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化工原理实验指导书石河子职业技术学院化工原理实验室二00七年十二月1目录序言...............................................................................................1实验一雷诺数的测定与流型观察......................................................4实验二伯努利方程演示实验..............................................................6实验三流体阻力测定实验..................................................................8实验四流量计的流量校正................................................................11实验五离心泵特性曲线的测定........................................................15实验六过滤实验................................................................................18实验七传热.........................................................................................22实验八板式精馏塔的操作及塔板效率实验....................................27实验九吸收实验................................................................................30实验十液—液萃取塔的操作............................................................34实验十一干燥实验..............................................................................38实验十二板式塔性能实验..................................................................42仿真软件使用说明..................................................................................46实验十三流体流动阻力的测定..........................................................47实验十四离心泵性能曲线的测定......................................................50实验十五过滤实验..............................................................................52实验十六传热实验（水----蒸汽）..................................................54实验十七精馏实验（乙醇----丙酮）..............................................56实验十八洞道干燥实验......................................................................59实验十九吸收实验（水----氨气）..................................................612序言一、化工原理实验的特点化工原理实验属于工程实验范畴，它不同于基础课程的实验。后者面对的是基础科学，采用的方法是理论的、严密的，处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的，而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。对象不同，实验研究方法也必然不同。工程实验的困难在于变量多，涉及的物料千变万化，设备大小悬殊，实验工作量之大之难是可想而知的。因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于化工原理实验。数学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法，因为这两种方法可以非常成功地使实验研究结果由小见大，由此及彼地应用于大设备的生产设计上。例如，在因次论指导下的实验，可不需要过程的深入理解，不需要采用真实的物料、真实流体或实际的设备尺寸，只需借助模拟物料（如空气、水、黄砂等）在实验室规模的小设备中，经一些设备性的实验或理性的推断得出过程的影响因素，从而加以归纳和概括成经验方程。这种因次论指导下的实验研究方法，是确立解决难于作出数学描述的复杂问题的一种有效方法。数学模型方法是在对过程有充分认识的基础上，将过程作高度的概括，得到简单而不失真的物理模型，然后给予数学上的描述。这种研究方法同样可以具备以小见大，由此及彼的功能（因次论指导下的实验方法和数学模型方法反映了工程实验和基础实验的主要区别）。化工原理实验的另一目的是理论联系实际。化工由很多单元过程和设备所组成，学生应该运用理论去指导并且能够独立进行化工单元的操作，应能在现有设备中完成指定的任务，并预测某些参数的变化对过程的影响。二、基本要求1、实验研究方法及数据处理（1）掌握处理化学工程问题的两种基本实验研究方法。一种是经验的方法，即应用因次论进行实验的规划；另一种是半经验半理论的方法或数学模型方法，掌握如何规划实验，检验模型的有效性和进行模型参数的估值。（2）对于特定的工程问题，在缺乏数据的情况下，学会如何组织实验以及取得必要的设计数据。