化工原理实验指导书

《化工原理实验指导书》杜华、钤小平、毕研迎编整山东师范大学《化工原理》教研室2023.3实验一流体能量转换(柏努利)演示实验一、实验目的1、加深对能量转化概念的理解；2、观测流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。二、实验原理对于不可压缩流体，在导管内作定常流动，系统与环境又无功的互换时，若以单位质量流体为衡算基准，由于导管截面上的流速不同，而引起相应静压头变化，其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述，即：式中：——每公斤质量流体具有的位能，J/kg；——表达每公斤质量流体具有的动能，J/kg；——表达每公斤质量流体具有的压强能，J/kg；——表达每公斤质量流体在流动过程中的摩摖损失，J/kg。若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为mm水柱（2）式中：Z—流体的位压头，m液柱；P—流体的压强，Pa；u—流体的平均流速，m·s–1；ρ－流体的密度，kg·m–3；—流动系统内因阻力导致的能量损失，J·kg–1；H—流动系统内因阻力导致的压头损失，m液柱。因此，由于导管截面和位置发生变化引起流速变化，致使部分静[-压头转化成动压头，它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。三、实验装置如图1-1所示，本实验装置重要由实验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分四处设立压管。每处测压管有一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。图1-1伯努利实验装置流程图1-转子流量计2-移动框架3-排污阀4-流量调节阀15-储水箱6-实验导管7-循环泵8-进口调节阀29-水箱放水调节阀310-溢流管11-稳压水槽12-水泵开关盒13-标尺14-压头测量管图1-2实验导管结构图实验装置的流程如图1-1所示。液体油稳压水槽流入实验导管，途径直径分别为19、32和19mm的管子，再通过一个19mm内径弯管，最后排除出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量从转子流量计实验前，先将水充满低位储水箱，然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调节阀，并将水灌满稳压流水水箱，最后，设法排尽系统中的气泡。实验时，先启动循环水泵，然后依次启动出口阀和调节阀，水由低位储水箱被送入稳压溢流水箱。流经实验导管后再返回低位储水箱中。流体流量可由实验管出口调节阀控制。泵出口阀控制溢流水箱的溢流量，以保持水箱内液面恒定，从而保证流动体系在整个实验过程中维持稳定流动。四、实验方法1、非流动体的机械能分布及其转换演示时，将泵的出口阀和实验导管出口的调节阀所有关闭，系统内的液体处在静止状态。此时，可观测到：实验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相同的，且其液面与溢流水箱内的液面平齐。2、流动体系的机械能分布及其转换启动循环水泵，将泵出口阀逐渐启动，调节流量至溢流水箱中有足够的溢流水溢出。缓慢地启动实验导管的出口调节阀，使导管内水开始流动，各测压管中的水柱高度将随之开始发生变化。可观测到：各截面上的水柱高度差随着流体流量的增大而增大。这说明，当流量加大时，流体流过导管各截面上的流速也随之加大。这就需要更多的静压头转化为动压头，表现为每对测压管的水柱高度差加大。同时，各对测压管的右侧管中水柱高度则随流体流量增大而下降，这说明流体在流动过程中，能量损失与流体流速成正比。流速愈大，流体在流动过程中能量损失亦愈大。

实验二压强及其测量演示实验装置一、实验目的：1）掌握绝对压强、表压强和真空度之间的区别与联系。2）掌握流体流柱高度、压头与压强之间的区别与联系。3）掌握流体压强的几种测量方法。

二、实验装置流程及特点：装置由一容器装在可上下移动的道轨上，可对固定容器进行加压或减压操作。装置为挂壁式教仪设备，使用方便。1.选用有机玻璃制作，可视性好。2.可方便地使容器内的液体处在正压力系统或负压系统。3.多种测压导管，可选用不同的指示剂来测取容器内压力。4.可选用不同指示剂来测取压力。5.加强对静力学方程的结识和工程事实上的应用。外形尺寸：900×700mm挂壁镜框式。

三、实验装置组成：

本装置重要由平衡杯、反映器、和U形液柱压差计等组成。其流程如图所示。

主体设备为一有机玻璃制造的反映模型，平衡杯与反映器底部相连，并运用平衡杯的位置高低来调节反映器内的液位，使液面上方产生不同的压强。

反映器顶部装有一个放空阀和两个测压口，实验前，先打开放空阀，水由平衡杯中加入，加水量以使平衡杯与器内液面平齐，液面达反映器高度的1/2处为宜。一个测压口直接联接一联程弹簧压力表。另一个测压口联接三支U形管压差计，压差计中分别装有水银和水两种指示剂，微差压计中同时装有四氯化碳和氯化钙水溶液两种指示剂。每支压差计上各装一旋塞用来进行开闭控制。图：流体静力学演示实验装置

四、演示操作环节：

1）绝对压强、表压强和真空度之间的关系

（1）将器顶放空阀打开，并将平衡杯置于反映器相同高度，使杯内液面与器内液面平齐，再将水银柱压差计上的旋塞打开，观测弹簧压力表和水银柱压差计的读数。可观测到：弹簧压力表和水银柱压差计显示的读数为零。

（2）将器顶放空阀关闭，使器内成为密闭体系，然后将平衡杯缓慢举起，并置于最高位置上，观测弹簧压力表和水银柱压差计的读数。可观测到：随着平衡杯的位置提高，液面上方压强不断提高，同时，水银压差计中液柱向左侧（连接大气一侧）上升一定的高度。

（3）将平衡杯放回到起始位置上，再观测弹簧压力表和压差计上读数。可观测到：随着平衡杯位置的减少，器内液面也随之减少，液面上方空气膨胀而压强减少，平衡杯恢复到起始位置时，弹簧压力表和水银压差计又显示为零，说明反映器内压强与大气压强相同。

（4）将平衡杯缓慢放下，并置于最低位置上，观测弹簧压力表与水银压差计的读数。可观测到：弹簧压力计显示出负的读数，同时，水银压差计中液柱向右侧（连通测压口一侧）上升一定高度。这说明反映器内的操作压强低于大气压强。压力表显示的读数即为器内压强低于大气压强的数值。

