化工原理簡(jiǎn)化版.doc

實(shí)驗(yàn)二 柏努利實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)測(cè)靜止和流動(dòng)的流體中各項(xiàng)壓頭及其相互轉(zhuǎn)換，驗(yàn)證流體靜力學(xué)原理和柏努利方程。2、通過(guò)實(shí)測(cè)流速的變化和與之相應(yīng)的壓頭損失的變化，確定兩者之間的關(guān)系。二、基本原理 流動(dòng)的流體具有三種機(jī)械能：位能、動(dòng)能和靜壓能，這三種能量可以互相轉(zhuǎn)換。在沒(méi)有摩擦損失且不輸入外功的情況下，流體在穩(wěn)定流動(dòng)中流過(guò)各截面上的機(jī)械能總和是相等的。在有摩擦而沒(méi)有外功輸入時(shí)，任意兩截面間機(jī)械能的差即為摩擦損失。流體靜壓能可用測(cè)壓管中液柱的高度來(lái)表示，取流動(dòng)系統(tǒng)中的任意兩測(cè)試點(diǎn)，列柏努利方程式：對(duì)于水平管，Z1=Z2，則 若u1=u2, 則P2u2 , p1p2；在靜止?fàn)顟B(tài)下，即u1= u2= 0時(shí)，p1=p2。三、實(shí)驗(yàn)裝置及儀器圖22 伯努利實(shí)驗(yàn)裝置圖裝置由一個(gè)液面高度保持不變的水箱，與管徑不均勻的玻璃實(shí)驗(yàn)管連接，實(shí)驗(yàn)管路上取有不同的測(cè)壓點(diǎn)由玻璃管連接。水的流量由出口閥門(mén)調(diào)節(jié)，出口閥關(guān)閉時(shí)流體靜止。四、實(shí)驗(yàn)步驟及思考題1、 關(guān)閉出口閥7，打開(kāi)閥門(mén)3、5，排出系統(tǒng)中空氣；然后關(guān)閉閥7、3、5，觀察并記錄各測(cè)壓管中的液壓高度。思考：所有測(cè)壓管中的液柱高度是否在同一標(biāo)高上？應(yīng)否在同一標(biāo)高上？為什么？2、 將閥7、3半開(kāi)，觀察并記錄各個(gè)測(cè)壓管的高度，并思考：（1）A、E兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D兩管中，C、D兩管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？ 3、 將閥全開(kāi)，觀察并記錄各測(cè)壓管的高度，并思考：各測(cè)壓管內(nèi)液位高度是否變化？為什么變化？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄. 液柱高度 A B C D E 閥門(mén)關(guān) 閉 半 開(kāi)全 開(kāi)第三篇 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 流體流型的觀察與測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的兩種不同型態(tài)，加強(qiáng)層流和湍流兩種流動(dòng)類型的感性認(rèn)識(shí)；2、掌握雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的測(cè)定與計(jì)算；3、測(cè)定臨界雷諾數(shù)。二、基本原理雷諾（Reynolds）用實(shí)驗(yàn)方法研究流體流動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)影響流動(dòng)類型的因素除流速u(mài)外，還有管徑（或當(dāng)量管徑）d，流體的密度及粘度，由此四個(gè)物理量組成的無(wú)因次數(shù)群Re的值是判定流體流動(dòng)類型的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 （11）Re4000時(shí)為湍流，2000Re4000時(shí)為過(guò)渡區(qū)，在此區(qū)間流型可能表現(xiàn)為流層，也可能表現(xiàn)為湍流。從雷諾數(shù)的定義式來(lái)看對(duì)同一個(gè)儀器d為定值，故u僅為流量的函數(shù)。對(duì)于流體水來(lái)說(shuō),、幾乎僅為溫度的函數(shù)。因此確定了水的溫度及流量，即可計(jì)算雷諾數(shù)。注意：進(jìn)水閥出水閥水箱玻璃試驗(yàn)管顏色水瓶溢流雷諾實(shí)驗(yàn)要求減少外界干擾，嚴(yán)格要求時(shí)應(yīng)在有避免震動(dòng)設(shè)施的房間內(nèi)進(jìn)行。如果條件不具備，演示實(shí)驗(yàn)也可以在一般房間內(nèi)進(jìn)行。因?yàn)橥饨绺蓴_及管子粗細(xì)不均勻等原因，層流的雷諾數(shù)上界達(dá)不到2000，只能達(dá)到1600左右。層流時(shí)紅墨水成一直線流下，不與水相混。湍流時(shí)紅墨水與水混旋，分不出界限。三、實(shí)驗(yàn)裝置及儀器試驗(yàn)裝置如圖11所示，液面保持一定高度的水箱與玻璃測(cè)試管相連，水箱上放有顏色水瓶，測(cè)試管上安有帶針頭的膠塞，用出口閥調(diào)節(jié)流量，用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定流量。試驗(yàn)時(shí)水由高位水箱進(jìn)入玻璃管，槽內(nèi)水由進(jìn)水管供應(yīng)，槽內(nèi)設(shè)有進(jìn)水穩(wěn)流裝置及溢流箱用以維持平穩(wěn)而又穩(wěn)定的液面，多余之水由溢流管排入水溝。 圖11 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查針頭是否堵塞，顏色水是否沉淀。2、向水箱內(nèi)注水。3、打開(kāi)出口閥，排除實(shí)驗(yàn)管中的氣體。4、開(kāi)啟上水閥，使高位槽充水至產(chǎn)生溢流時(shí)關(guān)閉（若條件許可，此步驟可在實(shí)驗(yàn)前數(shù)小時(shí)進(jìn)行，以使高位槽中的水經(jīng)過(guò)靜置，消除旋流，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度）。5、開(kāi)顏色水閥，使顏色水由針頭注入玻璃試驗(yàn)管。6、逐步開(kāi)大排水閥，觀察不同雷諾數(shù)時(shí)的流動(dòng)狀況，并把現(xiàn)象記入表中。7、做兩種情況下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：（1）關(guān)閉高位槽的進(jìn)水閥，保持液面平靜，從觀察的玻璃管中，測(cè)取管中水流從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r(shí)的Re臨界值。注意，此時(shí)液面雖平靜，但液面的高度是在緩慢下降的。