化工原理(过控)

实验教师：李梅杜春

绪论

化工原理实验一、化工原理实验的目的

验证化工单元过程的基本理论，并在运用理论分析实验的过程中，使理论知识得到进一步的理解和巩固；

熟悉实验装置的流程、结构，以及化工中常用仪表的使用方法；

掌握化工原理实验的方法和技巧；

一、化工原理实验的目的增强工程观点，培养科学实验能力；培养学生实事求是、严肃认真的学习态度；提高计算与分析问题的能力，运用计算机及软件处理实验数据，以数学方式或图表科学地表达实验结果，并进行必要的分析讨论，编写完整的实验报告。二、化工原理实验的注意事项1、实验前的预习学生实验前必须认真预习实验指导书，清楚了解实验目的、要求、原理及实验步骤，书写预习报告；要对所测数据及其变化趋势做到心中有数，对实验的预期结果、可能发生的故障及排除做出合理的判断；实验小组成员要做到分工明确、动作协调。2、实验中的操作训练实验操作是动手动脑的重要过程，学生一定要严格执行实验操作规程。调试时要求细心平稳，仔细观察实验过程中的现象、仪表读数的变化；实验数据要记录在表格内，并注明单位、条件；实验现象要尽量详细记录在记录本内，对有些当时不能理解的实验现象，应重复实验并如实记录，待实验结束经过思考后，提出自己的看法或结论。3、实验后的总结——实验报告

报告要求：（1）每份实验报告后面附一份北方民族大学学生实验原始数据记录纸；（2）实验数据的处理要有计算示例，不能只给出结果；（3）要求对不合理的数据做误差分析；（4）画图要求画在坐标纸上；（5）认真回答思考题。三、实验室规则准时进实验室，严肃认真地进行实验，不要进行与实验无关的活动；爱护实验室设备、仪器，未经教师许可，不得乱动实验设备、仪器、阀门以及电器设备；仪器操作不明白时，应请指导教师予以解答，不得随意违章操作。实验中严格按实验讲义中的步骤及指导老师所讲步骤操作；注意安全及防火。四、实验数据的测量（一）有效数据的读取1、实验数据的分类：无量纲数据有量纲数据2、直接测量时有效数字的读取3、间接测量时有效数字的选取（二）有效数字的计算规则1、

有效数字的舍入规则末尾有效数字后的第一位数字若小于5，则舍去；末尾有效数字后的第一位数字若大于5，则将末尾有效数字加上1；末尾有效数字后的第一位数字若等于5，则由末尾有效数字的奇偶而定，当其为偶数或0时，不变；当其为奇数时，则加上1（变为偶数或0）

2、

有效数字的运算规则

在加减运算中，各数所保留的小数点后的位数，与各数中小数点后的位数最少的相一致。例如：将13.65,0.0082,1.632三个数相加，应写为：13.65+0.01+1.63=15.29

2、

有效数字的运算规则在乘除运算中，各数所保留的位数，以原来各数中有效数字位数最少的那个数为准，所得结果的有效数字位数，亦应与原来各数中有效数字位数最少的那个数相同。例如：将0.0121，25.64，1.05782三个数相乘，应写为：0.0121×25.6×1.06=0.3282、

有效数字的运算规则在对数计算中，所取对数位数与真数有效数字位数相同。

例如：lg55.0=1.74五、实验数据的测量值及其误差

（一）误差误差：在实验测量过程中，由于测量仪器的精密程度，测量方法的可靠性，以及测量环境、人员等多方面的因素，使测量值与直值间不可避免地存在着一些差异，这种差异称为误差，误差普遍存在于测量过程中。

(二）真值真值也叫理论值或定义值，是指某物理量客观存在的实际值。由于误差存在的普便性，通常真值是无法测量的。通常通过理论真值、相对真值、近似真值三种方法来选取真值。

（三）误差的表示方法1、

绝对误差某物理量经测量后，测量值与该物理量真值之间的差异，即：绝对误差=测量值-真值在工程计算中：绝对误差=测量值-精确测量值=测量值-算术平均值2、

相对误差绝对误差相对误差=×100%

真值当绝对误差很小时，工程中可用测量值代替真值计算相对误差，绝对误差是一个有量纲的值，相对误差是无量纲的真分数。（三）误差的表示方法3、

引用误差

示值误差引用误差=×100%

满刻度值测量仪表的精度等级是国家统一规定的，按引用误差的大小分成几个等级，将引用误差的百分数去掉，剩下的数值就称为测量仪表的精度等级。电工仪表的精度等级分别为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级。

（四）误差的分类1、系统误差系统误差是指在一定条件下，对同一物理量进行多次测量时，误差的数字保持恒定，或按照某种已知函数规律变化。系统误差的大小用正确度来表征。系统误差表明一个测量结果偏离真值或实际值的程度，产生原因通常有：测量仪器、测量方法、环境及人为因素。（四）误差的分类2、偶然误差（随机误差）偶然误差由于测量中一系列随机性因素的影响而产生的误差。偶然误差的大小用精密度一词表征。3、

过失误差（粗差）过失误差是由于测量过程中明显歪曲测量结果而引起的误差，如测错、读错、记错。产生的主要原因为粗枝大叶、过度疲劳或操作不正确。含有过失误差的测量值被称为坏值，正确的实验结果不应该含有坏值，即所有坏值都要剔除。