2）以液柱高度表达的压强与液柱压力计

先将放空阀关闭，再略为提高平衡杯的位置，然后依次打开水银柱压差计、水柱压差计和微压差计上的旋塞。可观测到：在测量同一压强时，水银压差计显示的水银柱高度差最小，水柱压差计显示的水柱高度差中档，而微压差计显示的液柱高度差最大。这说明：当用液柱高度来表达流体压强时，其值的大小还取决于液柱的高度。为了提高测量精度，压差计的指示剂选择必须合适。实验三雷诺实验指导一、实验目的1．观测流体在管内流动的两种不同流型。2．测定临界雷诺数。二、基本原理流体流动有两种不同型态，即层流(滞流)和湍流(紊流)。流体作层流流动时，其流体质点作直线运动，且互相干行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动，但流体的主体向某一方向流动。雷诺准数是判断流动型态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表达：式中，Re——雷诺准数，无因次；d——管子内径，26.4mm；u——流体流速，m／s；ρ——流体密度，kg／m3；μ——流体粘度；Pa·s。对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本实验通过改变流体在管内的速度，观测在不同雷诺准数下流体流型的变化，一般认为Re<2023时，流动型态为层流；Re>4000时。流动为湍流；2023<Re<4000时，流动为过渡流。三、实验装置与流程实验装置如图1所示。重要由玻璃实验导管、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽以及流量计等部分组成。实验前，先将水充满低位贮水槽，然后关闭泵的出口阀和流量计后的调节阀，再将溢流水槽到缓冲水槽的整个系统加满水。最后，设法排尽系统中的气泡。实验操作时，先启动循环水泵，然后启动泵的出口阀及流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经实验导管、缓冲槽和流量计，最后流回低位贮水槽。水流量的大小，可由流量计后调节阀调节。泵的出口阀控制溢流水槽的溢流量。示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶．经连接软管和玻璃注射管的细孔喷嘴，注入实验导管。细孔玻璃注射管(或注射针头)位于实验导管人口的轴线部位。图1雷诺演示实验装置1-可移动框架2-循环水泵3-低位贮水槽4-流量调节闸阀5-旁路阀门6-转子流量计7-溢流水槽8-红墨水贮瓶9-红墨水喷针10-玻璃实验导管11-低位贮水槽排污阀四、实验操作1.层流流动类型实验时，先少许启动凋节阀，将流速调至所需要的值。再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并用自由夹作精细调节，使红墨水的注人流速与实验导管中主体流体的流速相适应，一般略低于主体流体的流速为宜。待流动稳定后．记录主体流体的流量。此时，在实验导管的轴线上，就可观测到一条平直的红色细流，好象一根拉直的红线同样。2.湍流流动型态缓慢地加大调节阀的开度，使水流量平稳地增大。玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。同时，相应地适当凋节泵出口阀的开度，以保持溢流水槽内仍有一定溢流量，以保证实验导管内的流体始终为稳定流动。可观测到：玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流，开始发生波动。随着流速的增大，红色细流的波动限度也随之增大，最后断裂成一段段的红色细流。当流速继续增大时，红墨水进入实验导管后。立即呈烟雾状分散在整个导管内，进而迅速与主体水流混为—体，使整个管内流体染为红色，以致无法辨别红墨水的流线。实验四流体流动阻力测定一、实验目的1．掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，将所得的λ～Re方程与公认经验关系比较。3．测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。4．学会压差计和流量计的使用方法。5．观测组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。二、基本原理流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗涉及流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。1．沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力减少。即影响阻力损失的因素很多，特别对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量综合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有，(1)流体性质：密度ρ，粘度μ；(2)管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度ε；(3)流动条件：流速μ。可表达为：组合成如下的无因次式：令则式中——压降Pa hf——直管阻力损失J/kg， ρ——流体密度kg/m3λ——直管摩擦系数，无因次l——直管长度md——直管内径mu——流体流速，由实验测定m/sλ——称为直管摩擦系数。滞流(层流)时，λ＝64／Re；湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验拟定.2．局部阻力局部阻力通常有两种表达方法，即当量长度法和阻力系数法。当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力导致的损失，相称于流体流过与其具有相称管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表达。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，并且在管路计算时．可将管路中的直骨长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为乙各种局部阻力的当量长度之和为，则流体在管路中流动时的总阻力损失为阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路小的动能系数来表达，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。即式中：ξ——局部阻力系数，无因次；u——在小截面管中流体的平均流速，m／s。由于管件两侧距测压孔问的直管长度很短．引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此hf之值可应用柏努利方程由压差计读数求取。三、实验装置与流程1．实验装置图1-1实验装置流程图实验装置如图1-1所示。重要部分由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门或管件，转子流量计等组成。从上向下第一根为不锈钢光滑管，第二根为镀锌铁管，分别用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。第三根为不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)，用于局部阻力的测定。流体温度有热电阻，流体流量由涡轮流量计测量，压差有压差变送器测量。本实验的介质为水，由离心泵供应，经实验装置后的水通过管道流入储水箱内循环使用。2．装置结构尺寸装置结构尺寸如表1-1所示。表1-1装置参数名称材质管内径（mm）测试段长度（m）装置（1）装置（2）光滑管不锈钢食品管1.5粗糙管镀锌铁管1.5局部阻力闸阀控制柜面板图如下图：图1－21、空气开关2、3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪（单位m3／h）：第一通道测量离心泵进口压力（单位：kpa），第二通道测量离心泵出口压力（单位：kpa），第三通道测量离心泵转速（单位：r／min）第四通道测量流体阻力压差（单位：pa）第五通道测量流体温度（单位：摄氏度），第六通道没用，7、功率表（单位：KW）8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关，10、变频器电源指示灯，11、变频器电源开关，12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运营转换开关，14、离心泵启动按钮，15、离心泵停止按钮。四、实验环节及注意事项1．