1、化工原理實驗教案課程名稱：化工原理實驗學生專業(yè)及年級：化工2004本科，專升本，專科教師姓名：李永新、魏新庭所用教材：化工原理實驗講義聊城大學化學系主編選讀參考書：化工原理實驗雷良恒主編清華大學出版社課程性質(zhì)：基礎實驗課化學化工學院聊城大學實驗一液體流量的測定與流量計的校正教學目標及基本要求：1、了解孔板式流量計、文式流量計的構造、安裝和使用方法；2、了解孔板式流量計、文式流量計的工作原理；3、掌握流量計流量系數(shù)的標定方法。教學內(nèi)容及學時分配：（4學時）1 、講解實驗原理，掌握孔板流量計和文丘里流量計的工作原理。2 、講解實驗儀器的結(jié)構，掌握流量計的操作。3、了解儀器的數(shù)據(jù)記錄。4、掌握實驗數(shù)

2、據(jù)的處理及分析。教學內(nèi)容的重點和難點：1、實驗儀器的結(jié)構，掌握流量計的操作。2、實驗數(shù)據(jù)的處理及分析。教學內(nèi)容的深化和拓寬：其他流量計的工作原理簡介。教學方式及應注意的問題拓展知識結(jié)構，展開討論，增加學生學習興趣。講課提綱、多媒體教學（課件）文氏流量計和孔板流量計是化工生產(chǎn)中常用的流量計，其原理基于機械能中的勢能、動能和靜壓能的相互轉(zhuǎn)換，利用文氏管的喉頸和節(jié)流孔前后的壓力的變化測定流量。它們都是節(jié)流式流量計。常用的流量計大都按標準規(guī)范制造，一般在標準狀態(tài)下標定.在生產(chǎn)中由于流體流動和生產(chǎn)條件發(fā)生了變化，其流量計計量基準也發(fā)生了變化，因此必須對流量計進行標定。一、實驗原理：孔板流量計的工作原理孔

3、板流量計的構造原理如圖1-1所示。管內(nèi)流速與孔板前后壓力的變化關系，用機械能衡算導出伯努力方程：22卷+曳=?十也（理想流體）（1-1）2：2（式中P1小截面壓力，P2大截面壓力，U1小截面流速，U2大截面流速，P流體密度）連續(xù)性方程：A1U1=A2U2（1-2）（式中A大截面面積，A2小截面面積）(1-2)式代入(1-1)式整理后得：2 PL P22 1P 2 1U2-J1-(A2/A 戶考慮壓力損失，計入排除系數(shù)(11，2 (P1 - p22 D1 -(A2/A1 HpA2 1(1-3)2( P1 P2 )廣 p，(1 4)3d ,于是得：)(1-5)2、（設：Co=CD/Ji（A/A）（

4、Co由孔板銳孔的形狀、測壓口位置、孔徑與管徑之比d/J。和雷諾數(shù)Re所決定。具體數(shù)值由實驗測定。孔板的JD/Jl為一定值，Re超過某個數(shù)值后，Co接近于常數(shù)。一般工業(yè)上定型的流量計，就是規(guī)定在Co為定值的流動條件使用。）則：U2=Co,2p1；p2（1-6）于是系統(tǒng)體積流量：VS=u2A2=A2c04mpp（1-7）（式中Vs體積流量）HII圖11孔板流量計的構造原理2.文丘里流量計（工作原理同上）孔板流量計裝置簡單，但其主要缺點是阻力損失大。文丘里流量計采用漸縮與漸擴結(jié)構,以減少渦流損失，其構造如圖12所示。圖1-2文丘里流量計構造原理實驗裝置圖實驗裝置示意圖如圖1-3所示。有關實驗參數(shù)為：

5、兩種流量計中，小孔直徑為d0=18mm,D0=35mm。圖13實驗裝置圖1、有機計量水箱2、文丘里管3、孔板流量計4、壓力顯示板5、實驗管道6、浮子流量計7、水泵8、塑料水箱9、實驗臺支架10、實驗臺面三、實驗操作步驟1、上、下游閥門，啟動水泵，緩慢打開流量閥門；1、檢查并驅(qū)趕系統(tǒng)和壓差計中氣泡（密度不同而影響誤差）；2、找出Re=5000時流量所對應的孔板流量計壓差示數(shù)（此時流量為實驗最小流量，使孔板流量計壓差示數(shù)達最大量程的流量為最大流量）；3、調(diào)整流量使孔板流量計壓差示數(shù)在最大和最小示數(shù)范圍內(nèi)均勻取5個點，讀取并記錄各壓力表相應的數(shù)據(jù)，同時測量各流量水溫用于計算密度。5、先關閉上游閥門，

