化工原理所有实验

1、实验一 流体流动阻力测定实验1.实验目的（1） 辨别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。（2）测定流体在圆形直管内流动时摩擦系数与雷诺数Re的关系。（3）测定流体流经闸阀时的局部阻力系数x。2基本原理 （1）直管阻力摩擦系数的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：则直管阻力摩擦系数可写成： 雷诺准数Re的定义是： 层流时： 湍流时：是雷诺准数Re和相对粗糙度（/d）的函数。完全湍流时：只是相对粗糙度（/d）的函数。上式中 d ：直管内径，m；：流体在l米直管内流动时由于流动阻力而产生的压降，Pa；：单位质量流体流经l米直管时产生的流动阻力，J/kg； ：流体密度，kg/m3；l

2、 ：直管长度，m；u ：流体在管内流动的平均流速，m/s； ：流体粘度，Pas。其中l、d为装置参数 ， 、通过测定流体温度，再查有关手册而得， u通过测定流体流量，再由管径计算得到。本装置采用涡轮流量计测流量V（m3/h），则 采用倒置U型管液柱压差计和差压变送器测量。（2）局部阻力系数x 的测定 根据阻力系数法，流体通过某一管件或阀门时的机械能损失可表示为流体在管内流动时平均动能的某一倍数，即：故 式中 x ：局部阻力系数，无因次； ：局部阻力引起的压降，Pa（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降后才是闸阀局部阻力引起的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取）。3实验装置与

3、流程实验装置流程（本装置为流体流动阻力与离心泵性能综合实验装置，做流动阻力实验时将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”）如图2-1所示，实验仪控柜面板如图2-2所示。实验装置由贮水槽、离心泵、变频器、电动调节阀、涡轮流量计、压力表、差压变送器、不同材质的水管、倒U型压差计（图中未画出）等组成。装置上有三段并联的水平直管，自上而下分别用于测定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。测定局部阻力时使用不锈钢管，中间装有待测管件（闸阀）；测定光滑管直管阻力时，同样使用内壁光滑的不锈钢管，而测定粗糙管直管阻力时，采用管道内壁较粗糙的镀锌管。水的流量使用涡轮流量计测量，流量通过变频器改变泵的转速来调节（

4、但测定泵性能时流量则用电动调节阀调节），管路和闸阀的阻力采用各自的倒U型管压差计测量，同时差压变送器将差压信号传送给差压显示仪表。4实验步骤（1）开启仪控柜上总电源、仪表电源开关，将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”。（2）给离心泵灌水排气，然后关闭泵出口阀，启动水泵，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大。（注意：泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。）图2-1 流体流动阻力与泵性能综合实验流程简图（3）采用手动方法测量时，要对倒U型压差计进行排气和调零，使压差计两端在带压且零流量时的液位高度相等。（4）通过开启相应管路的进口阀分别测定光滑管阻力、粗

5、糙管阻力、局部阻力(注意：测局部阻力时，要将旋钮转到“局部阻力压差”位置)，可使用手动或自动方法。手动方法：缓缓调节出口阀改变流量，让流量从0.8到5m3/h范围内变化，建议低流量时每次变化0.3m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下流量和压差读数。自动方法：进入“流体流动阻力测定实验”计算机控制界面，测定光滑管阻力时单击“开始光滑管实验” 按钮，由大到小改变流量设定（即通过变频器改变泵的转速），每次待流动达到稳定后可从仪控柜面板上读取有关数据或单击“采集数据”按钮即由计算机自动记录实验数据。 所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。（5）实验结束后，关闭出口阀，停止水泵，关掉仪表

6、电源和总电源。5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 水温： 管长： 光滑管内径： 粗糙管内径： 局部阻力管内径： 序号光滑直管阻力粗糙直管阻力局部阻力流量(m3/h)压差（Kpa）流量(m3/h)压差（Kpa）流量(m3/h)压差（Kpa）6实验结果用表列出光滑管和粗糙管的和Re值，给出计算示例，在双对数坐标纸上绘出Re曲线，求出闸阀全开时的平均值。7思考题（1）以水为介质所测得的Re关系能否适用于其它流体？（2）在不同设备上(包括不同管径)，不同水温下测定的Re数据能否关联在同一条曲线上? 为什么?（3）如果测压口安装不垂直，对静压的测量有何影响？实验二 离心泵特性曲线测定实验