灌泵储水箱中出水到适当位置（大约三分之二处）关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀，用水杯从灌水阀灌水，气体从排汽阀排出，直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕，关闭排气阀和灌水阀。2．启动水泵打开控制柜上1空气开关，打开9仪表电源开关，仪表指示灯10亮，仪表上电，显示被测数据。把转换开关转到直接位置，指示灯12亮，按一下离心泵启动按钮，离心泵运转，启动按钮指示灯亮，水泵启动完毕。3．光滑管排气先打开光滑管与差压变送器相连的阀门，粗糙管和局部阻力与差压变送器相连的阀门关闭，打开阀3和阀2，排出光滑管中的气体，关上阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，光滑管排气完毕。4．光滑管实验打开流体阻力监控软件数据班级、姓名、学号等信息，进入流体阻力实验，点击光滑管，调节阀2，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m5.粗糙管实验粗糙管排气与光滑管排气类似，先打开粗糙管与差压变送器相连的两个阀门，再打开阀4和阀2，排出粗糙管中的气体，关闭阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，粗糙管排气完毕。点击粗粗管，调节阀2，，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m6.局部阻力实验局部阻力排气与光滑管排气类似，先打开局部阻力与差压变送器相连的两个阀门，再打开阀5和阀2，排出粗糙管中的气体，关闭阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，局部阻力排气完毕。点击局部阻力，调节阀2，，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m7．数据解决实验数据采集完毕，打开数据解决软件，打开实验数据，执行相应的软件功能，就可算出流体雷诺系数与摩擦因数的关系，执行绘图功能，就可绘出雷诺系数与摩擦因数的曲线关系，执行打印功能就可打印实验数据和实验解决结果。五、实验报告1．根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ～Re曲线，对照化工原理教材上有关图形，即可估出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。2．根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其误差。3．根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值。4．对实验结果进行分析讨论。实验五流量计校核算验一、实验目的1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。2．掌握流量计的标定方法。3．测定节流式流量计的流量系数C，掌握流量系数C随雷诺数Re的变化规律。4．学习合理选择坐标系的方法。5．学习对实验数据进行误差估算的具体方法。二、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系：采用正U形管压差计测量压差时，流量Vs与压差计读书R之间关系有：式中：Vs——被测流体（水或空气）的体积流量，m3/s；C——流量系数（或称孔流系数），无因次；A0——流量计最小开孔截面积，m2，A0=(π/4)d02；——流量计上、下游两取压口之间的压差，Pa；——被测流体（水或空气）的密度，Kg/m3；——U形管压差计内指示液的密度，Kg/m3；１——空气的密度，Kg/m3；R——U形管压差计读数，m；式3-1也可以写成如下形式：若采用倒置U形管测量压差：（忽略空气对测量的影响）则流量系数C与流量的关系为：用体积法测量流体的流量Vs，可由下式计算：图1-1流量计校核算验装置流程图(4)图1-1流量计校核算验装置流程图式中：Vs——水的体积流量，m3/s；△t——计量桶接受水所用的时间，s；A——计量桶计量系数；△h——量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm，△h=h2-h1；V——在△t时间内计量桶接受的水量，L。改变一个流量在压差计上有一相应的读数，将压差计读数R和流量Vs绘制成一条曲线即流量标定曲线。同时用式（1a）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C—雷诺数Re的关系曲线。式中：d—实验管直径，m；u—水在管中的流速，m/s。三、实验装置1．实验回路一：本实验装置为孔板流量计，用离心泵将贮水槽的水直接送到实验管路中，经涡轮流量计计量后通过孔板流量计，通过闸阀调节，最后返回贮水槽。流量计上、下游压强差的测量采用压差变送器。实验回路二：本实验装置为文丘利流量计，用风机将风直接送到实验管路中，经转子流量计计量后，经文丘利流量计后，最后排空。流量计上、下游压强差的测量采用U形压差计测量。1-风机2-离心泵水泵电源开关3-涡轮流量计4-风量调节阀25-转子流量计6-U型压差计7-文丘利流量计8-孔板流量计9-压差传感器10-阀111-储水箱12-电气控制箱13-电源总开关14-电源指示灯15-液晶无纸记录仪16-仪表电源开关及指示灯17-离心泵电源开关及指示灯18-风机电源开关及指示灯2．设备重要技术数据 （1）设备参数1）离心泵：型号MS100/0.55，转速n=2900转/分，额定流量Q=4m3/h，扬程H=15m2）孔板流量计：实验管路内径d=27.0mm，孔板开孔d0=18.18mm。3）文丘利流量计：实验管路内径d=47.8mm,节流开孔：d0=31.199mm。 （2）流量测量气体转子流量计：16～160m3涡轮流量计：2～20m3四、实验方法1．打开汞—水U形管压差计的平衡阀②，关闭泵流量调节阀1，启动离心泵。2．实验前，一方面检查流程中导压管内是否有气泡存在，检查办法是：关闭流量调节阀1，可先将U形管压差计的平衡阀②关闭，再看U形管压差的读数是否为零，若为零，说明其导压管无气泡。3．若导压管内有气泡存在，可按下述方法进行排气操作：关闭流量调节阀1及阀①、阀②、阀③、阀④、阀⑤，然后打开阀③及阀⑤，排尽右侧导压管内的气泡，排尽后关闭阀③及阀⑤，打开阀①、阀④，进行排导压管左侧的气泡，排尽后关闭阀①、阀④，缓慢打开阀①及阀③，看倒置U形管的读数是否为零，若为零说明气泡已赶尽了。4．关闭平衡阀②，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，同时用转子流量计测量水的流量。记录数据。5．实验结束后关闭泵出口流量调节阀，停泵。五．实验注意事项1．在启动离心泵之前，务必打开汞—水U形管压差计的平衡阀②，以避免发生跑汞现象。2．在排气时，开关各阀门要注意缓开慢关。六、报告内容1．计算各流量下的流量系数C与雷诺数Re的数值。2．在适当的坐标系上标绘流量计流量Vs压差计读数R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。3．对流量计流量系数C进行误差估算，指出误差的重要来源和改善措施。实验六离心泵特性曲线测定一、实验目的1.了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；2.掌握离心泵特性曲线测定方法。二、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量V之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。1．扬程H的测定与计算在泵进、出口取截面列柏努利方程：式中：p1,p2——分别为泵进、出口的压强N/m2 ρ——流体密度kg/m3u1,u2——分别为泵进、出口的流量m/s g——重力加速度m/s2当泵进、出口管径同样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：由上式可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。2．轴功率N的测量与计算轴的功率可按下式计算：式中，N—泵的轴功率，Ww—电机输出功率，W由上式可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。3．效率η的计算泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N是单位时间内泵从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、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：Ne=HVρg故η=Ne/N=HVρg/N4．