相近。當(dāng)變更操作條件后各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定需要一定的時(shí)間(一般需要5分鐘左右),因此也要待其穩(wěn)定后方可讀數(shù)，否則易造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)規(guī)律甚至反常。②同一操作條件下，不同數(shù)據(jù)最好是數(shù)人同時(shí)讀取，若操作者同時(shí)兼讀③每次讀數(shù)都應(yīng)與其他有關(guān)數(shù)據(jù)及前一點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)照，看看相互關(guān)系是否合理?如不合理應(yīng)查找原因，是現(xiàn)象反常還是讀錯(cuò)了數(shù)據(jù)?并要在記錄上注明。④所記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)是直接讀取的原始數(shù)值，不要經(jīng)過(guò)運(yùn)算后記錄，例如秒表讀數(shù)1分23秒，應(yīng)記為1'23",不要記為83。⑤讀取數(shù)據(jù)必須充分利用儀表的精度，讀至儀表最小分度以下一位數(shù)，這個(gè)數(shù)應(yīng)為估計(jì)值。如水銀溫度計(jì)最小分度為0.1℃,若水銀柱恰指22.4℃時(shí)，應(yīng)記為22.40℃。注意過(guò)多取估計(jì)值的位數(shù)是毫無(wú)意義的。碰到有些參數(shù)在讀數(shù)過(guò)程中波動(dòng)較大，首先要設(shè)法減小其波動(dòng)。在波動(dòng)不能完全消除情況下，可取波動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)兩個(gè)數(shù)據(jù)，然后取平均值，在波動(dòng)不很大時(shí)可取一次波動(dòng)的高低點(diǎn)之間的中間值作為估計(jì)值。⑥不要憑主觀(guān)臆測(cè)修改記錄數(shù)據(jù)，也不要隨意舍棄數(shù)據(jù)，對(duì)可疑數(shù)據(jù)，除有明顯原因，如讀錯(cuò)、誤記等情況使數(shù)據(jù)不正?？梢陨釛壷?，一般應(yīng)在數(shù)據(jù)處理時(shí)檢查處理。⑦記錄完畢要仔細(xì)檢查一遍，有無(wú)漏記或記錯(cuò)之處，特別要注意儀表上的計(jì)量單位。實(shí)驗(yàn)完畢，須將原始數(shù)據(jù)記錄表格交指導(dǎo)教師檢查并簽字，認(rèn)為準(zhǔn)確無(wú)誤后方可結(jié)束實(shí)驗(yàn)。(4)數(shù)據(jù)的整理及處理①原始記錄只可進(jìn)行整理，絕不可以隨便修改。經(jīng)判斷確實(shí)為過(guò)失誤差造成的不正確數(shù)據(jù)須注明后可以剔除，不計(jì)入結(jié)果。②采用列表法整理數(shù)據(jù)清晰明了，便于比較，一張正式實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般要有四種表格：原始數(shù)據(jù)記錄表、中間運(yùn)算表、綜合結(jié)果表和結(jié)果誤差分析表。中間運(yùn)算表之后應(yīng)附有計(jì)算示例，以說(shuō)明各項(xiàng)之間的關(guān)系。③運(yùn)算中盡可能利用常數(shù)歸納法，以避免重復(fù)計(jì)算，減少計(jì)算錯(cuò)誤。例如流體阻力實(shí)驗(yàn)，計(jì)算Re和λ值，可按以下方法進(jìn)行。Re=dup/μ其中d、μ、p在水溫不變或變化甚小時(shí)可視為常數(shù)，合并為A=dp/μ,故有A的值確定后，改變u值可算出Re值。④實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論用列表法、圖示法或回歸分析法來(lái)說(shuō)明都可以，但均需標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件。列表法、圖示法和回歸分析法詳見(jiàn)第三章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。4.編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)要求按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式或小論文格式撰寫(xiě)，報(bào)告的格式詳見(jiàn)本章第五部分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)按規(guī)定時(shí)間上交，否則報(bào)告成績(jī)要扣分；不交實(shí)驗(yàn)報(bào)告者不允許參加期末筆試。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的全面總結(jié)和系統(tǒng)概括，是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分?；せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)具有顯著的工程性，屬于工程技術(shù)科學(xué)的范疇，它研究的對(duì)象是復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題和工程問(wèn)題，因此化工原理的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式或小論文格式撰寫(xiě)。本課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾項(xiàng)：(1)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)，報(bào)告人姓名、班級(jí)及同組實(shí)驗(yàn)人姓名，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，指導(dǎo)教(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容簡(jiǎn)明扼要地說(shuō)明為什么要進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題。(3)實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的基本原理，包括實(shí)驗(yàn)涉及的主要概念，實(shí)驗(yàn)依據(jù)的(4)實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖簡(jiǎn)單地畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖和測(cè)試點(diǎn)、控制點(diǎn)的具體位置及主要設(shè)備、儀表的名稱(chēng)。標(biāo)出設(shè)備、儀器儀表及調(diào)節(jié)閥等的標(biāo)號(hào)，在流程圖的下方寫(xiě)出圖名及與標(biāo)號(hào)相對(duì)應(yīng)的設(shè)備、儀器等的名稱(chēng)。(5)實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)將實(shí)際操作程序劃分為幾個(gè)步驟，并在前面加上序數(shù)詞，以使條理更為清晰。對(duì)于操作過(guò)程的說(shuō)明應(yīng)簡(jiǎn)單、明了。(6)注意事項(xiàng)對(duì)于容易引起設(shè)備或儀器儀表?yè)p壞、容易發(fā)生危險(xiǎn)以及一些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響比較大的操作，應(yīng)在注意事項(xiàng)中注明，以引起注意。(7)原始數(shù)據(jù)記錄記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從測(cè)量?jī)x表所讀取的數(shù)值。讀數(shù)方法要正確，記錄數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，要根據(jù)儀表的精度決定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字的位數(shù)。(8)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重點(diǎn)內(nèi)容之一，要求將實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理、計(jì)算、加工成表格或圖的形式。表格要易于顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及各參數(shù)的相關(guān)性；圖要能直觀(guān)地表達(dá)變量間的相互關(guān)系。(9)數(shù)據(jù)處理計(jì)算過(guò)程舉例以某一組原始數(shù)據(jù)為例，把各項(xiàng)計(jì)算過(guò)程列出，以說(shuō)明數(shù)據(jù)整理表中的結(jié)果是如何得到的。(10)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論是作者理論水平的具體體現(xiàn)，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果進(jìn)行的綜合分析研究，是工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重要內(nèi)容之一，主要內(nèi)容包括：①?gòu)睦碚撋蠈?duì)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行分析和解釋?zhuān)f(shuō)明其必然性；②對(duì)實(shí)驗(yàn)中的異常現(xiàn)象進(jìn)行分析討論，說(shuō)明影響實(shí)驗(yàn)的主要因素；③分析誤差的大小和原因，指出提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的途徑；④將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人和他人的結(jié)果對(duì)比，說(shuō)明結(jié)果的異同，并解釋這種異同；⑤本實(shí)驗(yàn)結(jié)果在生產(chǎn)實(shí)踐中的價(jià)值和意義，推廣和應(yīng)用效果的預(yù)測(cè)等；⑥由實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出進(jìn)一步的研究方向或?qū)?shí)驗(yàn)方法及裝置提出改進(jìn)建議等。(11)實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)論是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所作出的最后判斷，得出的結(jié)論要從實(shí)際出發(fā)，有理論依據(jù)。二、小論文格式針對(duì)一些創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)需要同學(xué)撰寫(xiě)科學(xué)小論文?？茖W(xué)論文有其獨(dú)特的寫(xiě)作格式，其構(gòu)成常包括以下部分：標(biāo)題，作者，單位，摘要，關(guān)鍵詞，前言(或引言、序言),正文，結(jié)論(或結(jié)果討論),致謝，參考文獻(xiàn)等。(1)標(biāo)題標(biāo)題又叫題目，它是論文的總綱，是文獻(xiàn)檢索的依據(jù)，是全篇文章的實(shí)質(zhì)與精華，也是引導(dǎo)讀者判斷是否閱讀該文的一個(gè)依據(jù)。因此要求標(biāo)題能準(zhǔn)確地反映論文的中心內(nèi)容。(2)作者和單位署名作者只限于那些選定研究課題和制定研究方案，直接參加全部或主要研究工作，做出主要貢獻(xiàn)并了解論文報(bào)告的全部?jī)?nèi)容，能對(duì)全部?jī)?nèi)容負(fù)責(zé)解答的人。