化工原理实验多媒体

1、化工原理实验多媒体课件化工原理课程组2007年8月11实验数据的处理 2MATLAB处理化工实验数据举例 3实验部分 流体阻力测定 流量计性能测定 离心泵性能测定 恒压过滤实验板框过滤仿真实验 气汽对流传热综合实验连续精馏实验气体吸收液液萃取流化床干燥21.1 实验数据的误差分析1.1.1 误差的基本概念1.实验数据的误差分类 误差是实验测量值（包括间接测量值）与真值（客观存在的准确值）之差别。误差可分为三类：（1）系统误差（2）随机误差（偶然误差）（3）过失误差32.实验数据的精准度 精准度与误差的概念是相反相成的，精确度高，误差就小；误差大，精确度就低。（1）数据的真值与平均值 真值是待测

2、物理量客观存在的确定值，由于测量时不可避免地存在一定误差，故真值是无法测得的。但是经过细致地消除系统误差，经过无数次测定，根据随机误差中正负误差出现几率相等的规律，测定结果的平均值可以无限接近真值。化工中常用的平均值有：算术平均值均方根平均值几何平均值 对数平均值43.误差的表示法（1）绝对误差（2）相对误差（3）算术平均误差（4）标准误差(均方误差) 标准误差是目前最常用的一种表示精确度的方法，它不但与一系列测量值中的每个数据有关，而且对其中较大的误差或较小的误差敏感性很强，能较好地反映实验数据的精确度，实验愈精确，其标准误差愈小。51.1.2 实验数据的有效数字有效数的运算(1)加减法运算

3、。 各不同位数有效数相加减，其和或差的有效数等于其中位数最少的一个。 例如测得设备进出口的温度分别为65.58与30.4，则温度和：65.58(?)30.4(?)95.9(?)8(?)温度差：65.58(?)30.4(?)35.1(?)8(?) 结果中有两位欠准值，这与有效值规则不符，故第二次欠准数应舍去，按四舍五入法，其结果应为96.0与35.2。6（2）乘除法计算。 乘积或商的有效数，其位数与各乘、 除数中有效数位数最少的相同。 如测得管径 D50.8mm，其面积A为： AD2/4=3.14/450.82mm2 =2.03103103mm2。（3）乘方与开方运算。 乘方、开方后的有效数与其

4、底数相同。（4）对数运算。 对数的有效数位与其真数相同。 如lg2.353.71101；lg4.06.0101。（5）一般在工程计算中取三位有效数已足够精确， 在科学研究中根据需要和仪器的可能，可以取到四位有效数字。71.2 实验数据处理方法 由实验测得的大量数据，必须进行进一步的处理，数据处理方法有三种。列表法图示法回归分析法82. MATLAB处理化工实验数据举例过滤实验绘制/qq曲线。在MATLAB 命令窗口输入：x=0.0188 0.0376 0.0564 0.0753 0.0941 0.1129 0.1317 0.1505 0.1693 0.1882 ;e=1980.252 2145

5、.538 2379.916 2883.217 3243.021 3482.713 4010.462 4234.21 4647.692 5051.077;r=1796.895 1517.343 1734.713 1861.203 2191.245 2262.993 2535.636 2766.825 2932.643 3105.371;t=996.5035 1187.301 883.8322 1337.706 1520.531 1538.07 1751.72 2140.755 2100.364 2312.951;plot(x,e,x,r,o,x,t,x)9萃取实验 将获得的实验数据在MATLAB

6、命令窗口输入：X=0:0.0001:0.001;Y=1340 1414 1507 1625 1778 1980 2257 2656 3274 4354 6696;Z = trapz(X,Y) %梯形法计算数值积分103.实验部分113.1 流体阻力测定(Friction Loss in Pipes and Fitting Lab)12一、实验目的(Objectives)1学习直管摩擦阻力Pf、直管摩擦系数的测定方法。2掌握直管摩擦系数与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。3掌握局部阻力的测量方法。4学习压强差的几种测量方法和技巧。 5掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法，用MA

