化工原理实验理论部分

课前准备知识：各单元操作的相关理论*天津科技大学化工原理课件实验一直管阻力测定实验

一.实验目的1.掌握流体流经圆形直管时的阻力的测定方法。测定流体流过圆形直管时，摩擦系数λ与雷诺数Re的关系，并在双对数坐标纸上标绘其关系曲线。*天津科技大学化工原理课件二.实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会引起压力降（ΔPf）。这种摩擦损失包括流体经过直管的沿程阻力和流体流经各种管件、阀门以及突然扩大和突然缩小引起的局部阻力。本装置中的有关尺寸：直管：，

*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤1、熟悉实验装置，尤其是测压系统。2、实验开始时，首先要加大流量，赶走管路系统中的空气，打开测压管路的放空阀，赶走测压系统的空气。3、测定直管阻力时，流量在0～9m3/h范围内共测定20点。每次测定数据，须注意待流动稳定后方可记录读数。*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤*天津科技大学化工原理课件四.实验装置和流程图（盐化系生产）1.离心泵2.出口阀门3.孔板流量计4.弯头局部阻力5.球阀局部阻力6、7.待测直管8.突然缩小9.闸阀局部阻力*天津科技大学化工原理课件三.实验方法*天津科技大学化工原理课件四.实验装置和流程图（天津大学生产）1-水箱；2-离心泵；3、4-放水阀；5、13-缓冲罐；6-局部阻力近端测压阀；7、15-局部阻力远端测压阀；8、20-粗糙管测压阀；9、19-光滑管测压阀；10-局部阻力管阀；11-U型管进出水阀；12-压力传感器；14-大流量调节阀；15、16-水转子流量计；17-光滑管阀；18-粗糙管阀；21-倒置U型管放空阀；22-倒置U型管；23-水箱放水阀；24-放水阀；*天津科技大学化工原理课件五.报告内容⒈将实验数据和计算结果分别列在“原始数据表”及“实验结果一览表”中，并以一组数据进行计算举例。⒉根据实验结果，在双对数坐标系上标绘的曲线。*天津科技大学化工原理课件六.

数据记录与处理*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件实验二离心泵性能测定实验

一.实验目的1.熟悉离心泵的操作方法。2.测定某型号离心泵在一定转速下，H（扬程）、N（轴功率）、（效率）与Q（流量）之间的特性曲线。*天津科技大学化工原理课件二.实验原理离心泵是常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及η—Q关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：，

*天津科技大学化工原理课件⒈H的测定：在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程

，

*天津科技大学化工原理课件⒉N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1.0，所以电动机的输出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，kw。泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw。，

*天津科技大学化工原理课件⒉η的测定：

*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤1.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(应关闭)。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.测取数据的顺行可从最大流量至0，或反之。一般测10~20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，关闭压力表和真空表的开关，停泵，切断电源。*天津科技大学化工原理课件四.实验装置和流程图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-频率计水泵1将水槽10内的水输送到实验系统，用流量调节阀6调节流量，流体经涡轮流量计9计量后，流回储水槽。

*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件五.设备主要参数(1)离心泵：流量Q=4m3/h，扬程H=8m，轴功率N=168w(2)真空表测压位置管内径d1=0.025m(3)压强表测压位置管内径d2=0.025m(4)真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.18m(5)实验管路d=0.040m(6)电机效率为60%(7)采用涡轮流量计测量流量（第1套仪表常数77.427次/升）（第2套仪表常数79.094次/升）*天津科技大学化工原理课件六.报告内容⒈将实验数据和计算结果分别列在“原始数据表”及“实验结果一览表”中，并以一组数据进行计算举例。⒉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）。*天津科技大学化工原理课件七.

数据记录与处理*天津科技大学化工原理课件实验三传热实验

一.实验目的1、了解普通套管换热器和强化套管换热器的结构。2、掌握总传热系数K的测定方法。*天津科技大学化工原理课件二.实验原理总传热系数可以根据总传热速率方程来计算。

*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤1.实验前的准备,检查工作.(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。(4)检查蒸气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，启动电加热器开关，开始加热。*天津科技大学化工原理课件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，标志着实验可以开始。(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。(3)调节空气流量旁路阀的开度,使压差计的读数为所需的空气流量值(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)。(4)稳定5-8分钟左右可转动各仪表选择开关读取t1,t2,E值。(注意：数据点必须稳定足够的时间)(5)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1组实验数据。*天津科技大学化工原理课件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,则将电加热釜和冰水保温瓶中的水放干净。*天津科技大学化工原理课件四.实验装置和流程图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

*天津科技大学化工原理课件图1螺旋线圈内部结构*天津科技大学化工原理课件五.设备主要参数实验内管内径di（mm）20.00实验内管外径do（mm）22.0实验外管内径Di（mm）50实验外管外径Do（mm）57.0测量段（紫铜内管）长度l（m）1.20强化内管内插物（螺旋线圈）尺寸丝径h（mm）1节距H（mm）40加热釜操作电压≤200伏

操作电流≤10安（1） 传热管参数:*天津科技大学化工原理课件五.设备主要参数（2）空气流量计a、

由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成空气流量计。空气流量由公式[1]计算。b、实验条件下的空气流量V(m3/h)则需按下式计算:*天津科技大学化工原理课件（3）温度测量a、空气入传热管测量段前的温度t1(℃)由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。b、空气出传热管测量段时的温度t2(℃)由电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。c、管外壁面平均温度tw(℃)由数字式温度计直接读出。*天津科技大学化工原理课件六.报告内容1、实验原始数据一览表、计算结果一览表，写出计算过程。2、比较强化管和光滑管的总传热系数和对流传热系数的大小，并说明原因；任取一种换热器（光滑管或强化管）实验数据，画出Nu～Re的关系曲线。

*天津科技大学化工原理课件七.