速改变时的换算泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但是，事实上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。换算关系如下：流量扬程轴功率N效率三、实验装置与流程离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1：3．仪表控制柜面板如图1-2所示：1、空气开关2、3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪（单位m3／h）：第一通道测量离心泵进口压力（单位：kpa），第二通道测量离心泵出口压力（单位：kpa），第三通道测量离心泵转速（单位：r／min）第四通道测量流体阻力压差（单位：pa）第五通道测量流体温度（单位：摄氏度），第六通道没用，7、功率表（单位：KW）8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关，10、变频器电源指示灯，11、变频器电源开关，12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运营转换开关，14、离心泵启动按钮，15、离心泵停止按钮。四、实验环节及注意事项1．灌泵：储水箱中出水到适当位置（大约三分之二处），打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀，用水杯从灌水阀灌水，气体从排汽阀排出，直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕，关闭排气阀和灌水阀。2．启动水泵：打开控制柜上空气开关，打开仪表电源开关，仪表指示灯亮，仪表带电，显示被测数据；把转换开关转到直接位置，指示灯亮，检查出口阀在关闭状态下，按一下离心泵启动按钮，离心泵运转，启动按钮指示灯亮，水泵启动完毕。3.打开离心泵监控软件，输入班级、姓名、学号等信息，进入离心泵监控界面，打开阀1到最大，每隔2m3／h采集一组数据（等数据稳定之后再采集），注意从最大流量做到0等分4.数据采集完毕，关闭出口阀后，按离心泵停止按钮，泵停止。5、打开数据解决软件，打开采集的数据，进行数据解决，计算出数据解决结果，绘出离心泵特性曲线。实验完毕。五、实验报告1．在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H～V、N～V、η～V曲线2．分析实验结果，判断泵较为适宜的工作范围。实验七恒压过滤常数测定实验一、实验目的熟悉板框压滤机的构造和操作方法；通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数S的方法；、了解操作压力对过滤速率的影响。二、基本原理过滤是以某种多孔物质作为介质来解决悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增长，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断减少。影响过滤速率的重要因素除压强差、滤饼厚度外，尚有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为： (1)u：过滤速度，m/s K’：康采尼常数，层流时，K’＝5.0ε：床层空隙率，m3/m3 μ：滤液粘度，Pasa：颗粒的比表面积，m2/m3 △p：过滤的压强差，PaL：床层厚度，m由此可以导出过滤基本方程式： (2)V：过滤体积，m3 τ：过滤时间，sA：过滤面积，m2 Ve：虚拟滤液体积，m3r：滤饼比阻，1/m2，r=5.0a2(1-ε)2/ε3 r’：单位压强下的比阻，1/m2，r=r’△psv：滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次S：滤饼压缩性指数，无因次，一般S＝0～1，对不可压缩滤饼，S＝0恒压过滤时，令k=1/μr’v，K=2k△p1-s，q=V/A，qe=Ve/A，对(2)式积分得：(q+qe)2=K(τ+τe) (3)K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。对（3）式微分得： 2(q+qe)dq=Kdτ (4)用△τ/△q代替dτ/dq，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔△τi，和相应的滤液体积△Vi，可计算出一系列△τi、△qi、qi，在直角坐标系中绘制△τ/△q～q的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2qe/K，可求得K和qe，再根据τe=qe2/K，可得τe。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：lgK=(1-S)lg(△p)+lg(2k) (5)在实验压差范围内，若k为常数，则lgK～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S，进而拟定物料特性常数k。三、实验装置与流程实验装置如图3-1所示：图3-1板框压滤机过滤流程1-可移动框架2-阀23-止回阀4-压力料罐5-玻璃视镜6-压紧手轮7-压力表8-板框组9-板框进口压力表10-压力定值调节阀12-阀1013-阀914-配料槽15-指示尺16-阀617-阀718-阀819-阀520-阀421-阀322-阀1CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，运用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时运用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。板框压虑机的结构尺寸：框厚度11mm，过滤总面积0.0471m空气压缩机规格型号：V－0.08/8，最大气压0.8Mpa。四、实验环节与注意事项（一）实验环节：配制含CaCO38％～13％（wt%）的水悬浮液。启动空压机，打开阀2、阀3，关闭阀1阀4、阀5，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。对的装好滤板、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）。等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀3，打开阀5及压力料槽上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜2/3处，关闭阀5。打开阀4，通压缩空气至压力料槽，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。调节压力料槽的压力到需要的值。重要依靠调节压力料槽出口处的压力定值调节阀来控制出口压力恒定，压力料槽的压力由压力表读出。压力定值阀已调好，从左到右分别为1#压力：0.1MPa；2#压力：0.2MPa；3#压力：0.3MPa。考虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。放置好电子天平，按下电子天平上的“on”开关，打开电子天平，将料液桶放置到电子天平上。打开并运营电脑上的“恒压过滤测定实验软件”，进入实验界面，做好准备工作，可以开始实验。做0.1MPa压力实验：并打开阀6、阀9及阀10开始加压过滤。等流量稳定期，单击实验软件上的“0.1MPa压力实验”按钮，进行0.1MPa压力实验，实验软件自动计算时间间隔内的过滤量并记录数据，存储到数据库中，以供数据解决软件之用。当实验数据组数做完后，软件自动停止。做0.2MPa压力实验：打开阀7、阀9及阀10开始加压过滤。等流量稳定期，单击实验软件上的“0.2MPa压力实验”按钮，进行0.2MPa压力实验。当实验数据组数做完后，软件自动停止。做0.3MPa压力实验：并打开阀8、阀9及阀10开始加压过滤。等流量稳定期，单击实验软件上的“0.3MPa压力实验”按钮，进行0.3MPa压力实验。当实验数据组数做完后，软件自动停止。实验完毕后打开数据解决软件进行数据解决。手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次△V取800ml左右，滤液量可以由电子天平处读出。记录相应的过滤时间△τ及滤液量。每个压力下，测量8～10个读数即可停止实验。每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。（二）注意事项：1．在夹紧滤布时，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。2．滤饼及滤液循环下次实验可继续使用。五、实验报告实验数据列于表3-1中。计算结果列于表3-2中。