7、TLAB作图。13二、实验内容(Assignment) 1测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数。2测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。3测量阀门的局部阻力系数。14三、实验原理(Theory)1直管摩擦系数与雷诺数Re的测定式中：d管径，m；Pf直管阻力引起的压强降，Pa；l管长，m；u流速，ms；流体的密度，kgm3；流体的粘度，Pas。152.局部阻力系数的测定 式中：局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J/kg。16四、实验装置(Experimental Equipment)1、3、4、11、12、14、

8、15、16-阀门 2-转子流量计 5-光滑管 7-局部阻力测试管 8-离心泵 9-储水槽 10-倒置U型管 17-数字电压表 18-差压变送器17五、实验方法及步骤(Experimental Procedure)1.向储水槽内注水，直到水满为止。2.大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热1015min，调好数字表的零点，方可启动泵做实验。3检查导压系统内有无气泡存在。184测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测1520组数，建议当流量读数小于300 L/h时，只用空气水倒置型管测压差P。5局部阻力测定时关闭阀门3和4，全开或半开阀门7，用局部阻力压差计测量远端、近端压差，从而获得

9、局部阻力系数。6待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。191.利用压力传感器测量大流量下P时，应切断空气水倒置型管，闭阀门13、13，否则影响测量数值。 2.在实验过程中每调节一个流量之后，应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。 六、注意事项(Precautions)20将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。在合适的坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管Re关系曲线。根据所标绘的Re 曲线，求本实验条件下滞流区的Re关系式，并与理论公式比较。七、报告内容(Minimum Report Requirements)211.本实验用水为工作介质做出的Re曲线，对其

10、它流体能否适用？为什么？2.本实验是测定等直径、水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自上而下流动的垂直管，从测量两取压点间的倒置U形管读数R到Pf的计算过程是否与水平管完全相同？为什么？3.为什么采用差压变送器和倒置U形管并联起来测量直管段的压差？何时用变送器？何时用倒置U形管？操作时要注意什么？八、思考题（Questions）22*核心词汇摩擦损失 friction loss / 5frikFEn / lCs /动力粘度 dynamic viscosity / dai5nAmik / vis5kCsiti /不可压缩流体 incompressible fluid / 7inkEm5pres

11、Ebl / 5flu(:)id /体积流率 volumetric flow rate /vRlju5metrik/ flEu / reit /23质量通量 mass flux / mAs / flQks /连续性方程 continuity equation / 7kCnti5nju(:)iti / i5kweiFEn /动压头 kinetic head, velocity head / kai5netik / hed / ，/ vi5lCsiti /hed /静压头 static head / 5stAtik / hed /位能 potential energy /pE5tenF(E)l/ 5

12、enEdVi /24OverviewIn these experiments you use a rotometer, to measure the volumetric flow rate of water through pipes and fittings. Knowing the flow rate and pipe diameters, you will calculate Reynolds numbers through the pipes and fittings and measure the pressure drop. You will determine friction

13、 factors for a number of pipes and fittings.253.2 流量计性能测定（Fluid Flow Measurements） 26一、实验目的(Objectives)1.了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。2.掌握流量计的标定方法。3.了解节流式流量计流量系数随雷诺数Re的变化规律以及流量系数的确定方法。4.学习合理选择坐标系的方法，用MATLAB处理实验数据并作图。27二、实验内容(Assignment) 1.了解孔板、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。2.测定节流式流量计(孔板或文丘里)、转子流量计的流量标定曲线。3.测定节流式流量计的雷

14、诺数Re和流量系数C的关系。28三、实验原理(Theory) （3.2-1） 式中:Vs被测流体的体积流量，m3/s； C流量系数，无因次； Ao流量计截流孔截面积，m2； 被测流体的密度； (P上-P下)流量计上、下游两取压口之间压强差。 29四、实验装置(Experimental Equipment)装置1：3-文丘里流量计 4-放水阀 5-液面计 6-倒置形管压差计 7-回水桶 8-计量桶 9-储水槽30装置2：1-涡轮流量计 2-放水阀 3-离心泵 4-温度计 5-转子流量计 6-孔板流量计 7-文丘里流量计 8-储水槽 9、10、11、12-流量调节阀 31五、实验方法及步骤(Exp

