1、化工原理實驗福建農林大學食品科學學院化工原理實驗室二一四年九月制藥工程2012級化工原理實驗安排表日期星期時 間實驗一實驗二實驗三實驗四實驗五實驗六11月3日一6:00-8:30全體同學在 教室上實驗理論課（帶實驗指導書、筆和紙）11月8日六88：0010：00第組第組10：0012：00第組第組11月8日六1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月9日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月9日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月15日六1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月15日六1：003：00第組第組3：005：00第組第

2、組11月16日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月16日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月22日六1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月22日六1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月23日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組11月23日日1：003：00第組第組3：005：00第組第組 具體分組如下（表中數字為學號末兩位數）：第組第組第組第組第組第組第組第組01-1213-2425-3536-454655柯建華56-6768-7980-90（共10人）（共10人）（共10人）（共10人）（共11人）（共10

3、人）（共10人）（共11人）注意事項：1、實驗地點：下安實驗樓3號樓五層化工原理實驗室2、各位同學務必按上述安排準時參加實驗，未經指導教師（李喜載批準， 不得擅自調換實驗時間或缺席。3、實驗時帶實驗指導書、筆和實驗報告紙。4、如遇節假日，另找時間補上。 5、因參加實驗人數多，安排復雜，請班長或學習委員將此表復印，人手一份，以免出錯。食品科學學院化工原理實驗室 2014、10目 錄前言實驗一 流體流動阻力實驗6實驗二 離心泵實驗12實驗三 恒壓過濾實驗（設計性實驗）18實驗四 傳熱實驗21實驗五 精餾實驗27實驗六 干燥實驗35前 言一、化工原理實驗的特點化工原理實驗屬

4、于工程實驗范疇，與一般化學實驗相比，不同之處在于它具有工程特點。每個實驗項目都相當于實際生產中的一個單元操作，通過實驗能建立起一定的工程概念。因此，在實驗課的全過程中，學生在思維方法和創新能力方面都得到培養和提高，為今后的工作打下堅實的基礎。二、化工原理實驗教學目的化工原理實驗是一門技術基礎實驗課，本課程內容強調實踐性和工程觀念，并將能力和素質培養貫穿于實驗課的全過程。圍繞化工原理課程中最基本的理論，通過驗證性和設計性的實驗，培養學生掌握實驗研究方法，訓練其獨立思考、綜合分析問題和解決問題的能力。化工原理教學除了系統地講授基礎理論外，實驗教學也是一個必不可少的實踐性環節。因此，實驗教學在化工原

5、理教學中的作用、地位及其意義，不容忽視。化工原理實驗教學目的主要有以下幾點：1鞏固和深化理論知識在學習化工原理課程的基礎上，進一步理解一些比較典型的已被或將被廣泛應用的化工過程與設備的原理和操作，鞏固和深化化工原理的理論知識。2提供一個理論聯系實際的機會用所學的化工原理理論知識去解決實驗中遇到的各種實際問題。3培養學生從事科學實驗的初步能力實驗能力主要包括：為了完成一定的研究課題，設計實驗方案的能力。進行實驗，觀察和分析實驗現象的能力和解決實驗問題的能力。正確選擇和使用測量儀表的能力。將實驗的原始數據進行數據處理以獲得實驗結果的能力。運用文字表達技術報告的能力等。只有通過一定數量的實驗訓練，才

6、能掌握各種實驗技能，為將來從事科學研究和解決工程實際問題打好堅實的基礎。4培養科學的思維方法、嚴謹的科學態度和良好的科學作風，提高自身素質水平。三、化工原理實驗教學要求學生做化工原理實驗要求按以下三個環節進行。1、實驗課前預習化工原理實驗裝置及流程較為復雜，測試儀器較多，課前預習尤其重要。要求學生實驗課前認真閱讀實驗教材及理論教材有關內容，清晰地掌握實驗目的和要求、實驗內容和實驗依據的原理。2、實驗課中實際操作學生進入實驗室，得到教師允許后，才能啟動設備。在實驗過程中，學生要按規程認真操作。發現儀器儀表有故障，應立即向教師報告，不得擅自行事。觀察實驗現象要認真，測定實驗數據要細致，記錄數據結果