工作單位寫(xiě)在作者名下。(3)摘要撰寫(xiě)摘要的目的是讓讀者一目了然本文研究了什么問(wèn)題，用什么方法，得到什么結(jié)果，這些結(jié)果有什么重要意義，是對(duì)論文內(nèi)容不加注解和評(píng)論的概括性陳述，是全文的高度濃縮，一般是文章完成后，最后提煉出來(lái)的。摘要的長(zhǎng)短一般幾十個(gè)字至300字為宜。(4)關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞是將論文中起關(guān)鍵作用的、最說(shuō)明問(wèn)題的、代表論文內(nèi)容特征的或最有意義的詞選出來(lái)，便于檢索的需要?？蛇x3～8個(gè)關(guān)鍵詞。(5)前言下幾項(xiàng)內(nèi)容：①研究背景和目的：說(shuō)明從事該項(xiàng)研究的理由，其目的與背景是密不可分的，便于讀者去領(lǐng)會(huì)作者的思路，從而準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)文章的實(shí)質(zhì)。②研究范圍：指研究所涉及的范圍或所取得成果的適用范圍。③相關(guān)領(lǐng)域里前人的工作和知識(shí)空白：實(shí)事求是地交代前人已做過(guò)的工作或是前人并未涉足的問(wèn)題，前人工作中有什么不足并簡(jiǎn)述其原因。④研究方法：指研究采用的實(shí)驗(yàn)方法或?qū)嶒?yàn)途徑。前言中只提及方法的⑤預(yù)想結(jié)果和意義：扼要提出本文將要解決什么問(wèn)題以及解決這些問(wèn)題有什么重要意義。前言貴在言簡(jiǎn)意明，條理清晰，不與摘要雷同。比較短的論文只要一小段(6)正文部分這是論文的核心部分。這一部分的形式主要根據(jù)作者意圖和文章內(nèi)容決定，不可能也不應(yīng)該規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的形式，下面只介紹以實(shí)驗(yàn)為研究手段的論文或技術(shù)報(bào)告，包括以下幾部分：①實(shí)驗(yàn)原材料及其制備方法。②實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備、裝置和儀器等。③實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所采用的是什么方法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是如何進(jìn)行的，操作上應(yīng)注意什么問(wèn)題。要突出重點(diǎn)，只寫(xiě)關(guān)鍵性步驟。如果是采用前人或他人的方法，只寫(xiě)出方法的名稱(chēng)即可；如果是自己設(shè)計(jì)的新方法，則應(yīng)寫(xiě)得詳細(xì)些。在此詳細(xì)說(shuō)明本文的研究工作過(guò)程，包括理論分析和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，可根據(jù)論文內(nèi)容分成若干個(gè)標(biāo)題來(lái)敘述其演變過(guò)程或分析結(jié)論的過(guò)程，每個(gè)標(biāo)題的中心內(nèi)容也是本文的主要結(jié)果之一。或者說(shuō)整個(gè)文章有一個(gè)中心論點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)題是它的分論點(diǎn)，它是從不同角度、不同層次支持、證明中心論點(diǎn)的一些觀(guān)點(diǎn)，他們又可以看作是中心論點(diǎn)的論據(jù)。(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論這部分內(nèi)容是論文的重點(diǎn)，是結(jié)論賴(lài)以產(chǎn)生的基礎(chǔ)。需對(duì)數(shù)據(jù)處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步加以整理，從中選出最能反映事物本質(zhì)的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，并將其制成便于分析討論的圖或表。分析是指從理論(機(jī)理)上對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果加以解釋?zhuān)U明自己的新發(fā)現(xiàn)或新見(jiàn)解。寫(xiě)這部分時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①選取數(shù)據(jù)時(shí)，必須嚴(yán)肅認(rèn)真，實(shí)事求是。選取數(shù)據(jù)要從必要性和充分性?xún)煞矫嫒タ紤]，決不可隨意取舍，更不能偽造數(shù)據(jù)。對(duì)于異常的數(shù)據(jù)，不要意外現(xiàn)象。②對(duì)圖和表，要精心設(shè)計(jì)、制作，圖要能直觀(guān)地表達(dá)變量間的相互關(guān)系；表要易于顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及各參數(shù)的相關(guān)性。③分析問(wèn)題時(shí)，必須以事實(shí)為基礎(chǔ)，以理論為依據(jù)?？傊?，在結(jié)果與分析中既要包含所取得的結(jié)果，還要說(shuō)明結(jié)果的可信度、(8)結(jié)論(結(jié)束語(yǔ))結(jié)論是論文在理論分析和計(jì)算結(jié)果(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)中分析和歸納出的觀(guān)點(diǎn)，它是以結(jié)果和討論(或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證)為前提，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理做出的最后判斷，是整個(gè)研究過(guò)程的結(jié)晶，是全篇論文的精髓。據(jù)此可以看出研究成果的水平。(9)致謝致謝的作用主要是為了表示尊重所有合作者的勞動(dòng)。致謝對(duì)象包括除作者以外所有對(duì)研究工作和論文寫(xiě)作有貢獻(xiàn)、有幫助的人，如：指導(dǎo)過(guò)論文的專(zhuān)(10)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)反映作者的科學(xué)態(tài)度和研究工作的依據(jù)，也反映作者對(duì)文獻(xiàn)掌握的廣度和深度，可提示讀者查閱原始文獻(xiàn)，同時(shí)也表示作者對(duì)他人成果的尊重。一般來(lái)說(shuō)，前言部分所列的文獻(xiàn)都應(yīng)與主題有關(guān)；在方法部分，常需引用一定的文獻(xiàn)與之比較；在討論部分，要將自己的結(jié)果與同行的有關(guān)研究進(jìn)行比較，這種比較都要以別人的原始出版物為基礎(chǔ)。對(duì)引用的文獻(xiàn)按其在論文中(11)附錄附錄是在論文末尾作為正文主體的補(bǔ)充項(xiàng)目，并不是必需的。對(duì)于某些數(shù)量較大的重要原始數(shù)據(jù)、篇幅過(guò)大不便于作正文的材料、對(duì)專(zhuān)業(yè)同行有參考價(jià)值的資料等可作為附錄，放在論文的最后(參考文獻(xiàn)之后)。(12)外文摘要對(duì)于正式發(fā)表的論文，有些刊物要求要有外文摘要。通常是將中文標(biāo)題(Topic)、作者(Author)、摘要(Abstract)及關(guān)鍵詞(KeyWords)譯為英文。排放位置因刊物而異。用論文形式撰寫(xiě)《化工原理實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可極大地提高學(xué)生寫(xiě)作能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力和科研能力?？蔀閷W(xué)生今后撰寫(xiě)畢業(yè)論文和工作后撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是一種綜合素質(zhì)和能力培養(yǎng)的重要手段，應(yīng)提倡這種形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。但無(wú)論何種形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，均應(yīng)(1)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，遵守課堂紀(jì)律，衣著整指導(dǎo)教師有權(quán)停止其實(shí)驗(yàn)。(2)實(shí)驗(yàn)課前，要認(rèn)真閱讀教材，做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，根據(jù)不同科目要求寫(xiě)出數(shù)據(jù)。(4)預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須獨(dú)自完成，不得互相抄襲。(5)因故缺課的學(xué)生，可向指導(dǎo)教師申請(qǐng)補(bǔ)做，累計(jì)三次缺少實(shí)驗(yàn)者，重修該門(mén)課程。(6)在使用大型精密儀器設(shè)備前，必須接受技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方可(7)愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，不得動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的儀器設(shè)備。要節(jié)約用水、電、試劑藥品、元器件、材料等。如發(fā)生儀器、設(shè)備損壞要及時(shí)向指導(dǎo)教師報(bào)(8)注意實(shí)驗(yàn)安全，遵守安全規(guī)定，防止人身和儀器設(shè)備事故發(fā)生。一旦人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。重大事故要同時(shí)保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)，迅速向有關(guān)部門(mén)報(bào)告，事故后盡快寫(xiě)出書(shū)面報(bào)告交上級(jí)有關(guān)部門(mén)，不得隱瞞不報(bào)，不得隱瞞事實(shí)真相。后方可離開(kāi)。實(shí)驗(yàn)一流體流動(dòng)形態(tài)的觀(guān)察與測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)觀(guān)察流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的兩種不同形態(tài)。(2)觀(guān)察層流狀態(tài)下管路中流體速度分布狀態(tài)。(3)測(cè)定流動(dòng)形態(tài)與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系及臨界雷諾數(shù)值。二、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)際化工生產(chǎn)中，許多過(guò)程都涉及流體流動(dòng)的內(nèi)部細(xì)節(jié)，尤其是流體的流動(dòng)現(xiàn)象，故而了解流體的流動(dòng)形態(tài)極其重要。本實(shí)驗(yàn)裝置便于觀(guān)察，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能使學(xué)生對(duì)流體流動(dòng)的兩種形態(tài)有更好的認(rèn)識(shí)。流體流動(dòng)過(guò)程中有兩種不同的流動(dòng)形態(tài)：層流和湍流。流體在管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，且質(zhì)點(diǎn)之間互相平行互不混雜互不碰撞。湍流時(shí)質(zhì)點(diǎn)紊亂地向各個(gè)方向作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，但流體的主體仍向某一方向流動(dòng)。