（2）開(kāi)啟高位槽的進(jìn)水閥以保持槽中液面高度不變，但此時(shí)液面是不平而有波動(dòng)的，測(cè)取此時(shí)的Re臨界值，并分析和比較兩種情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。8、觀察層流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布。層流時(shí)，由于流體與管壁間的摩擦力及流體內(nèi)摩擦力的作用，管中心處流體質(zhì)點(diǎn)速度最大，愈靠近管壁速度愈小。因此，靜止時(shí)處于同一橫截面的流體質(zhì)點(diǎn)，開(kāi)始層流流動(dòng)后，由于速度不同，組成了旋轉(zhuǎn)拋物面（即由拋物線繞其對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)形成的曲面）。先打開(kāi)紅墨水閥門(mén)，使紅墨水?dāng)U散為團(tuán)狀。再稍稍開(kāi)啟排水閥，使紅墨水緩慢隨水運(yùn)動(dòng)，則可觀察到紅墨水團(tuán)前端的界限，形成了旋轉(zhuǎn)拋物面。五、思考題1、 影響流動(dòng)形態(tài)的因素有哪些？2、 如果管子是不透明的，不能直接觀察管中的流動(dòng)形態(tài)，你可以用什么辦法來(lái)判斷流體在管中的流動(dòng)形態(tài)？3、 有人說(shuō)可以只用流速來(lái)判斷管子中的流動(dòng)形態(tài)，流速低于某一個(gè)具體數(shù)時(shí)是層流，否則是湍流，這種看法對(duì)嗎？在什么條件下可以只由流速來(lái)判斷流動(dòng)形態(tài)？4、 研究流動(dòng)形態(tài)有何意義？ 實(shí)驗(yàn)二 流體流動(dòng)阻力的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定水流過(guò)一段粗糙直管、光滑直管的沿程摩擦阻力損失pf，確定層流時(shí)摩擦阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)Re 之間的關(guān)系；2、測(cè)定水流過(guò)管件、閥門(mén)等的局部阻力損失，確定其局部阻力系數(shù)；3、熟悉測(cè)定流體流經(jīng)直管和管件時(shí)的阻力損失的實(shí)驗(yàn)組織方法及測(cè)定摩擦系數(shù)的工程意義；4、學(xué)會(huì)U形壓差計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用方法，了解渦輪流量計(jì)、差壓變送器、變頻器等的工作原理；5、識(shí)別組成管路中的各個(gè)管件、閥門(mén)并了解其作用。二、實(shí)驗(yàn)原理由于流體粘性的存在，流體在流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生流體間的摩擦，從而導(dǎo)致阻力損失。層流時(shí)阻力損失的計(jì)算式是由理論推導(dǎo)得到的；湍流時(shí)由于情況復(fù)雜得多，未能得出理論式，但可以通過(guò)因次分析法再結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，獲得具體的關(guān)聯(lián)式。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，影響湍流時(shí)直管阻力損失 pf 的因素有：流體性質(zhì)：密度 和粘度 ；管路特性：管徑d、管長(zhǎng) l和 管壁粗糙度；操作條件：流速u(mài)；根據(jù)因次分析法，pf可以表示成上述諸多影響因素的關(guān)系式：pf = f (d, u, , , l , ) (2-1)組合成四個(gè)無(wú)因次數(shù)群： (2-2) 若實(shí)驗(yàn)設(shè)備已定，(2-2) 式可寫(xiě)為： hf = (2-3) 若實(shí)驗(yàn)設(shè)備是水平直管，pf = p，即阻力損失表現(xiàn)為壓力降，(2-3) 式可寫(xiě)為：hf = (2-4)所以： hf = (2-5)即： (2-6)式中 為直管的摩擦阻力系數(shù)。 由 (2-6) 式可知， 與流體流動(dòng)的雷諾數(shù)Re及管壁的相對(duì)粗糙度 /d 有關(guān)。若流體為層流流動(dòng)時(shí)，直管的摩擦阻力系數(shù)為： (2-7)若裝置已經(jīng)確立，物系也已確定，那么只隨Re而變，實(shí)驗(yàn)操作變量?jī)H有流量，改變閥門(mén)的開(kāi)度可以達(dá)到改變流速u(mài)的目的，因此在管路中需要安裝一個(gè)流量計(jì)；在直徑為d、長(zhǎng)度為l的水平直管上，引出二個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，并接上一個(gè)壓差計(jì)，可以用壓差變送器或液柱壓差計(jì)測(cè)量壓差p（注：壓差變送器是將壓差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再用儀表顯示，液柱壓差計(jì)是將壓差以液柱高度表示的，若為U形管壓差計(jì)計(jì)算公式為：。若為倒U型管壓差計(jì)，計(jì)算公式請(qǐng)自行推導(dǎo)）；實(shí)驗(yàn)體系確定后，、是物性參數(shù)，它們只取決于實(shí)驗(yàn)溫度，所以，在實(shí)驗(yàn)裝置中需要安裝測(cè)流體的溫度計(jì)；再配上水槽、泵、管件等組建成循環(huán)管路，實(shí)驗(yàn)裝置流程見(jiàn)圖2-1。局部阻力損失通常有兩種表示方法：當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。由阻力系數(shù)法： (2-8)測(cè)定通過(guò)某局部（彎頭、管件、閥門(mén)等）的前后壓差p（=pf）和通過(guò)此局部的平均流速u(mài)，由(2-7) 式計(jì)算其局部阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)流程圖和實(shí)驗(yàn)步驟（1）手動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)裝置a、實(shí)驗(yàn)流程圖（圖2-1）41-光滑管，2-粗糙管，3-層流管，4-離心泵管圖2-1 流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)流程圖實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)見(jiàn)下表裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)量段長(zhǎng)度（cm）管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力 大小頭不銹鋼管32.0閘閥鍍鋅鐵管32.0湍流光滑管不銹鋼管121.5200粗糙管鍍鋅鐵管220.5200 層流銅管36140裝置2名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)量段長(zhǎng)度（cm）管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力90彎頭鍍鋅鐵管32.0閘閥鍍鋅鐵管32.0湍流光滑管不銹鋼管121.5200粗糙管鍍鋅鐵管220.5200 層流銅管36140b、實(shí)驗(yàn)步驟1、泵的啟動(dòng)：關(guān)閉控制閥，關(guān)閉光滑管和粗糙管引壓閥，引水灌泵，啟動(dòng)泵。