7、要詳盡。積極開動腦筋，深入思考，善于發現問題，解決問題。全部數據記錄完畢，交于指導教師審查可行后，才可結束實驗。實驗結束，將設備和儀表恢復原狀，整理臺面，清掃環境。3、實驗課后編寫實驗報告實驗報告雖以實驗數據的準確性和可靠性為基礎，但將實驗結果整理成一份好的報告，卻也是需要經過訓練的一種實際工作能力。往往有這樣的情形，有一些學生實驗技能較好，實驗也做得成功，卻整理不出一篇像樣的實驗報告。因此，對于學生來說，編寫實驗報告也是一項需要經過嚴格訓練的工作，這種訓練對今后寫好科學論文和研究報告大有裨益。四、化工原理實驗一般注意事項與一般化學實驗比較，化工原理實驗有其共性，也有其本身的特殊性。除了每個實

8、驗的特殊要求外，在這里提出化工原理實驗必須遵守的注意事項和一些必備的最起碼的安全知識。1、愛護一切實驗設備與器材，精心操作，盡心維護。化工原理實驗裝置復雜，管道儀表繁多，易碎易壞難替換，價格昂貴，一個人的粗心大意或使用不當，不僅會造成國家財產損失，而且會使實驗教學中斷，使別人失去學習研究機會。2、實驗前要認真閱讀實驗教材和裝置儀器說明書，仔細檢查實驗裝置和儀器儀表是否完好。實驗完畢，認真整理，恢復裝置原狀，保持環境整潔。若有損壞，立即報告。有了損壞或隱患不報告，往往會使下一輪從事實驗的人員不明真相而操作，從而發生事故，這種不道德行為應該杜絕。3、細心觀察記錄與思考，嚴格按操作規程操作，注意培養

9、認真細致的科學作風。4、高度重視防止觸電，高壓爆炸，火災、中毒等安全工作。實驗前要了解總電閘、分電閘位置，嚴禁濕手操作電器開關。5、不得穿拖鞋、背心進實驗室；不得在實驗室打鬧和大聲喧嘩；不得在實驗室進食；不準擅自離開操作崗位。6、每位同學應按實驗安排表準時到指定地點參加實驗，未經指導教師許可，不得擅自調換實驗項目。五、化工原理實驗成績評定化工原理實驗成績實行結構成績制，分為兩部分：1、預習情況、實驗操作及實驗報告共占50。2、期末筆試成績占50。 期末筆試為閉卷考試，主要考核學生對工程實驗研究方法掌握和應用的程度，包括以下幾方面的內容：實驗方法、實驗原理、實驗設計、實驗操作、數據處理、實驗分析

10、、工程實踐等幾方面的內容。一般以45人為一小組合作進行實驗。實驗前必須作好組織和安排工作，做到既分工、又合作，每個組員要各負其責，并且盡可能在適當的時候進行輪換工作，這樣既能保證實驗的質量，又能使每位同學得到較全面的訓練。實驗一 流體流動阻力實驗一、實驗目的及任務：1、掌握流體流動阻力損失的測量方法；2、測定光滑管的Re曲線，并與相應的經驗公式進行比較；3、測定球閥的局部阻力系數。二、基本原理：不可壓縮流體（如水）在圓形直管中作穩定流動時，由于粘性和渦流的作用產生摩擦阻力；流體在流過突然擴大處、彎頭或閥門等管件時，由于流體運動的速度和方向突然發生變化，產生局部阻力，而摩擦阻力和局部阻力均造成流

11、體流動的阻力損失，前者稱為直管阻力損失（沿程阻力損失），后者稱為局部阻力損失。1、摩擦系數與雷諾數Re的關系影響直管摩擦阻力的因素較多，在工程研究中，利用因次分析法簡化實驗，引入無因此數群：雷諾數： 相對粗糙度： e / d管路長徑比： l/ d可導出： 這樣，可通過實驗方法測定阻力損失pf，再利用下式可求得摩擦因數： 因此，通過改變流體的流速可測定出不同Re下的摩擦系數，即可得出一定相對粗糙度的管子的Re關系。2、局部阻力系數的測定局部阻力損失可用下式計算：只要測得pf，就可利用上式求得。3、流體流速u的計算本實驗通過測定流體流過孔板流量計的壓差R，利用下式可求得管路中水的流量VS，進而可求

12、得流速u： VS=C1.R C2 式中： VS 水的流量， m3/h；C1 、C2孔板流量計參數，本裝置： C1=1.3 C2=0.5；R 孔板壓差， kPa， 由實驗測得。則： 式中：d管內徑，根據具體管路確定。 三、實驗裝置與流程：如圖1所示，在設備中有6條橫向排布的管線，自上而下分別為：No1 層流管，為6×1.2mm的不銹鋼管，兩測壓點距離1.2m；No2 球閥與截止閥，為27×3.5mm的不銹鋼管；No3 光滑管，為27×3.5mm的不銹鋼管，兩測壓點距離1.5m；No4 粗糙管，為27×2.5mm的鍍鋅管，兩測壓點距離1.5m；No5 突然擴