影響流體流動(dòng)形態(tài)的因素，除代表慣性力的流速和密度及代表黏性力的黏度外，還與管型、管徑等有關(guān)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)歸納得知可由雷諾準(zhǔn)數(shù)Re來(lái)判別：式中式中雷諾準(zhǔn)數(shù)是判斷流體流動(dòng)類(lèi)型的準(zhǔn)數(shù)，一般認(rèn)為，Re≤2000為層流；Re≥4000為湍流；2000<Re<4000為不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū)。對(duì)于一定溫度的液體，在特定的圓管內(nèi)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅與流速有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)是以水為介質(zhì)，改變水在圓管內(nèi)的流速，觀(guān)察在不同雷諾準(zhǔn)數(shù)下流體流動(dòng)類(lèi)型的變化。實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程示意圖見(jiàn)圖2-1,實(shí)驗(yàn)裝置主要技術(shù)參數(shù)：實(shí)驗(yàn)管道有效長(zhǎng)度L=1000mm,外徑D。=30mm,內(nèi)徑D=25mm。1——下口瓶；2——調(diào)節(jié)夾；3——進(jìn)水閥；4——高位槽；5——測(cè)試管；6——排氣閥；7——溫度計(jì)；8——溢流口；9——調(diào)節(jié)閥；10——轉(zhuǎn)子流量計(jì)；11——排水閥1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作①向棕色瓶中加入適量用水稀釋過(guò)的紅墨水，調(diào)節(jié)紅墨水充滿(mǎn)小進(jìn)樣管。②觀(guān)察細(xì)管位置是否處于管道中心線(xiàn)上，適當(dāng)調(diào)整使細(xì)管位置處于觀(guān)察管道的中心線(xiàn)上。水充滿(mǎn)水箱并產(chǎn)生溢流，保持一定溢流量。2.雷諾實(shí)驗(yàn)演示①在做好以上準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥，維持盡可能小的溢流量。②緩慢有控制地打開(kāi)紅水流量調(diào)節(jié)夾，紅水流束即呈現(xiàn)不同流動(dòng)狀態(tài)，紅水流束所表現(xiàn)的就是當(dāng)前水流量下實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水的流動(dòng)狀況(圖2-2表示層流流動(dòng)狀態(tài))。讀取流量數(shù)值并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的雷諾準(zhǔn)數(shù)。③因進(jìn)水和溢流造成的震動(dòng)，有時(shí)會(huì)使實(shí)驗(yàn)管道中的紅水流束偏離管內(nèi)中心線(xiàn)或發(fā)生不同程度的左右擺動(dòng)，此時(shí)可立即關(guān)閉進(jìn)水閥3,穩(wěn)定一段時(shí)間，即可看到實(shí)驗(yàn)管道中出現(xiàn)的與管中心線(xiàn)重合的紅色直線(xiàn)。④加大進(jìn)水閥開(kāi)度，在維持盡可能小的溢流量情況下增大水的流量，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整紅墨水流量，即可觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水在各種流量下的流動(dòng)狀況。為部分消除進(jìn)水和溢流所造成震動(dòng)的影響，在滯流和過(guò)渡流狀況的每一種流量下均可采用上述文中介紹的方法，立即關(guān)閉進(jìn)口閥門(mén)3,然后觀(guān)察管內(nèi)水的流動(dòng)狀況(過(guò)渡流、湍流流動(dòng)如圖2-3所示)。讀取流量數(shù)值并計(jì)算對(duì)應(yīng)的雷諾準(zhǔn)數(shù)。3.圓管內(nèi)流體速度分布演示實(shí)驗(yàn)①關(guān)閉上水閥、流量調(diào)節(jié)閥。②將紅墨水流量調(diào)節(jié)夾打開(kāi)，使紅墨水滴落在不流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)管路中。③突然打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，在實(shí)驗(yàn)管路中可以清晰地看到紅水線(xiàn)流動(dòng)所形成的如圖2-4所示的速度分布。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束操作①首先關(guān)閉紅水流量調(diào)節(jié)夾，停止紅水流動(dòng)。②關(guān)閉上水閥，使自來(lái)水停止流入水槽。③待實(shí)驗(yàn)管道中紅色消失時(shí)，關(guān)閉水流量調(diào)節(jié)閥。④如果日后較長(zhǎng)時(shí)間不再使用該套裝置，請(qǐng)將設(shè)備內(nèi)各處存水放凈。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)演示滯流流動(dòng)時(shí)，為了使滯流狀況較快形成并保持穩(wěn)定，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)：①水槽溢流量盡可能小，因?yàn)橐缌鬟^(guò)大，上水流量也大，上水和溢流兩者造成的震動(dòng)都比較大，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；②盡量不要人為地使實(shí)驗(yàn)架產(chǎn)生震動(dòng)，為減小震動(dòng)，保證實(shí)驗(yàn)效果，可對(duì)實(shí)驗(yàn)架底面進(jìn)行固定；③在測(cè)定層流現(xiàn)象時(shí)，指示液的流速必須小于或等于觀(guān)察管內(nèi)的流速；若大于觀(guān)察管內(nèi)的流速則無(wú)法看到一條直線(xiàn)，而是和湍流一樣的渾濁現(xiàn)象。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表2-1。由Re判斷12345(1)研究流動(dòng)形態(tài)對(duì)化工生產(chǎn)有什么實(shí)際意義?(2)影響流動(dòng)形態(tài)有哪些因素?本試驗(yàn)中的實(shí)際影響因素有哪些?(3)流速作為判別流動(dòng)形態(tài)的唯一根據(jù)是什么?實(shí)驗(yàn)二管道阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)習(xí)直管摩擦阻力△P?、直管摩擦系數(shù)λ的測(cè)定方法；(2)掌握不同流量下摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間關(guān)系及其變化規(guī)律；(3)學(xué)習(xí)壓差傳感器測(cè)量壓差，流量計(jì)測(cè)量流量的方法；(4)了解閘閥的阻力系數(shù)ξ和雷諾數(shù)Re的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理流體阻力產(chǎn)生的根源是流體具有黏性，流動(dòng)時(shí)存在內(nèi)摩擦。而壁的形狀則促使流動(dòng)的流體內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為流動(dòng)阻力的產(chǎn)生提供了條件，流動(dòng)阻力的大小與流體本身的物理性質(zhì)、流動(dòng)狀況及壁面的形狀等因素有關(guān)。流動(dòng)阻力可分為直管阻力和局部阻力。流體在流動(dòng)過(guò)程中要消耗能量以克服流動(dòng)阻力。因此，流動(dòng)阻力的測(cè)定頗為重要。從流程圖可知水從貯槽由泵輸入恒位水槽，再流經(jīng)管道，經(jīng)計(jì)量槽計(jì)量后回到水槽，循環(huán)利用。改變流量并測(cè)定直管與管件的相應(yīng)壓差，即可測(cè)得流體流動(dòng)阻力。1.直管的摩擦系數(shù)測(cè)定由范寧公式得L——測(cè)壓點(diǎn)間距離；m;流速的測(cè)定可以用流量計(jì)測(cè)出流量或根據(jù)“容積法”實(shí)測(cè)單位時(shí)間獲得流體的體積，計(jì)算出流速u(mài),并計(jì)算出雷諾數(shù)：p和μ可依據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)流體的溫度，經(jīng)查表得出。根據(jù)柏努利方程，流體流經(jīng)某段管長(zhǎng)或管件時(shí)，兩截面間的能量損失可以根據(jù)在兩截面上測(cè)出z、P、u、L等值計(jì)算出。如果在一條等直徑的水平管上選取兩個(gè)截面時(shí)，z?=Z2,u?=u2。阻力損失式可以簡(jiǎn)化為：其中，兩截面間的壓差可由壓差計(jì)測(cè)得，如水銀壓差計(jì)，則得出：式中R——水銀高差；p—密度。由上述分析，可得出摩擦系數(shù)(λ)和雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。2.局部阻力系數(shù)測(cè)定局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。(1)當(dāng)量長(zhǎng)度法流體流過(guò)某管件或閥門(mén)時(shí)，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過(guò)與其具有相當(dāng)管徑長(zhǎng)度的直管阻力損失，這個(gè)直管長(zhǎng)度稱(chēng)為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)le表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來(lái)計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí)，可將管路中的直管長(zhǎng)度與管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，如管路中直管長(zhǎng)度為1,各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為則流體在管路中流動(dòng)時(shí)的總阻力損失為：(2)阻力系數(shù)法流體通過(guò)某一管件或閥門(mén)時(shí)的阻力損失用流體在管路中的動(dòng)能系數(shù)來(lái)表示，這種計(jì)算局部阻力的方法，稱(chēng)為阻力系數(shù)法?；せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)由于管件兩側(cè)距測(cè)壓孔間的直管長(zhǎng)度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計(jì)。因此h/值可應(yīng)用柏努利方程由壓差計(jì)讀數(shù)求取。圖2-5流體阻力綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖6,14——測(cè)局部阻力近端閥；7,15——測(cè)28,30——倒U形管排水閥；29,31——倒U形管平衡閥實(shí)驗(yàn)裝置主要參數(shù)：不銹鋼光滑管：管徑d:8mm;管長(zhǎng)L:1.6m;不銹鋼粗糙管：管徑d:10mm;管長(zhǎng)L:1.6m,內(nèi)裝不銹鋼螺旋絲；不銹鋼局部管：管徑d:0.02m;管長(zhǎng)L:1.6m,上有不銹鋼閥門(mén)一個(gè)；LZB-25水轉(zhuǎn)子流量計(jì)：流量范圍100～1000L/h;LZB-1水轉(zhuǎn)子流量計(jì)：流量范圍10～100L/h;LWGZ-40渦輪流量計(jì)：流量范圍0.2～20m3/h;(1)水箱充水到80%。