2、系統(tǒng)排氣（1）總管排氣：同時(shí)打開(kāi)光滑管和粗糙管的切換閥，先將控制閥開(kāi)足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走，然后打開(kāi)總管排氣閥，開(kāi)足后再關(guān)閉，重復(fù)三遍。（2）引壓管及壓差計(jì)排氣：每次測(cè)直管阻力或測(cè)局部阻力時(shí)，打開(kāi)相應(yīng)的引壓閥，再打開(kāi)差壓變送器上的平衡閥和相應(yīng)的引壓管放氣閥，開(kāi)、關(guān)重復(fù)三次。注意：檢驗(yàn)排氣是否徹底是將控制閥開(kāi)至最大，再關(guān)至為零，看壓差變送器計(jì)讀數(shù)，若前后讀數(shù)相等，則判斷系統(tǒng)排氣徹底；若前后讀數(shù)不等，則重復(fù)上述2步驟。3、湍流時(shí)直管阻力的測(cè)定： 由于 Re 在充分湍流區(qū)時(shí)，Re的關(guān)系曲線處在雙對(duì)數(shù)座標(biāo)的密集區(qū)，所以在大流量時(shí)少布點(diǎn)，而Re在比較小時(shí)，Re的關(guān)系是曲線，所以小流量時(shí)多布點(diǎn)。先將控制閥開(kāi)至最大，讀取流量顯示儀讀數(shù)F大，然后關(guān)至壓差顯示值約0.3kPa時(shí)，再讀取流量顯示儀讀數(shù)F小，在F小 和F大 二個(gè)讀數(shù)之間布1416個(gè)點(diǎn)。4、局部阻力和層流阻力的測(cè)定：切換引壓閥，測(cè)定相應(yīng)局部阻力。關(guān)閉總管控制閥，打開(kāi)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，排除空氣，測(cè)定層流阻力。5、停泵：關(guān)閉出口閥，停止水泵電機(jī)。上機(jī)處理數(shù)據(jù)。c、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)流量L/s（湍流 ）或(L/h)(層流 )光滑管kPa粗糙管kPa局部阻力kPa層流mmH2O壓差壓差壓差左右壓差（2）自動(dòng)控制阻力實(shí)驗(yàn)裝置a、實(shí)驗(yàn)流程圖（圖2-2）自動(dòng)測(cè)量阻力實(shí)驗(yàn)裝置具有在線操作功能。實(shí)驗(yàn)對(duì)象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質(zhì)的水管，各種閥門(mén)、管件，渦輪流量計(jì)和倒U型壓差計(jì)等所組成的。管路部分有三段并聯(lián)的長(zhǎng)直管，自上而下分別為用于測(cè)定局部阻力系數(shù)、光滑管直管阻力系數(shù)和粗糙管直管阻力系數(shù)。測(cè)定局部阻力使用不銹鋼管，其上裝有待測(cè)管件(閘閥)；光滑管直管阻力的測(cè)定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測(cè)定使用內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。4442311-局部阻力（閘閥），2-光滑管，3-粗糙管，4-倒U型壓差計(jì)圖2-2 流體流動(dòng)阻力在線操作界面水的流量使用渦輪流量計(jì)測(cè)量，管路和管件的阻力損失對(duì)應(yīng)的壓差采用各自的倒U形壓差計(jì)測(cè)量，或用差壓變送器將壓差信號(hào)傳遞給差壓顯示儀。實(shí)驗(yàn)裝置由兩套相同的裝置組成，裝置參數(shù)見(jiàn)下表。名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測(cè)量段長(zhǎng)度（cm）管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力閘閥1A19.7100光滑管不銹鋼管1B19.7100粗糙管鍍鋅鐵管1C20.8100b、實(shí)驗(yàn)步驟1泵的啟動(dòng)：首先對(duì)水泵進(jìn)行灌水，然后關(guān)閉出口閥，啟動(dòng)水泵電機(jī)，待電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)后，把泵的出口閥緩緩開(kāi)到最大。2倒U型壓差計(jì)的排氣：采用手動(dòng)方法測(cè)量時(shí)，應(yīng)對(duì)倒U型壓差計(jì)進(jìn)行排氣和調(diào)零，使壓差計(jì)兩端在帶壓且零流量時(shí)的液位高度相等。由于本流體力學(xué)綜合裝置中，選用的為經(jīng)典離心泵，揚(yáng)程較高，故倒U型壓差計(jì)的量程只能做到一定程度，大流量數(shù)據(jù)應(yīng)取差壓變送器測(cè)得的壓差。3流量和壓差的測(cè)定：實(shí)驗(yàn)時(shí)可以分別使用自動(dòng)或手動(dòng)方法。手動(dòng)方法時(shí)，先緩緩開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)流量，讓流量從0.8到5m3/h范圍內(nèi)變化，建議每次實(shí)驗(yàn)變化0.3m3/h左右。每次改變流量，待流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后，分別記下壓差計(jì)左右兩管的液位高度，兩高度相減的絕對(duì)值即為該流量下的差壓。使用自動(dòng)方法時(shí)，流量值可以由無(wú)紙記錄儀的流量通道顯示，改變流量時(shí)只需改變流量控制通道的設(shè)定（通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變流量）即可，同理，差壓值可以直接由無(wú)紙記錄儀的壓差顯示通道讀取。4Re曲線的繪制：裝置確定時(shí)，根據(jù)和u的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值，可計(jì)算和，在等溫條件下，雷諾數(shù)Re = du/ = Au，其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)管路流量，即可得到一系列Re的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，從而繪出Re曲線。