7、1实验目的（1）了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；（2）测定离心泵的特性曲线；（3）了解电动调节阀的工作原理和使用方法。2基本原理离心泵特性曲线包括HQ、NQ、Q曲线。（1）流量Q（m3/h）本装置采用涡轮流量计测定。（2）扬程（压头）H（m）分别取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2截面，列柏努利方程得： 因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项Hf，流速的平方差也很小故可忽略，则： 式中 ：流体密度，kg/m3 ；p1、p2：分别为泵进、出口的压强，Pa；u1、u2：分别为泵进、出口的流速，m/s；z1、z2：分别为真空表、压力表的安装高度，m。由上式可知，由真空表和压力表上的读

8、数及两表的安装高度差，就可算出泵的扬程。（3）轴功率N（W） 其中，N电为功率表显示值（电机功率），代表电机效率，可取。（4）效率（）泵的效率是泵的有效功率与轴功率的比值。反映泵的水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率Ne可用下式计算： 故泵的效率为 （5）泵转速改变时的换算泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n 下（可取离心泵的额定转速）的数据。换算关系如下：流量 扬程 轴功率 效率 3实验装置与流程实验装置流程（本装置为流

9、体流动阻力与离心泵性能综合实验装置，做离心泵性能实验时将仪控柜上“实验选择”转到“泵特性”位置。4实验步骤（1）开启仪控柜上总电源、仪表电源开关，将仪控柜上“实验选择”转到“泵特性”位置。（2）给离心泵灌水排气，然后关闭泵出口阀，启动离心泵（注意：泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位）。（3）实验时可使用手动或自动方法。手动方法：逐渐打开调节阀以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取相应数据。自动方法：进入“离心泵特性曲线测定实验”计算机控制界面，通过改变流量设定（即改变电动调节阀的开度）调节流量，每次待流动达到稳定后可从仪控柜面板上读取有关数据或单击“采

10、集数据”按钮即由计算机自动记录实验数据。 所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。（4）实验结束后，关闭出口阀，停止水泵，关掉仪表电源和总电源。5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 泵型号： 额定流量： 额定扬程： 额定功率： 额定转速： 泵进出口测压点高度差： 水温： 序号流量Qm3/h泵进口压力p1 kPa泵出口压力p2 kPa泵电机功率N电 kW泵转速nr/m6实验结果用表列出一定转速下泵的Q、H、N、值，并给出计算示例，绘制泵的HQ、NQ、Q曲线（注明转速）。7思考题（1）试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？（2） 离心泵启动前为何要引水灌泵？如果灌

11、泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？（3）为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优、缺点？是否还有其他方法调节流量？实验三 恒压过滤常数测定实验1实验目的（1）熟悉板框压滤机的结构和操作方法。（2）测定恒压过滤常数K、qe、e 。（3）测定滤饼的压缩性指数s 。2基本原理由恒压过滤方程： 式中：q 单位过滤面积所得滤液体积，m3/ m2； 过滤时间，s；K 恒压过滤常数，m2/s; qe 反映过滤介质阻力的常数，m3/ m2 。微分得： 将上式写成差分形式，则： 式中： 每次测定的单位过滤面积滤液体积，m3/ m2； 每次测定滤液体积所对应的时间间隔，s； 相邻二个q值的平均值，

12、m3/ m2。以为纵坐标，为横坐标，将上式标绘成一直线，由该直线的斜率和截距可求出过滤常数K和qe，而虚拟过滤时间eqe2/K 也可将恒压过滤方程变为： 以为纵坐标，q为横坐标，绘成一直线，由直线的斜率和截距求出过滤常数K和qe。改变过滤压差p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得： 在实验压差范围内，若k为常数，则lgKlg(p)的关系在直角坐标上是一条直线，斜率为（1-s），可得滤饼压缩性指数s。3实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力贮槽、板框过滤机（板框厚度25mm，每个框过滤面积 0.024m2，框数2个）等组成，其流程如图2-3所示。4实验步骤（1）在配料槽内配制含C

13、aCO3约10（质量）的水悬浮液。（2）开启空压机，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。（3）正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。（4）在压力料槽排气阀打开的情况下，打开进料阀门，使料浆自动由配料槽流入压力贮槽至其视镜1/2处左右，关闭进料阀门。（5）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。（6）调节压力贮槽的压力到需要的值。首先，分别设定三个压力定值阀来维持恒定的压力（一旦调定压力不要再动），再开启相应的电磁阀，通过调节压