表3-1实验数据△p＝1.0kg/cm△p＝1.5kg/cm△p＝2.0kg/cm2△V（ml）△τ（s）△V（ml）△τ（s）△V（ml）△τ（s）表3-2计算结果△p＝1.0kg/cm△p＝1.5kg/cm△p＝2.0kg/cm2表3-3不同压力下的K值△p（kg/cm2）过滤常数K（m2/s）1.01.52.0实验八传热系数测定一、实验目的观测水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数；掌握热电阻测温的方法。二、基本原理对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定。由于<<,所以传热管内的对流传热系数热冷流体间的总传热系数（W/m2·℃）（1）式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)；Qi—管内传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；—对数平均温差，℃。对数平均温差由下式拟定：（2）式中：ti1，ti2—冷流体的入口、出口温度，℃；tw—壁面平均温度，℃；由于换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表达，由于管外使用蒸汽，近似等于热流体的平均温度。管内换热面积：（3）式中：di—内管管内径，m；Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：（4）其中质量流量由下式求得：（5）式中：Vi—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；cpi—冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；ρi—冷流体的密度，kg/m3。cpi和ρi可根据定性温度tm查得，为冷流体进出口平均温度。ti1，ti2，tw，Vi可采用一定的测量手段得到。⒉对流传热系数准数关联式的实验拟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.（6）其中：，，物性数据λi、cpi、ρi、μi可根据定性温度tm查得。通过计算可知，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：（7）这样通过实验拟定不同流量下的Rei与，然后用线性回归方法拟定A和m的值。三、实验装置与流程1．实验装置空气－水蒸气体系实验装置如图1所示。图1传热系数测定装置流程图（气－汽）1-空气流量调节闸阀12-空气流量调节旁路阀23-空气均匀分布器4-可移动实验框架5-防振软连接6-风机7-阀48-蒸汽进气管9-阀310-排不宁性气体阀门11-冷空气出口温度12-蒸汽压力表13-蒸汽喷汽管14-换热紫铜管15-空气孔板流量计16-压差变送器17-空气进口温度来自蒸汽发生器的水蒸气进入玻璃套管换热器，与来自风机（水泵）的风（水）进行热互换，冷凝水经疏水器排入地沟。冷空气（水）经孔板（转子）流量计进入套管换热器内管（紫铜管），热互换后排出装置外。3．设备与仪表规格（1）紫铜管规格：直径φ20×1.5mm，长度L=（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=（3）压力表规格：0～0.1MPa2．仪表箱面板图如3所示：图3仪表箱面板图1-1#液晶记录仪2-风机电源指示3-风机电源开关4-仪表电源开关5-仪表电源指示6-空气开关7-电源指示灯8-2#液晶记录仪1#液晶记录仪从1~3通道分别为：空气流量、空气进口温度、空气出口温度；2#液晶记录仪1~2通道分别为：蒸汽一端温度、蒸汽另一端温度，3通道空余。四、实验环节与注意事项（一）实验环节1．打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关，给仪表上电。2．打开电脑，运营“传热系数实验软件.MCG”软件，输入“班级”、“姓名”、“学号”及“装置号”（只有一台装置时为1），单击“拟定”按钮，选择“传热系数测定实验”进入实验界面。3．打开仪表台上的风机电源开关，让风机工作，同时打开冷流体入口阀门，让套管换热器里充有一定量的空气。4．打开冷凝水出口阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。5．在做实验前，应将蒸汽发生器到实验装置之间管道中的冷凝水排除，否则夹带冷凝水的蒸汽会损坏压力表及压力变送器。具体排除冷凝水的方法是：关闭蒸汽进口阀门，打开装置下面的排冷凝水阀门，让蒸汽压力把管道中的冷凝水带走，当听到蒸汽响时关闭冷凝水排除阀，可进行实验。6．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀门的开度，让蒸汽渐渐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因忽然受热、受压而爆裂。7．当一切准备好后，打开蒸汽进口阀，蒸汽压力调到0.01Mpa，并保持蒸汽压力不变。（可通过调节排不宁性气体阀以及蒸汽进口阀来实现。）8．可通过调节空气的进口阀手动调节空气流流量，改变冷流体的流量到一定值，等稳定后在实验软件界面上单击“采集数据”按钮，实验软件会自动记录实验数值；改变不同流量，采集不同流量下的实验数值。9．记录3到8组实验数据，完毕实验，关闭蒸汽进口阀与冷流体进口阀，关闭仪表电源和风机的电源。10．关闭蒸汽发生器。11．打开实验数据解决软件“ce2023”，选择“传热实验装置”（二）注意事项1．先打开排冷凝水的阀，注意只开一定的开度，开的太大会让换热桶里的蒸汽跑掉，关的太小会使换热玻璃管里的蒸汽压力集聚而产生玻璃管炸裂。2．一定要在套管换热器内管输以一定量的冷流体后，方可启动蒸汽阀门，且必须在排除蒸汽管线上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。3．刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽的开度，让蒸汽渐渐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止玻璃管因忽然受热、受压而爆裂。3．操作过程中，蒸汽压力一般控制在0.02MPa（表压）以下，否则也许导致玻璃管爆裂和填料损坏。4.拟定各参数时，必须是在稳定传热状态下，随时注意惰气的排空和压力表读数的调整。五、实验数据解决使用数据解决软件进行实验数据解决，软件使用方法参见软件使用说明书。六、实验报告1．将冷流体给热系数的实验值与理论值列表比较，计算各点误差，并分析讨论。2．说明蒸汽冷凝给热系数的实验值和冷流体给热系数实验值的变化规律。3．按冷流体给热系数的模型式：。拟定式中常数A及m。实验九换热器综合实验装置系统实验一、实验目的1．通过测定换热器冷、热流体的流量，测定换热器的进、出口温度，熟悉换热器性能的测试方法；2．了解套管换热器，板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别。3．通过测定参数计算换热器流体的热量；计算换热器的传热系数及效率；分析换热器的传热状况，加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力的差别。4．学习掌握换热器智能仪表控制系统的软硬件控制知识。二、基本原理1．概述本换热器性能测试实验装置，重要相应用较广的间壁式中的三种换热：套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。其中，对套管式换热器、板式换热器和列管换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试。换热器性能实验的内容重要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并就不同换热器，不同量两种流动方式，不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。2．实验装置参数图2-1换热器综合实验装置流程示意图本实验台的热水加热采用电加热方式，冷—热流体的进出口温度采用pt100加智能多路液晶巡检仪表进行测量显示，实验台参数如下：图2-1换热器综合实验装置流程示意图（1）换热器换热面积（F）：套管式换热器：0.422㎡；板式换热器：0.45㎡；列管式换热器：0.6㎡（2）电加热管总功率：3KW（3）冷热流体风机：允许工作温度：<80℃额定流量：76m电机电压：220V电机功率：750W（4）孔板流量计：流量：8-30m3/h；允许工作温度：0三、实验装置与流程1．实验装置流程：本实验装置采用冷水和用阀门换向进行顺逆流实验；工作流程如图2-1所示，换热形式为热水—冷水换热式。2．