化工原理實驗報告

1、實驗一伯努利實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉流體流動中各種能量和壓頭的概念及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，加深對柏努利方程式的理解。2、觀察各項能量（或壓頭）隨流速的變化規(guī)律。二、實驗原理1、不可壓縮流體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動時，由于管路條件（如位置高低、管徑大小等）的變化，會引起流動過程中三種機械能位能、動能、靜壓能的相應(yīng)改變及相互轉(zhuǎn)換。對理想流體，在系統(tǒng)內(nèi)任一截面處，雖然三種能量不一定相等，但能量之和是守恒的（機械能守恒定律）。2、對于實際流體，由于存在內(nèi)磨擦，流體在流動中總有一部分機械能隨磨擦和碰撞轉(zhuǎn)化為熱能而損失。故而對于實際流體，任意兩截面上機械能總和并不相等，兩者的差值即為機械損失。3、以上幾種機械能均可用 U

2、型壓差計中的液位差來表示，分別稱為位壓頭、動壓頭、靜壓頭。當(dāng)測壓直管中的小孔（即測壓孔）與水流方向垂直時，測壓管內(nèi)液柱高度（位壓頭）則為靜壓頭與動壓頭之和。任意兩截面間位壓頭、靜壓頭、動壓頭總和的差值，則為損失壓頭。4、柏努利方程式式中：Z1 、 Z2 各截面間距基準(zhǔn)面的距離（ m）u1 、 u2 各截面中心點處的平均速度（可通過流量與其截面積求得）(m/s)P 、 p 各截面中心點處的靜壓力（可由U 型壓差計的液位差可知）12Pa ）對于沒有能量損失且無外加功的理想流體，上式可簡化為gz 1u 12p 1gz 2u 22p 2測出通過管路的流量 , 即可計算出截面平222均流速 及動壓 2g

3、 ，從而可得到各截面測管水頭和總水頭。三、實驗流程圖泵額定流量為 10L/min, 揚程為 8m,輸入功率為 80W. 實驗管：內(nèi)徑15mm。四、實驗操作步驟與注意事項1、熟悉實驗設(shè)備，分清各測壓管與各測壓點，畢托管測點的對應(yīng)關(guān)系。、打開開關(guān)供水，使水箱充水，待水箱溢流后，檢查泄水閥關(guān)閉時所有測壓管水面是否齊平，若不平則進行排氣調(diào)平 ( 開關(guān)幾次）。、打開閥 5，觀察測壓管水頭和總水頭的變化趨勢及位置水頭、壓強水頭之間的相互關(guān)系，觀察當(dāng)流量增加或減少時測壓管水頭的變化情況。4、將流量控制閥開到一定大小，觀察并記錄各測壓點平行與垂直流體流動方向的液位差h1 h4。要注意其變化情況。繼續(xù)開大流量調(diào)

4、節(jié)閥，測壓孔正對水流方向，觀察并記錄各測壓管中液位差 h1 h4。5、實驗完畢停泵，將原始數(shù)據(jù)整理。實驗二離心泵性能曲線測定一、實驗?zāi)康牧私怆x心泵的構(gòu)造和操作方法學(xué)習(xí)和掌握離心泵特性曲線的測定方法二、 實驗原理離心泵的主要性能參數(shù)有流量 Q（也叫送液能力）、揚程 H(也叫壓頭 )、軸功率 N 和效率 。離心泵的特性曲線是 Q-H、Q-N 及 Q-之間的關(guān)系曲線。泵的揚程用下式計算：He=H 壓力表 +H 真空表 +H0 +(u 出 2-u 入 2)/2g式中： H 壓力表 泵出口處壓力H 真空表 泵入口處真空度H0壓力表和真空表測壓口之間的垂直距離泵的總效率為：其中， Ne 為泵的有效功率：N

5、e=gQHe式中： 液體密度g重力加速度常數(shù)Q泵的流量Na 為輸入離心泵的功率：Na=KN 電電 轉(zhuǎn)式中： K用標(biāo)準(zhǔn)功率表校正功率表的校正系數(shù)，一般取 1 N 電 電機的輸入功率電 電機的效率轉(zhuǎn) 傳動裝置的傳動效率三、實驗設(shè)備及流程：設(shè)備參數(shù)：泵的轉(zhuǎn)速： 2900 轉(zhuǎn)/分水溫： 25泵出口管內(nèi)徑： 35.78mm四、實驗操作1.灌泵額定揚程： 20m泵進口管內(nèi)徑： 41mm兩測壓口之間的垂直距離：0.35m因為離心泵的安裝高度在液面以上，所以在啟動離心泵之前必須進行灌泵。2.開泵注意：在啟動離心泵時，主調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)閉，如果主調(diào)節(jié)閥全開，會導(dǎo)致泵啟動時功率過大，從而可能引發(fā)燒泵事故。3.建立流動4