13、大管，為22×3mm48×3mm的不銹鋼管；No6 孔板流量計管線，為48×3mm的不銹鋼管實驗時，離心泵將水箱內的清水打入系統中，經孔板流量計計量后，通過管路切換閥門進入相應的測量管線，在管內流動的壓頭損失，可由壓差傳感器（或倒U型壓差計）測量。實驗中，可以通過調節流量調節閥改變流量，測定不同流量下的壓頭損失。圖圖1 實驗裝置流程圖1離心泵 2 水箱 3 孔板流量計 4管路切換閥5 測量管線 6 穩流罐 7 流量調節閥 8層流流量調節閥圖2 管路測壓連通器與倒U型壓差計示意圖 圖2為管路測壓連通器與倒U型壓差計的示意圖，其中a1，a2，f1，f2，分別與圖1中的

14、a1，a2，f1，f2相連接。若要測某管路的壓降，即打開與其相連的測壓管線上的閥門，關閉其他管線上的閥門，則壓力傳感器測量的壓降即為該管路上的壓降。若在流量為0時，壓力傳感器儀表上顯示的數值（或倒U型壓差計中的差值）不為0，則有可能測壓管線中有氣體存在。此時可以按以下步驟進行排氣，直到將管線中的氣體排凈：1、適當打開泵的出口閥，使管路中有水流動；2、打開v3，v4，v5，v6，2030秒；3、關閉v3，v4；4、打開v7，將倒U型壓差計中的水排凈；5、關閉v5，v6，v7；6、雙手同時打開v3，v4；7、關閉泵的出口閥，使流量為零，此時若倒U型壓差計中的差值為0，則說明管線中的氣已排凈，否則需

15、重復上述步驟繼續排氣。若倒U型壓差計中充滿水，可將v3、v4關閉，打開v5，v6，v7；則倒U型壓差計中的水即可排出。排氣操作結束，需請指導老師檢查。四、操作要點及注意事項：1、先熟悉流程中的儀器設備及與其配套的電器開關，并檢查水箱內的水位，然后開啟離心泵。2、開啟離心泵前需全開進口閥和全關出口閥，泵正常工作后緩慢調節出口閥開度至所需大小，不得長時間關閉出口閥。3、實驗開始，系統要先排凈氣體。最后，關閉流量調節閥，檢查倒U型壓差計兩端的液面。若相平，則可以開始實驗，若不平，則需要重新排氣。4、讀取數據時，應注意數據穩定后再讀數（一般需在流量調節閥改變后35分鐘）。5、測完一條管線的數據后，需再

16、測取其他管線的數據時，應再次檢查倒U型壓差計的液面是否相平。若不平，則需再排氣。兩條管線的轉換時不必關閉離心泵。6、做完全部實驗后，關閉離心泵和總電源，將所有管線上的閥門恢復原狀。五、實驗報告格式與內容（實驗報告需使用學校統一的實驗報告紙）實驗名稱 實驗人姓名 學號 實驗日期 月 日 設備號數 同組人員姓名 1、 實驗內容簡要說明本次實驗完成了哪些項目和解決了什么問題。2、 實驗基本原理簡要說明本次實驗所依據的基本原理，包括實驗涉及的主要概念、實驗依據的重要定律、公式及據此推算的重要結果。3、 實驗裝置寫出實驗所使用的主要設備和儀表的名稱。4、 實驗數據記錄 表一：光滑管Re曲線的測定水溫 序

17、號管 路 壓 降壓差計讀數（pf）（Pa）孔 板 流 量 計壓差計讀數（R）（Pa）左右差值左右差值12345678910 表二：球閥局部阻力系數的測定水溫 序號球 閥 壓 降壓差計讀數（pf）（Pa）孔 板 流 量 計壓差計讀數（R）（Pa）左右差 值左右差 值123455、 計算示例以原始數據為例，把各項計算過程列出，以說明數據整理結果表中的各項結果是如何得到的。每個測定項目每人需分別寫出一組的計算示例，并需注明為第幾組數據。6、 實驗結果 數據整理序號Re曲線的測定球閥局部阻力系數的測定流量（m3/s）流速（m/s）Re流量（m3/s）流速（m/s）1*注：上述表中的各組數據需全部列出。