5停泵：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉出口閥，停止水泵電機(jī)，清理裝置。c、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)流量(m3/h)光滑管mmH2O粗糙管mmH2O局部阻力mmH2O左右壓差左右壓差左右壓差四、思考題1、在對(duì)裝置做排氣工作時(shí)，是否一定要關(guān)閉流程尾部的出口閥?為什么? 2、 壓差計(jì)上的平衡閥起什么作用？它在什么情況下是開(kāi)著的，又在什么情況下是關(guān)閉的？ 3、如何檢測(cè)管路中的空氣已經(jīng)被排除干凈? 4、以水做介質(zhì)所測(cè)得的Re關(guān)系能否適用于其它流體?如何應(yīng)用? 5、在不同設(shè)備上(包括不同管徑)，不同水溫下測(cè)定的Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上? 6、如果測(cè)壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對(duì)靜壓的測(cè)量有何影響?7、在直管阻力測(cè)量中，壓差計(jì)顯示的壓差是否隨著流量的增加而成線性增加？分別就層流和湍流進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)三 離心泵特性曲線的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉離心泵的操作，了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性，掌握實(shí)驗(yàn)組織方法。2掌握離心泵特性曲線的測(cè)定方法。3掌握離心泵的流量調(diào)節(jié)方法，了解電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器、差壓變送器等的工作原理。二、基本原理對(duì)一定類型的泵來(lái)說(shuō)，泵的特性曲線主要是指在一定轉(zhuǎn)速下，泵的揚(yáng)程 (H)、軸功率(P) 和效率 ( ) 與流量 ( qv) 之間的關(guān)系。由于離心泵的結(jié)構(gòu)和流體本身的非理想性以及流體在流動(dòng)過(guò)程中的種種阻力損失，至今為止，還難以推出揚(yáng)程的純理論計(jì)算式。因此，一般采用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定揚(yáng)程，即泵的特性曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。對(duì)圖3-1所示的系統(tǒng)，分別取泵的進(jìn)出口為1-1截面與2-2截面，建立機(jī)械能衡算式： + z1 + + H = + z2 + (3-1) H = H = (3-2)式中： h0 表示泵出口和進(jìn)口間的位差，m； 流體密度，kg/m3 ；g 重力加速度 m/s2；p1、p2 分別為泵進(jìn)、出口的真空度和表壓，Pa；u1、u2 分別為泵進(jìn)、出口的流速，m/s； 從式(3-2)可見(jiàn)，計(jì)算出泵進(jìn)出管路上的壓差、位差和速度差，就可計(jì)算出泵提供給液體的揚(yáng)程。按照管路特性曲線和泵特性曲線的交點(diǎn)作為泵工作點(diǎn)的原理，改變管路阻力可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度加以實(shí)現(xiàn)，使管路特性曲線上的工作點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)，再將一系列移動(dòng)的工作點(diǎn)的軌跡連接起來(lái)，就是泵的揚(yáng)程曲線。泵的有效功率 (Pe) 和效率 ( ) 分別由下面（3-3）和 (3-4) 式計(jì)算： (3-3) (3-4) 其中P代表軸功率，即泵軸傳遞給泵的功率。由式 (3-3) 和 (3-4) 求取的數(shù)據(jù)同樣可以繪出泵的軸功率和效率曲線。泵的特性曲線是在定轉(zhuǎn)速下的實(shí)驗(yàn)測(cè)定所得。但是，實(shí)際上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，其轉(zhuǎn)速會(huì)有變化，這樣隨著流量qv的變化，多個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速n將有所差異，因此在繪制特性曲線之前，須將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)換算為某一定轉(zhuǎn)速n下（可取離心泵的額定轉(zhuǎn)速）的數(shù)據(jù)。換算關(guān)系如下（比例定律）：流量 （3-5）揚(yáng)程 （3-6）軸功率 （3-7）效率 （3-8）方程式 (3-2) 表明，實(shí)驗(yàn)組織方法是：實(shí)驗(yàn)裝置中在泵的進(jìn)出口管上分別裝有真空表 p1 和壓力表p2；由溫度計(jì)測(cè)量流體溫度，從而確定流體的密度；由功率表計(jì)量電機(jī)輸入功率，由電機(jī)效率即可計(jì)算泵的輸入功率P；管路中需安裝流量計(jì)，確定流體的流速u(mài) ；欲改變u需閥門(mén)控制（手動(dòng)或自動(dòng)改變閥門(mén)的開(kāi)度）。三、實(shí)驗(yàn)流程圖和實(shí)驗(yàn)步驟（1）手動(dòng)離心泵實(shí)驗(yàn)裝置a、實(shí)驗(yàn)流程圖圖3-1 離心泵特性曲線測(cè)定流程示意圖實(shí)驗(yàn)裝置流程見(jiàn)圖3-1，由低位水箱、泵進(jìn)口真空表、泵、泵出口壓力表、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥等組成了一個(gè)循環(huán)回路。裝置參數(shù)見(jiàn)下表3-1。表3-1手動(dòng)離心泵實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)離心泵型號(hào)P803轉(zhuǎn)速1440r.p.mh00mm進(jìn)口管徑40mm出口管徑32mm儀表系數(shù)1.000b、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)閉引水閥、排氣，啟動(dòng)泵。2、實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)順序從大到小，即將閥門(mén)開(kāi)至最大時(shí)，作為第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，共采集1216組數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)服從大流量多布點(diǎn)，小流量少布點(diǎn)規(guī)則，原因是離心泵效率極值點(diǎn)出現(xiàn)在大流量時(shí)。