6、.讀取數(shù)據(jù)等渦輪流量計的示數(shù)穩(wěn)定后，即可讀數(shù)。注意：務(wù)必要等到流量穩(wěn)定時再讀數(shù)，否則會引起數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。五、作業(yè)序號渦輪流量計 (m3/h)P 真(Pa)P 表(Pa)N(kw)以一組數(shù)據(jù)計算Q、 He、Ne、實驗三過濾實驗一、實驗?zāi)康?.了解板框過濾機的構(gòu)造和操作方法。2.掌握恒壓過濾常數(shù)的測定方法測定恒壓過濾常數(shù)；虛擬濾液體積；虛擬過濾時間。二、基本原理對于不可壓縮濾渣 , 在恒壓過濾情況下 , 濾液量與過濾時間的關(guān)系可用下式表示:22(V+Ve)=KS(t+te)上式也可寫成 :(q+qe)2=K(t+t e)微分后得到 :dt / dq= 2q / K+2qe / K該微分式為一直線方程，

7、其斜率為 2/K ，截距為 2qe/K 。實驗中 t/q 代替 dt/dq，通過實驗測定一系列的 t 與 q 值，用作圖的方法，求出直線的斜率、截距，進而求出恒壓過濾常數(shù) K ，虛擬濾液體積 qe。只考慮介質(zhì)阻力時： qe2=Kte將 qe 代入上式可求出虛擬過濾時間 te。三、實驗設(shè)備板框過濾機的過濾面積為0.12m2。由空壓機提供壓力，并恒壓可調(diào)。以碳酸鈣和水混合成懸浮液，可完成過濾常數(shù)的測定實驗?？装蹇卓趶剑?mm，文丘里管喉徑： 8mm，202 不銹鋼管。四、實驗步驟1、先將板框過濾機的緊固手柄全部松開，將板、框清洗干凈。2、將干凈濾布安放在濾板兩側(cè)，注意必須將濾布四角的圓孔與濾板四角

8、的圓孔中心對正，以保證濾液和清洗液流道的暢通。3、安裝時應(yīng)從左至右進行，裝好一塊，用手壓緊一塊。請?zhí)貏e注意板框的順序和方向，所有板框有圓點的一側(cè)均應(yīng)面向安裝者，板框過濾機共有4 塊板（帶奇數(shù)點）， 3 塊框（帶偶數(shù)點），以確保流道的暢通。4、裝完以后即可緊固手柄至人力轉(zhuǎn)不動為止。5、松開混合釜上加料口的緊固螺栓，打開加料口，加水至視鏡的水平中心線，打開控制屏上的電源，啟動攪拌機，再加入碳酸鈣3kg，任其自行攪拌。6、約 5min 后，檢查所有閥門看是否已關(guān)緊？確保全部關(guān)緊后，同時注意在攪拌過程中混合釜的壓力，控制混合釜壓力表的指示值在0.1 0.2MPa 范圍，并一直維持在恒壓條件下操作，如果

9、壓力過大也可通過混合釜右側(cè)的放空閥調(diào)節(jié)。（1）、打開過濾機的出料閥，并準(zhǔn)備好秒表，做好過濾實驗的讀數(shù)和記錄準(zhǔn)備，再打開控制屏上板框過濾機的進料閥，開始過濾操作。（2）、注意看看板框是否泄漏（大量液體沖出，少量漏液無妨）？確認正常后，觀察濾液情況，一般開始出來的比較渾濁，待濾液變清后，立即開始讀取計量槽的數(shù)據(jù)，并同時開始計時和記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。（3）、裝置的計量槽分左右計量筒計量，左側(cè)計濾液量，右側(cè)計洗水量左右兩筒有過濾液孔連通，需要時兩筒可串聯(lián)使用，以便連續(xù)實驗需要。讀取5 組以上的實驗數(shù)據(jù)后，即可關(guān)閉進料閥和出料閥結(jié)束過濾實驗。4） 、如果需要做濾餅洗滌實驗，則在結(jié)束過濾實驗之后，關(guān)閉混合釜