18、 在雙對數坐標紙上用所得的數據標繪出Re關系曲線。7、實驗分析與討論對實驗中的異常現象進行分析討論。對實驗的結果提出自己的看法。對實驗的方法或操作提出建議或改進方法。 實驗二 離心泵實驗一、實驗目的及任務：1、掌握離心泵的操作；2、測定離心泵在恒定轉速下的特性曲線；3、測定管路特性曲線。二、基本原理：1、離心泵特性曲線的測定離心泵的特征方程是從理論上對離心泵中液體質點的運動情況進行分析研究后，得出的離心泵壓頭與流量的關系。離心泵的性能受到泵的內部結構、葉輪形式和轉速的影響，在實際工作中，其內部流動的規律比較復雜，實際壓頭要小于理論壓頭。因此，離心泵的揚程尚不能從理論上作出精確的計算，需要實驗測

19、定。在一定轉速下，離心泵的揚程、軸功率、效率分別與其流量之間的關系，即為離心泵的特性。離心泵的揚程可由離心泵進、出口間的能量衡算求得： H H真空度+ H表壓力+ H0 式中：H離心泵的揚程，m；H真空度離心泵進口的真空度，m ；H表壓力離心泵出口的表壓力，m。 H0兩測壓口間的垂直距離，本實驗裝置H0= 0.5m 。泵的軸功率： N = N電機電機傳動 其中：N電機電機輸入功率，由功率表讀出；電機電機效率，可取0.9； 傳動傳動裝置的效率，可取1.0；泵的有效功率： 式中：Ne泵的有效功率，kw；Q泵的流量，由流量表讀出， m3/s； 流體密度，kg/m3。因此，泵的效率為：2、管路特性曲線

20、的測定管路特性曲線表達了某一特定管路的流量與所需壓頭之間的關系，該關系可用下式表示：heZ+p/g+f(Q) 本實驗是在固定離心泵出口閥開度的情況下，通過變頻器改變離心泵的轉速，從而實現管路流量的改變。三、實驗裝置與流程： 圖一、離心泵流程圖1 水箱 2 離心泵 3 孔板流量計d=21mm4 渦輪流量計 5流量調節閥如圖一所示，水箱內的清水，自泵的吸入口進入離心泵，在泵殼內獲得能量后，由出口排出，流經孔板流量計和渦輪流量計后，返回水箱，循環使用。在流程中安裝渦輪流量計，以其為標準，還可以對孔板流量計的孔流系數進行校正。本實驗過程中，需測定液體的流量、離心泵進口和出口處的壓力、以及電機的功率；另

21、外，為了便于查取物性數據，還需測量水的溫度。四、操作要點及注意事項：1、先熟悉流程中的儀器設備及與其配套的電器開關，并檢查水箱內的水位。2、離心泵性能測定實驗：需在恒定轉速下測定離心泵的特性曲線。通過調節流量調節閥5來改變泵的流量。本次實驗測定兩種轉速下的離心泵特性曲線。通過變頻器改變電動機的頻率，從而改變泵的轉速。建議頻率分別為50赫茲和45赫茲。3、測定管路特性曲線時，通過改變電動機的頻率來改變泵的流量，而不能通過流量調節閥5來改變泵的流量。注意電動機的頻率不得超過50赫茲。本次實驗測定兩種出口閥開度下的管路特性曲線。建議頻率為50赫茲時，通過流量調節閥5，分別將泵的流量調節至4.5m3/

22、h和3.5m3/h左右。4、開啟離心泵前需全開進口閥和全關出口閥，泵正常工作后緩慢調節出口閥開度至所需大小，不得長時間關閉出口閥。5、為了保證實驗的完整性，進行上述各次實驗時，均應測取零流量時的數據。6、每個項目的轉換時，不必關閉離心泵。7、做完全部實驗后，關閉離心泵和電源。五、實驗報告格式與內容實驗名稱 實驗人姓名 學號 實驗日期 月 日 設備號數 同組人員姓名 1、實驗內容2、實驗基本原理3、實驗裝置4、實驗數據記錄離心泵型號 泵轉速 水溫 表一：離心泵特性曲線的測定電機頻率為50Hz電機頻率為45Hz序號進口壓力真空表讀數（m）出口壓力表讀數（m）渦輪流量計讀數（m3/h）電機功率表讀數