(3)(根據(jù)需要，且有相關(guān)閥件)進(jìn)行相關(guān)管路排氣：①總管排氣將出口控制閥“打開(kāi)—關(guān)閉”重復(fù)三次后，再打開(kāi)總管排氣②引壓管排氣分別打開(kāi)四個(gè)壓差計(jì)排氣閥“打開(kāi)—關(guān)閉”重復(fù)三次；③壓差計(jì)排氣關(guān)閉兩個(gè)平衡閥，分別打開(kāi)四個(gè)壓差計(jì)排氣閥，“打④檢驗(yàn)氣體是否排凈讀取壓差計(jì)讀數(shù)，然后將出口控制閥打開(kāi)至最(4)確定相關(guān)閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，選擇合適管路及流量計(jì)、測(cè)壓開(kāi)關(guān)組(注意(5)開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥到最大，確定流量范圍，確定實(shí)驗(yàn)點(diǎn)(進(jìn)行實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)，注意大流量少布點(diǎn)，小流量多布點(diǎn)),測(cè)定直管部分和彎管局部阻力。(6)實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，打開(kāi)壓差計(jì)上的平衡閥，并清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前須認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)裝置，弄清裝置流程(管路、閥門(mén)相關(guān)作用)及(2)注意不同流量下應(yīng)該選擇不同測(cè)量范圍的流量計(jì)(壓差傳感器),否則易導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或失真；(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中關(guān)閉不需要測(cè)量的測(cè)壓點(diǎn)，只需關(guān)閉測(cè)壓點(diǎn)上的小閥門(mén)即可。這樣一只差壓傳感器就可以測(cè)量幾組測(cè)壓點(diǎn)的壓差了。測(cè)完一根管的數(shù)據(jù)后，應(yīng)將流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，觀(guān)察壓差計(jì)的兩液面是否水平(讀數(shù)為零),水平時(shí)才能更換另一條管路，否則全部數(shù)據(jù)無(wú)效。(4)注意測(cè)取數(shù)據(jù)布點(diǎn)，在低流量范圍應(yīng)該多取幾個(gè)點(diǎn)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意穩(wěn)定后再讀。(5)注意倒門(mén)形壓差計(jì)測(cè)壓前的排氣、指示液位置的居中。(6)注意不同差壓或流量的單位，要與相關(guān)測(cè)定裝置上一致。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理見(jiàn)表2-2。水溫：管徑：測(cè)點(diǎn)間距：渦輪流量計(jì)系數(shù)：Rλ12(1)本實(shí)驗(yàn)用水為工作介質(zhì)做出的λ—Re曲線(xiàn)，對(duì)其他流體能否適用?為什么?(2)本實(shí)驗(yàn)是測(cè)定等直徑水平直管的流動(dòng)阻力，若將水平管改為流體自下而上流動(dòng)的垂直管，從測(cè)量?jī)扇狐c(diǎn)間壓差的倒置U形管讀數(shù)R到△P的計(jì)算過(guò)程和公式是否與水平管完全相同?為什么?(3)在不同設(shè)備上(包括相對(duì)粗糙度相同而管徑不同)、不同溫度下測(cè)定的數(shù)據(jù)是否能關(guān)聯(lián)在一條曲線(xiàn)上?為什么?實(shí)驗(yàn)三離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)(1)熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)與操作方法，了解常用的測(cè)壓儀表；(2)掌握離心泵特性曲線(xiàn)的測(cè)定方法、表示方法，加深對(duì)離心泵性能的了解；(3)測(cè)定恒定轉(zhuǎn)速條件下離心泵的有效揚(yáng)程(H)、軸功率(N)以及總效率(η)與有效流量(Q)之間的曲線(xiàn)關(guān)系。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，其特性曲線(xiàn)是在恒定轉(zhuǎn)速下?lián)P程H、軸功率N及效率η與流量Q之間的關(guān)系曲線(xiàn)，它是流體在泵內(nèi)流動(dòng)規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。由于泵內(nèi)部流動(dòng)情況復(fù)雜，不能用數(shù)學(xué)方法計(jì)算這一特性曲線(xiàn)，只能依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)中，在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的壓頭H、軸功率N及效率η均隨流體流量Q的大小而改變。實(shí)驗(yàn)測(cè)出H—Q、N—Q及η—Q之間的關(guān)系，并以曲線(xiàn)表示，稱(chēng)為特性曲線(xiàn)。如果在泵的操作中，測(cè)得其不同流量Q及對(duì)應(yīng)的進(jìn)、出口壓力和泵所消耗的功率(N軸),則可求得特性曲線(xiàn)。泵的壓頭為：h?！獕簭?qiáng)表和真空表中心的垂直距離，m;u。——泵的出口管內(nèi)流體的速度，m/s;u1——泵的進(jìn)口管內(nèi)流體的速度，m/s;離心泵的有效功率：式中N——離心泵的有效功率，kW;Q.——離心泵的輸液量，m3/s;離心泵的效率：根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置，流量測(cè)量一般用渦輪流量計(jì)的儀表讀數(shù)和流量系數(shù)計(jì)算流量。此時(shí)如已知流量系數(shù)為k,則流量Q=儀表讀數(shù)值/k。另外，如實(shí)驗(yàn)裝置配備帶計(jì)量的水槽，則可采用水槽計(jì)量流量，將出口活動(dòng)彎頭扳向計(jì)量槽的同時(shí)，記錄流體流入水槽的時(shí)間和流入量，根據(jù)單位時(shí)間的水體積即可得到流量。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-6所示(或本實(shí)驗(yàn)過(guò)程可完全采用“流體綜合實(shí)驗(yàn)裝置”進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，具體裝置參見(jiàn)圖2-5及相關(guān)說(shuō)明。使用時(shí)，僅需使用綜合裝置中管徑最大回路即可，操作前關(guān)閉其他閥門(mén)，打開(kāi)相關(guān)回路閥門(mén)，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù))。水從水箱5流經(jīng)離心泵1、渦輪流量計(jì)4、出口閥8或出口閥7,回到水1——離心泵；2——真空表；3——壓力表；4——渦輪流量計(jì)；5——水箱；6——引水閥；7——調(diào)節(jié)閥；8——調(diào)節(jié)閥；9——排水閥(1)關(guān)閉水箱排水閥，向水箱內(nèi)注水至滿(mǎn)體積的80%。(2)關(guān)閉功率表、流量計(jì)的二次儀表及調(diào)節(jié)閥。(3)向泵體內(nèi)灌水，同時(shí)反復(fù)開(kāi)啟和關(guān)閉放氣閥，盡可能地排除泵內(nèi)的空氣。泵灌滿(mǎn)水后，關(guān)閉泵的每個(gè)出口閥門(mén)。(4)啟動(dòng)離心泵電機(jī)。(5)開(kāi)啟各儀表開(kāi)關(guān)。(6)開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥到最大開(kāi)啟度，由最大流量范圍合理分割流量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(7)由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，待每次流量調(diào)節(jié)各操作參數(shù)穩(wěn)定后，讀取各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(8)實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，并清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)注意泵開(kāi)啟前要關(guān)閉出口閥；(2)注意各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的單位。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表2-3。電機(jī)轉(zhuǎn)速=管徑=渦輪系數(shù)=管徑=1:7(1)離心泵開(kāi)機(jī)前為什么要在水泵里加滿(mǎn)水?(2)從所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，離心泵為什么要在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)?(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中找出本裝置泵的適宜工作區(qū)。(4)正常工作的離心泵，在其進(jìn)口管路上安裝閥門(mén)是否合理?為什么?實(shí)驗(yàn)四流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會(huì)不同流量計(jì)流量系數(shù)的測(cè)定方法；(2)掌握幾種流量計(jì)的標(biāo)定方法(標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法和容量法);(3)了解渦輪流量計(jì)及其他流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)基本原理對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)化的各種流量?jī)x表在出廠(chǎng)前都必須進(jìn)行流量標(biāo)定。使用者在使用時(shí)，如工作介質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)等操作條件與原來(lái)標(biāo)定時(shí)的條件不同，就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定?？装濉⑽那鹄锪髁坑?jì)的收縮口面積都是固定的，而流體通過(guò)收縮口的壓力降則隨流量大小而變，據(jù)此來(lái)測(cè)量流量，因此，稱(chēng)其為變壓頭流量計(jì)。而另一類(lèi)流量計(jì)中，當(dāng)流體通過(guò)時(shí)，壓力降不變，但收縮口面積卻隨流量而改變，故稱(chēng)這類(lèi)流量計(jì)為變截面流量計(jì)，此類(lèi)的典型代表是轉(zhuǎn)子流量計(jì)。對(duì)于孔板流量計(jì)，根據(jù)柏努利原理，流量與孔板流量計(jì)前后的壓差有如下關(guān)系：C?——孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)，無(wú)因次；R——U形壓差計(jì)的讀數(shù)，m;po——壓差計(jì)內(nèi)指標(biāo)液密度，kg/m3;p—被測(cè)流體密度，kg/m3。孔流系數(shù)的數(shù)值，往往要受到流量計(jì)本身的結(jié)構(gòu)和加工精度，以及流體性質(zhì)、溫度、壓力等因素的影響，對(duì)于確定的孔板流量計(jì)，其孔流系數(shù)Co=f(Re,m)。