6、再關閉下游閥門，停泵。四、實驗注意事項1、開啟泵合電閘時要迅速，嚴禁電機缺相運轉(zhuǎn)；2、測試系統(tǒng)應保持穩(wěn)定的流動狀態(tài)；3、測流量與壓差計讀數(shù)盡量同步進行；4、測壓管中不得有氣泡；5、讀數(shù)時不得用手動壓差計玻璃管，以防止斷裂；6、實驗完畢應關閉兩閥，使測試系統(tǒng)管中水封；五、實驗數(shù)據(jù)處理1、將所有原始數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列成表格（見表1-1）,并取其中一組列出計算過程；2、分別繪制孔板式流量計和文氏管式流量計的QV,CvV曲線；3、討論試驗結(jié)果。六、思考題1、G,Cv分別與哪些因素有關？2、孔板流量計和文氏流量計安裝時應注意什么問題？3、孔板流量汁和文氏流量計比較各有何優(yōu)缺點？表1-1流量計流量

7、的測定N0.12345678標準流里（m3/h）孔板上游壓差（mm水柱）下游壓差（mm水柱）流量系數(shù)標準流量（m3/h）文氏上游壓差（mm水柱）下游壓差（mm水柱）流量系數(shù)實驗二離心泵特性曲線與串并聯(lián)總特性曲線的測定教學目標及基本要求：1 .熟悉離心泵操作，了解離心泵的結(jié)構和特性；2 .學習離心泵特性曲線的測定方法；3 .增進對離心泵并、串聯(lián)運行工況及其特點的感性認識；4 .繪制泵并、用工作的并、串聯(lián)總特性曲線；教學內(nèi)容及學時分配：（4學時）1、講解實驗原理，掌握離心泵及雙泵并聯(lián)、串聯(lián)的工作原理。2、講解實驗儀器的結(jié)構，掌握流量計的操作。3、了解儀器的數(shù)據(jù)記錄。4、掌握實驗數(shù)據(jù)的處理及分析教學

8、內(nèi)容的重點和難點：1、離心泵及雙泵并聯(lián)、串聯(lián)的工作原理。2、實驗數(shù)據(jù)的處理及分析。教學內(nèi)容的深化和拓寬：雙泵連續(xù)工作原理簡介。教學方式及應注意的問題拓展知識結(jié)構，展開討論，增加學生學習興趣。講課提綱、多媒體教學（課件）離心泵是一種常用的液體輸送提供能量的機械設備。只有了解離心泵的基本結(jié)構、工作原理，測定泵的性能參數(shù)，掌握泵的操作方法，才能合理選擇離心泵和正確使用離心泵。離心泵的用、并聯(lián)操作可以增加泵輸送系統(tǒng)的流量和壓頭，用、并聯(lián)操作的泵的特性曲線也要發(fā)生變化。用、并聯(lián)操作方式和選擇取決于生產(chǎn)中流量和壓頭要求、單泵的特性及管路的特性。測定離心泵特性曲線對離心泵的選擇和管路組合具有重要意義。一、實

9、驗基本原理1.離心泵單泵特性曲線的測定離心泵的特性曲線是離心泵選用和操作的重要依據(jù)。離心泵的性能參數(shù)取決于泵的內(nèi)部結(jié)構、葉輪形式及轉(zhuǎn)速。其中理論壓頭與流量的關系，可通過對泵內(nèi)液體質(zhì)點運功的理論分析得到，如圖2-1中的曲線。由于流體流經(jīng)泵時，不可避免地會遇到種種阻力，產(chǎn)生能量損失，諸如摩擦損失、環(huán)流損失等，因此，實際壓頭比理論比頭小.且難以通過計算求得，因此通常采用實驗方法，直接測定各參數(shù)間的關系，離心泵的性能參數(shù)有流量Q,壓頭He,有用功Ne、總功率N電和效率。在一定轉(zhuǎn)速下，Q、He和Ne均隨實際流量Q的變化而變化。通常將HeQ、NQ和刈Q三條曲線稱為離心泵的特性曲線。通過實驗測定不同Q,流量