14、力贮槽上方排气阀开度的大小进行压力细调。每次实验，应有专人调节压力并保持恒压。最大压力不要超过0.3MPa。（7）一切准备就绪后，打开过滤机的进料阀及滤液出口阀，开始实验。实验时可使用手动或自动方法。手动方法：准备好秒表和量筒，滤液从汇集管中流出时开始用秒表计时，同时用量筒计量滤液量，每隔一定时间间隔，记录相应的滤液量，注意秒表不要中断。第一个压力下的实验做完后，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。自动方法：将滤液视为清水，利用带通讯接口的电子天平读取对应计算机计时器下的瞬时滤液质量，并将滤液质量转换为体积。先进入“恒压过滤实验”计算机控制界面， 当滤液从汇集管中流出

15、时单击“开始实验”按钮开始实验，每隔一定时间间隔（或滤液量）单击“采集数据”按钮由计算机自动记录有关数据。 完成一个压力下的实验后单击“本次压力下实验完毕”按钮，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。（8）实验结束后关闭仪表电源、总电源，将滤液及滤饼重新倒入配料槽内（为下次实验备用），清洗滤框、滤板、滤布，注意滤布不要折，最后清理实验现场。图2-3 过滤实验流程简图5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 料浆浓度：_ 滤框个数：_ 滤框尺寸：_序号过滤压差P1过滤压差P2过滤压差P3过滤时间s滤液量ml过滤时间s滤液量

16、ml过滤时间s滤液量ml6实验结果（1）由恒压过滤实验数据利用直线图解法或最小二乘法求出过滤常数K、qe、e。（2）由不同压差下的过滤常数利用直线图解法或最小二乘法求出滤饼的压缩性指数s。7思考题（1）板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？（2）板框过滤机的操作一般分哪几个阶段？（3）为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？（4）影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得K、qe、e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？实验三 恒压过滤常数测定实验1实验目的（1）熟悉板框压滤机的结构和操作方法。（2）测定恒压过滤常数K、qe、e 。（3）测定滤饼的压

17、缩性指数s 。2基本原理由恒压过滤方程： 式中：q 单位过滤面积所得滤液体积，m3/ m2； 过滤时间，s；K 恒压过滤常数，m2/s; qe 反映过滤介质阻力的常数，m3/ m2 。微分得： 将上式写成差分形式，则： 式中： 每次测定的单位过滤面积滤液体积，m3/ m2； 每次测定滤液体积所对应的时间间隔，s； 相邻二个q值的平均值，m3/ m2。以为纵坐标，为横坐标，将上式标绘成一直线，由该直线的斜率和截距可求出过滤常数K和qe，而虚拟过滤时间eqe2/K 也可将恒压过滤方程变为： 以为纵坐标，q为横坐标，绘成一直线，由直线的斜率和截距求出过滤常数K和qe。改变过滤压差p，可测得不同的K值

18、，由K的定义式两边取对数得： 在实验压差范围内，若k为常数，则lgKlg(p)的关系在直角坐标上是一条直线，斜率为（1-s），可得滤饼压缩性指数s。3实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力贮槽、板框过滤机（板框厚度25mm，每个框过滤面积 0.024m2，框数2个）等组成，其流程如图2-3所示。4实验步骤（1）在配料槽内配制含CaCO3约10（质量）的水悬浮液。（2）开启空压机，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。（3）正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。（4）

19、在压力料槽排气阀打开的情况下，打开进料阀门，使料浆自动由配料槽流入压力贮槽至其视镜1/2处左右，关闭进料阀门。（5）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。（6）调节压力贮槽的压力到需要的值。首先，分别设定三个压力定值阀来维持恒定的压力（一旦调定压力不要再动），再开启相应的电磁阀，通过调节压力贮槽上方排气阀开度的大小进行压力细调。每次实验，应有专人调节压力并保持恒压。最大压力不要超过0.3MPa。（7）一切准备就绪后，打开过滤机的进料阀及滤液出口阀，开始实验。实验时可使用手动或自动方法。手动方法：准备好秒表和量筒，滤液从汇集管中流出时开始用秒表计时