23、（kW）進口壓力真空表讀數（m）出口壓力表讀數（m）渦輪流量計讀數（m3/h）電機功率表讀數（kW）12345678910*真空表讀數需紀錄“、” 表二：管路特性曲線的測定閥門開度1（電機頻率為50Hz時，流量為4.5 閥門開度2（電機頻率為50Hz時，流量為3.5 序號電機頻率（Hz）進口壓力真空表讀數(m)出口壓力表讀數 (m)渦輪流量計讀數 (m3/h)電機頻率（Hz）進口壓力真空表讀數(m)出口壓力表讀數 (m)渦輪流量計讀數 (m3/h)123456789105、計算示例只需寫出電機頻率為50Hz及閥門開度1時的計算示例即可。6、實驗結果 數據整理表一：離心泵特性曲線的測定電機頻率為

24、50Hz電機頻率為50Hz序號流量Q（m3/h）揚程H（m）軸功率N（kW）效率流量Q（m3/h）揚程H（m）軸功率N（kW）效率1表二：管路特性曲線的測定閥門開度1（電機頻率50Hz時，流量取4.5m3/h）閥門開度2（電機頻率50Hz時，流量取3.5m3 /h）序號電機頻率f（Hz）流 量Q（m3/h）揚程 H（m）電機頻率f（Hz）流 量Q（m3/h）揚程 H（m）1分別在三張直角坐標紙上繪出下述各種曲線：a、 在第一張直角坐標紙上繪出電機頻率為50 Hz時的離心泵特性曲線（三條）。注：本圖中需注明泵的型號和轉速。b、 在第二張直角坐標紙上繪出電機頻率為45 Hz時的離心泵特性曲線（三條

25、）。注：本圖中只需注明泵的型號，不必注明泵的轉速。c、 在第三張直角坐標紙上繪出電機頻率為50 Hz及45 Hz時離心泵的HQ曲線（兩條）和兩種閥門開度的管路特性曲線（兩條）。注：本圖中不注明泵的型號及轉速。根據上述第三張圖所得到的4個工作點的數據填入下述表三中。表三對應狀態電機頻率（Hz）5045閥門開度1212工作點流量（m-3h-1）壓頭（m）7、實驗分析與討論實驗三 恒壓過濾實驗（設計性實驗）一、實驗目的及任務：1、了解板框過濾機的構造并掌握其操作方法；2、測定恒壓過濾常數K和qe；本實驗要求測定兩種過濾壓力下的過濾常數K和qe；二、實驗要求1、 根據上述實驗目的和任務自行設計實驗方案

26、和方法。2、 自行設計數據記錄表格及數據處理表格。三、實驗裝置與流程：如圖一和圖二所示，濾漿桶內配有一定濃度的輕質碳酸鈣懸浮液（24%左右）的輕質碳酸鈣懸浮液，用電動攪拌器進行均勻攪拌(漿液不出現旋渦為宜)。啟動旋渦泵，調節閥門3使壓力表5指示在規定值。濾液在計量槽內計量。圖一 恒壓過濾實驗流程示意圖1調速器 2電動攪拌器 3、15截止閥 4、6、10、12、13、16球閥5、7壓力表 8板框過濾機 9壓緊裝置 11計量槽 14旋渦泵17濾漿桶過濾操作時液體的流向：濾漿桶17旋渦泵14閥門6板框過濾機8過濾入口通道過濾出口通道計量槽11洗滌操作時液體的流向：自來水板框過濾機8洗滌入口通道洗滌出

27、口通道計量槽11四、操作要點及注意事項：1、過濾板與框之間的密封墊應注意放正，過濾板、框及濾布的孔道應對齊。用搖柄把板、框、密封墊及濾布壓緊，以免漏液。板框過濾機的板、框排列順序為：固定頭-非洗滌板-框-洗滌板-框-非洗滌板-可動頭。安裝濾布前需將先濾布浸濕。 2、計量槽內的流液管口應貼槽壁，否則液面波動影響讀數。 3、電動攪拌器為無級調速。使用時首先接上系統電源，并撿查是否已將調速鈕調至最小位置，然后打開調速器開關，調速鈕由小到大緩慢調節，切勿反方向調節或調節過快損壞電機。 4、啟動攪拌器前，用手旋轉一下攪拌軸以保證順利啟動攪拌器。5、使閥門3、10、15處于全開、閥門6、12處于全關狀態。