因此在現(xiàn)場(chǎng)使用這類(lèi)流量計(jì)往往需對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校核，即測(cè)定不同流量下的壓差計(jì)讀數(shù)，直接繪成曲線(xiàn)，或求得C。與Re之間的關(guān)系曲線(xiàn)，以備使用時(shí)查校?？装辶髁坑?jì)是基于流體在流動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，由流體通過(guò)孔板前后壓差的變化來(lái)確定流體流過(guò)管截面的流量。實(shí)際在測(cè)試過(guò)程中由于縮脈處的截面積難以確定，所以用孔口的速度uo代替u2,流體通過(guò)孔口時(shí)有阻力損失，又因流動(dòng)狀況而變化的縮脈位置使測(cè)定帶來(lái)偏差，因此引入流量系數(shù)C。從形式上簡(jiǎn)化流量計(jì)的計(jì)算公式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定C?,具體計(jì)算公式為：孔板流量計(jì)不足之處是由于阻力損失大，因此所帶來(lái)的損失可以由U形壓差計(jì)測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)裝置有專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量孔板阻力損失的機(jī)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)以渦輪流量計(jì)為基準(zhǔn)流量計(jì)(標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法或采用容量法，利用裝置自帶計(jì)量水箱),分別校準(zhǔn)孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。對(duì)于變壓差流量計(jì)文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)，由求得流量系如圖2-7所示(本實(shí)驗(yàn)也可采用圖2-5所示裝置進(jìn)行),用離心泵3將儲(chǔ)水槽8的水直接送到實(shí)驗(yàn)管路中，經(jīng)渦輪流量計(jì)計(jì)量后分別進(jìn)入轉(zhuǎn)子流量計(jì)、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)，最后返回儲(chǔ)水槽8。測(cè)量孔板流量計(jì)時(shí)把閥門(mén)9、11打開(kāi)；閥門(mén)10、12關(guān)閉。測(cè)量文丘里流量計(jì)時(shí)把閥門(mén)9、10打開(kāi)；閥門(mén)11、12關(guān)閉。測(cè)量轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí)把閥門(mén)12、10、11打開(kāi)；閥門(mén)9關(guān)閉。流量由調(diào)節(jié)閥10、11、12來(lái)調(diào)節(jié)水的流量。溫度由銅電阻溫度計(jì)測(cè)量。設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：渦輪流量計(jì)：最大流量10m3/h;儀表1——渦輪流量計(jì)；2——放水閥；3——離心泵；4——溫度計(jì)；5——轉(zhuǎn)子流量計(jì)；6——孔板流量計(jì)；7——文丘里流量計(jì)；8——儲(chǔ)水槽；9、10、11、12——流量調(diào)節(jié)閥；13——計(jì)量桶(1)水箱充水至80%。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，關(guān)閉流體出口控制閥門(mén)，打開(kāi)水銀壓差計(jì)上平衡閥(若有的話(huà))。(3)啟動(dòng)循環(huán)水泵。(4)分別進(jìn)行管路系統(tǒng)、引壓管、壓差計(jì)的排氣工作，排出可能積存在系①管路系統(tǒng)排氣：打開(kāi)出口調(diào)節(jié)閥，讓水流動(dòng)片刻，將管路中的大部分空氣排出，然后將出口閥關(guān)閉，打開(kāi)管路出口端上方的排氣閥，使管路中的殘余空氣排出。②引壓管和壓差計(jì)排氣：依次打開(kāi)并迅速關(guān)閉壓差計(jì)上方的排氣閥，反復(fù)操作幾次，將引壓管和壓差計(jì)內(nèi)的空氣排出。排氣時(shí)要注意嚴(yán)防U形壓差計(jì)中的水銀沖出。(5)排氣結(jié)束后，關(guān)閉平衡閥。(6)根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇相應(yīng)管路，緩慢將控制閥開(kāi)到最大，觀(guān)察最大流量范圍或最大壓差變化范圍，據(jù)此確定合理的實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)。(7)根據(jù)實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)調(diào)節(jié)流量，讀出每一流量下的△P值(或讀數(shù))。注：流(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，須打開(kāi)平衡閥。做好清潔工作，切斷電源。(1)實(shí)驗(yàn)前先熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，了解相關(guān)管路閥門(mén)作用，為后面不同流量計(jì)校正做準(zhǔn)備。(2)實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)要緩慢，防止U形管壓差計(jì)中水銀沖出。(3)注意實(shí)驗(yàn)中各儀表讀數(shù)單位。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與整理文丘里流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表見(jiàn)表2-4。序號(hào)P1…8(1)自行設(shè)計(jì)孔板流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表。(2)自行設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。(3)繪制文丘里流量計(jì)Re—C。曲線(xiàn)。(4)繪制孔板流量計(jì)Re—C。曲線(xiàn)。(5)繪制所做實(shí)驗(yàn)流量計(jì)校正曲線(xiàn)。(1)如何對(duì)渦輪流量計(jì)的流量進(jìn)行校正?(2)轉(zhuǎn)子流量計(jì)和孔板、文丘里流量計(jì)的測(cè)量原理有(3)把你所繪C?—Re圖與教材中相比較，是否一致?若不一致，找出原因。(1)通過(guò)觀(guān)察垂直上升管中氣液兩相流的流型，了解垂直上升管中氣液兩相流型的特點(diǎn)；(2)對(duì)垂直上升管中氣液兩相流的壓力降有比較直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，并掌握垂直上升管中氣液兩相流的壓力降的測(cè)定方法。液力輸送、電子設(shè)備冷卻等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。流型是影響兩相流壓力損失和傳熱特性的重要因素。兩相流各種參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量也往往依賴(lài)于對(duì)流型的了解。因此為了對(duì)兩相流的特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)垂直上升管中氣液兩相流流型通常有以下幾種，如圖2-8所示。(1)泡狀流(BubblyFlow):氣泡以不同尺寸的小氣泡形式隨機(jī)離散分布在流動(dòng)的液體中。顯然，此時(shí)氣體為離散相，而液體為連續(xù)相。隨著氣速的增(2)彈狀流(SlugFlow):在氣泡流動(dòng)中當(dāng)氣泡的濃度增高時(shí)，氣泡聚合為直徑接近于管內(nèi)徑的塞狀或炮彈狀氣泡，氣泡前端部分呈現(xiàn)為拋物線(xiàn)形狀。在這些塞狀氣泡之間可帶有小氣泡的液團(tuán)。當(dāng)氣泡快速上升時(shí)，液體在氣泡與管內(nèi)壁間的間隙中流動(dòng)。(3)塊狀流(ChurnFlow):當(dāng)氣泡速度進(jìn)一步增大時(shí)，段塞流中的氣泡速度也隨之增加并產(chǎn)生破裂、碰撞、聚合和變形，與液體混合成為一種不穩(wěn)定的上下翻滾的湍動(dòng)混合物。此時(shí)氣液兩相界為離散相。(4)環(huán)狀流(AnnularFlow):液流沿著管道的內(nèi)壁形成一層液體薄膜，而氣流則在管道中央流動(dòng)。這樣，氣液兩相都變成了連續(xù)相。不過(guò)，在這種情況下，管道中央的氣體通常還夾帶著一些液滴一起流動(dòng)。第二章化工原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)66圖2-8氣液兩相流流型實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-9所示。圖2-9氣液兩相流流程示意圖(1)打開(kāi)系統(tǒng)電源，使氣體、液體流量計(jì)預(yù)熱2min。(2)打開(kāi)磁力泵，將主路的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)小和旁路的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)大，同時(shí)將垂直上升管實(shí)驗(yàn)段水路的球閥開(kāi)啟，使水緩慢地流過(guò)實(shí)驗(yàn)段，直到取壓管內(nèi)大體上充滿(mǎn)水為止。(3)關(guān)閉磁力泵和水路的球閥，打開(kāi)空氣壓縮機(jī)和氣路的球閥，將50～500體積流量保持在300L/min;打開(kāi)磁力泵，調(diào)節(jié)主路和旁路的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，使主路閥門(mén)開(kāi)度達(dá)到最小，旁路閥門(mén)開(kāi)度達(dá)到最大。調(diào)節(jié)氣量和水量，觀(guān)察并記錄(4)實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)，先關(guān)閉磁力泵，然后關(guān)閉實(shí)驗(yàn)段水路的球閥，再關(guān)閉氣五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前先熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，了解相關(guān)管路閥門(mén)作用。這是本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。(2)實(shí)驗(yàn)中，由于裝置狀態(tài)不同，流量相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)裝置情況自行實(shí)驗(yàn)設(shè)定(給定數(shù)據(jù)僅為參考),否則可能看不到相關(guān)現(xiàn)象。(3)相關(guān)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)要緩慢，否則可能看不到某種流型。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與整理按表2-5記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。1空氣水2空氣水空氣水(1)不同流型對(duì)壓力降有何影響?(2)如何通過(guò)計(jì)算對(duì)實(shí)際的流型進(jìn)行預(yù)測(cè)?