20、，同时用量筒计量滤液量，每隔一定时间间隔，记录相应的滤液量，注意秒表不要中断。第一个压力下的实验做完后，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。自动方法：将滤液视为清水，利用带通讯接口的电子天平读取对应计算机计时器下的瞬时滤液质量，并将滤液质量转换为体积。先进入“恒压过滤实验”计算机控制界面， 当滤液从汇集管中流出时单击“开始实验”按钮开始实验，每隔一定时间间隔（或滤液量）单击“采集数据”按钮由计算机自动记录有关数据。 完成一个压力下的实验后单击“本次压力下实验完毕”按钮，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验

21、。（8）实验结束后关闭仪表电源、总电源，将滤液及滤饼重新倒入配料槽内（为下次实验备用），清洗滤框、滤板、滤布，注意滤布不要折，最后清理实验现场。图2-3 过滤实验流程简图5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 料浆浓度：_ 滤框个数：_ 滤框尺寸：_序号过滤压差P1过滤压差P2过滤压差P3过滤时间S滤液量ml过滤时间s滤液量ml过滤时间s滤液量ml6实验结果（1）由恒压过滤实验数据利用直线图解法或最小二乘法求出过滤常数K、qe、e。（2）由不同压差下的过滤常数利用直线图解法或最小二乘法求出滤饼的压缩性指数s。7思考题（1）板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？（2）板框过滤机的

22、操作一般分哪几个阶段？（3）为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？（4）影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得K、qe、e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？实验三 恒压过滤常数测定实验1实验目的（1）熟悉板框压滤机的结构和操作方法。（2）测定恒压过滤常数K、qe、e 。（3）测定滤饼的压缩性指数s 。2基本原理由恒压过滤方程： 式中：q 单位过滤面积所得滤液体积，m3/ m2； 过滤时间，s；K 恒压过滤常数，m2/s; qe 反映过滤介质阻力的常数，m3/ m2 。微分得： 将上式写成差分形式，则： 式中： 每次测定的单位过滤面积滤液体积，m

23、3/ m2； 每次测定滤液体积所对应的时间间隔，s； 相邻二个q值的平均值，m3/ m2。以为纵坐标，为横坐标，将上式标绘成一直线，由该直线的斜率和截距可求出过滤常数K和qe，而虚拟过滤时间eqe2/K 也可将恒压过滤方程变为： 以为纵坐标，q为横坐标，绘成一直线，由直线的斜率和截距求出过滤常数K和qe。改变过滤压差p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得： 在实验压差范围内，若k为常数，则lgKlg(p)的关系在直角坐标上是一条直线，斜率为（1-s），可得滤饼压缩性指数s。3实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力贮槽、板框过滤机（板框厚度25mm，每个框过滤面积 0.024m2

24、，框数2个）等组成，其流程如图2-3所示。4实验步骤（1）在配料槽内配制含CaCO3约10（质量）的水悬浮液。（2）开启空压机，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。（3）正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。（4）在压力料槽排气阀打开的情况下，打开进料阀门，使料浆自动由配料槽流入压力贮槽至其视镜1/2处左右，关闭进料阀门。（5）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。（6）调节压力贮槽的压力到需要的值。首先，分别设定三个压力定

25、值阀来维持恒定的压力（一旦调定压力不要再动），再开启相应的电磁阀，通过调节压力贮槽上方排气阀开度的大小进行压力细调。每次实验，应有专人调节压力并保持恒压。最大压力不要超过0.3MPa。（7）一切准备就绪后，打开过滤机的进料阀及滤液出口阀，开始实验。实验时可使用手动或自动方法。手动方法：准备好秒表和量筒，滤液从汇集管中流出时开始用秒表计时，同时用量筒计量滤液量，每隔一定时间间隔，记录相应的滤液量，注意秒表不要中断。第一个压力下的实验做完后，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。自动方法：将滤液视为清水，利用带通讯接口的电子天平读取对应计算机计时器下的瞬时滤液质量，并将滤液

26、质量转换为体积。先进入“恒压过滤实验”计算机控制界面， 当滤液从汇集管中流出时单击“开始实验”按钮开始实验，每隔一定时间间隔（或滤液量）单击“采集数据”按钮由计算机自动记录有关数据。 完成一个压力下的实验后单击“本次压力下实验完毕”按钮，卸料、清洗、重新装合，开启相应的电磁阀进行下一个压力下的实验。所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。（8）实验结束后关闭仪表电源、总电源，将滤液及滤饼重新倒入配料槽内（为下次实验备用），清洗滤框、滤板、滤布，注意滤布不要折，最后清理实验现场。图2-3 过滤实验流程简图5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 料浆浓度：_ 滤框个数：_ 滤框尺寸：_