28、待濾漿桶17內的漿液攪拌均勻后（約需攪拌10分鐘左右），啟動旋渦泵14，調節閥門3使壓力表5達到規定值。6、待壓力表5穩定在規定值后，打開濾漿進口閥6。7、過濾過程中，必要時可通過閥門3的微量調節，使過濾壓力恒定。漩渦泵工作過程中，不得全關閥門3和15。 8、做完一個壓力的實驗后開大閥門3，并關閉進口閥6。開啟濾框壓緊裝置，卸下濾框，將濾布上的濾餅放回到濾漿桶內，并將濾布置于水桶內用刷子清洗(勿用手揉搓)干凈，濾布清洗干凈后勿用手擰干，以免損壞濾布。放出計量槽內液體并倒回到濾漿桶內，以保證濾漿濃度恒定。9、改變過濾壓力，重復上述實驗。改變過濾壓力時，不必關閉漩渦泵和攪拌器。10、實驗結束，關閉

29、漩渦泵電源，將調速鈕旋至最小位置后關閉調速器電源開關，用自來水將泵及所有管路清洗干凈。11、拆卸和清洗板框時，注意不要丟失密封墊圈。五、實驗報告格式與內容實驗名稱 實驗人姓名 學號 實驗日期 月 日 設備號數 同組人員姓名 1、實驗內容2、實驗基本原理3、實驗裝置4、實驗數據記錄（以表格形式列出）5、計算示例分別求出兩種過濾壓力下的K和qe；*每種過濾壓力每人均需寫出一組計算示例。6、實驗結果數據整理（以表格形式列出）在同一張直角坐標紙上繪出兩種過濾壓力下的q的關系圖線。在雙對數坐標紙上繪出Kp的關系圖線。7、實驗分析與討論24實驗七 傳 熱 實 驗 一、實驗目的及任務1、通過實驗提高對給熱系

30、數特征數關聯式的理解，并分析影響給熱系數的因素，了解工程上強化傳熱的措施。2、，測定不同流速下的普通套管換熱器及強化套管換熱器的給熱系數，并對實驗數據進行處理，得出特征數方程中常數A、m的值。二、基本原理對流傳熱的核心問題是求算給熱系數 ，當流體無相變時對流給熱系數特征數方程的一般形式為： 對于流體在圓形直管中作強制湍流而言，Gr數可以忽略，則上式可以表示成： 本實驗屬于流體被加熱過程，可取n0.4，故 （1） 在等式兩邊取對數： 在雙對數坐標中以對作圖可得一直線，該直線的斜率和截距分別為式（1）中的指數m和系數A。 對于式（1）的關聯，首先要有Nu、Re、Pr的數據組。其特征數定義式分別為：

31、 ； ； 實驗中通過測定不同流速下孔板流量計的壓差，空氣的進、出口溫度和換熱器的壁溫（因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內、外壁溫度與壁面的平均溫度近似相等），根據所測的數據，經過查物性數據和計算，可求出不同流量下的和。通過熱量恒算，可求出傳熱量，再由牛頓冷卻定律，求出不同流速下的給熱系數值，進而算得Nu數值。傳熱量Q可由下式求得： 式中：Q傳熱量，W；ms空氣質量流量， kg/h；Cp定性溫度下空氣定壓比熱容， J/（kg·）；t1、t2空氣進、出口溫度，；定性溫度下空氣密度，kg/；VS空氣體積流量，/h；VSC1.RC2 式中：R孔板流量計的壓差，Kpa

32、； C1、C2孔板流量計參數，本裝置：C126.2；C20.54。牛頓冷卻定律： 式中：給熱系數，W/（m²·）；A傳熱面積(銅管內表面積)，m²；tm管壁溫度與管內流體溫度的對數平均溫差，；tm tw1、tw2蒸汽進、出口處壁溫，。三、實驗裝置與流程： 如圖1所示，該實驗裝置的主體為一套管換熱器，其外管為1½”玻璃管，內管為f25×2mm紫銅管，有效長度為1.25m。蒸汽發生器（為電加熱釜）所產生的蒸汽流過套管管間時，放出熱量而被冷凝，（冷凝水經導管流回加熱釜）；空氣由旋渦氣泵引人并流經孔板流量計后進入內管，與管外蒸汽逆向流動并被加熱。空氣進

33、出口溫度和壁溫分別由鉑電阻（Pt100）測量，測壁溫的兩支鉑電阻用導熱絕緣膠固定在管外壁，孔板流量計的壓差通過壓力傳感器轉換為電信號由表頭顯示,其單位為kPa。圖1、套管式換熱器實驗設備流程圖1、蒸汽發生器 2、蒸汽管 3、補水口 4、補水閥 5、排水閥6、套管換熱器 7、放氣閥 8、冷凝水回流管 9、空氣流量調節閥10、壓力傳感器 11、孔板流量計 12、空氣管 13、風機四、操作步驟：1、首先熟悉裝置中配電箱各按鈕與設備的對應關系，以便正確開啟按鈕。2、檢查蒸汽發生器中水位，使液位保持在液位計高度的1/22/3；若水量不足，及時添加，而后關閉蒸汽發生器補水閥。3、打開總電源開關及儀表開關。