10、、功率、效率的值.就可以做出泵在該轉(zhuǎn)速下的特性曲線。各種泵的特性曲線均已列入泵的樣本中，供選泵時參考。本實驗目的之一就是要了解和掌握這些曲線的測定方法。（1）揚程HeQ圖流可壓頭圖21離心泵的理論壓頭與實際壓頭He-。、(2-1)（式中h0兩測壓截面之間的垂直距離，360mm；He揚程,m;Pi出口壓力，MPaP2出口壓力，MPa;p液體密度，kg/m3,且由連續(xù)性知，ui=u2）(2) 有用功NeQ圖HeMgHQgeHQNeee-eKW10001000102(式中M質(zhì)量流量)(3) 總效率二-NeN電(2-2)(2-3)（4）電機與泵的總功耗為N電，可由功率表直接測出（5）流量Q可用體積法（

11、用秒表計時，用裝置中的水箱記錄體積）測定2.離心泵串聯(lián)和并聯(lián)操作特性曲線的測定（1）泵的并聯(lián)工作當用單泵不能滿足工作需要的流量時，可采用兩臺泵（或兩臺以上）的并聯(lián)工作方式，如圖2-2所示。舒I1泵和泵II并聯(lián)后，在同一揚程（壓頭）下，其流量Q,即兩臺泵的流量之和，Q并=Ql十Qii,。并聯(lián)后的系統(tǒng)持性曲線，就是在各相同揚程下，將兩臺泵特性曲線（QHi,和（QH）ii上對應的流量相加，得到并聯(lián)后的各相應合成流量Q并，最后繪出（QH）并，曲線,如圖2-3所示。圖中虛線為兩臺泵各自的特性曲線（Q-H）i,和（Q-H）ii:;實線為并聯(lián)后的總TE特性曲線（QH）并，根據(jù)以上所述，在（QH）并曲線上任一

12、點M,其相應的流量QmSHI是對應具有相同揚程的兩臺泵相應流量Qa和Qb之和，即Qm=Qa十Qb。圖22泵的并聯(lián)工作上面所述的是兩臺性能不同的泵的并聯(lián)。在工程實際中，普遍的情況是用同型號、同性能泵的并聯(lián)，如圖3所示（QH）i和（QH）ii特性曲線相同，在圖上彼此重合，并聯(lián)后的總特性曲線為（QH）。本試驗臺就是兩臺相同性能的泵的并聯(lián)。實驗時，可分別測出單臺泵I和泵II工作時的特性曲線（QH）i和（QH）ii,把它們合成為兩臺泵并聯(lián)的總性能曲線（QH）并，。再將兩臺泵并聯(lián)運行，測出并聯(lián)工況下的某些實際工作點與總性能曲線上相應點相比較。o儲&,a圖23兩臺性能相同泵的并聯(lián)（2）泵的串聯(lián)工作當

13、單臺泵工作不能提供所需要的壓頭（揚程）時.可用兩臺泵（或兩臺以上）的串聯(lián)方式工作。離心泵串聯(lián)后，通過每臺泵的流量Q是相同的，而合成壓頭是兩臺泵的壓頭之和。串聯(lián)后的系統(tǒng)總特性曲線，是在同一流量下把兩臺單泵對應揚程疊加起來，就可得出泵串聯(lián)的相應合成壓頭，從而可繪制出串聯(lián)系統(tǒng)的總持性曲線（QH）串，如圖2-4所示。串聯(lián)特性曲線（Q-H）串上的任一點M的壓頭Hm,為對應于相同流量Qm的兩臺單泵I和泵II的壓頭Ha和Hb之和，即Hm=Ha十HboQh圖24兩臺性能相同泵的串聯(lián)實驗時，可以分別測繪出單臺泵泵I和泵II的特性曲線（QH）i和（QH）ii,并將它們合成為兩臺泵串聯(lián)的總性能曲線（QH）串，再將兩

14、臺泵串聯(lián)運行，測出串聯(lián)工況下的某些實際工作點與總性能曲線的相應點相比較。3.觀察離心泵氣蝕現(xiàn)象離心泵的安裝高度反應小于最大允許安裝高度，以確保泵正常工作，不發(fā)生氣蝕。離心泵在產(chǎn)生氣蝕時將發(fā)出嗓音，泵體振動，流量不能再增大，壓頭和效率都明顯下降，以至無法繼續(xù)工作。本實驗通過關小泵進口閥，增大泵吸入管阻力，使泵發(fā)生氣蝕。二、實驗裝置實驗所用試驗臺是一種多功能試驗裝置，具裝置示意圖如圖2-5所示。圖25離心泵特性測定裝置圖1一泵I2一泵I3底閥4一泵I上水閥5蓄水箱6計量水箱7一孔扳流量計8真空表9真空壓力表10一串聯(lián)閥11一泵I出水閥12 ,13一壓力表14一泵II出水閥16一回水閥17一計量水箱