15、erimental Procedure)1.装置1（1）启动离心泵前，首先检查流程中导压管内是否有气泡存在。（2）关闭泵流量调节阀2，启动离心泵。（3）按流量从小到大的顺序进行实验，即测流量计两侧压差计读数R，同时用体积法测量水的流量。流量较小时，流量计两侧的压差用倒置形管压差计进行测量。流量较大，流量计两侧压差将要大于倒置形管的量程时，改用差压变送器进行测量。此时务必将倒置形管的阀门D，E关死。（4）实验结束后，关闭泵出口流量调节阀2，停泵。打开倒置形管通测压口的阀门D、E。 322.装置2（1）启动离心泵前，关闭泵流量调节阀（阀门12在离心泵启动前应关闭，避免由于压力大将转子流量计的玻璃管

16、打碎）。（2）启动离心泵。（3）按流量从小到大的顺序进行实验。用流量调节阀调至某一流量，待稳定后，读取涡轮频率数，并分别记录流量、压强差。（4）实验结束后，关闭泵出口流量调节阀9、12后，停泵。33装置1 用差压变送器测量时必须把倒置形管通取压口的阀门D，E关闭。 装置2 水的体积流量Q(m3/h)=涡轮流量计频率(Hz)3600/涡轮流量计仪表常数(s/l)1000。六、注意事项(Precautions)341.将实验数据和整理结果列在数据表格中，并以其中一组数据计算举例。2.在合适的坐标系上，标绘节流式流量计的流量Vs与压差P的关系曲线（即流量标定曲线）、流量系数C与雷诺数Re的关系曲线。

17、七、报告内容(Minimum Report Requirements)351.实验管路及导压中如果积存有空气，为什么要排除？ 2.什么情况下的流量计需要标定？标定方法有几种？本实验用的是哪一种？八、思考题（Questions）36*核心词汇文丘里流量计 venturi meter / ven5tuEri / 5mi:tE /孔板流量计 orifice meter / 5Crifis / 5mi:tE /转子流量计 rotameter / 5rEutE7 mi:tE /流量系数 discharge coefficient / dis5tFB:dV / kEui5fiFEnt /37The Ori

18、fice meterThe orifice meter can be used to measure the steady flow of a homogeneous fluid. The orifice meter is typically used where the pressure drop caused by the flow meter is not important. The pipe, through which fluid is flowing， is obstructed by a plate with a circular hole situated concentri

19、cally within the pipe as shown in Figure 1. 38Figure 1 Orifice meter connected to a manometer39The Venturi meterFigure 2 illustrates the basic design of a Venturi meter. As fluid passes through the reduced area of the Venturi throat, its velocity increases, resulting in a pressure differential betwe

20、en the inlet and throat regions. The portion immediately following the throat gradually increases in flow area and; consequently, the fluids velocity decreases.40Figure 2 Venturi meter connected to a manometer 413.3 离心泵性能测定实验(Centrifugal Pump) 42一、实验目的(Objectives)1.熟悉离心泵的操作方法。2.掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法、加

21、深对离心泵性能的了解。3.练习用MATLAB作离心泵特性曲线。43二、实验内容(Assignment) 1.练习离心泵的操作。2.测定某型号离心泵在一定转速下，H（扬程）、N（轴功率）、（效率）、Q（流量）之间的特性曲线。44三、实验原理(Theory)1. H的测定:在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程 (3.3-1)（3.3-1）式中Hf入-出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，Hf入-出值很小，故可忽略。(3.3-1)式变为： (3.3-2)452.N的测定：功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，所以电动机的输出

22、功率等于泵的轴功率。即：泵的轴功率N=电动机的输出功率，kw。电动机的输出功率=电动机的输入功率电动机的效率。泵的轴功率=功率表的读数电动机效率，kw。463.的测定 (3.3-3)式中：泵的效率；N泵的轴功率，kw； Ne泵的有效功率，kw；H泵的压头，m；Q泵的流量，m3/s；水的密度，kg/m3。47四、实验装置(Experimental Equipment)1-离心泵 2-真空表 3-压力表 4-变频器 5-功率表 6-流量调节阀 7-实验管路 8-温度计 9-涡轮流量计 10-实验水箱 11-放水阀 12-频率计48五、实验方法及步骤(Experimental Procedure)1