10、的進氣閥。然后關(guān)閉進水閥，打開進氣閥，恒壓在 0.16 0.2MPa 范圍，按過濾實驗相同的方法操作，完成實驗后，關(guān)閉進水閥和出水閥結(jié)束濾餅洗滌實驗。（5） 、如果改變操作壓力，還可進行過濾速率方程壓縮指數(shù)的測定實驗。實驗四傳熱實驗一、實驗?zāi)康臏y定對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。二、實驗原理對流傳熱的核心問題是求算傳熱系數(shù) ，當(dāng)流體無相變時對流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的一般形式為：對于強制湍流而言， Gr 準(zhǔn)數(shù)可以忽略，故用圖解法對多變量方程進行關(guān)聯(lián)時，要對不同變量 Re 和 Pr 分別回歸。本實驗簡化上式，即取 n=0.4 （流體被加熱）。這樣，上式即變?yōu)閱巫兞糠匠蹋賰蛇吶?shù)，即得到直線方程：在雙對數(shù)坐

11、標(biāo)中作圖，找出直線斜率，即為方程的指數(shù) m。在直線上任取一點的函數(shù)值代入方程中，則可得到系數(shù) A，即：對于方程的關(guān)聯(lián)，首先要有Nu、Re、Pr 的數(shù)據(jù)組。其準(zhǔn)數(shù)定義式分別為：牛頓冷卻定律：傳熱量 Q可由下式求得：三、實驗設(shè)備流程設(shè)備參數(shù)：0.5孔板流量計：流量計算關(guān)聯(lián)式：V=4.49RV水流量， m3 /h換熱套管：套管外管為玻璃管，內(nèi)管為黃銅管。套管有效長度： 1.25m，內(nèi)管內(nèi)徑： 0.022m 四、實驗操作啟動水泵打開進水閥打開蒸汽發(fā)生器打開放汽閥讀取水的流量讀取溫度實驗結(jié)束后，先停蒸汽發(fā)生器，再關(guān)進水閥。五、 數(shù)據(jù)處理水入口溫度水出口溫度壁溫 1壁溫 2壓差計讀數(shù)（ mm）20.028

12、.855550.420.028.455551.820.028.355554.020.028.155557.120.027.5555516.120.027.1555528.620.026.7555544.620.026.4555587.420.026.05555144.5以一組數(shù)據(jù)計算傳熱量、傳熱系數(shù)。實驗五精餾實驗一、試驗?zāi)康恼莆站s塔的結(jié)構(gòu)測定精餾塔的理論板數(shù)及塔效率二、實驗原理理論板作圖法求理論板數(shù)精餾塔的全塔效率 Et 為理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù) N 之比，即：Et =Nt / N精餾塔的單板效率Em可以根據(jù)氣相（或液相）通過測定塔板的濃度變化進行計算。若以液相濃度變化計算，則為：Eml=

13、(Xn-1-X)/(Xn-1- X*)nn若以氣相濃度變化計算，則為：E=(Y-Y)/(Yn*-Y)mvnn+1n+1式中：Xn-1 -第 n-1 塊板下降的液體組成，摩爾分率；Xn -第 n 塊板下降的液體組成，摩爾分率；Xn *-第 n 塊板上與升蒸汽 Yn 相平衡的液相組成，摩爾分率；Yn+1-第 n+1 塊板上升蒸汽組成，摩爾分率；Yn -第 n 塊板上升蒸汽組成，摩爾分率；Yn *-第 n 塊板上與下降液體 Xn 相平衡的氣相組成，摩爾分率。三、實驗設(shè)備及流程簡介本實驗進料的溶液為乙醇水體系，其中乙醇占20%（摩爾百分比）。精餾塔：采用篩板結(jié)構(gòu)，塔身用直徑57X3.5mm的不銹鋼管制

14、成，設(shè)有兩個進料口，共 15 塊塔板，塔板用厚度 1mm的不銹鋼板，板間距為 10cm；板上開孔率為 4%，孔徑是 2mm，孔數(shù)為 21；孔按正三角形排列；降液管為 14X2mm的不銹鋼管；堰高是 10mm。四、實驗步驟全回流進料打開泵開關(guān)，再打開進料的管線。塔釜加熱升溫全回流進料完成后，開始加熱。建立全回流注意恒壓，回流開始以后就不能再打開衡壓排氣閥，否則會影響結(jié)果。讀取全回流數(shù)據(jù)逐步進料，開始部分回流逐漸打開塔中部的進料閥和塔底的排液閥以及產(chǎn)品采出閥，注意維持塔的物料平衡、塔釜液位和回流比。記錄部分回流數(shù)據(jù)五、作業(yè)寫出精餾段操作線方程、提餾段操作線方程、加料線方程。實驗六、吸收實驗一、實驗