34、4、接通蒸汽發生器的加熱電源，打開排放不凝氣閥門（有一點開度即可）。5、待蒸汽產生且壁溫達100后，開啟風機（開啟前需全開出口閥），將空氣流量控制在某一定值。待空氣進出口溫度、壁溫穩定后，記錄空氣進出口溫度、壁溫和孔板壓降讀數。通過出口閥改變空氣流量，重復實驗，記錄若干組數據。6、強化傳熱實驗：在上述實驗完成后，再進行強化傳熱實驗。將強化元件插入紫銅管中，改變空氣流量，并記錄數若干組據。7、實驗項目轉換時，不必關閉風機和蒸汽發生器。8、實驗結束后，先停蒸汽發生器電源，再停風機，最后關閉總電源，清理現場。五、注意事項：1、蒸汽發生器液位控制在兩紅線之間，以免燒壞加熱器；2、風機不要在出口閥關閉下

35、運行；3、不凝性氣體排放閥在實驗過程中應始終微開，嚴禁全關！4、調節空氣流量時，要做到心中有數。為保證湍流狀態，孔板壓降不小于0.2Kpa。5、每改變一個流量后，應等到數據穩定后再讀取數據。6、注意防止被高溫部件或蒸汽燙傷。7、抽拉強化元件時，務必拔起空氣出口處的熱電偶，防止損壞熱電偶。強化元件裝入管中后，應記住將熱電偶插回原位，并保證熱電偶的末端（測溫點）位于換熱管中心。六、實驗報告格式與內容實驗名稱 實驗人姓名 學號 實驗日期 月 日 設備號數 同組人員姓名 1、實驗內容2、實驗基本原理3、實驗裝置4、實驗數據記錄普通套管換熱器傳熱實驗序號空氣進口溫度t1()空氣出口溫度t2()蒸汽進口處

36、壁溫tw1()蒸汽出口處壁溫tw2()孔板壓降R(kPa)12345678910強化套管換熱器傳熱實驗數據序號空氣進口溫度t1()空氣出口溫度t2()蒸汽進口處壁溫tw1()蒸汽出口處壁溫tw2()孔板壓降R(kPa)123456789105、計算示例*普通套管換熱器和強化套管換熱器各寫出一組計算示例。6、實驗結果 計算結果序號定性溫度tCpPrNuRe1 在同一張雙對數坐標紙上作出普通和強化傳熱時的Re關系圖線。 寫出普通和強化傳熱時給熱系數的特征數關聯式：。7、實驗分析與討論。實驗九 精餾實驗一、實驗目的及任務： 1、了解精餾塔的基本構造和操作。2、測定精餾塔在全回流條件下的全塔板效率及單

37、板效率；3、測定精餾塔在部分回流條件下的全塔板效率。二、基本原理 在板式精餾塔中，由塔釜產生的蒸氣沿塔逐板上升，與來自塔頂逐板下降的回流液在塔板上實現多次接觸，進行傳熱與傳質，使混合液達到一定程度的分離。回流是精餾操作得以實現的基礎，回流比是精餾操作的重要參數之一，它的大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。此外，不同進料位置、不同進料濃度、不同進料量等同樣影響著精餾操作的分離效果。在塔設備的實際操作中，由于受到傳質時間和傳質面積的限制以及其它一些因素的影響，一般不可能達到汽液平衡狀態，實際塔板的分離作用低于理論塔板，因此，我們可以用全塔效率和單板效率來表示塔的分離效果。1、理論塔板數N對于二元物

38、系，若已知其平衡數據，則根據餾出液組成XD，原料液組成XF，釜液組成XW，回流比R及進料狀態可求得理論塔板數N（求法見化工原理教材）。2、全塔板效率E0全塔板效率E0是理論塔板數N與實際塔板數Ne之比（塔板數皆不包括塔釜）。即E0N/Ne3、單板效率Emv對第n板（自上而下數）而言，其單板效率Emv可用下式計算：Emv（yn-yn+1）/(yn*-yn+1)式中：yn離開第n塊板的汽相組成；yn+1進入第n塊板的汽相組成；yn*與第n塊板的液相組成（Xn）相平衡的汽相組成。在本實驗中，單板效率Emv是在全回流情況下測定的，此時R為無限大，操作線與對角線重合。因此yn+1xn，ynxn1，亦即在

