化工原理实验.

讲师：陈研化工原理基本实验1.流体阻力测定实验实验目的：学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数λ的测定方法。掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。学习压差和流量流速的测量方法。掌握对数坐标系的使用方法。实验内容：测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数λ测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re的对应数据，并在对数坐标纸上绘制λ与Re的关系曲线。求出λ-Re关系式，并与理论公式比较实验原理：22udlhfJ/kg——直管阻力通式（范宁Fanning公式）其它形式：压力损失：22fudlpPa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。pfp压头损失：2f2luHdgm4压强降的概念定义：单位体积流体流动产生的能量损失称为流动阻力引起的压强降，即ffph32J/m=N/mPa特别强调，与伯努利方程中两截面的压强差是两个截然不同的概念。在一般情况下，Δp与Δpf在数值上不相等，即221ef2upppWgZh只有当流体在一段既无外功加入、直径又相同的水平管内流动时，才能得出两截面间的压强差Δp与压强降Δpf在绝对数值上相等。ff12phppp22fudlp2f2upld式中：Δpf——直管阻力损失，Pa；l——管段长度，m；d——管径，m；ρ——流体的密度，kg/m3;u——管内平均流速，m/s；λ——摩擦系数6普通U管压差计p0p00p1p2Rab要求：⑴指示剂密度ρ0被测流体密度ρ⑵指示剂与被测流体不发生化学反应，且不互溶。120ppgR由指示液高度差R计算压差若被测流体为气体，其密度较指示液密度小得多，上式可简化为120ppgRuHpa=p1+g(H+R)pb=p2+gH+0gRpa=pb0.050.040.030.020.0150.010.0060.0040.0020.0010.00060.00020.00040.00010.00005湍流区（图中红色虚线上方为完全湍流区）层流过渡区1031041051061071080.010.10摩擦因数λ雷诺准数Re相对粗糙度d/2462462462462460.0080.020.030.040.050.060.070.08光滑管图1-27摩擦因数λ与Re、ε/d的关系曲线以Re和ε/d为参数，在双对数坐标中标绘测定的摩擦系数λ值莫狄（Moody）摩擦因数图：对摩擦因数图应掌握好“二线三区”（1）Re≤2000为层流区，λ与ε/d无关，和Re成直线关系（2）Re=2000~4000为过渡区，在此区域内，流体的流型可能是层流，也可能是湍流，视外界条件而定，为安全起见，对流动阻力计算，一般将湍流时的λ~Re曲线延伸查取λ的值。（3）Re≥4000及虚线以下和光滑管λ~Re曲线以上的区域为湍流粗糙管区。在这个区域内，管内流型为湍流，λ=f(Re,ε/d)。ε/d一定，Re↑，λ↓；Re一定，ε/d↑，λ↑。Re64（4）Re≥4000时的最下面一条λ~Re曲线为湍流光滑管区，管内流型为湍流，ε≈0，λ=f(Re)。当Re=5000~100000时，λ=0.3164/Re0.25。（5）虚线以上的区域为完全湍流区，λ~Re曲线近似水平，λ与Re无关，只与ε/d有关。对于一定管道，ε/d为定值，λ=常数，由范宁公式，可知22f2uudlp光滑管，柏拉修斯公式0.20.Re5316适用范围35310~110Re报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分:1、实验原理和设备2、实验操作讲解3、实验结果分析（绘制曲线，找出关系式，对比理论公式，分析原因）回答以下问题：为了使实验数据点在曲线上尽可能均匀分布，为此实验中压力差的读数应怎样选取？本实验以水为工作介质，做出λ-Re曲线，是否适用于其他流体，为什么？2.离心泵性能测定实验实验目的：熟悉离心泵的结构与操作方法，了解泵的结构组成及特性。掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法、加深对离心泵性能的了解。实验内容：熟悉离心泵的结构与操作。测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）N（轴功率），η（效率）之间的特性曲线实验原理：离心泵的H、η、N都与离心泵的Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：H～Q、η～Q、N～Q——离心泵的特性曲线注意：特性曲线随转速而变,图上需标出测定是的转速。各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点测定条件：固定转速，20C清水出入出出出入入入-,22g2gg2gfHupZHupZ出入入出入出入出）（）（）（-,22g2-g-fHuuppZZHHf,入-出可忽略出入管径相同，因此u出=u入已知Z出-Z入=0.4m4.0g-）（入出ppH(1)求扬程He(2)求效率ηNgHQNNe式中：Q－流量，m3／s；H－压头，m；ρ－被输送液体密度，kg／m3；N－泵的轴功率，W。报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分:1、实验原理和设备2、实验操作讲解3、实验结果分析（列出原始数据，以一组数据进行举例计算。绘制特性曲线）回答以下问题：离心泵的主要部件及其功能？为什么要先灌泵？离心泵开启前为什么要关出口阀？3.过滤实验实验目的：掌握恒压过滤常数K、通过单位过滤面积当量滤液量qe、当量过滤时间θe的测定方法，加深对K、qe、θe的概念和影响因素的理解学习dθ/dq—q关系的实验确定方法。实验内容：熟悉过滤的操作和流程。在实验条件下，测定过滤方程中的过滤常数K、qe、θe。eeKqq2恒压过滤方程式实验原理：2218.0mSSVqii过滤面积eqKqKdq22d微分式：eeKq2来替代可用增量之比不大时，当各数据点的时间间隔qdqd21iimqqqiiqqq1ii1距直线图，找出斜率和截作mqq~报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分:1、实验原理和设备2、实验操作讲解3、实验结果分析（列出原始数据，绘制曲线，演示计算过程）回答以下问题：在恒压过滤中，你的实验数据第一点是否有偏高或偏低现象，原因如何，如何对待这异常数据？如果过滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？4.干燥实验实验目的：掌握干燥曲线、干燥速率曲线的测定方法学习物料含水量的测定方法。加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解实验内容：在空气流量和温度不变的条件下，测量物料的干燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量。A湿含量XXctwDCBADCBtX*物料表面温度干燥时间预热段恒速段降速段ccii干燥曲线作图iX~iddSWUSWgWS9.26m0326.0c2已知：21iiiXXX干燥速率曲线作图i~XU报告内容：自制ppt，时间不超过15分钟。报告分为三个部分:1、实验原理和设备2、实验操作讲解3、实验结果分析（列出原始数据，演示计算过程，绘制干燥曲线、干燥速率曲线，）回答以下问题：在70～80℃的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采用什么方法？测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助？