實(shí)驗(yàn)六恒壓過(guò)濾參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)(1)熟悉板框過(guò)濾機(jī)的構(gòu)造、流程和操作方法；(2)掌握過(guò)濾問(wèn)題的簡(jiǎn)化工程處理方法及恒壓過(guò)濾常數(shù)K、qe、θ。的測(cè)定(3)了解濾餅的壓縮性指數(shù)s和物料常數(shù)k的測(cè)定方法。過(guò)濾是利用重力或人為造成的壓差使懸浮液通過(guò)某種多孔性過(guò)濾介質(zhì)，將懸浮液中的固、液兩相有效地加以分離的過(guò)程，其本質(zhì)上是流體流過(guò)固體顆粒床層的流動(dòng)。這其中固體顆粒對(duì)流動(dòng)提供了很大的阻力，一方面使流體沿床截面的速度分布均勻，另一方面又造成了很大的壓降，后者是工程技術(shù)人員感興趣的。過(guò)濾過(guò)程的特點(diǎn)：流體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)和濾餅空隙的流動(dòng)乃是流體經(jīng)過(guò)固定床流動(dòng)的一種具體情況。因流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)多為爬流狀態(tài)，故單位體積床內(nèi)層所具有的顆粒表面積對(duì)流動(dòng)阻力有著決定性的作用。從固定床著手，對(duì)于復(fù)雜的真實(shí)過(guò)程和簡(jiǎn)化了的物理模型，假設(shè)單位床層體積內(nèi)表面積相等、空隙率相等，使前后模型不失真。這樣，可以用數(shù)學(xué)方程式加以描述，最后采用實(shí)驗(yàn)測(cè)定模型參數(shù)的方法來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行?。過(guò)濾操作時(shí)，床層厚度(濾餅厚度)不斷增加，在一定壓差下，濾液通過(guò)速率隨過(guò)濾時(shí)間的增加、濾餅的增厚而減少，即過(guò)濾操作系非定態(tài)過(guò)程。但是，由于濾餅厚度的增加是比較緩慢的，過(guò)濾操作可作為擬定態(tài)處理。定義：對(duì)于不可壓縮性濾渣，在恒壓過(guò)濾情況下，恒壓過(guò)濾方程將式(2-1)進(jìn)行微分可得：這是一個(gè)直線(xiàn)方程式，于普通坐標(biāo)上標(biāo)繪的關(guān)系，可得直線(xiàn)。其斜注：當(dāng)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔不大時(shí)，可用增量之比來(lái)代替。過(guò)濾常數(shù)的定義式：K=2k△p1?(2-4)為常數(shù)，故K與△p的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是一條直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率為1-s,由此可得濾餅的壓縮性指數(shù)s,然后代入式(2-4)求物料特性常數(shù)k。三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖如圖2-10所示。如圖2-10所示，濾漿槽內(nèi)配有一定濃度的輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液(濃度在6%～8%左右),用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行均勻攪拌(以漿液不出現(xiàn)旋渦為好)。啟動(dòng)旋渦泵，調(diào)節(jié)閥門(mén)3使壓力表5指示在規(guī)定值。濾液量在計(jì)量桶內(nèi)計(jì)量。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：攪拌器型號(hào)：KDZ-1;過(guò)濾板160mm×180mm×11mm;工業(yè)用濾布；過(guò)濾面積0.0475m2;計(jì)量桶長(zhǎng)327mm、寬286mm。實(shí)驗(yàn)裝置中過(guò)濾、洗滌管路分布如圖2-11所示。○OOO(1)系統(tǒng)接上電源，打開(kāi)攪拌器電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電動(dòng)攪拌器2,將濾液槽4內(nèi)漿液攪拌均勻(或通過(guò)物料打循環(huán)3min,使物料均勻。)(2)板框過(guò)濾機(jī)板、框排列順序?yàn)楣潭^—非洗滌板(·)—框(:)—洗滌板(:)一框(:)—非洗滌板(·)—可動(dòng)頭。用壓緊裝置壓緊后待用。(3)使閥門(mén)3、5、13、14處于全開(kāi)、閥門(mén)6、7、11、9、12、16處于全關(guān)狀態(tài)。啟動(dòng)旋渦泵10,打開(kāi)閥門(mén)9,利用調(diào)節(jié)閥門(mén)3使壓力達(dá)到規(guī)定值。(4)待壓力表8數(shù)值穩(wěn)定后，打開(kāi)過(guò)濾后濾液入口閥11開(kāi)始過(guò)濾。當(dāng)計(jì)量桶15內(nèi)見(jiàn)到第一滴液體時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄濾液每增加高度10mm時(shí)(或重量)所用的時(shí)間。當(dāng)計(jì)量桶15讀數(shù)為150mm時(shí)(或重量)停止計(jì)時(shí)，并立即關(guān)閉后進(jìn)料閥11。(5)打開(kāi)閥門(mén)3使壓力表8指示值下降，關(guān)閉泵開(kāi)關(guān)。放出計(jì)量桶內(nèi)的濾液并倒回槽內(nèi)，保證濾漿濃度恒定。(6)(選做)洗滌實(shí)驗(yàn)時(shí)關(guān)閉閥門(mén)5、3,打開(kāi)閥門(mén)6、7、9。調(diào)節(jié)閥門(mén)7使壓力表8達(dá)到過(guò)濾要求的數(shù)值。打開(kāi)閥門(mén)13、12,等到閥門(mén)13有液體流下時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，洗滌量為過(guò)濾量的四分之一。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，放出計(jì)量桶內(nèi)的濾液到反洗水箱19內(nèi)。(7)開(kāi)啟壓緊裝置卸下過(guò)濾框內(nèi)的濾餅并放回濾漿槽內(nèi)，將濾布清洗干凈。(8)改變壓力值，從步驟(2)開(kāi)始重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。五、操作注意事項(xiàng)(1)過(guò)濾板與過(guò)濾框之間的密封墊注意要放正，過(guò)濾板與過(guò)濾框上面的濾液進(jìn)出口要對(duì)齊。濾板與濾框安裝完畢后要用搖柄把過(guò)濾設(shè)備壓緊；同時(shí)，濾布應(yīng)先濕透，再疊板框壓緊，否則易漏水。(2)實(shí)驗(yàn)前在清液槽中倒入一定量的清水，使清液槽中有讀數(shù)，記下高度h?或g?,以便確定測(cè)量基準(zhǔn)。(3)由于電動(dòng)攪拌器為無(wú)級(jí)調(diào)速，使用時(shí)首先接上系統(tǒng)電源，打開(kāi)調(diào)速器開(kāi)關(guān)，調(diào)速鈕一定由小到大緩慢調(diào)節(jié)，切勿反方向調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)過(guò)快以免損壞電機(jī)。(4)啟動(dòng)攪拌前，用手旋轉(zhuǎn)一下攪拌軸以保證啟動(dòng)順利。(5)過(guò)濾實(shí)驗(yàn)要求數(shù)據(jù)測(cè)試具有連續(xù)性，故用兩只秒表交替計(jì)時(shí)的正確與否及連續(xù)計(jì)量濾液是本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理見(jiàn)表2-6。123456:時(shí)間/s料桶高度(或重量)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表，計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)并繪出圖，相關(guān)計(jì)算示例，列出相關(guān)常數(shù)的值。七、思考題(1)為什么過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾液常常有一點(diǎn)混濁，過(guò)一段時(shí)期后才變清?(2)你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一點(diǎn)有無(wú)偏低或偏高現(xiàn)象?怎樣解釋?如何對(duì)待第一點(diǎn)數(shù)據(jù)?(3)濾漿濃度和過(guò)濾壓強(qiáng)對(duì)K值有何影響?(4)過(guò)濾壓強(qiáng)增加一倍后，得到同一濾液量所需要的時(shí)間是否也減少一半?為什么?(1)掌握對(duì)流傳熱系數(shù)α,的測(cè)定方法，加深對(duì)其概念和影響因素的理解；(2)了解強(qiáng)化傳熱的基本理論和基本方式，加深對(duì)其概念和影響因素的理解；(3)學(xué)會(huì)并應(yīng)用線(xiàn)性回歸分析方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARe"Pr?.4中常數(shù)(4)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)式Nu=ARe"Pr?.4計(jì)算出Nu、Nuo,求出強(qiáng)化比Nu/Nu?,加深理解強(qiáng)化傳熱的基本理論和基本方式。二、實(shí)驗(yàn)原理1.普通套管換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定及準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的確定(1)對(duì)流傳熱系數(shù)α的測(cè)定對(duì)流傳熱系數(shù)α;可以根據(jù)牛頓冷卻定律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。因?yàn)棣?《K,所以傳熱管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)α≈K[W/(m2·℃)],為熱冷流體間的總傳熱Q——管內(nèi)傳熱速率，W;S;——管內(nèi)換熱面積，m2;△tm—管內(nèi)平均溫度差，℃。平均溫度差由下式確定：式中tm——冷流體的入口、出口平均溫度，℃;tw——壁面平均溫度，℃。因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，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(lái)表示。由于管外使用蒸汽，所以tw近似等于熱流體的平均溫度。管內(nèi)換熱面積：式中d——內(nèi)管管內(nèi)徑，m;L;——傳熱管測(cè)量段的實(shí)際長(zhǎng)度，m。由熱量衡算式：其中質(zhì)量流量由下式求得：式中V,——冷流體在套管內(nèi)的平均體積流量，m3/h;Cni——冷流體的定壓比熱，kJ/(kg·℃);pi——冷流體的密度，kg/m3。cm和p可根據(jù)定性溫度tm查得為冷流體進(jìn)出口平均溫度。t;1,t;?,tw,V,可采取一定的測(cè)量手段得到。孔板流量計(jì)體積流量常壓、室溫時(shí)可按下式計(jì)算：其中系數(shù)co為孔板流量計(jì)系數(shù)，A。為喉徑面積。(2)對(duì)流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實(shí)驗(yàn)確定流體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，被加熱狀態(tài)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為：Nu,=ARe"Pr"物性數(shù)據(jù)λ;、cn、pi、μ可根據(jù)定性溫度tm查得。