39、全回流情況下，如欲測定第n塊板的單板效率Emv，只需測出該板及其上一塊板的液相組成xn和xn1，并根據xn的值，由平衡曲線上找出yn*，再代入下式，即得該板的單板效率Emv： Emv= (xn1- xn)/( yn*- xn)三實驗裝置與流程實驗裝置與流程如圖1所示，精餾塔為篩板塔，共有八塊塔板，塔身設有一節玻璃視盅，另在16塊塔板上均設有液相取樣口。在進料處和塔頂回流液入口處還設有取樣口。塔板上的篩孔為正三角形排列。蒸餾釜裝有液位計、電加熱棒、控溫電熱棒、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀察釜內液面高度、控制電加熱量、測量釜溫、測量塔板壓降和塔釜液相取樣。圖1 精餾實驗裝置流程示意圖1塔

40、頂冷凝器 2塔身 3視盅 4塔釜 5控溫棒 6支座7加熱棒 8塔釜液冷卻器 9轉子流量計 10回流分配器11原料液罐 12原料泵 13緩沖罐 14加料口 15液位計塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，管外走蒸汽，管內走冷卻水。塔釜液出口裝有冷卻器，將釜液冷卻后送回原料儲罐。回流分配裝置由回流分配器與控制器組成。回流分配器由玻璃制成，兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根4mm的玻璃棒，內部裝有鐵芯，可在控制器的作用下實現引流。即當控制器電路接通后，電磁線圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態；當控制器的電路斷開時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態。回流比的改變既可通過AI智能儀表實現手動

41、操作，也可通過計算機調節。四操作步驟1從加料閥向原料貯罐中加入乙醇含量為25（摩爾分率）左右的乙醇正丙醇混合液（加完料后需記住關閉加料閥，以免料液揮發）。啟動進料泵，向塔中供料至塔釜液面達250300mm（液位計兩線之間）后關閉進料泵。2啟動塔釜加熱及塔身伴熱。其中，伴熱溫度可通過儀表實現自動控制，塔釜加熱可實現手動調節及儀表自動控制。啟動“手動控制”按鈕后，調節儀表盤上的“電壓調節”旋鈕，則可改變塔釜加熱電壓值。電壓調節范圍為70100V，不得超過100V，當見到視盅內液體沸騰且塔頂有冷凝液流下時，將冷卻水通入塔頂冷凝器及塔釜液冷卻器中，并將加熱電壓減小至70V左右，維持正常操作。如要進行自

42、動控制，則開啟“自動控制”按鈕，系統會自動通過“塔釜溫控”儀表控制塔釜加熱管的壁溫。3測定全回流條件下的單板效率及全塔板效率：全回流一段時間，待塔的各項操作參數穩定10分鐘左右后，即可在塔頂、塔釜及指定塔板上分別取樣，用阿貝折射儀進行組成分析。4測定部分回流條件下的全塔板效率：再次啟動進料泵，并將進料量維持在40ml/min左右，回流比控制在24，通過調節塔釜的排出量（排回至原料貯罐）來維持塔釜液面恒定。待塔操作參數穩定10分鐘左右后，在塔頂、塔釜和進料處分別取樣，用阿貝折射儀進行組成分析。5實驗完畢，停止加料，關閉塔釜加熱及塔身伴熱，待一段時間后（視盅內無下降料液時），切斷塔頂冷凝器及塔釜液

43、冷卻器的供水。五、注意事項1塔釜液位應在250300mm之間，不要過低，以免在加熱時燒壞電加熱器。2“手動控制”與“自動控制”兩種加熱方式不能同時選用。3做實驗時，要始終開啟塔頂放空閥以及塔頂冷凝器和釜液冷卻器的冷卻水控制閥，以保證實驗過程正常進行。4正常操作時塔板壓降小于1.8kPa。若操作時塔板壓降過高，請及時增加冷卻水用量，并對塔釜加熱量進行調節。5取樣時，應選用較細的針頭，以免損傷氟膠墊而漏液。取樣時只要拔出針管，不必拔出針頭。最好各處同時取樣，避免誤差。6、實驗時，需保證緩沖罐與原料液罐之間的閥門開啟，使部分料液返回原料液罐，使料液組成均勻。六、實驗報告格式與內容實驗名稱 實驗人姓名 學號 實驗日期 月 日 設備號數 同組人員姓名 1、實驗內容2、實驗基本原理3、實驗裝置4、實驗數據記錄