15、原理本實驗是用水吸收空氣 -氨混合氣體中的氨?；旌蠚怏w中氨的濃度很低。吸收所得的溶液濃度也不高。氣液兩相的平衡關(guān)系可以認為服從亨利定律（即平衡線在 x-y 坐標(biāo)系為直線）。故可用對數(shù)平均濃度差法計算填料層傳質(zhì)平均推動力，相應(yīng)的傳質(zhì)速率方程式為：所以K Y aG A /(VpYm )其中式中GA單位時間內(nèi)氨的吸收量 kmol/h 。3V p填料層體積 m3 。Y m氣相對數(shù)平均濃度差。 Y 1氣體進塔時的摩爾比。Y e1與出塔液體相平衡的氣相摩爾比。Y 2氣體出塔時的摩爾比。Y e2與進塔液體相平衡的氣相摩爾比。3、計算方法、公式：（ 1）氨液相濃度小于5%時氣液兩相的平衡關(guān)系：溫度 ：0102

16、0253040亨利系數(shù) Eatm ：0.293 0.5020.7780.9471.2501.9382）總體積傳質(zhì)系數(shù) K Ya 及氣相總傳質(zhì)單元高度 Hog 整理步驟a、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量 V 0：T0P1P23/hV0 V1T1T2mP0式中：m 3/hV 1空氣轉(zhuǎn)子流量計示值T0、 P0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強T1、 P1標(biāo)定狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強T2、 P2使用狀態(tài)下的空氣的溫度和壓強b、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氨氣流量 V 0V0 V1T001P1P2T1T2P002式中：m3 / hV 1氨氣轉(zhuǎn)子流量計示值kg / m 301標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度1.29302標(biāo)定狀態(tài)下氨氣的密度 0.7

17、810 kg / m 3 如果氨氣中純氨為 98%，則純氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量V 0 =0.98V0c、惰性氣體的摩爾流量G：G=V0 / 22.4d、單位時間氨的吸收量GA：GA=G(Y1-Y2)e、進氣濃度 Y 1：f 、尾氣濃度 Y 2：式中：Ns加入分析盒中的硫酸當(dāng)量濃度 N Vs加入分析盒中的硫酸溶液體積 mlV濕式氣體流量計所測得的空氣體積mlT0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣溫度KT空氣流經(jīng)濕式氣體流量計時的溫度Kg、對數(shù)平均濃度差（Y ）m：Y e2=0Ye1=m x1*P=大氣壓 +塔頂表壓 +（填料層壓差） /2m=E / Px1=GA / Ls式中：m3/hV 0為：E亨利常數(shù)Ls單位時

18、間噴淋水量kmol / hP系統(tǒng)總壓強h、氣相總傳質(zhì)單元高度：式中：G混合體氣通過塔截面的摩爾流速二、實驗設(shè)備及流程設(shè)備參數(shù)：基本數(shù)據(jù)：塔徑0.10m，填料層高 0.75m3填料參數(shù)： 12121.3mm 瓷拉西環(huán)， a1 403m-1 ，0.764，a1/ 903m-1尾氣分析所用硫酸體積：1ml，濃度： 0.00968N上圖是吸收實驗裝置界面，氨氣鋼瓶來的氨氣經(jīng)緩沖罐，轉(zhuǎn)子流量計與從風(fēng)機來經(jīng)緩沖罐、轉(zhuǎn)子流量計的空氣匯合，進入吸收塔的底部，吸收劑（水）從吸收塔的上部進入，二者在吸收塔內(nèi)逆向流動進行傳質(zhì)。從塔頂出來的尾氣進到分析裝置進行分析，分析裝置由穩(wěn)壓瓶、吸收盒及濕式氣體流量計組成。穩(wěn)壓瓶

19、是防止壓力過高的裝置，吸收盒內(nèi)放置一定體積的稀硫酸作為吸收液，用甲基紅作為指示劑，當(dāng)吸收液到達終點時，指示劑由紅色變?yōu)辄S色。三、實驗步驟建議的實驗條件：水流量： 80 l/h 空氣流量： 20 m3/h 氨氣流量： 0.5 m3 /h 注意氣量和水量不要太大，氨氣濃度不要過高，否則引起數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離。1、通入氨氣打開鋼瓶閥門，氨氣流量計前有壓差計和溫度計，用氨氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣流量（實驗建議流量 : 0.5 m3/h）。2、進行尾氣分析通入氨氣后，讓尾氣流過吸收盒，同時濕式氣體流量計開始計量體積。當(dāng)吸收盒內(nèi)的指示劑由紅色變成黃色時， 立即關(guān)閉考克， 記下濕式氣體流量計轉(zhuǎn)過的體積和氣體的溫度。3、讀取數(shù)據(jù)實驗七干燥實驗一、實驗?zāi)康?.了解氣流干燥