23、.向储水槽10内注入蒸馏水。2.检查流量调节阀6，压力表3及真空表2的开关是否关闭。3.启动实验装置总电源，用变频调速器上、及键设定频率后，按run键启动离心泵，缓慢打开调节阀6至全开。待系统内流体稳定，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。4.测取数据的顺序可从最大流量至0或反之，一般测1020组数据。5.每次在稳定的条件下同时记录：流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。6.实验结束，关闭流量调节阀，停泵，切断电源。491.启动离心泵前，关闭压力表和真空表的开关 以免损坏压强表。2.水的体积流量Q(m3/h)=涡轮流量计频率(Hz)3600/涡轮流量计仪表常数(s/l)1000。六

24、、注意事项(Precautions)501.将实验数据和计算结果列在数据表格中，并以一组数据进行计算举例。2.用MATLAB在合适的坐标系上标绘离心泵的特性曲线，并在图上标出离心泵的各种性能（泵的型号、转速和高效区）。七、报告内容(Minimum Report Requirements)511.随着泵出口流量调节阀开度的增大，泵入口真空表读数以及泵出口压强表读数是减少还是增加，为什么？2.本实验中为了得到较好的实验结果，实验流量范围下限应小到零，上限应尽量的大，为什么？3.为什么可以通过出口阀来调节离心泵的流量？往复泵的流量是否也可采用同样的方法来调节，为什么？八、思考题（Questions）

25、52*核心词汇离心泵 centrifugal pump / sen5trifjuEl / pQmp /叶轮 impeller / im5pelE /蜗壳 volute /vE5lju:t/特性曲线 characteristic curve / 7kAriktE5ristik / kE:v /工作曲线 operating line 53Centrifugal PumpObjectives 1. At constant pump speed, determine the characteristic curve (pressure change vs. flow rate) of a centri

26、fugal pump. 2. At constant pump speed, determine the efficiency as a function of flow rate for a centrifugal pump. 3. At constant speed, determine the efficiency as a function of power output for an electric motor.543.4 过滤实验(Filtration Experiment)55一、实验目的(Objectives)1.掌握恒压过滤常数K、qe、e的测定方法，加深对K、qe、e的概

27、念和影响因素的理解。2.学习滤饼压缩性指数s和物料常数k的测定方法。56二、实验原理(Theory)恒压过滤方程： (3.4-1) 式中:q单位过滤面积获得的滤液体积，m3/m2qe单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m3/m2实际过滤时间，s；e虚拟过滤时间，s；K过滤常数，m2/s。57三、实验装置(Experimental Equipment)1调速器 2电动搅拌器 3、4、6、11、14、15阀门 5、7压力表 8板框过滤机 9压紧装置 10滤浆槽 12旋涡泵 13-计量桶58四、实验方法及步骤(Experimental Procedure)1.系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌

28、器2。将滤液槽10内浆液搅拌均匀。2.板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。用压紧装置压紧后待用。3.全开阀门3，使阀门4、6、11处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力表5达到规定值。594.待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6和过滤出口阀15，过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增加高度20mm时所用的时间。当计量桶13读数为160 mm时停止计时，并立即关闭入口阀6。5.打开阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。60

29、6.改变压力，从步骤2开始重复上述实验。7.每组实验结束后应用洗水管路对滤饼进行洗涤，测定洗涤时间和洗水量。8.实验结束时，关闭阀门3，阀门11接上自来水，阀门4接通下水，对泵及滤浆进、出口管进行冲洗。611.过滤板与框之间的密封垫应放正，过滤板与框的滤液进出口对齐，用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。2.计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。3.实验结束时，要对泵及滤浆进、出口管进行冲洗，切忌将自来水灌入储料槽中。4.电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。五、注意事项(Precautions)621.