仪表控制板1-仪表电源开关2-指示灯3-冷流体流量控制手自动切换及调节旋钮4-换热器温度接口5-冷流体流量控制仪6-温度巡检仪1、2通道7-流量积算仪8-加热管电压指示9-空气开关10-指示灯11-热流体流量积算仪12-温度巡检仪13-温度巡检仪3、4通道14-温度控制仪15-温度控制手自动切换及调节旋钮16-加热管启动按钮17-加热管停止按钮18-热流体风机电源开关19-变频器电源开关换热器温度接口：从左到右1～12个口分别为板式换热器、列管换热器、套管换热器的冷流体进出口温度和热流体进出口温度，实验时，把相应实验的对象温度接到温度巡检仪的1～4个通道。四、实验环节及注意事项（一）实验前准备：1．熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和功能。2．按顺流（或逆流）方式调整冷流体换向阀门的开或关。顺流时，打开阀2、阀3，关闭阀4、阀5；逆流时，打开阀4、阀5，关闭阀2、阀3。3．打开所要实验的换热器相关阀门，关闭其他换热器的相关阀门。（二）实验操作：1．接通电源：打开传热仪表电源开关，打开热流体风机电源开关，按下加热管启动按钮，开始加热，温度一般控制在70℃2．热流体温度、热流体流量的调整控制：（1）手动控制：将仪表柜内的仪表面板上的“冷流量手自动切换”、“热流体温度手自动切换”打到手动位置，然后通过调节各自的旋钮进行调节；（2）自动控制：将仪表柜内的仪表面板上的“冷流量手自动切换”、“热流体温度手自动切换”打到自动位置，然后在实验监控及过程控制实验软件进行自动整定调节控制。3．打开变频器电源开关，控制冷流体流量，调整一个实验的冷流量，等系统运营稳定后记录下冷流体流量、冷流体进口温度、冷流体出口温度；记录热流体流量、热流体进口温度、热流体出口温度。把这些测试结果记录在实验数据登记表中。4．改变冷流体流量，进行上述实验，并把相关数据记录在表格中。5．若需改变流动方向（顺-逆流）的实验，反复上述环节2～4，并记录实验数据。6．实验结束后应一方面按下加热管电源停止按钮，停止加热，20分钟后等热流体温度降到50℃（三）实验参数控制范围：1．热流体温度控制范围：60～70℃2．冷流体流量控制范围：10～30m33．热流体流量控制范围：10～30m3五、实验数据解决１．数据计算热流体放热量；冷流体放热量；平均换热量；热平衡误差；对数传热温差；传热系数F—换热器的换热面积注：热、冷流体的质量流量m1，m2是根据修正后的流量计体积流量读数V1，V2再换算成的质量流量值２．绘制热性能曲线，并作比较：（1）以传热系数为纵坐标，冷（热）流体流量为横坐标绘制传热性能曲线；（2）对三种不同型式的换热器传热性能进行比较。六、实验注意事项1．热流体的加热温度不得超过80℃2．开机时先启动风机再启动加热管电源。3．停机时应先停止加热管电源，20分钟后再关闭风机电源。实验十吸取装置实验一、实验目的1．了解填料塔吸取装置的基本结构及流程；2．掌握总体积传质系数的测定方法；3．了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；二、基本原理气体吸取是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、便宜，所以气体吸取实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸取空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸取的计算方法可按低浓度来解决，并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验重要测定Kxa和HOL。1．计算公式填料层高度Z为式中：L——液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(m2·s)；Kxa——以△X为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m3·s)；HOL——液相总传质单元高度，m；NOL——液相总传质单元数，无因次。令：吸取因数A=L/mG2．测定方法（1）空气流量和水流量的测定本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，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）测定填料层高度Z和塔径D；（3）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2；（4）平衡关系。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，E＝f(t)，Pa，根据液相温度由附录查得；P——总压，Pa，取1atm。对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1。三、实验装置1．装置流程实验装置如图所示。本实验装置流程：由自来水来的水经离心泵加压后送入填料塔塔顶经喷头喷淋在填料顶层。由压缩机送来的空气和由二氧化碳钢瓶来的二氧化碳混合后，一起进入气体中间贮罐，然后再直接进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的互换，由塔顶出来的尾气经转子流量计后放空，由于本实验为低浓度气体的吸取，所以热量互换可略，整个实验过程当作是等温操作。图中：1、2-手阀3-取样口4-排气口5-取样口6-有机玻璃塔节7-喷淋头8-压力表9-气体流量调节阀门10-气体转子流量计11-气体取样口12-气体温度传感器13-仪表控制箱14-液体温度传感器15-液体流量调节阀16-液体转子流量计17-压力表18-压力定值调节阀19-空气压缩机20-CO2钢瓶21-减压阀2．重要设备（1）吸取塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度1200mm。塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。（2）填料：金属丝网板波纹规整填料，规格：Φ100×100。（3）转子流量计；介质条件最大流量最小刻度标定介质标定条件空气4m30.4m3空气20℃1.0133×105CO2250L/h25L/h空气20℃1.0133×105水600L/h60L/h水20℃1.0133×105（4）空压机：压力0.8MPa，排气量0.08m3（5）二氧化碳钢瓶钢瓶；四、实验环节与注意事项1.实验环节（1）熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项；（2）打开仪表电源开关；（3）启动液体调节阀门，让水进入填料塔润湿填料，仔细调节液体调节阀门，使液体转子流量计流量稳定在某一实验值。（塔底液封控制：仔细调节阀门2的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气；（4）启动空压机，打开CO2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0.1～0.2Mpa左右；（5）调节CO2转子流量计的流量，使其稳定在某一值；（6）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数，并读取各温度读数，进行取样并分析出塔顶、塔底气相组成；（7）实验完毕，关闭CO2转子流量计，液体转子流量计，再关闭空压机电源开关，清理实验仪器和实验场地。2．注意事项（1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。（2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定期间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。（3）由于CO2在水中的溶解度很小，因此，在分析组成时一定要仔细认真，这是做好本实验的关键。五、实验报告1.将原始数据列表。2.在双对数坐标纸上绘图表达二氧化碳解吸时体积传质系数、传质单元高度与气体流量的关系。3.列出实验结果与计算示例。实验十一筛板精馏塔装置实验一、实验目的1．了解连续精馏塔的基本结构及流程。2．掌握连续精馏塔的操作方法。3．学会板式精馏塔全塔效率、单板效率和填料精馏塔等板高度的测定方法。4．拟定部分回流时不同回流比对精馏塔效率的影响。二、基本原理图1精馏塔实验装置流程图1．全塔效率ET图1精馏塔实验装置流程图全塔效率ET＝NT/NP，其中NT为塔内所需理论板数，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，全塔效率简朴反映了塔内塔板的平均效率，它反映了塔板结构、物系性质、操作状况对塔分离能力的影响，一般由实验测定。式中NT由已知的双组分物系平衡关系，通过实验测得塔顶产品组成XD、料液组成XF、热状态q、残液组成XW、回流比R等，即能用图解法求得。2．单板效率EM是指气相或液相通过一层实际塔板前后的组成变化与通过一层理论塔板前后的组成变化的比值。