27、序号过滤压差P1过滤压差P2过滤压差P3过滤时间S滤液量ml过滤时间s滤液量ml过滤时间s滤液量ml6实验结果（1）由恒压过滤实验数据利用直线图解法或最小二乘法求出过滤常数K、qe、e。（2）由不同压差下的过滤常数利用直线图解法或最小二乘法求出滤饼的压缩性指数s。7思考题（1）板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？（2）板框过滤机的操作一般分哪几个阶段？（3）为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？（4）影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得K、qe、e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？实验四 传热系数测定实验1实验目的（1）观察水蒸汽在水平

28、管外壁上的冷凝现象；（2）测定空气水蒸汽在套管换热器中的总传热系数；（3）测定空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数及其与雷诺数Re的关系。2基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸汽，内管管内通以空气，水蒸汽冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下热量衡算关系式（忽略热损失）：由此可得总传热系数 空气在管内的对流传热系数（传热膜系数） 上式中 Q：传热速率，w；V：空气体积流量（以进口状态计），m3/s；：空气密度（以进口状态计），kg/m3； CP ：空气平均比热，J/(kg)； Ki ：以内管内表面积计的总传热系数，W/(m2)； i ： 空气对内管内壁的对流传热系数，W/(m2)；

29、t1、t2 ：空气进、出口温度，；Si ：内管内壁传热面积，m2；tm ：水蒸气与空气间的对数平均温度差，； T：蒸汽温度（取进、出口温度相同），。(twt)m ：空气与内管内壁间的对数平均温度差，； tw1、tw2 ：内管内壁上进、出口温度，。当内管材料导热性能很好，且管壁很薄时，可认为内管内外壁温度相同，即测得的外壁温度视为内壁温度。流体在圆形直管内作强制湍流（流体流动的雷诺数Re10000）时，对流传热系数i与雷诺数Re的关系可近似写成 式中A和n为常数。 两边取对数得： 根据原始实验数据计算出不同雷诺数（要求Re10000）下的对流传热系数，以为横坐标，为纵坐标，作图得一直线，其斜率即

30、为n。3实验装置与流程本实验装置由风机（旋涡气泵）、变频器、孔板流量变送器、蒸汽发生器、套管换热器、温度传感器等构成，其流程如图2-5所示，其仪控柜面板如图2-6所示。来自蒸汽发生器的水蒸汽进入套管换热器，与来自风机的空气进行热交换，冷凝水经管道排入地沟。冷空气经孔板流量计进入套管换热器内管（紫铜管，直径161.5mm，长度L=1010mm），热交换后放空。4实验步骤（1）检查仪表、风机、测温点是否正常，检查进系统的蒸气调节阀是否关闭。（2）打开总电源开关、仪表电源开关（蒸汽发生器由教师启动）。（3）启动风机（手动操作时采用“直接启动”，自动操作时采用“变频器启动”）, 全开风量调节阀。（4）

31、排除蒸汽管线中原积存的冷凝水（方法：关闭进系统的蒸气调节阀，打开蒸汽管冷凝水排放阀）。（5）排净后，关闭蒸汽管冷凝水排放阀，打开进系统的蒸汽调节阀，使蒸汽缓缓进入换热器环隙（切忌猛开，防止玻璃爆裂伤人）以加热套管换热器，再打开换热器冷凝水排放阀（冷凝水排放阀不要开启过大，以免蒸汽泄漏），使环隙中冷凝水不断地排至地沟。（6）仔细调节进系统蒸汽调节阀的开度，使蒸汽压力稳定保持在0.05MPa以下（可通过微调不凝性气体排空阀使压力达到需要的值），以保证在恒压条件下操作。（7）手动操作时：根据测试要求，由大到小调节空气流量手动调节阀的开度，合理确定56个实验点，待稳定后从控制面板上读取温度、压力、流量