30、列出全部过滤操作的原始数据，表格由各组统一设计。2.由恒压过滤实验数据求K、qe、e。3.比较几种压强差下过滤常数K、qe、e的值，讨论压差变化对它们的影响。4.用MATLAB在双对数坐标上标绘-P曲线，求出s和K。六、报告内容(Minimum Report Requirements)631.操作压强增加一倍，其K值是否也增加一倍？2.恒压过虑时，欲增加过滤速率，可行的措施有哪些？八、思考题（Questions）64*核心词汇过滤 filtration / fil5treiFEn /悬浮液 suspension / sEs5penFEn /滤饼 cake滤液 filtrate过滤介质 filt

31、ration medium，filter medium / fil5treiFEn / 5mi:djEm / 5filtE /板框压滤机 plate-and-frame filter press帆布 canvas泥浆 slurry /5slE:ri/ 65Operating NotesOpen the back-flow (recycle) valve before starting the pump! Some liquid should remain in the holding tank after filtration to avoid air being sucked in by t

32、he pump. Stop the pump when the filtrate flow rate becomes small. Otherwise the cake will be compressed and there will be cake build-up in flow channels. Take out the cakes for drying in the oven. Dispose of the remaining liquid by filtering it through the filter press again with new filter papers.

33、663.5 板框过滤机仿真实验(Computer Simulation of Plate and Frame Filtration)67一、实验设备及流程(Experimental Equipment)68设备参数： 板框数：10总过滤面积(m2)：0.8滤板尺寸(mm)：300300过滤压力(MPa)：0.15电机功率(Kw)：1.1风机功率(Kw)：1.1配料桶底面积(m2)：0.5计量桶底面积(m2)：0.5。69二、操作步骤（Experimental procedure） 检查各阀门为全关。1开自来水阀启动离心泵开泵入口阀开回流阀。2搅拌均匀后关自来水阀开高位槽排气阀开采出阀。3启动风

34、机开加压阀压力在0.1-0.3MPa让加压阀、排气阀保持一致，维持高位槽压力稳定。4开搅拌机开关压紧板框开过滤阀点“计量桶”点“自动记录”按扭记录系列数据（v，q）。5开排气阀关闭加压阀停风机，关搅拌机开关。6关闭泵采出阀、入口阀停泵。703.6 气-汽对流传热综合实验(The Heat Exchange Experiment) 71 一、实验目的(Objectives)1.掌握对流传热系数i及总传热系数K的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解，并应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARemPr0.4 中常数A、m的值。2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气-水蒸汽强化套管换热器的实验研究，

35、测定其准数关联式Nu=BRem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。 72二、实验内容(Assignment) 实验1： 1.测定5-6个不同流速下简单套管换热器的对流传 热系数i。 2.对i的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值 实验2： 1.测定5-6个不同流速下强化套管换热器的对流传 热系数i。 2.对i的实验数据进行线性回归，求关联式 Nu=BRem中常数B、m的值。 3.同一流速下，按实验1获得的准数关联式 求得 Nu0，计算传热强化比Nu/Nu0。73 三、实验原理(Theory) 实验1： 1.对流传热系数i的

36、测定 对流传热系数i可以根据牛顿冷却定律用实验 来测定。 式中： ai管内流体对流传热系数，W/(.)； Qi管内传热速率,W,Si管内换热面积，； tm对数平均温差，。74 对数平均温差由下式确定： 式中：t1=(tw-ti1)，t2= (tw-ti2)， ti1，ti2冷流体的入口、出口温度，； tw壁面平均温度，。752.对流传热系数准数关联式的实验测定 流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为 Nui = A Reim Prin (3.5-6) 对于管内被加热的空气，普兰特准数Pri变化不大，可以认为是常数，则关联式的形式简化为： Nui = A Reim Pri0.4 （

37、3.5-7）76四、实验装置(Experimental Equipment)1普通套管换热器 2内插有螺旋线圈的强化套管换热器 3蒸汽发生器 4旋涡气泵 5旁路调节阀 6孔板流量计 7风机出口温度（冷流体入口温度）测试点 8、9空气支路控制阀 10、11蒸汽支路控制阀 12、13蒸汽放空口 14蒸汽上升主管路 15加水口 16放水口 17液位计 18冷凝液回流口77五、实验方法及步骤(Experimental Procedure)1.实验前准备工作(1)向电加热釜加水至液位计上端红线处。(2)向冰水保温瓶中加入适量冰水，并将冷端补偿热电偶插入其中。(3)检查空气流量旁路调节阀是否全开，电压调节