前七組數(shù)據(jù)按流量顯示儀讀數(shù)每下降約0.2L/s布一個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，以后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)布點(diǎn)約下降0.4L/s。注意：若發(fā)現(xiàn)流量顯示儀讀數(shù)達(dá)不到零，可采用將調(diào)節(jié)閥開(kāi)至最大，再快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，流量顯示儀讀數(shù)將為零，可能此讀數(shù)不久還會(huì)上升，上升的數(shù)據(jù)不采集，以零計(jì)。此時(shí)其余的儀表讀數(shù)不隨顯示儀讀數(shù)而變。3、停泵：實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，關(guān)閉泵出口閥，再關(guān)閉泵的電源。4、上機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。c、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表3-2 離心泵原始數(shù)據(jù)水溫： No.流量L/s真空表讀數(shù)MPa壓力表讀數(shù)MPa功率表讀數(shù)w（2）自動(dòng)離心泵實(shí)驗(yàn)裝置a、實(shí)驗(yàn)流程圖離心泵特性曲線測(cè)定裝置具有在線操作功能，流程見(jiàn)圖3-2。裝置中泵進(jìn)出口管徑相同均為40cm，泵進(jìn)出口測(cè)壓點(diǎn)高度差h0 =0.2m。b、實(shí)驗(yàn)步驟 1、灌泵：清洗水箱，并加裝實(shí)驗(yàn)用水。給離心泵灌水，排出泵內(nèi)氣體。 2、檢查電源和信號(hào)線是否與控制柜連接正確，檢查各閥門(mén)開(kāi)度和儀表自檢情況，試開(kāi)狀態(tài)下檢查電機(jī)和離心泵是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 3、數(shù)據(jù)的測(cè)定：實(shí)驗(yàn)時(shí)，逐漸打開(kāi)調(diào)節(jié)閥以增大流量，待各儀表讀數(shù)顯示穩(wěn)定后，讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)。（離心泵特性實(shí)驗(yàn)部分，主要獲取實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：流量qv、泵進(jìn)口壓力p1、泵出口壓力p2、電機(jī)功率P電、泵轉(zhuǎn)速n，及流體溫度t和兩測(cè)壓點(diǎn)間高度差h0。）4、停泵：測(cè)取10組左右數(shù)據(jù)后，可以停泵，同時(shí)記錄下設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)（如離心泵型號(hào)，額定流量、揚(yáng)程和功率等）。注意事項(xiàng)： 1、一般每次實(shí)驗(yàn)前，均需對(duì)泵進(jìn)行灌泵操作，以防止離心泵氣縛。同時(shí)注意定期對(duì)泵進(jìn)行保養(yǎng)，防止葉輪被固體顆粒損壞。 2、泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，勿觸碰泵主軸部分，因其高速轉(zhuǎn)動(dòng)，可能會(huì)纏繞并傷害身體接觸部位。圖3-2 實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖c、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（表3-3 離心泵原始數(shù)據(jù)）表3-3 離心泵原始數(shù)據(jù)裝置號(hào)： ，離心泵型號(hào) ，額定流量 ，額定揚(yáng)程 ，額定功率 ，流體溫度t 。 實(shí)驗(yàn)次數(shù)流量qv m3/h泵進(jìn)口壓力p1 kPa泵出口壓力p2 kPa電機(jī)功率P電 kW泵轉(zhuǎn)速n rpm在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速校正為泵額定轉(zhuǎn)速n= 2900r/m(轉(zhuǎn)每分鐘)對(duì)應(yīng)下的各實(shí)驗(yàn)量，并按上述比例定律，可得校正轉(zhuǎn)速后的數(shù)據(jù)結(jié)果。四、思考題1、測(cè)定離心泵特性曲線的意義有那些？2、試從所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析離心泵在啟動(dòng)時(shí)為什么要關(guān)閉出口閥門(mén)？3、啟動(dòng)離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動(dòng)不起來(lái)，你認(rèn)為可能的原因是什么？4、為什么用泵的出口閥門(mén)調(diào)節(jié)流量？這種方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？是否還有其他方法調(diào)節(jié)流量？5、泵啟動(dòng)后，出口閥如果不開(kāi)，壓力表和真空表讀數(shù)如何變化？為什么？6、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？7、試分析，用清水泵輸送密度為1200Kg/的鹽水，在相同流量下你認(rèn)為泵的壓力是否變化？軸功率是否變化？8、為什么離心泵的有效壓頭He 隨流量qv的增加而緩緩下降？實(shí)驗(yàn)四 過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作方法；2、 測(cè)定在恒壓操作時(shí)的過(guò)濾常數(shù)K，qe，e，測(cè)定物料壓縮指數(shù)s；3、 了解操作條件對(duì)過(guò)濾速度的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理1、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定過(guò)濾是借助于外界推動(dòng)力的作用，使懸浮液通過(guò)某種多孔性介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的操作。