32、等有关数据。自动操作时：进入 “对流给热系数测定实验”计算机控制界面，根据测试要求，由大到小改变空气流量（调节变频器改变风机转速），合理确定56个实验点，待稳定后点击“数据采集”按钮由计算机自动记录有关数据。所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。（8）实验终了，首先关闭蒸汽调节阀，切断设备的蒸汽来路，再关闭风机、仪表电源及总电源（蒸汽发生器由教师关闭）。图2-5 传热实验流程简图5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 序号蒸汽压力kPa蒸汽温度T()空气流量V(m3/h)空气入t1()空气出t2()壁温入tW1()壁温出tW2()紫铜内管：直径161.5mm，长度L=1010mm

33、6 实验结果（1）算出空气水蒸汽在套管换热器中的总传热系数及空气在圆形直管内强制对流时的传热膜系数，给出计算示例。（2）按管内强制湍流（Re10000）时传热膜系数的模型式，利用直线图解法或最小二乘法求出常数n。7思考题（1）实验中空气和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?（2）蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？（3）实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？（4）实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是空气侧温度？为什么？实验五 精馏实验1实验目的（1）了解板式精馏塔和填料精馏塔的结构与操作；（2）测定全回流和部分回流时板式精馏塔的全塔效率和单板效率，及填料精馏塔

34、的等板高度；（3）了解气相色谱的使用方法。2基本原理（1）全塔效率ET全塔效率ETNT/NP，其中NT为所需理论板数，NP为塔内实际板数。板式塔内各层塔板上的气液相接触效率并不相同，全塔效率简单反映了塔内塔板的平均效率，它的大小与塔板结构、物系性质、操作状况有关，一般由实验测定。理论板数NT由已知双组分物系的平衡关系，通过实验测得的塔顶产品组成XD、料液组成XF、釜液组成XW、回流比R、进料热状况等，即可用图解法求得。（2）单板效率（默弗里效率）EM是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论塔板前后的组成变化的比值，如第n块板的液相单板效率定义为：通过取样分析相邻两块板上的液相

35、组成，汽相组成可由物料衡算求出，再通过平衡关系确定与汽相成平衡的液相组成，即可算出单板效率。（3）等板高度HETPHETPZ/NT，其中Z为填料层高度，NT为理论板数。等板高度（HETP）是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小取决于填料的类型、材质与尺寸，受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响，一般由实验测定。对于双组分物系，根据平衡关系，通过实验测得的塔顶产品组成xD、料液组成xF、釜液组成xW、回流比R、进料热状况、填料层高度等有关参数，用图解法求得理论板数后，即可算出HETP。3实验装置与流程本实验精馏塔有筛板塔和填料塔两种类型。不锈钢筛板塔：塔内径为66mm，实际塔板数

36、NP16块，其流程如图2-7所示。不锈钢填料塔：塔内径为68mm，塔内填料层高度Z1m，填料为不锈钢环散装填料，尺寸为66mm，比表面积440m2/m3，空隙率0.7 m3/m3，堆积密度 700kg/m3，填料因子1500 m-1，填料层支承栅板开孔率75。其流程如图2-8所示。两种类型塔的塔釜均采用功率为2.5kw的电加热器加热，塔顶冷凝器为列管换热器，供料采用LMI电磁微量计量泵进料。仪控柜（塔I和塔II共用）面板如图2-9所示。 图2-7 筛板精馏塔流程简图 图2-8 填料精馏塔流程简图4实验步骤与注意事项全回流：（1）配制体积浓度1015%的酒精水溶液加入塔釜中，至釜容积约2/3处；

37、（2）启动总电源，再启动塔釜电加热器，通过控制电加热器电流来控制塔釜加热量。当发现液沫夹带过量时，应调低电流；（3）塔釜加热开始后，打开冷凝器的冷却水阀门，调冷却水流量至400 l/h左右，使塔顶蒸汽全部冷凝实现全回流；（4）当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别从塔顶和塔釜取样，进行色谱分析；（5）测板式塔单板效率时，塔板上液体取样直接用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，各个样尽可能同时取。部分回流：（1）在原料罐中配制体积浓度5060%的酒精水溶液；（2）待塔全回流操作稳定后，打开进料阀，开启进料泵按钮，调节进料量至适当大小；（3）启动回流比控制器按钮，调节回流比R (R=14)；（4）当