38、电位器是否旋至最左端(逆时针方向)。(4)检查蒸汽管支路各控制阀是否已打开，保证蒸汽和空气管线的畅通。(5)接通电源总闸，设定加热电压(不得大于200V)，启动电加热器开关，开始加热。78 2.实验开始(1)一段时间后水沸腾，水蒸汽自行充入普通套管换热器外管，观察蒸汽排出口有恒量蒸汽排出，在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。(2)约加热十分钟后，可提前启动鼓风机，保证实验开始时空气入口温度t1()比较稳定。79(3)用放空阀来调节流量(当旁路阀全开时，通过传热管的空气流量为所需的最小值，全关时为最大值)。在一定流量下，稳定3-5分钟后分别测量空气流量、空气进、出口温度、换热器内管壁面

39、的温度（转动各仪表选择开关读取t1、t2和E值，第1个数据点必须稳定足够的时间)。(4)重复步骤(3)，在改变流量（共做56个空气流量值，最小、最大流量值必须做。）稳定后分别测量空气的流量，空气进、处口温度，壁面温度。 80(5)整个实验过程中，加热电压可以保持(调节)不变，也可随空气流量的变化作适当的调节。(6)转换支路，重复步骤（3）的内容，进行强化套管换热器的实验。测定56组实验数据。3.实验结束(1)关闭加热器开关。(2)过5分钟后关闭鼓风机，并将旁路阀全开。(3)切段总电源。(4)若需几天后再做实验，应将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。81 六、实验数据处理（Data Analys

40、is-Calculation） 1.空气流量的计算 在实验条件下传热管内的空气流量V(m3/h)则需按下式计算: 式中，V实验条件（管内平均温度）下的空气流量，m3/h；tm管内平均温度，；t1传热内管空气进口温度，。822.温度测量与计算 管外壁面平均温度Tw()由数字式毫伏计测出对应的热电势E(mv)，再由E根据公式: Tw()=8.521.26E(mv) 计算得到。831.实验前将加热器内的水加到指定位置，防止电热器干烧损坏电器。2.刚刚开始加热时，加热电压在(180V)左右。3.由于采用热电偶测温，所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存。检查热电偶的冷端，是否全部浸没在冰水混合物中

41、。4.检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。七、注意事项(Precautions)845.必须保证蒸汽上升管线的畅通，即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭控制阀必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。6.必须保证空气管线的畅通，即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭控制阀。85八、报告内容(Minimum Report Requirements)1.普通换热的

42、原始数据表、数据结果表（换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算结果）、准数关联式的回归过程（以lgRe为横坐标，以lg Nu/Pr0.4为纵坐标作图，求出准数关联式系数）、结果与具体的回归方差分析，并以其中一组数据的计算举例。2.强化换热的原始数据表、数据整理表（换热量、传热系数、各准数和强化比，包括重要的中间计算结果）、准数关联式的回归结果。86*核心词汇套管换热器 double-pipe heat exchanger / 5dQbl / paip / hi:t / iks5tFeindVE /强制对流 forced convection / fC:st / kEn5vekFEn /传热

43、速率 heat transfer rate / hi:t / trAns5fE:/ reit /热通量(热流密度) heat flux / hi:t / flQks /总传热系数 overall heat transfer coefficient /5EuvErC:l/ hi:t/ trAns5fE:/ kEui5fiFEnt /对数平均温差 logarithmic mean temperature difference / lCE5riWmik, / mi:n, min /5tempritFE(r)/ 5difErEns /87算术平均温差 arithmetic mean temperatu

44、re difference /E5riWmEtik /并流(同向流) co-current flow /kEu/ 5kQrEnt / flEu /逆流 countercurrent flow / 5kauntE7kQrEnt / flEu /错流 cross flow / krCs / flEu /传热单元数(NTU) number of heat transfer units 传热单元高度(HTU) height of heat transfer units传热膜系数 film heat transfer coefficient/ film / hi:t / trAns5fE:/ kEui5

45、fiFEnt /88The experiments goals are to familiarize the students with the concepts of Reynolds and Nusselt numbers, and how these dimensionless groups fully characterize the heat transport process. The students should, for example, be able to identify a simple correlation which accurately accounts fo

46、r the oberved log-mean temperature changes of the fluids. This experiment should tie-in with theories of heat transport taught in the second transport course.Introduction893.7 连续精馏实验(Continuous Distillation) 90一、实验目的(Objectives)1.利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，以掌握实验研究的方法。2.学会识别