3．等板高度（HETP）等板高度（HETP）是指与一层理论塔板的传质作用相称的填料层高度。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，通过实验测得塔顶产品组成XD、料液组成XF、热状态q、残液组成XW、回流比R和填料层高度Z等有关参数，用图解法求得理论板数后，即可拟定：HETP＝Z/NT。三、实验装置与流程本实验装置为筛板塔，其特性数据如下：1．不锈钢筛板塔塔内径D内＝68mm，塔板数NP＝10块。塔釜液体加热采用电加热，塔顶冷凝器为盘管换热器。供料采用磁力驱动泵进料。筛板精馏塔实验装置如图1所示：1-可移动框架2-塔釜液位指示器3-塔釜排污阀4-电加热管5-塔釜温度传感器6-阀17-进料泵8-进料取样口9-阀210-进料转子流量计11-阀312-阀413-阀514-原料罐排污阀15-原料罐排空阀16-禁锢脚17-移动轮子18-冷凝器19-冷凝盘管20-塔顶排气管21-玻璃视盅22-进料阀门123-冷却水阀门24-进料口阀门225-塔板温度传感器（共9层）26-冷却水调节阀门27-液相取样口28-气相取样口29塔釜加料漏斗30-塔顶出料温度传感器31-回流分派器电磁阀32-回流缓冲罐33-回流温度传感器34-回流转子流量计35-成品取样口36-成品罐排空阀37-阀638-阀739-成品罐40-成品罐排污阀41-原料罐图3配料管路图1-塔釜排污阀2-阀83-阀94-阀25-阀36-阀47-阀58原料罐排污阀9-阀1010-循环泵11-塔釜排空阀12-塔釜13-阀614-成品罐排空阀15-阀1116-阀717-成品罐18-成品罐排污阀19-原料罐排空阀20-原料罐图2-3仪表控制板2．仪表控制面板图2-3仪表控制板1-空气开关2-总电源指示灯3-电加热管电压指示仪表4-塔釜温度控制仪5-1号温度巡检仪（1通道检测第一层塔板温度6-2号温度巡检仪7-仪表电源指示灯8-仪表电源开关9-进料泵电源指示灯10-进料泵电源开关11-循环泵电源指示灯12-循环泵开关13-加热管启动按钮14-加热管停止按钮四、实验环节及注意事项（一）实验环节： 1.配料（1）把纯净水和酒精质量配置成质量浓度为16%～19%的溶液，关闭成品罐排污阀、阀5、阀2、阀1、打开成品罐排空阀和阀7，把配好的浓液从成品罐排空阀上的漏斗加至成品罐2／3以上。（2）关闭阀9、塔釜排污阀和阀8，打开塔釜排空阀和阀2，让浓液从成品罐流入塔釜中，至塔釜2／3处，关闭阀2和塔釜排空阀。（3）关闭原料罐排空阀、阀10、阀3和阀4打开原料罐排空阀和阀5让成品罐剩下中的溶液所有流到原料罐中，完毕之后关闭阀5，关上原料罐排空阀剩很小一个缝。2.加热（1）打开阀6，关上阀11、阀7、进料阀1和进料阀2，成品罐的排空阀开一个很小的缝。（2）打开塔顶排气管的阀门，加热之前一定要检查。（3）检查塔釜、成品罐和原料罐上的液位指示器上的阀门是否打开，没有打开的一定要打开，顺时针方向关闭，逆时针方向打开。（4）检查冷却水流通是否正常。（5）打开控制柜上的电源开关，把加热管手自动转换开关转到手动，把电加热罐手动调节旋钮轻轻按逆时针方向旋到底。打开仪表电源，仪表电源指示灯亮，轻轻按一下电加热管启动按钮。启动指示灯亮。按顺时针方向轻轻旋转电加热管调节按钮，电压表的电压缓缓升起，把电压调到100V～150V之后开始加热。3.全回流（1）当加热到玻璃视盅中的塔板有蒸汽上升时，适当打开冷却水调节阀门。（2）适当的调节加热电压，不要出现液泛现象。（3）但塔板各层的温度，回流的流量都稳定之后，分别取塔顶样品、塔釜残液样品、原料样品送到色谱仪中化验，把数据输入到计算机数据解决软件中，就可计算出全回流下的全塔平均效率。4.从各层塔板取出气相和液相样品，送到色谱仪中分析，可得出相应塔板的单板效率。5.部分回流（1）全回流稳定之后，打开回流分派器电源，打开阀3、进料口阀门2、阀6，打开进料泵电源，调节进料口2阀门和阀4来调节进料流量。（2）回流分派仪表的分派比一般设为1：4或1：3.（3）待部分回流稳定后，取塔顶样品、塔釜残液样品、原料样品送到塞谱中化验，把数据输入到计算机数据解决软件中，就可计算出部分回流下的全塔平均效率。6.结束实验（1）实验结束后，关上进料泵电源，回流比分派器电源，电加热罐电源。（2）打开成品罐放空阀、原料罐上的放空阀、阀8、阀10和11阀，关上阀6和阀3，打开循环泵电源，把塔釜和原料罐的料达成成品罐中混合，打完之后关上成品罐和原料罐上的所有阀门，关上仪表电源和总电源，为下次重做实验做好实验。注意事项：（1）实验前，必须手动（电压为100V）给釜中缓缓升温，30min后再进行塔釜温度手自动控制，否则会因受热不均而导致玻璃视盅炸裂。（2）塔顶放空阀一定要打开。（3）料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。（4）部分回流时，进料泵电源启动前务必打开进料阀，否则会损害进料泵。五、实验报告１．将塔顶、塔底温度和组成等原始数据列表。２．按全回流和部分回流分别计算理论板数。３．计算全塔效率、单板效率或等板高度。４．分析并讨论实验过程中观测到的现象。实验十二填料精馏塔系统实验一、实验目的1．了解连续精馏塔的基本结构及流程。2．掌握连续精馏塔的操作方法。3．学会填料精馏塔等板高度的测定方法。4．拟定部分回流时不同回流比对精馏塔效率的影响。二、基本原理等板高度（HETP）等板高度（HETP）是指与一层理论塔板的传质作用相称的填料层高度。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，通过实验测得塔顶产品组成XD、料液组成XF、热状态q、残液组成XW、回流比R和填料层高度Z等有关参数，用图解法求得理论板数后，即可拟定：HETP＝Z/NT。三、实验装置与流程本实验装置为填料精馏塔，其特性数据如下：塔内径D内＝68mm，塔内填料层总高度Z=1.6m（乱堆），进料位置距填料层顶面1.2m处，即精馏段填料层高为1.2m，提馏段填料层高0.4米。填料为不锈钢高效θ环，其尺寸为Ф10×10mm填料精馏塔实验装置如图1所示：四、实验环节及注意事项（一）实验环节： 1.配料（1）把纯净水和酒精质量配置成质量浓度为16%~19%的溶液，关闭成品罐排污阀、阀5、阀2、阀1、打开成品罐排空阀和阀7，把配好的浓液从成品罐排空阀上的漏斗加至成品罐2／3以上。（2）关闭阀9、塔釜排污阀和阀8，打开塔釜排空阀和阀2，让浓液从成品罐流入塔釜中，至塔釜2／3处，关闭阀2和塔釜排空阀。（3）关闭原料罐排空阀、阀10、阀3和阀4打开原料罐排空阀和阀5让成品罐剩下中的溶液所有流到原料罐中，完毕之后关闭阀5，关上原料罐排空阀剩很小一个缝。2.加热（1）打开阀6，关上阀11、阀7、进料阀1和进料阀2，成品罐的排空阀开一个很小的缝、。（2）打开塔顶排气管的阀门，加热之前一定要检查。（3）检查塔釜、成品罐和原料罐上的液位指示器上的阀门是否打开，没有打开的一定要打开，顺时针方向关闭，逆时针方向打开。（4）检查冷却水流通是否正常。（5）打开控制柜上的电源开关，把加热管手自动转换开关转到手动，把电加热罐手动调节旋钮轻轻按逆时针方向旋到底。打开仪表电源，仪表电源指示灯亮，轻轻按一下电加热管启动按钮。启动指示灯亮。按顺时针方向轻轻旋转电加热管调节按钮，电压表的电压缓缓升起，把电压调到100V～150V之后开始加热。3.全回流（1）当加热到玻璃视盅中的塔板有蒸汽上升时，适当打开冷却水调节阀门。（2）适当的调节加热电压，不要出现液泛现象。（3）但塔板各层的温度，回流的流量都稳定之后，分别取塔顶样品、塔釜残液样品、原料样品送到色谱中化验，把数据输入到计算机数据解决软件中，就可计算出全回流下的全塔平均效率。4.从各层塔板取出气相和液相样品，送到色谱仪中分析，可得出相应塔板的单板效率。5.部分回流（1）全回流稳定之后，打开回流分派器电源，打开阀3、进料口阀门2、阀6，打开进料泵电源，调节进料口2阀门和阀4来调节进料流量。（2）回流分派仪表的分派比一般设为1：4或1：3。（3）待部分回流稳定后，取塔顶样品、塔釜残液样品、原料样品送到塞谱中化验，把数据输入到计算机数据解决软件中，就可计算出部分回流下的全塔平均效率。6.结束实验（1）实验结束后，关上进料泵电源，回流比分派器电源，电加热罐电源。（2）打开成品罐放空阀、原料罐上的放空阀、阀8、阀10和11阀，关上阀6和阀3，打开循环泵电源，把塔釜和原料罐的料达成成品罐中混合，打完之后关上成品罐和原料罐上的所有阀门，关上仪表电源和总电源，为下次重做实验做好实验。注意事项：（1）实验前，必须手动（电压为100V）给釜中缓缓升温，30min后再进行塔釜温度手自动控制，否则会因受热不均而导致玻璃视盅炸裂。（2）塔顶放空阀一定要打开。（3）料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。（4）部分回流时，进料泵电源启动前务必打开进料阀，否则会损害进料泵。五、实验报告１．将塔顶、塔底温度和组成等原始数据列表。２．按全回流和部分回流分别计算理论板数。３．计算全塔效率、单板效率或等板高度。