單位時(shí)間通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液量稱為過(guò)濾速度。過(guò)濾速度的大小與壓力差、濾餅厚度、懸浮液和濾餅的性質(zhì)、懸浮液的溫度等有關(guān)。故過(guò)濾速度方程式可表示為： （41） 式中：V濾液量，m3； A過(guò)濾面積，m2； 得到濾液V所需的過(guò)濾時(shí)間，s； K過(guò)濾常數(shù)，m2/s；q=V/A，即單位過(guò)濾面積的濾液量，m； qe=Ve/A，即單位過(guò)濾面積的虛擬濾液量,m； Ve虛擬濾液的體積，它是形成相當(dāng)于過(guò)濾介質(zhì)阻力的一層濾餅時(shí)，應(yīng)得到的濾液量，m3； r濾餅的比阻，m-2;濾液的粘度，Pa.s；v獲得單位體積濾液所形成的濾餅，m3/m3。在恒壓過(guò)濾情況下，濾液量與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系可用下式表示： （42）將過(guò)濾方程式微分后得 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可用增量比，則有下式 （43）標(biāo)繪出/q對(duì)q (q取各時(shí)間間隔內(nèi)的平均值)的直線,如上圖所示,直線斜率為2/K,截距2qe/K，由此可求出K和qe 。圖41 /q與q的關(guān)系2、濾餅壓縮性指數(shù)s及比阻濾餅的比阻與壓差的關(guān)系為，帶入過(guò)濾常數(shù)的定義式可得 兩邊取對(duì)數(shù)： （44）因，故K與p的關(guān)系在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪是一條直線，斜率為（1-s），由此可計(jì)算出壓縮性指數(shù)s，讀取pK直線上任一點(diǎn)處的K值，將K、p數(shù)據(jù)一起代入過(guò)濾常數(shù)定義式計(jì)算物料特性常數(shù)k及比阻。三、實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn)裝置由板框壓濾機(jī)、濾漿桶、攪拌槳、計(jì)量筒、螺桿泵等組成。濾漿槽內(nèi)配有一定濃度的輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液，用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌（漿液不出現(xiàn)漩渦為好）。濾漿在濾漿槽中經(jīng)攪拌均勻后，啟動(dòng)螺桿泵，使系統(tǒng)內(nèi)形成一定的壓力。濾漿經(jīng)板框壓濾機(jī)，清液進(jìn)入計(jì)量筒，固相被留在板框壓濾機(jī)上逐漸生成濾餅。定時(shí)讀取計(jì)量筒的液位，并記錄。系統(tǒng)壓力可由板框壓濾機(jī)前的進(jìn)口閥和泵的出口閥、回流閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4-2 板框壓濾機(jī)過(guò)濾流程示意圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1用輕質(zhì)碳酸鈣配制成510%左右的濾漿（體積濃度），用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢瑁?用濕透的濾布裝在板框壓濾機(jī)的板與框之間，注意：（1）濾布孔應(yīng)對(duì)準(zhǔn)濾機(jī)上下部的孔道，絕對(duì)不允許沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)孔道進(jìn)行安置；（2）按照板框上的編號(hào)將它們分別按順序裝好，檢查確定正確后，旋緊機(jī)頭旋鈕；3關(guān)閉原料桶的底閥與清水槽的出口閥、底閥，打開(kāi)原料槽的出口閥、螺桿泵的出口閥和回流閥，啟動(dòng)螺桿泵；4打開(kāi)壓濾機(jī)的進(jìn)口閥，逐漸關(guān)閉螺桿泵的出口閥至所需的壓力，開(kāi)始記時(shí)，記錄得相應(yīng)濾液下的過(guò)濾時(shí)間，直至框內(nèi)充滿濾餅；壓力控制在0.050.15MPa下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開(kāi)清水槽的出口閥并關(guān)閉原料槽的出口閥，用清水清洗管路及泵內(nèi)的料液；將濾餅與濾液攪勻后倒回配料桶中待用；關(guān)閉螺桿泵，將板、框洗干凈后按照順序放回壓濾機(jī)中，將濾布洗凈晾曬備用。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、板框壓濾機(jī)安裝時(shí)一定注意其順序，使板框交替排列。2、啟動(dòng)螺桿泵前，一定要打開(kāi)原料槽的出口閥和泵的出口閥、回流閥，以免燒壞泵。3、用泵的出口閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力恒定，以保證恒壓狀態(tài)下操作。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄壓力差p（Mpa）0.020.060.10序號(hào)體積（mL）時(shí)間（s）體積（mL）時(shí)間（s）體積（mL）時(shí)間（s）12345七、思考題1 過(guò)濾剛開(kāi)始時(shí)，為什么濾液總是渾濁的？2 如果濾液的粘度比較大，你考慮用什么方法改善過(guò)濾速率？3 濾漿的濃度和過(guò)濾壓差對(duì)過(guò)濾常數(shù)K有何影響？4 當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍，其值是否也增加一倍？要得到同樣的過(guò)濾量，其過(guò)濾時(shí)間是否可縮短一倍？實(shí)驗(yàn)五 傳熱系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握總傳熱系數(shù)K和傳熱膜系數(shù)的測(cè)定方法；2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高對(duì)關(guān)聯(lián)式的理解，了解工程上強(qiáng)化傳熱的措施；3、測(cè)定流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)的傳熱準(zhǔn)數(shù)方程式。二、基本原理1.總傳熱系數(shù)的測(cè)定根據(jù)傳熱速率方程式： （51）如果實(shí)驗(yàn)設(shè)備保溫良好,系統(tǒng)的熱損失可忽略不計(jì), 根據(jù)熱量衡算式得得熱負(fù)荷Q （52）則 （53） （54）式中：K傳熱系數(shù)，W/m2.K 流體的密度，m3/kgA換熱器的傳熱面積，m2 qv流體的體積流量, m3/sQ傳熱量,W CP流體的恒壓熱容，J/kg.KTs水蒸氣的溫度，K ti 、to冷流體的進(jìn)、出口溫度，K傳熱對(duì)數(shù)平均溫度差 2.