47、精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。3.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。4.测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。91二、实验内容(Assignment) 1.研究开车过程中，精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况。2.测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下，塔体内温度沿塔高的分布。3.测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率、单板效率。924.在部分回流、稳定操作条件下：(1)测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随回流比的变化情况。(2)测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料流量的变化情

48、况。(3)测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料组成的变化情况。(4)测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。93三、实验原理(Theory)部分回流时，进料热状况参数的计算式为 q = Cpm ( tbp t F ) + rm / rm 式中：tF进料温度，； tbp进料的泡点温度，； Cpm进料液体在平均温度( tF + tbp )/2下的 比热，kJ/(kmol.)； rm进料液体在其组成和泡点温度下的汽化 潜热，kJ/kmol。 94Cpm=Cp1 M1 x1 +Cp2M2 x2，kJ/(kmol.) rm = r1 M1 x1 + r2 M2 x2，kJ/km

49、ol式中：Cp1、Cp2分别为纯组分和组分在平 均温度下的比热，kJ/(kg.)； r1、r2分别为纯组分和组分在泡点温 度下的汽化潜热，kJ/kg； M1、M2分别为纯组分和组分的kmol 质量，kg/kmol； x1、x2分别为组分和组分在进料中的 摩尔分数。95四、实验装置(Experimental Equipment)1-进料槽 2-进料泵 3-进料加热器 4-塔釜取样口 5-塔釜 6-塔顶取样口 7-回流比控制器96五、实验方法及步骤(Experimental Procedure)一.实验前准备工作 1.将与阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整运行到所需的温度，并记下这个温度(30)。3

50、0下质量分率与阿贝折光仪读数之间关系可按下列回归式计算: 58.84411642.61325nD， 其中为乙醇的质量分率，nD为折光指数。检查取样用的注射器和擦镜头纸是否准备好。972.检查实验装置上各个旋塞、阀门均应处于关闭状态，电流、电压表及电位器位置均应为零。3.用化学或分析纯配制一定浓度(质量浓度 20左右)的乙醇正丙醇混合液，倒入高位瓶。4.打开进料转子流量计的阀门，向精馏釜内加料到指定的高度，而后关闭流量计阀门。98二.人工实验操作1.全回流操作（1）打开塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大(约8 L/min)。（2）记下室温值。接上电源闸（220V），按下装置上总电源开关。（3）

51、调解电位器至75-85 V左右(如：按加热电压的SET键30s，设定SU为75，开电加热开关)，待塔板上建立液层时，可适当加大电压(如100V)，使塔内维持正常操作。（4）待各块塔板上鼓泡均匀后，保持加热釜电压不变， 在全回流情况下稳定20分钟左右，期间仔细观察全塔传质情况，待操作稳定后，用注射器分别在塔顶、塔釜取样口同时取样，用阿贝折射仪分析样品浓度。992.部分回流操作（1）打开塔釜冷却水，冷却水流量以保证釜馏液 温度接近常温为准。（2）调节进料转子流量计阀，以1.5-2.0 (L/h)的流量向塔内加料，用回流比控制调节器调节回流比R4（开回流比开关，按SET键30s，调至表上显示0104

52、，即回流时间4s，产品流出时间1s）；馏出液收集在塔顶容量管中。（3）塔釜产品经冷却后由溢流管流出，收集在容器内。（4）待操作稳定后，观察板上传质状况，记下加热电压、电流、塔顶温度等有关数据，整个操作中维持进料流量计读数不变，用注射器取下塔顶、塔釜和进料三处样品，用折光仪分析样品浓度并记录进原料液的温度(室温)。 1003.结束实验（1）检查数据合理后，停止加料并将加热电压调为零，关闭回流比调节器开关。 （2）根据物系的 t-x-y 平衡关系（见附表三），确定部分回流下进料的泡点温度。（3）停止加热后10分钟，关闭冷却水，一切复原。101三.计算机采集和控制1.将乙醇和正丙醇(化学纯)混合液乙