附件20℃时乙醇溶液的密度与质量百分数的对照表质量%密度Kg/m3质量%密度Kg/m3质量%密度Kg/m3质量%密度Kg/m30998.232950.464881.896801.41996.433948.665879.597798.52994.534946.866877.198795.53992.835944.967874.899792.44991.036943.168872.4100789.55989.437941.169870.06987.838939.270867.77986.339937.271865.38984.840935.272862.99983.341933.173860.510981.942931.174858.111980.543929.075855.612979.144926.976853.213977.845924.777850.814976.346922.678848.415975.147920.479845.916973.948918.280843.417972.649916.081841.018971.350913.882838.519970.051911.683836.020968.652909.484833.521967.353907.185831.022965.954904.986828.423964.555902.687825.824963.156900.388823.225961.157898.089820.626960.258895.790818.027958.759893.491815.328957.160891.192812.629955.561888.893809.830953.862886.594807.131952.163884.295804.2

实验十三洞道干燥实验装置实验一、实验目的1．熟悉常压洞道式（厢式）干燥器的构造和操作；2．测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变、物料与气流的接触方式不变）下的湿物料干燥曲线和干燥速率曲线；3．测定该物料的临界湿含量X0；4．掌握有关测量和控制仪器的使用方法。二、基本原理当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周边介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可分为两个阶段。第一个阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地达成物料表面。因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段亦称为表面气化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量所有用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸汽分压也维持恒定