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，對(duì)于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr;變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)，則關(guān)聯(lián)式的形式簡(jiǎn)化為：Nu,=ARe"Pr9.4這樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定不同流量下Re與Nu,然后用線(xiàn)性回歸方法確定A和m的值。2.強(qiáng)化套管換熱器傳熱系數(shù)、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式及強(qiáng)化比的測(cè)定強(qiáng)化傳熱技術(shù)，可以使初設(shè)計(jì)的傳熱面積減小，從而減小換熱器的體積和重量，提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。同時(shí)換熱器能夠在較低溫差下工作，減少換熱器工作阻力，以減少動(dòng)力消耗，從而更合理有效地利用能源。強(qiáng)化傳熱的方法有多種，本實(shí)驗(yàn)裝置采用了內(nèi)置螺旋線(xiàn)圈強(qiáng)化螺旋線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)圖如圖2-12所示，螺旋線(xiàn)圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節(jié)距繞成。將金屬螺旋線(xiàn)圈插入并固定在管內(nèi)，即可構(gòu)成一種強(qiáng)化傳熱管。在近壁區(qū)域，流體一面由于螺旋線(xiàn)圈的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，一面還周期性地受到線(xiàn)圈的螺旋金屬絲的擾動(dòng)，因而可以使傳熱強(qiáng)化。由于繞制線(xiàn)圈的金屬絲直徑很細(xì)，流體旋流強(qiáng)度也較弱，所以阻力較小，有利于節(jié)省能源。螺旋線(xiàn)圈是以線(xiàn)圈節(jié)距H與管內(nèi)徑d的比值以及管壁粗糙度(2d/h)為主要技術(shù)參數(shù)，且長(zhǎng)徑比是影響傳熱效果和阻力系數(shù)的重要因素?？茖W(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)了形式為Nu=ARe"的經(jīng)驗(yàn)公式，其中A和m的值因強(qiáng)化方式不同而不同。在本實(shí)驗(yàn)中，確定不同流量下的Re與Nui,用線(xiàn)性回歸方法可確定A和m的值。單純研究強(qiáng)化手段的強(qiáng)化效果(不考慮阻力的影響),可以用強(qiáng)化比的概念作為評(píng)判準(zhǔn)則，它的形式是：Nu/Nuo,其中Nu是強(qiáng)化管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，Nu?是普通管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，顯然，強(qiáng)化比Nu/Nu?>1,而且它的值越大，強(qiáng)化效果越好。需要說(shuō)明的是，如果評(píng)判強(qiáng)化方式的真正效果和經(jīng)濟(jì)效益，則必須考慮阻力因素，阻力系數(shù)隨著換熱系數(shù)的增加而增加，從而導(dǎo)致?lián)Q熱性能的降低和能耗的增加，只有強(qiáng)化比較高，且阻力系數(shù)較小的強(qiáng)化方式，才是最佳的強(qiáng)化方法。實(shí)驗(yàn)裝置流程示意如圖2-13所示。實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)：實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑d,=20.0mm;實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑d。=22.0mm;實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑D?=50.0mm;實(shí)驗(yàn)外管外徑D。=57.0mm;測(cè)量段(紫銅內(nèi)管)長(zhǎng)度L=1.20mm;強(qiáng)化內(nèi)管內(nèi)插物絲徑h=1mm;(螺旋線(xiàn)圈)尺寸節(jié)距H=40mm;孔板流量計(jì)孔流系數(shù)及孔徑c。近似取0.65,喉徑d?=0.014m;旋渦氣泵XGB-2型。8——強(qiáng)化管蒸汽出口；9——內(nèi)插有螺旋線(xiàn)圈的強(qiáng)化套管換熱器；10——光滑套管蒸汽進(jìn)1.實(shí)驗(yàn)前的檢查準(zhǔn)備(1)向水箱中加水至液位計(jì)上端。(2)檢查空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥14是否全開(kāi)(應(yīng)全開(kāi))。(3)檢查蒸氣管支路各控制閥10和空氣支路控制閥6是否已打開(kāi)(應(yīng)保證有一路是開(kāi)啟狀態(tài)),保證蒸汽和空氣管線(xiàn)暢通。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)手動(dòng)實(shí)驗(yàn)操作(參見(jiàn)圖2-14)第二章化工原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化管壁溫/℃◎變頻器總電源開(kāi)關(guān)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)加熱開(kāi)關(guān)直至有水蒸氣冒出，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持換熱器蒸汽放空口3(8)處有水蒸氣冒出。(加熱電壓的設(shè)定：按一下加熱電壓控制儀表的①鍵，在儀表的位，小點(diǎn)在哪個(gè)位置上就可以利用⊙、◎鍵調(diào)節(jié)相應(yīng)位置的數(shù)值，調(diào)好后在不②利用變頻器啟動(dòng)風(fēng)機(jī)(按變頻器上的STOP鍵)并用旁路調(diào)節(jié)閥14來(lái)調(diào)節(jié)空氣的流量，在一定的流量下穩(wěn)定3～5min后分別測(cè)量空氣的流量，空氣進(jìn)、出口的溫度，由溫度巡檢儀測(cè)量依次顯示：光滑管空氣入口溫度，光滑管空氣出口溫度，粗糙管空氣入口溫度，粗糙管空氣出口溫度。換熱器內(nèi)管壁面的溫度由溫度巡檢儀(上：光滑管壁面溫度；下：粗糙管壁面溫度)測(cè)得。然后，在改變流量穩(wěn)定后分別測(cè)量空氣的流量，空氣進(jìn)、出口的溫度，壁面溫度后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。(2)應(yīng)用計(jì)算機(jī)操作(參見(jiàn)圖2-14)①啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備通電，關(guān)閉空氣旁路調(diào)節(jié)閥。②更改變頻器中參數(shù)，將變頻器設(shè)置調(diào)到計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法如下：按變頻器(DSP/FUN)鍵示窗變?yōu)?F000),利用(V,A,<)鍵，將(F000)改為(F010),按(READ/ENTER)鍵示窗變?yōu)?0000);利用(V,A)鍵，將(0000)改為(0001),再按(READ/ENTER)鍵示窗變?yōu)?F010);(0000);利用(V,A),將(0000)改為(0002),按(READ/ENTER)后，再按變頻器(DSP/FUN),此時(shí)變頻器為自動(dòng)計(jì)算機(jī)控制狀態(tài)。③打開(kāi)計(jì)算機(jī)進(jìn)入應(yīng)用程序，在實(shí)驗(yàn)操作界面中點(diǎn)擊加熱電壓開(kāi)關(guān)上的綠色按鍵，在加熱電壓的紅色數(shù)字上點(diǎn)擊，在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入相應(yīng)加熱電④待換熱器有連續(xù)的蒸汽冒出后，在實(shí)驗(yàn)操作界面中點(diǎn)擊(風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān))綠⑤在實(shí)驗(yàn)操作界面中選擇所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)管路。⑥在流量調(diào)節(jié)窗中輸入一定的數(shù)值后，按下“流量調(diào)節(jié)”鍵，程序會(huì)按所輸入的數(shù)值相應(yīng)地調(diào)節(jié)變頻器的頻率，以達(dá)到改變空氣流量的目的，待流量穩(wěn)定3～5min后，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”即可完成一次數(shù)據(jù)的記錄，在操作界面的上方會(huì)顯示出這次所采集的數(shù)據(jù)，在操作界面的右下圖中出現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。然后再在流量調(diào)節(jié)窗中輸入數(shù)值用以改變流量，待流量穩(wěn)定后繼續(xù)采集。⑦待整個(gè)換熱器實(shí)驗(yàn)結(jié)束后點(diǎn)擊操作界面左上方的“文件”按鍵選擇“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。切換另一個(gè)換熱器，采集。待數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，將兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果合并一處進(jìn)行整理，對(duì)數(shù)據(jù)和圖像切復(fù)原。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前將加熱器內(nèi)的水要加到指定位置，防止電熱器干燒損壞電器。(2)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照計(jì)算機(jī)使用規(guī)程操作計(jì)算機(jī)，采集數(shù)據(jù)和控制過(guò)程中要注意觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(3)開(kāi)始加熱時(shí)，加熱電壓控制在(160V)左右為宜。(4)加熱約十分鐘后，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(5)必須保證蒸汽上升管線(xiàn)的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路控制閥之一必須全開(kāi)。轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先開(kāi)啟需要的支路閥門(mén)，再關(guān)閉另一側(cè)閥門(mén)，且開(kāi)啟和關(guān)閉控制閥門(mén)時(shí)動(dòng)作要緩慢，防止管線(xiàn)驟然截?cái)嗍拐羝麎毫^(guò)大而突然噴出。(6)必須保證空氣管線(xiàn)暢通。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前，兩個(gè)空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥必須全開(kāi)。轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源然后再開(kāi)啟或關(guān)閉控制閥。(7)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)期間，部分部件溫度較高，注意防止?fàn)C傷。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理見(jiàn)表2-7。