53、醇体积浓度在(15-25%) 2500 mL倒入高位槽中，打开转子流量计，将混合液加入到再沸器指定位置。向塔顶冷凝器，塔底冷却器通入冷却水。2.全回流操作：接通设备总电源，按下（打开）控制面板上的电加热开关，开启计算机，启动精馏塔控制软件，单击“ 操作状态/全回流”，计算机提示设置参数：电压，85（加热160V，开始加热时在75-100V），单击“确定”。单击“操作状态/开始实验”。待塔内操作稳定后，测定出全回流条件下塔体温度分布和塔顶温度动态响应曲线并确定操作的稳定时间。1023.部分回流操作：按下（打开）控制面板上的回流比开关，计算机提示设置参数：电压，100；进料量，1-2 L/h；回流

54、比（即回流时间：产品流出时间，s），416，单击“确定”。单击“操作状态/部分回流”以及“操作状态/开始实验”。随后进行连续精馏操作，计算机自动操作得出实验结果。4.实验结束时，单击“操作状态/结束实验”。按照计算机的要求退出控制程序并关机。关闭选择开关，闭总电源，在无上升蒸气后关闭冷却水。实验完毕，一切复原。1031.实验过程中要注意安全，实验所用物系是易燃物品，操作过程中避免洒落以免发生危险。严禁干烧加热器，以免发生触电事故。2.本实验设备加热功率由电位器来调解，故在加热时应注意不要过快，以免发生爆沸(过冷沸腾)，使釜液从塔顶冲出。若遇此现象应立即断电，重新加料到指定液面，再缓慢升电压，重

55、新操作。升温和正常操作中釜的电功率不能过大。六、注意事项(Precautions)1043.开车时先开冷却水，再向塔釜供热，停车时则反之。4.为便于对全回流和部分回流的实验结果(塔顶产品和质量)进行比较，应尽量使两组实验的加热电压及所用料液浓度相同或相近。连续开出实验时，在做实验前应将前一次实验时留存在塔釜、塔顶和塔底产品接受器内的料液均倒回原料液瓶中。 1051.画出全回流条件下，塔顶温度随时间的变化曲线。2.画出精馏塔在全回流和部分回流稳定操作条件下，塔体内温度和浓度沿塔高的分布曲线。3.计算出全回流和部分回流条件下的总板效率。4.写出选做的实验结果。七、报告内容(Minimum Repo

56、rt Requirements)1061.在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？2.在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？3.如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？4.如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？八、思考题（Questions）107*核心词汇连续蒸馏 continuous distillation / kEn5tinjuEs / 7disti5leiFEn /馏出液 distillate / 5distilit, -leit /残液 residue / 5rezidju: /精馏 rectification / 7rektifi5keiFEn

57、/108精馏段 rectification section / 7rektifi5keiFEn / 5sekFEn /提馏段 stripping section / 5stripiN / 5sekFEn /理论(塔)板，理论级 theoretical stage / WiE5retikEl / steidV /实际(塔)板 actual plate / 5AktjuEl / pleit /109再沸器 reboiler / ri 5bCilE /冷凝器 condenser / kEn5densE /操作线 operating line回流比 reflux ratio / 5ri:flQks /

58、 5reiFiEu /全回流 total reflux / 5tEutl / 5ri:flQks /二元混合物 binary mixture / 5bainEri / 5mikstFE /110筛板 sieve tray / siv / trei /降液管 downcomer /daun9kQmE(r)/溢流堰 overflow weir / 5EuvE5flEu / wiE /堰高 weir height / wiE / hait /塔板效率 plate efficiency ，tray efficiency/ pleit / i5fiFEnsi / trei /111Minimum Rep

59、ort RequirementsUse the Rayleigh equation (eqn. 11.3-10 in Geankopolis) to calculate the volume of liquid left in the still after the first part of the batch distillation. Compare batch column performance at reflux rates of 1.0 and 2.0. Discuss and explain any differences, observations, etc. Use McC

60、abe-Thiele analysis to compare continuous column performance to theory. Fully explain any differences. Calculate tray efficiencies and explain your results in terms of your observations. 1123.8 气体吸收（Absorption Experiment） 113一、实验目的(Objectives)1.了解填料吸收塔的构造并练习操作。2.了解填料塔的流体力学性能。3.了解填料塔的返混。4.学习填料吸收塔传质能力