38、流量、塔顶及塔内温度稳定后，即可对进料、塔顶、塔釜液取样进行色谱分析，注意在取样瓶上标注以免出错；（5）测板式塔单板效率时，塔板上液体取样直接用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，各个样尽可能同时取。注意事项：（1）塔釜料液一定要加到塔釜设定液位2/3处方可打开电加热电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏；（2）部分回流时，进料泵电源开启前务必先打开进料阀，否则会损害进料泵。5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 塔型： 实际板数NP或填料层高度Z： 进料温度进料浓度（质量）塔顶浓度（质量）塔釜浓度（质量）Xn1（质量）Xn（质量）全回流RR6实验结果（1）按全回流和部分回流分

39、别计算理论板数；（2）计算出板式塔的全塔效率、单板效率或填料塔的等板高度。7思考题（1）比较板式塔和填料塔的结构。（2）全塔效率和单板效率如何定义？（3）在分离要求相同的条件下，理论板数随回流比如何变实验六 吸收实验1实验目的（1）了解填料塔吸收塔的结构与流程；（2）测定液相总传质单元数和总体积吸收系数；（3）了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积吸收系数的影响。2基本原理由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以本实验选择CO2作为溶质，用水吸收空气中的CO2。一般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%（质量）以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。计算公式： 式中 KXa ： 以DX为推动力

40、的液相总体积吸收系数，kmol / (m3s)；NOL： 以DX为推动力的液相总传质单元数；A： 吸收因数；L： 水的摩尔流量，kmol /s；V： 空气的摩尔流量，kmol /s；Z： 填料层高度，m；W： 塔的横截面积，m2 ；本实验的平衡关系可写成：Y= mX； 式中 m：相平衡常数，m=E/P；E：亨利系数，Ef(t)，Pa，可根据液相温度t查得；P：总压，Pa（取大气压）。测定方法：（1）本实验采用转子流量计测得空气和水的体积流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。（2）测定塔底和塔顶气相组成Y1和Y2（利用气相色谱分析得到质量分率，再换算成摩尔比）。（

41、3）塔底和塔顶液相组成X1、X2的确定：对清水而言，X2=0，由全塔物料衡算可求出X1 。3实验装置与流程实验装置流程如图2-10所示。自来水送入填料塔塔顶经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后，一起进入气体混合贮罐，然后从塔底进入塔内，与水在塔内进行逆流接触，发生质量传递，由塔顶出来的尾气放空。由于本实验为低浓度气体的吸收，整个实验过程可看成是等温操作。填料吸收塔内径为100mm，塔内分别装有金属丝网波纹规整填料和环散装填料两种，填料层总高度Z2 m.。塔顶有液体分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。塔底有液封，以避免气体泄漏。填料规格

42、和特性：金属丝网波纹填料的型号为JWB700Y，填料尺寸为100100mm，比表面积为700m2/m3。环散装填料尺寸为1010mm。图2-10 吸收实验流程简图4实验步骤与注意事项实验步骤：（1）熟悉实验流程和气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及注意事项；（2）打开总电源、仪表电源开关，启动风机；（3）打开二氧化碳钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.2Mpa左右；（4）开启自来水阀门，让水进入填料塔润湿填料（注意控制塔底液封：仔细调节液封控制阀的开度，控制塔底液位在一定高度，以免塔底液封过高溢满或

43、过低而泄气）；（5）分别仔细调节空气、二氧化碳、水的转子流量计的流量，使其稳定在某一数值；（6）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及温度显示仪表、压力表的读数，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析塔顶、塔底气相组成（质量）。 （7）一组测完后，改变相关流量进行下一组实验；（8）实验完毕，调节自来水、二氧化碳、空气流量计的读数至零，关闭风机、仪表电源及总电源，放空塔釜中的水，关闭二氧化碳钢瓶减压阀、总阀，清理实验场地。注意事项：（1）打开二氧化碳钢瓶总压之前，确定减压阀处于关闭状态，打开后，最好控制减压阀的压力为0.2MPa，不能过高，防止二氧化碳玻璃转子流量计爆炸伤人。（2）操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定后方能读取有关数据； （3）通过六通阀在线进样进行色谱分析时，进样前要让待测气体连续吹扫取样管线一段时间（不少于5分钟）。5实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 序号气温()水温()进气流量(m3/h)水流量(l/h)CO2流量(l/h)进气组成(质量%)尾气组成(质量%)12346实验结果算出液相总