123456789自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件(如Excel)計(jì)算雷諾數(shù)、對(duì)流傳熱系數(shù)、努賽爾數(shù)等數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果作圖回歸相關(guān)系數(shù)。提供計(jì)算示例。(1)實(shí)驗(yàn)中冷流體和蒸汽的流向?qū)鳠嵝Ч泻斡绊?(2)蒸汽冷凝過(guò)程中，若存在不冷凝氣體，對(duì)傳熱有何影響?應(yīng)采取什么措施?(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，冷凝水不及時(shí)排走，會(huì)產(chǎn)生什么影響?如何及時(shí)排走冷凝水?(4)實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)定的壁溫是靠近蒸汽側(cè)還是冷流體側(cè)溫度?為什么?實(shí)驗(yàn)八干燥實(shí)驗(yàn)(1)掌握干燥曲線(xiàn)和干燥速率曲線(xiàn)的測(cè)定方法；(2)學(xué)習(xí)物料含水量的測(cè)定方法；(3)加深對(duì)物料臨界含水量Xc的概念及其影響因素的理解；(4)加深理解影響干燥速率的因素及提高干燥速率的方法。物料在恒定干燥條件下的干燥過(guò)程分為三個(gè)階段：物料預(yù)熱階段(I);恒速干燥階段(Ⅱ);降速階段(Ⅲ)如圖2-15所示。圖中AB段處于預(yù)熱階段，空氣中部分熱量用來(lái)加熱物料。在隨后的第Ⅱ階段BC,由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度tw,傳入的熱量只用來(lái)蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例減少，干燥速率恒定且較大。到了第Ⅲ階段，物料中含水量減少到某一臨界含水量時(shí)，由于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面保持潤(rùn)濕，則物料表面將形成干區(qū)，干燥速率開(kāi)始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲線(xiàn)CD逐漸達(dá)到平衡含水量X*而終止。干燥速率曲線(xiàn)只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及所含水分的性質(zhì)的影響。干燥速率為單位時(shí)間內(nèi)在單位面積上汽化的水分質(zhì)量，用微分式表示，則為式中u——所以式(2-6)可改寫(xiě)為負(fù)號(hào)表示物料含水量隨干燥時(shí)間的增加而減少。時(shí)間間隔內(nèi)開(kāi)始和終了時(shí)濕物料的質(zhì)圖2-15中的橫坐標(biāo)x為相應(yīng)于某干燥速率下的物料的平均含水量。以u(píng)為縱坐標(biāo)，某干燥速率下的濕物料的平均含水量x為橫坐標(biāo)，即可繪出干燥速率曲線(xiàn)。當(dāng)濕物料和熱空氣接觸時(shí)，被預(yù)熱升溫并開(kāi)始干燥，在恒定干燥條件下，若水分在表面的汽化速率小于或等于從物料內(nèi)層向表面層遷移的速率時(shí)，物料表面仍被水分完全潤(rùn)濕，干燥速率保持不變，稱(chēng)為等速干燥階段或表面汽化控制階段。當(dāng)物料的含水量降至臨界濕含量以下時(shí)，物料表面僅部分潤(rùn)濕，且物料內(nèi)部水分向表層的遷移速率又低于水分在物料表面的汽化速率時(shí)，干燥速率就不斷下降，稱(chēng)為降速干燥階段或內(nèi)部擴(kuò)散階段。以X為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)畫(huà)出干燥速率曲線(xiàn)，求出臨界濕含量X。干燥實(shí)驗(yàn)流程圖如圖2-16所示?？諝庥娠L(fēng)機(jī)輸送，經(jīng)孔板流量計(jì)計(jì)量和電加熱器加熱后進(jìn)入干燥室，然后由片式閥控制，部分進(jìn)人風(fēng)機(jī)，循環(huán)使用。電加熱器由晶體管繼電器控制，使空氣的溫度恒定。干燥室前方裝有干、濕球溫度計(jì)，用以測(cè)量干濕球溫度。干燥器后也裝有溫度計(jì)，用以測(cè)量干燥室內(nèi)的空氣狀況。風(fēng)機(jī)出口端的溫度計(jì)用于測(cè)量流經(jīng)孔板時(shí)的空氣溫度，作為計(jì)算流量的一個(gè)參數(shù)?？諝饬魉儆傻伍y4調(diào)節(jié)，任何時(shí)候這閥都不允許全關(guān)，否則電加熱器就會(huì)因空氣不流動(dòng)而過(guò)熱損壞。如果全開(kāi)了兩個(gè)片式閥門(mén)(15)則除外，風(fēng)機(jī)進(jìn)口端的片式閥用以控制系統(tǒng)所吸入的生氣量，而出口端的片式閥則用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)向外界排出廢氣量。如試樣數(shù)量較多，可適當(dāng)打開(kāi)這兩個(gè)閥1——風(fēng)機(jī)；2——孔板流量計(jì)；3——斜管壓差計(jì)；4——風(fēng)速調(diào)節(jié)閥；5——電加熱器；6——干燥室；7——試樣；8——天平；9——防風(fēng)罩；10——干球溫度計(jì)；11——濕球溫度計(jì)；12——導(dǎo)電溫度計(jì)；13——晶體管繼電器；14——電流表；(1)先將試樣放在電熱干燥箱內(nèi)，用90℃左右溫度烘約2h(可由教師提前烘干),冷卻后稱(chēng)量，得出試樣絕干質(zhì)量(Ge)。(2)實(shí)驗(yàn)前將試樣潤(rùn)濕，稍候片刻，讓水分均勻擴(kuò)散至整個(gè)試樣，然后稱(chēng)取濕試樣質(zhì)量。(3)檢查天平是否靈活，并調(diào)節(jié)平衡。往濕球溫度計(jì)受水槽中加水。接通風(fēng)機(jī)電源，調(diào)節(jié)閥門(mén)至預(yù)定風(fēng)速值，通過(guò)孔板壓差計(jì)確定是否恒定。打開(kāi)加熱器電源，調(diào)節(jié)溫度至預(yù)定值(70℃),待溫度值穩(wěn)定后，打開(kāi)干燥室門(mén)將預(yù)先稱(chēng)好重量的濕試樣掛到天平左托盤(pán)下部，關(guān)好干燥器小門(mén)。(4)記錄時(shí)間和脫水量，起始階段30s記錄一次數(shù)據(jù)，之后可1min記錄一次數(shù)據(jù)；一般3min記錄一次干球溫度和濕球溫度。(5)待物料恒重時(shí)(三個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)相同),即為實(shí)驗(yàn)終了時(shí)，關(guān)閉加熱等儀表(6)關(guān)閉風(fēng)機(jī)，切斷總電源，清掃實(shí)驗(yàn)現(xiàn)(2)放入物料時(shí)要小心操作，避免弄壞天平。(3)注意等待系統(tǒng)干燥溫度恒定時(shí)才能放入物料并讀數(shù)計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理見(jiàn)表2-8。試樣物料名稱(chēng)：試樣尺寸：試樣絕干質(zhì)量：開(kāi)始時(shí)濕試樣質(zhì)量：濕球溫度/℃干球溫度(前)/℃0:撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容中要求包含計(jì)算示例和繪圖。(1)在70～80℃的空氣流中干燥，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，能否得到絕干物料?為什么?通常要獲得絕干物料采用什么方法?(2)測(cè)定干燥速率曲線(xiàn)有何意義?它對(duì)設(shè)計(jì)干燥器及指導(dǎo)生產(chǎn)有什么幫助?(3)使用廢氣循環(huán)對(duì)干燥作業(yè)有什么好處?干燥熱敏性物料或易變形、開(kāi)裂的物料為什么多使用廢氣循環(huán)?實(shí)驗(yàn)九板式塔全塔效率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解連續(xù)精餾塔的基本結(jié)構(gòu)及流程；(2)掌握精餾塔的操作方法；(3)學(xué)會(huì)板式精餾塔全塔效率的測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)原理塔釜加熱，液體沸騰，在塔內(nèi)產(chǎn)生上升蒸汽，上升蒸汽與沸騰液體有著不同的組成，這種不同組成是因?yàn)檩p重組分間有不同的揮發(fā)度，由此塔頂冷凝，只需要部分回流即可達(dá)到塔頂輕組分增濃和塔底重組分提濃的目的。在精餾段中上升蒸汽與回流之間進(jìn)行物質(zhì)傳遞，使上升蒸汽中輕組分不斷增濃，至塔頂達(dá)到要求濃度。在提餾段中，下降液流與上升蒸汽間的物質(zhì)傳遞使下降液流中的輕組分轉(zhuǎn)入汽相，重組分則轉(zhuǎn)入液相，下降液流中重組分濃度不斷增濃，至塔底達(dá)到要求濃度。1.全塔效率η全回流下測(cè)全塔效率有兩個(gè)目的：一是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)在塔內(nèi)各塔板，自上而下建立濃度分布，從而使未達(dá)平衡的不合格產(chǎn)品全部回入塔內(nèi)直至塔頂塔底產(chǎn)品濃度合格，并維持若干時(shí)間后為部分回流提供質(zhì)量保證。二是由于全回流下的全塔效率和部分回流下的全塔效率相差不大，在工程處理時(shí)，可以用全回流下的全塔效率代替部分回流下的全塔效率。全塔效率的定義式如下：式中N┐——全回流下的理論板數(shù)，由圖解法求出；N——精餾塔實(shí)際板數(shù)，本實(shí)驗(yàn)裝置為15塊(或據(jù)實(shí)數(shù)出)。2.靈敏板溫度T(1)靈敏板溫度靈敏板溫度是指一個(gè)正常操作的精餾塔當(dāng)受到某一外界因素的干擾(如R,x,采出率等發(fā)生波動(dòng)時(shí)),全塔各板的組成將發(fā)生變動(dòng)，全塔的溫度分布也將發(fā)生相應(yīng)的變化，其中有一些板的溫度對(duì)外界干擾因素的反應(yīng)最靈敏，故稱(chēng)它們?yōu)殪`敏板。(2)塔內(nèi)溫度劇變的區(qū)域塔內(nèi)沿塔高溫度逐漸升高。在塔的頂部和底部附近的塔段內(nèi)溫度變化較小，中部溫度變化較大。因此，在精餾段和提餾段適當(dāng)?shù)奈恢酶髟O(shè)置一個(gè)測(cè)溫(3)按靈敏點(diǎn)溫度進(jìn)行操作控制操作一段時(shí)間后能得知當(dāng)靈敏點(diǎn)溫度處于何值時(shí)塔頂產(chǎn)品和塔底產(chǎn)品能確保合格，以后即按該靈敏點(diǎn)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)精餾段靈敏點(diǎn)溫度上升實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖如圖2-17所示。實(shí)驗(yàn)體系：酒精水溶液；進(jìn)料狀態(tài)：常溫；設(shè)備參數(shù)：塔板數(shù)為15;塔徑為50mm;板間距為100mm;開(kāi)孔率為(1)配制約5%(V/V)酒精水溶液，由供料泵注入蒸餾釜至液位計(jì)上的標(biāo)記為止。(2)在供料槽內(nèi)配制15%～20%(V/V)酒精水溶液。(3)通電啟動(dòng)，開(kāi)啟冷卻水閥。(4)進(jìn)行全回流操作，控制蒸發(fā)量。這時(shí)“靈敏板”溫度應(yīng)約在80℃。(5)待全回流穩(wěn)定后(通過(guò)兩次塔頂、底取樣，樣品濃度基本一致即可確定)開(kāi)泵加料控制一定流量。進(jìn)行連續(xù)精餾操作，按操作條件確定R和操作回流比，按R調(diào)節(jié)流量計(jì)進(jìn)行精餾操作，最后檢查操作下的分離程度。(6)用阿貝折射儀、氣相色譜儀等測(cè)液體濃度。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)設(shè)備情況充分熟悉實(shí)驗(yàn)流程，初步擬定合適實(shí)驗(yàn)操作方案。(2)實(shí)驗(yàn)中注意觀(guān)察不正常操作現(xiàn)象(嚴(yán)重的液沫夾帶、嚴(yán)重的漏液現(xiàn)