傳熱膜系數(shù)的測(cè)定流體與壁面的對(duì)流傳熱可由牛頓冷卻定律表示 Q =A（Twt） （55）A傳熱面積（內(nèi)管外表面積），m2Tw傳熱管的外壁面平均溫度，K對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2.K 在實(shí)驗(yàn)中只要已知管壁的平均溫度和流體的平均溫度t，即可計(jì)算出傳熱膜系數(shù)的值。3.傳熱準(zhǔn)數(shù)方程的測(cè)定當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流時(shí)的對(duì)流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式為： Nu = C Rem Prn （56）其中，對(duì)于同一物系的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)控制換熱器冷流體的進(jìn)出口溫度基本保持不變時(shí)，Prn也可以視為常數(shù)，因此有 （57）這樣就簡(jiǎn)化成單變量方程。兩邊取對(duì)數(shù)，得到直線方程： （58）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中作圖，直線斜率即為方程的指數(shù)m, 由縱軸上的截距即可求得C。可得出流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流的DittusBoeiter關(guān)聯(lián)式 （59）式中 n = 0.4（流體被加熱）n=0.3（流體被冷卻） 三、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)中的換熱器為套管式，內(nèi)管為242mm的銅管，有效管長(zhǎng)1000mm。實(shí)驗(yàn)裝置如圖5.1所示。實(shí)驗(yàn)選用空氣為冷流體，水蒸汽為熱流體?？諝鈦?lái)自鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量、溫度計(jì)測(cè)量溫度后，進(jìn)入換熱器管程，換熱后在出口處測(cè)量其出口溫度。水蒸汽來(lái)自蒸汽發(fā)生器，經(jīng)蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至一定壓力后進(jìn)入換熱器的殼程，并在入口處測(cè)量其壓力，與冷空氣換熱后冷凝水經(jīng)疏水閥排至地溝。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)，使氣體充滿壓縮空氣罐，并用調(diào)節(jié)閥將氣量調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)；2、 緩慢開(kāi)啟蒸汽調(diào)節(jié)閥，用旁路排出蒸汽管道內(nèi)積存的冷凝水，用放氣閥排盡夾套內(nèi)的空氣；3、 緩慢地調(diào)節(jié)蒸汽閥，使蒸汽壓力維持在實(shí)驗(yàn)值，穩(wěn)定一段時(shí)間后讀取水蒸氣壓力表讀數(shù)、氣量以及氣體的進(jìn)出口溫度；4、 改變空氣流量和水蒸氣壓力，測(cè)定45組數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)蒸汽閥的過(guò)程中，注意儀表的滯后性，待過(guò)程穩(wěn)定后方可記錄數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)處理1、原始數(shù)據(jù)記錄表裝置編號(hào)序號(hào)熱流體冷流體壁溫Tw/流量Lh溫度 / P壓力/MPa T溫度 /t進(jìn)t出1234六、思考題1 本實(shí)驗(yàn)中冷流體和蒸汽的流向?qū)鳠嵝Ч惺裁从绊懀? 為什么實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)必須首先排盡夾套里的不凝性氣體以及積存的冷凝水？3 實(shí)驗(yàn)中銅管壁面溫度是接近水蒸氣溫度還是接近空氣的溫度？為什么？4 在實(shí)驗(yàn)中，有哪些因素影響實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性？5 影響傳熱系數(shù)的因素有哪些？如何強(qiáng)化該傳熱過(guò)程？ 實(shí)驗(yàn)六 填料吸收塔流體力學(xué)性能的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)和基本流程；2. 了解填料吸收塔的操作方法；3. 測(cè)定空塔氣速、噴淋密度與填料層壓降間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理填料塔的流體力學(xué)性能主要包括氣體通過(guò)填料層的壓降、液泛氣速、持液量及氣液兩種流體的分布等，本實(shí)驗(yàn)將測(cè)定不同噴淋密度下通過(guò)填料層的壓降與空塔氣速間的關(guān)系，并觀察填料表面的液流狀態(tài)及液泛現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)裝置如圖6.1所示為本實(shí)驗(yàn)的流程，空氣由風(fēng)機(jī)供給，旁路閥用以調(diào)節(jié)空氣流量，空氣經(jīng)油水分離器及轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入塔底，從塔頂排氣管排出。水經(jīng)調(diào)節(jié)閥及轉(zhuǎn)子流量計(jì)后從塔頂噴灑入塔，經(jīng)液封管排出。氣體通過(guò)填料層的壓降用U型壓差計(jì)測(cè)量。圖6.1 填料塔流程圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)旁路閥，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，由小到大逐漸調(diào)節(jié)空氣的流量，記錄干塔條件下不同空氣流量時(shí)的填料層壓降值。2. 打開(kāi)進(jìn)水閥以充分潤(rùn)濕填料，然后再調(diào)節(jié)水量至適宜值，為了保證填料的潤(rùn)濕，噴淋量不應(yīng)少于50 L/h，記錄不同氣速下填料層的壓降值，至塔內(nèi)發(fā)生液泛為止，并記錄液泛點(diǎn)氣速。改變噴淋密度，并觀察壓降與液泛氣速的變化。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄序號(hào)水流量L/h空氣壓力降mmH2O塔內(nèi)現(xiàn)象流量計(jì)示值/m3/h實(shí)際流量值m3/h計(jì)前表壓/mmH2O計(jì)前溫度/塔頂表壓填料層壓差1023六、思考題1. 