数据记录与处理*天津科技大学化工原理课件实验四吸收实验

一.实验目的1．了解填料吸收塔的结构和流程。2．掌握气相总体积传质系数Kya的测定方法。*天津科技大学化工原理课件二.实验原理在低浓范围内，填料层高度的计算公式：，

*天津科技大学化工原理课件二.实验原理在低浓范围内，填料层高度的计算公式：，

------对数平均推动力yb=ybybya=yaya

yb

=ybmxbya

=yamxam------相平衡常数测吸收液温度查图可得*天津科技大学化工原理课件，

1．空气体积流量的确定

m3/h——标准状态下的温度(273K)及压强(101.3KPa)。

——流量计标定条件下的温度(293K)及压强(101.3KPa)。

——操作条件下的空气的温度(K)和压强(KPa)。

——标准状态下的空气的体积流量(m3/h)。式中：

标准状态下的空气流量，可用右式计算：*天津科技大学化工原理课件，

2．氨气体积流量的确定若氨气瓶中的氨浓度为98%，则标准状态下的氨气的流量可用下式来计算：m3/h式中：——标准状态下的温度(273K)及压强(101.3kPa)。

——流量计标定条件下的温度(293K)及压强(101.3kPa)。——操作条件下的氨气的温度(K)和压强(kPa)。

——标准状态下的氨气的体积流量(m3/h)

——氨气的转子流量计的读数(m3/h)*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件三.实验装置和流程图1-鼓风机、2-空气流量调节阀、3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氨瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氨流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氨气瓶、18-氨气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力*天津科技大学化工原理课件四.实验方法及步骤1选泽适宜的空气流量和水流量(建议水流量为30L／h)根据空气转子流量计读数为保证混合气体中氨组分为0.02-0.03左右摩尔比，计算出氨气流量计流量读数。2先调节好空气流量和水流量,打开氨气瓶总阀8调节氨流量,使其达到需要值,在空气,氨气和水的流量不变条件下操作一定时间过程基本稳定后,记录各流量计读数和温度,记录塔底排出液的温度,并分析塔顶尾气的浓度。*天津科技大学化工原理课件3尾气分析方法:(1).排出两个量气管内空气,使其中水面达到最上端的刻度线零点处,并关闭三通旋塞。(2).用移液管向吸收瓶内装入5mL浓度为0.005Ｍ左右的硫酸并加入1─2滴甲基橙指示液,再加入少量的蒸馏水。(3).将水准瓶移至下方的实验架上,缓慢地旋转三通旋塞,让塔顶尾气通过吸收瓶,旋塞的开度不宜过大,以能使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动为限。从尾气开始通入吸收瓶起就必须始终观察瓶内液体的颜色,中和反应达到终点时立即关闭三通旋塞,在量气管内水面与水准瓶内水面齐平的条件下读取量气管内空气的体积。若某量气管内已充满空气,但吸收瓶内未达到终点,可关闭对应的三通旋塞,读取该量气管内的空气体积,同时启用另一个量气管,继续让尾气通过吸收瓶。

*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件，

*天津科技大学化工原理课件实验五精馏实验

一.实验目的1.了解板式塔的基本构造，精馏设备流程及各个部分的作用，观察精馏塔工作时塔板上的水力状况。2.在全回流条件下，测定本精馏塔以乙醇-水为分离物系的全塔板效率。

*天津科技大学化工原理课件二.实验原理，

*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件板式精馏塔*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件五.实验数据处理及报告*天津科技大学化工原理课件xyxy0.000.000.350.5950.010.110.400.6140.020.1750.450.6350.040.2730.500.6570.060.340.550.6780.080.3920.600.6980.100.430.650.7250.140.4820.700.7550.180.5130.750.7850.200.5250.800.820.250.5510.850.8550.300.5750.8940.894表1乙醇－水物系平衡数据表*天津科技大学化工原理课件*天津科技大学化工原理课件实验六干燥实验

一.实验目的1、了解洞道式干燥设备的基本构造和工作原理。2、掌握物料干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。*天津科技大学化工原理课件二.实验原理对于一定的湿物料和一定的干燥条件（空气的温度、湿度、风速以及接触方式），湿物料的干燥速度与物料的干基含水量为一特定的曲线，称为干燥速度曲线。干燥开始时，干燥速度不变，当物料含水量时，即达到临界含水量时，恒速阶段结束。干燥速度逐渐降低，进入降速阶段。，

*天津科技大学化工原理课件1、干燥速度的计算

*天津科技大学化工原理课件2、干燥曲线的测定

，

将湿物料放置于干燥室中以后，湿物料的质量每减少一定的量即记录一次时间，或每隔一定的时间即记录一次湿物料的质量，这样每一个湿物料的质量Gi对应一个确定的时间θi，这样就可计算出：*天津科技大学化工原理课件3.干燥速度曲线的测定

*天津科技大学化工原理课件三.实验方法及步骤1、按下电源开关的绿色按键，再按风机开关按钮，开动风机。2、调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至指定读数。3、干燥器的流量和干球温度