15、支架18一蓄水箱排氣閥19一蓄水箱放水閥20一實驗臺基架21一計量水箱放水閥三、實驗操作步驟（一）、離心泵單泵特性曲線的測定1、記錄下試驗臺的一些參數(shù)，Z=360mm。2、將蓄水箱充滿水。3、關閉閥門10,14,打開閥門4,11,164、開動泵I,使泵I系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，此時關閉閥11,為空載狀態(tài)，測讀壓力表12讀數(shù)M,真空壓力表9讀數(shù)V。5、略開閥門11,水泵開始出水；再測讀M、V、孔板流量計壓差值h（或利用計量水箱和秒表測出在此工況下的流量Q）和電功率表讀數(shù)N。6、逐次調(diào)節(jié)閥門11,增加出水開度，重復上述步驟測讀各相應工況的M、V、h和N。試驗數(shù)據(jù)可記錄在表1中。7、結(jié)束試驗。（二）、兩臺泵的并聯(lián)

16、試驗1、單臺泵I特性曲線（QH）i的測試。（參看離心泵待特曲線測定試驗的步驟）2、單臺泵II特性曲線（QH）ii的測試。（與上相同，只是所用閥門、壓力表不盡相同）3、兩臺泵并聯(lián)工況下某些工作點的測定開啟閥門4,ll,14、關閉閥門10。接通電源，起動泵I和泵II。'調(diào)節(jié)閥門11和14,使壓力表12和13都指示在某一相同的揚程H尸Hii=H并，由此測得一個工況下的H并，和Q并。按上述的方法，再測試出幾個不同并聯(lián)工況下的H并，和Q并，即改變H并，測出相應的Q并。實驗結(jié)束，關閉電源表21離心泵特性曲線實驗記錄表N0.P1(MPa)P2(MPa)He,(m)Ne(W)N電(W)nQ(m3/s)

17、備注12345678（三）、兩臺泵的串聯(lián)試驗1、單泵1和泵II特性曲線（QH）i和QHii的測試（與上面相同）2、兩臺泵串聯(lián)工況下某些工作點的測定；開啟閥門10,關閉閥11,4,14;接通電源，首先啟動泵II,持其運行正常后，打開串聯(lián)閥門10,再啟動泵1,待泵I又運行正常后、最后打開泵I的出口閥門11;按上述的方祛，再測試出幾個不同串聯(lián)工況下的H串和Q串。將實驗今所測得的數(shù)據(jù)H、Q記入記錄表2中，并以Q為橫座標，H為縱座標，由實驗數(shù)據(jù)在坐標系中繪出一系列實驗點，再將這些點光滑地分別連成單泵I和II的（QH）i和（QH）ii特性曲線，再分別合成為并聯(lián)和串聯(lián)的總特性曲線（QH）并和（QH）串.如圖

18、2-6所示。最后。再把并聯(lián)和串聯(lián)工況下實際測出的一些工作點在合成的總特性曲線周圍標出，以示比較。圖2 6試驗結(jié)果的Q-H圖（四）、汽蝕現(xiàn)象演示實驗1、將水箱5注滿水直至排汽閥18溢水與止；2、關閉閥門4、10、11、16，打開閥門14、2l。3、啟動泵II。4、調(diào)節(jié)閥門14到定的流量Q；“5、在此流量下將閥門21由開啟向關閉方向逐步調(diào)節(jié)，使水箱內(nèi)的真空度逐漸增大，同時觀察流量，真空壓力表8，和壓力表13讀數(shù)。繼續(xù)調(diào)節(jié)閥門21，直至觀察到壓力表13的指專撥生顫動或急劇下降為止，此時流量也急劇減小，甚至直到流量為零，即發(fā)生了汽蝕。四、數(shù)據(jù)處理1、畫出離心泵的特性曲線2、畫出離心泵的串、并時的Q-H

19、特性曲線，并與單泵特性曲線相比較。3、分析試驗結(jié)果，并進行誤差分析。五、思考題1、為什么要在啟動離心泵前關閉引水閥?2、當改變流量調(diào)節(jié)閥開度時，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化，3、試分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。4、根據(jù)什么條件來選樣離心泵?5、試分析允許汽蝕余量與泵的安裝高度的區(qū)別。實驗三液-液套管換熱器傳熱系數(shù)的測定教學目標及基本要求：13 熟悉換熱器性能的測試方法：14 了解套管式換熱器、熟悉有關熱工測量儀表的使用方法。15 .加深對順流和逆流兩種流動方式換熱器換熱能力差別的認識。教學內(nèi)容及學時分配：（4學時）教學內(nèi)容的重點和難點：1、套管式換熱器結(jié)構、有關熱工測量儀表的使用方法。2