空氣流量有轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定，如何換算成實(shí)際流量？2. 液泛點(diǎn)氣速與噴淋密度有何關(guān)系？為什么？實(shí)驗(yàn)八 板式塔精餾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解篩板式精餾塔的結(jié)構(gòu)與流程；2、熟悉篩板式精餾塔的操作方法；3、測(cè)定全回流及部分回流時(shí)塔的單板效率、全塔效率。二、基本原理精餾是最常見(jiàn)的分離液體混合物的單元操作。在板式精餾塔中，混合液在塔板上傳質(zhì)、傳熱，氣相逐板上升，液相逐板下降，層層接觸，多次部分氣化，部分冷凝，在塔頂?shù)玫捷^純的輕組分，塔釜得到較純的重組分，從而實(shí)現(xiàn)分離，實(shí)驗(yàn)物料是乙醇水系統(tǒng)。1維持穩(wěn)定連續(xù)精餾操作過(guò)程的條件（1）根據(jù)進(jìn)料量及其組成、分離要求，嚴(yán)格維持塔內(nèi)的物料平衡總物料平衡 F=D+W （81） 各組分的物料平衡 FxF = DxD + WxW （82）塔頂采出率 （83） 若FD+W，塔釜液面上升，會(huì)發(fā)生淹塔；相反若FD+W，會(huì)引起塔釜液面下降，最終導(dǎo)致破壞精餾塔的正常操作。若塔頂采出率過(guò)大，即使精餾塔有足夠的分離能力，塔頂也不能獲得合格產(chǎn)物。（2）精餾塔的分離能力在塔板數(shù)一定的情況下，正常的精餾操作要有足夠的回流比，才能保證一定的分離效果，獲得合格的產(chǎn)品，所以要嚴(yán)格控制回流量。（3）精餾塔操作時(shí)，應(yīng)有正常的汽液負(fù)荷量，避免不正常的操作狀況1） 嚴(yán)重的液沫夾帶現(xiàn)象2） 嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象3） 溢流液泛2靈敏板溫度一個(gè)正常操作的精餾塔當(dāng)受到某一外界因素的干擾(如R、xF、F、采出率等發(fā)生波動(dòng)時(shí))，全塔各板上的組成發(fā)生變化，全塔的溫度分布也發(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，故稱它們?yōu)殪`敏板。靈敏板溫度的變化可預(yù)示塔內(nèi)的不正?，F(xiàn)象的發(fā)生，可及時(shí)采取措施進(jìn)行糾正。3塔效率（1）全塔效率 全塔效率是板式塔分離性能的綜合度量，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 （84）式中NT、N分別表示達(dá)到某一分離要求所需的理論板數(shù)和實(shí)際板數(shù)。NT由已知雙組分物系的汽液平衡關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的塔頂產(chǎn)品組成xD、料液組成xF、進(jìn)料熱狀態(tài)q、殘液組成xW、回流比R等，即能用圖解法、逐板計(jì)算法等求得。由于板式塔內(nèi)各層塔板上的氣液相接觸狀況并不相同，每層塔板效率不相同，全塔效率簡(jiǎn)單反映了塔內(nèi)塔板的平均效率，它反映了塔板結(jié)構(gòu)、物系性質(zhì)、操作狀況對(duì)塔分離能力的影響，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（2）單板效率EM是指氣相或液相經(jīng)過(guò)一層實(shí)際塔板前后的組成變化與經(jīng)過(guò)一層理論塔板前后組成變化的比值。氣相板效率： 液相板效率： 圖81 第n板的組成一、 實(shí)驗(yàn)裝置圖82 精餾實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置為一小型篩板塔，共有15（或16）層篩板，板上開(kāi)有2毫米篩孔8個(gè)，塔徑D0=50mm，板間距L=100mm, 堰高h(yuǎn)=10mm, 塔體部分上中下各裝有一玻璃段，用以觀察塔板上氣泡接觸情況和回流情況。塔底有一加熱釜，裝有液位計(jì)、壓力表、加料接管和釜液取樣口，塔頂有一蛇管式冷凝器，冷卻水走管內(nèi)，蒸汽在管外冷凝，冷凝液可由塔頂全部回流，也可以由塔頂取樣管將冷凝液（餾出液）全部放出。另外，加熱釜裝有2KW電爐絲，用TDGC1/0.5型調(diào)壓器控制點(diǎn)加熱量，亦即塔內(nèi)上升蒸汽量。塔頂和釜底的溫度用鉑電阻溫度指示儀記錄。四、實(shí)驗(yàn)步驟1全回流（1） 配制濃度15%20%(用酒精比重計(jì)測(cè))的料液加入釜中，至釜容積的2/3處。（2） 檢查各閥門(mén)位置，啟動(dòng)儀表電源，再啟動(dòng)電加熱管電源，調(diào)節(jié)加熱電壓為150V180V，給釜液緩緩升溫。若發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)液沫夾帶過(guò)量時(shí)，可將加熱電壓適當(dāng)調(diào)低。 （3） 塔釜加熱開(kāi)始后，打開(kāi)冷凝器的冷卻水閥門(mén)，流量調(diào)至40l/h左右，使蒸汽全部冷凝實(shí)現(xiàn)全回流。（4） 當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定約1530min后，由塔頂取樣管和塔底取樣口用取樣瓶接取適量試樣，取樣前應(yīng)先取少量式樣沖洗取樣瓶一、二次。取樣后用塞子將取樣瓶塞嚴(yán)，并使其冷卻到室溫。塔板上液體取樣用注射器從所測(cè)定的塔板中緩緩抽出，取1ml左右注入事先洗凈烘干的針劑瓶中，各個(gè)樣品盡可能同時(shí)取樣。2部分回流（1）在儲(chǔ)料罐中配制一定濃度的酒精溶液（約1020%）。（2）待塔全回流操作穩(wěn)定時(shí)，打開(kāi)進(jìn)料閥，開(kāi)啟進(jìn)料泵（LMI電磁微量計(jì)量泵）電源，調(diào)節(jié)進(jìn)料量至適當(dāng)?shù)牧髁?。?）啟動(dòng)回流比控制器電源，調(diào)節(jié)回流比R(R=14)（4）當(dāng)流量、塔頂及塔內(nèi)溫度讀數(shù)穩(wěn)定后即可取樣分析。3乙醇濃度的測(cè)定（1）比重法。根據(jù)液體比重天平測(cè)定比重的方法，分別測(cè)出塔頂、塔底試樣的比重。并由酒精組分比重對(duì)照表查得酒精重量百分比濃度。測(cè)完的樣品分別倒回回收瓶中。（2）氣相色譜法。4注意事項(xiàng)： （）塔頂放空閥一定要打開(kāi)。 （）料液一定要加到設(shè)定液位2/3處方可打開(kāi)加熱管電源，否則塔釜液位過(guò)低會(huì)使電加熱絲露出干燒致壞。 （）部分回流時(shí)，進(jìn)料泵電源開(kāi)啟前務(wù)必先打開(kāi)進(jìn)料閥，否則會(huì)損害