2、熟悉化工数据的基本测试技术其中包括操作参数（例如：流量、温度、压强等）、设备特性参数（例如：阻力参数、传热系数、传质系数等）和特性曲线的测试方法。3、熟悉并掌握化工中典型设备的操作了解影响操作的参数，能在现有设备中完成指定的工艺要求。并能预测某些参数的变化对设备能力的影响，应如何调整。三、实验课教学内容及教学方法通过实验课的教学应让学生掌握科学实验的全过程，此过程应包括：（1）实验前的准备；（2）进行实验操作；（3）正确记录和处理实验数据；（4）撰写实验报告。以上四个方面是3实验课的主要环节，认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变。为使学生对于实验有严肃的态度，严格的要求和严密的作风，我们推荐典型的实验程序如下：（1）认真阅读实验指导书和有关参考资料，了解实验目的和要求；（2）进行实验室现场预习。了解实验装置，摸清实验流程、测试点、操作控制点，此外还需了解所使用的检测仪器、仪表。（3）预先组织好3-4人的实验小组，实验小组讨论并拟订实验方案，预先作好分工，并写出实验的预习报告，预习报告的内容应包括：1）实验目的和内容；2）实验的基本原理及方案；3）实验装置及流程图；4）实验操作要点实验数据的布点；5）设计原始数据的记录表格。预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅，获准后学生方能参加实验；（4）进行实验操作，要求认真细致地记录实验原始数据。操作中应能进行理论联系实际的思考；（5）实验数据的处理，如果用计算机处理实验数据，则学生还须有一组手算的计算示例；（6）撰写实验报告。撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，应避免单纯填写表格的方式，而应由学生自行撰写成文，内容大致包括：1）实验目的和原理；2）实验装置；3）实验数据及数据处理；4）实验结果及讨论。四、学生实验守则1、遵守纪律不迟到不早退，在实验室内保持安静，不大声谈笑，遵守实验室的一切规章制度，听从教师指导。2、实验前要认真预习，作好预习报告，经教师提问通过后，方可准予参加实验。3、实验时要严格遵守仪器、设备、电路的操作规程，不得擅自变更，操作前须经教师检查同意后方可接通电路和开车，操作中仔细观察，如实记录现象和数据。仪器设备发生故障严禁擅自处理，应立即报告教师。4、实验后根据原始记录、处理数据、分析问题及时作好实验报告。5、爱护仪器、注意安全、水，电，煤气，药品要节约使用。6、保持实验室整洁，废品，废物丢入垃圾箱内。7、实验完毕记录数据须经教师审查签字。实验完毕后，应做好清洁工作，恢复仪器设备原状，关好门窗，检查水、电、气源是否关好，做好上述工作后方可离开实验室。4实验一雷诺数的测定与流型观察实验目的1.观察流动类型，测定并计算临界雷诺数Re；2.观察速度分布。基本原理1.流体在管内流动时，一般情况下，不是处于滞流（层流）就是处于湍流（紊流）状态。滞流时，流体质点运动互相平行，不同流体层间的质点彼此不发生穿插混合。湍流时，流体质点向各个方向作不规则运动，但流体主体仍向某一规定方向流动。判定流型的准数称为雷诺准数，以Re表示。圆直管中，Re＜2000时属于层流；Re＞4000时则属于湍流。Re在2000至4000之间时，流动处于一种过渡状态，可能为层流，也可能为湍流，或是二者交替出现，为外界条件所左右。一般情况下把滞流变为湍流的临界情况的Re称为上临界Re数。而把由湍流变为滞流的临界情况的Re称为下临界Re数。二者一般是不相等的。Re以下式表示：Re=因为流体的粘度和密度与流体的温度有关，所以在测定Re数的过程中，还必须知道流体的温度，流体在管道内流动，若已知d、ρ、μ，则测定出由滞流变为湍流时的临界速度即可计算出临界雷诺数Re的值。实验观察过程中，影响流动状态的因素很多，入口条件、有无振动现象、流量计调节速度快慢等都会对流体流动造成影响。2.流体进入圆管，以均匀一致的速度u流动，由于流体粘性的影响，相邻的流体层间产生摩擦力，使流体流动速度发生变化，在垂直流体流动方向产生速度梯度du/dy，从而形成速度分布。层流时速度分布为抛物线，湍流时则为指数曲线（顶部较平坦）。实验时，通过红墨水示踪，即可观察到不同的流动型态。duρμ5实验装置(如图1.1)如图所示，实验时水由高位水槽1进入实验玻璃管，水量由C阀控制，槽内设有进水稳，流装置2及溢流装置3，以维持液面平稳恒定，多余的水由溢流管4排出，以保证C阀开度不变时通过实验管的水流量不变，即稳定流动。实验操作1.打开阀C，水由高位槽进入实验管5，经转子流量计6排出。由转子流量计读出通过实验管的流量。2.用阀B控制高位墨水瓶7的墨水注入量。装置前面附有算图，可以由流量计的读数以及水温直接查知所测的雷诺准数。这样由玻璃管观察流动状态的同时就可知道管内雷诺数的大小。图1.1雷诺数实验装置6实验二伯努利方程演示实验实验目的1、通过本实验，加深对能量互相转化概念的理解；2、观察流体流经收缩、扩大管段时，各截面上静压头之变化。基本概念1.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。当管路条件改变时（如位置高低，管径大小），它们会自行转换。如果是粘度为零的理想流体，由于不存在机械能损失，因此在同一管路的任何二个截面上，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是相等的。2.对实际流体来说，则因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而消失，即转化成了热能。而转化为热能的机械能，在管路中是不能恢复的。对实际流体来说，这部分机械能相当于是被损失掉了，亦即两个截面上的机械能的总和是不相等的，两者的差额就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转换成为热的机械能。因此在进行机械能衡算时，就必须将这部分消失的机械能加到下游截面上，其和才等于流体在上游截面上的机械能总和。3.上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。在流体力学中，把表示各种机械能的流体柱高度称之为“压头”。表示位能的，称为位压头；表示动能的，称为动压头（或速度头）；表示压力的，称为静压头；已消失的机