20、、實驗數(shù)據(jù)的處理及分析。教學內(nèi)容的深化和拓寬：套管換熱器的結(jié)構設計。教學方式及應注意的問題拓展知識結(jié)構，展開討論，增加學生學習興趣。講課提綱、多媒體教學（課件）套管換熱器是化工生產(chǎn)中常用的換熱設備，反映套管換熱器性能的重要參數(shù)是傳熱系數(shù)、他取決于流體性質(zhì)、流體流動狀態(tài)、和換熱方式，本實驗是對套管換熱器傳熱系數(shù)的進行測定。一、實驗原理根據(jù)傳熱基本方程、牛頓冷卻定律以及圓筒壁的熱傳導方程，已知傳熱設備的結(jié)構尺寸,只要測得傳熱速率Q以及各有關溫度，即可算出換熱系數(shù)Ko1、對于液液不變相換熱系統(tǒng)，由熱量衡算知：Qh=Qc+Q損（31）Qh=GHCph（Ti-T。）（3-2）Qc=GcCp«(

21、3-3)2、換熱器的換熱量:（考慮誤差后的數(shù)值）.Qh QcQ 二23、傳熱速率方程：Q = K A t(34)(35)(3 7)(3 6).一2A=0.4mTi-t-ToTlnUTo-tiTi-ti-To-to端二m一lnLTo-to(38)4、本次實驗即用實驗法測量換熱器的傳熱系數(shù)QK二A.：tm(39)根據(jù)熱負荷計算式得:Qc=G£to-ti(310)（以上公式中Qh熱流體的放熱量；Qc冷流體的吸熱量；Q損一換熱損耗量；Gh熱流體流量；Cph一熱流體比熱；Ti熱流體進口溫度；T。熱流體出口溫度;ti冷流體進口溫度；to冷流體出口溫度；K傳熱系數(shù)；A換熱器換熱面積；Atm平均溫度

22、差）、實驗裝置試驗裝置的結(jié)構及流程參見下圖3-1試驗臺參數(shù)：1、換熱器換熱面積（F）:2F=0.45m22 .電加熱器總功率（名義）：7.5kw3 .熱水泵：允許工作水溫80oC圖3- 1實驗裝置的結(jié)構三、實驗操作步驟1、熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理利性能。2、安裝好需要測試的換熱器。3、按順流（或逆流）方式調(diào)整冷熱換向閥門組各閉門的開或閉。4、熱水箱充水，調(diào)整控溫儀，使其能使加熱水溫控制在80°C以下的某一指定溫度。5、接通冷水，并調(diào)節(jié)好合適的流量。6、接通電源，啟動熱水泵（為了提高熱水溫升速度，可先不啟動冷水泵），并調(diào)節(jié)好合適的流量。7、利用溫度測點選擇琴鍵開和數(shù)字顯示儀，測

23、出換熱器冷熱流體的進出口溫度變化。8、待冷、熱流體的溫度基本穩(wěn)定后，即可測出這些測溫點的溫度值，同時在流量計上測出冷、熱流體的流量讀數(shù)。9、如需要改變流動方向（順、逆流）的進行試驗，試驗方法與上述基本相同。記錄下這些試驗的測試數(shù)據(jù)（表31）。10、實驗結(jié)束后，首先關閉電加熱器，5分鐘后切斷全部電源四、實驗數(shù)據(jù)處理1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)記錄表，求出各組數(shù)據(jù)的傳熱系數(shù)。2、以傳熱系數(shù)為縱坐標，溫度變化對數(shù)平均值為橫座標繪制傳熱性能曲線。3、討論試驗結(jié)果。五、注意事項1、熱流體在熱水器中加熱溫度不得超過80oC。2、實驗臺使用前應加接地線，以確保安全。在實驗中注意觀察電子元件的聯(lián)接情況，避免虛接。3、實驗