六、实验项目离心泵性能实验流体流动阻力的测定传热膜系数测定实验

氧解吸实验必做实验精馏实验

流化床干燥实验实验一：离心泵性能实验一、实验目的：1、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法；2、测量离心泵在恒定转数下的特性曲线，并确定其最佳工作范围；3、测量管路特性曲线及双泵并联时特性曲线；4、了解工作点的含义及确定方法；实验一：离心泵性能实验二、基本原理在一定转数下，泵的扬程、功率、效率与其流量之间的关系，即为特性曲线。１、泵的扬程

He=H压力表

+H真空表

+H0[m]其中：H真空表，H压力表分别为离心泵进出口的压力[m]；

H0为两测压口间的垂直距离，H0=0.3m。实验一：离心泵性能实验

２、泵轴输入离心泵的功率N轴N轴

=N电机•η电机•η传动

[kw]其中：η电机—电机效率，取0.9；

η传动—传动装置的效率，取1.0；３、泵的有效功率Ｎe4、泵的总效率为：[kw]实验一：离心泵性能实验三、实验装置与流程

1水箱2离心泵3涡轮流量计4孔板流量计d=21mm5流量调节阀实验一：离心泵性能实验四、报告要求1、画出离心泵的特性曲线，该泵较为适宜的工作范围。2、绘出管路特性曲线。五、思考题①④⑤⑥⑦

实验二：流体流动阻力的测定一、实验目的1、掌握直管摩擦阻力系数的测量方法；2、掌握突扩管及阀门的局部阻力系数的测定方法；3、回归光滑管的λ—Re曲线，并与相应的经验公式进行比较；实验二：流体流动阻力的测定二、基本原理：

因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re关系。实验二：流体流动阻力的测定在湍流区内，λ=f（Re，ε/d），对于光滑管大量实验证明，当Re在3×103至105的范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即：

对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得：实验二：流体流动阻力的测定1离心泵

2水箱

3电磁阀

4涡轮流量计

5管路切换阀

6稳流罐

7测量管线

8流量调节阀

9层流流量调节阀三、实验装置和流程实验二：流体流动阻力的测定自上而下分别为：No1层流管，为φ6×1.7mm的不锈钢管，管长1.2m；No2球阀与截止阀，为φ27×3.5mm的不锈钢管；No3光滑管，为φ27×3mm的不锈钢管，管长1.5m；No4粗糙管，为φ27×2.5mm的镀锌管，管长1.5m；No5突然扩大管，为φ22×3mm→φ48×3mm的不锈钢管；No6孔板流量计（涡轮）管线，为φ48×3mm的不锈钢管。实验二：流体流动阻力的测定四、报告要求1、在双对数坐标纸上标绘出λ–Re-ε/d的关系曲线。2、将光滑管的λ–Re关系与Blasius

公式进行比较。3、计算局部阻力系数ξ。五、思考题P63①②④⑤实验三：传热膜系数测定实验一、

实验目的1．掌握传热膜系数的测定方法；2．测定强化与非强化传热过程中，传热膜系数准数关联式的系数A和指数m、n；3．测定套管换热器的静压损失与雷诺准数的关系(选做内容）；4．通过实验提高对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。实验三：传热膜系数测定实验二、基本原理

圆形直管内的强制湍流实验三：传热膜系数测定实验雷诺准数普兰特准数努塞尔准数实验三：传热膜系数测定实验1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水口4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力（压差）传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机三、实验装置与流程实验三：传热膜系数测定实验四、报告要求1、在双对数坐标系中绘出Nu/Pr0.4—Re的关系图。2、整理出流体在圆管内做强制湍流流动的传热膜系数半经验关联式。3、将实验所得到的半经验关联式和公认的关联式进行比较。五、思考题P75①②③⑥实验四：氧解吸实验一、

实验目的1、熟悉填料塔的构造与操作。2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。3、掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。4、学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。实验四：氧解吸实验二、基本原理

1、填料塔流体力学特性

2、传质实验本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

实验四：氧解吸实验三、装置和流程实验四：氧解吸实验四、报告要求1、计算并确定干填料及一定喷淋量下的湿填料在不同空塔气速下，lg△P与lgu的关系曲线，并找出泛点与载点。２、计算实验条件下（一定喷淋量、一定空塔气速）的液相体积总传质系数Kxa及液相总传质单元高度HOL。五、思考题P83①④⑤⑥实验五：精馏实验一、

实验目的1、测定精馏塔在全回流及部分回流条件下的全塔效率；2、测定精馏塔在全回流条件下的单板效率；3、测定精馏塔在全回流条件下塔体浓度（温度）分布；4、测定再沸器的传热膜系数（选做内容）。实验五：精馏实验二、实验原理实验五：精馏实验板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有两种定义方法：

1、总板效率E

2、单板效率EmL,ｎ实验五：精馏实验三、装置及流程

实验五：精馏实验四、报告要求１、在直角坐标系中绘制x-y图，用图解法求出理论板数；２、测定精馏塔在全回流条件下塔体浓度（温度）分布；３、全回流条件下的全塔效率和单板效率；４、部分回流条件下的全塔效率；５、结合精馏操作对实验结果进行分析。五、思考题P78①②③④⑤⑥⑦实验六：流化床干燥实验一、实验目的1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法；2、测定流化床的床层压降与流速的关系曲线；3、测定被干燥物料的含水量（温度）随时间的变化曲线；4、测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数KH及降速阶段的比例系数KX。实验六：流化床干燥实验二、基本原理1、流化曲线：通过测量不同空气流量下的床层压降。