24、中冷流體供應由自來水系統(tǒng)完成，為避免較大水壓破壞實驗臺上的管路，事先要把實驗臺上的冷水閥調(diào)至最大。4、實驗中測點的分布使換熱效果明顯，并為減少系統(tǒng)誤差，實驗中將熱流體流量控制在較高的定值（140l/h），冷流體流量取較低值（20、40、60l/h）。蓄水箱水溫控制在5060°C。4、實驗中耐心等待冷、熱流體的溫度基本穩(wěn)定后，方可記錄數(shù)據(jù)，以保證試驗數(shù)據(jù)的準確性。（約1215分鐘）六、思考題1、為什么先接通冷水，再接通熱水？2、為什么熱水流量大，而冷水流量小？3、順流與逆流的換熱效果有何不同？流向熱流體冷流體換熱器溫度分布圖進口溫度Ti(0C)出口溫度0T0(C)讀數(shù)(l/h)進口溫度

25、Ti(0C)出口溫度0To(C)讀數(shù)(l/h)逆流順流表31液-液套管換熱器傳熱系數(shù)的測定實驗四列管換熱器的操作和傳熱系數(shù)的測定教學目標及基本要求：1、了解換熱器的結(jié)構；2、學會換熱器的操作方法；3、掌握換熱器主要性能指標的標定方法。教學內(nèi)容及學時分配：(4學時)教學內(nèi)容的重點和難點：1、套管式換熱器結(jié)構、有關熱工測量儀表的使用方法。2、實驗數(shù)據(jù)的處理及分析。教學內(nèi)容的深化和拓寬：管殼式換熱器工作原理及換熱器的結(jié)構設計。教學方式及應注意的問題拓展知識結(jié)構，展開討論，增加學生學習興趣。講課提綱、多媒體教學(課件)列管換熱器是化工生產(chǎn)中常用的換熱設備之一，通過冷熱流體的熱交換達到加熱或冷卻的目的。

26、由于傳熱元件的結(jié)構不同，換熱器的性能差異頗大。為了合理選用或設計換熱器.對它們的性能應該有充分的了解，實驗測定換熱器的性能是重要途徑之一。一.實驗目的：1、了解換熱器的結(jié)構；2、學會換熱器的操作方法；3、掌握換熱器主要性能指標的標定方法；二.實驗原理：換熱器是一種節(jié)能設備，它既能回收熱能，又需消耗機械能，因此，度量一個換熱器性能好壞的標準是換熱器的傳熱系數(shù)K和流體通過換熱器的阻力損失&P,前者反映了回收熱量的能力.后者是消耗機械能的標志。傳熱系數(shù)K可由傳熱速率方程和熱量平衡算式求取。1、對于液液不變相換熱系統(tǒng)，由熱量衡算知：Qh=Qc+Q損(41)Qh=GHCph(Tn-Tout)(4

27、2)QC=GcCpcHoutTin)(43)2、換熱器的換熱量：(考慮誤差后的數(shù)值)QhQcQ=(44)23、傳熱速率方程:2A = 0.4m(4 5)Tin -tout一 Tout -tinln Tin -toutTout -tin(46)4、本次實驗即用實驗法測量換熱器的傳熱系數(shù)KQK =A. t(47)（以上公式中Qh熱流體的放熱量；Qc冷流體的吸熱量;Q損一換熱損耗量；Gh 熱流體流量；Cph熱流體比熱；I 熱流體進口溫度；T。熱流體出口溫度；t 冷流體進口溫度；t。冷流體出口溫度；K 傳熱系數(shù)； A 換熱器換熱面積； Atm 平均溫度差）三、實驗裝置圖：1、流程及裝置圖；本實驗物系為

28、水（冷流體）一空氣（熱流體），傳熱設備為列管式換熱器。水由水源來，經(jīng)轉(zhuǎn) 子流量計測量流量、溫度計測出進口溫度后，進入換熱器殼程，換熱后在出口測出其出口溫 度；空氣自風源來，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計測量流量后，進入加熱器到90c 100 C,流入換熱器的管程，并在其進、出口處測量相應溫度；空氣走程，水走殼管程，如裝置圖4-2。產(chǎn)產(chǎn)冷水出口圖4-1換熱器傳熱系數(shù)的測定實驗裝置1、風機；2、熱空氣調(diào)節(jié)閥；3、轉(zhuǎn)子流量計；4、加熱器；5、空氣進口溫度計；6、空氣出口溫度計；7、水進口溫度計；8、水出口溫度計；9、轉(zhuǎn)子流量計10、水流量調(diào)節(jié)閥；11、列管式換熱器2、輔助儀器列管換熱器（換熱面積A=0.45m2）;轉(zhuǎn)

29、子流量計（轉(zhuǎn)子的最大截面為示數(shù)基準）；緩沖罐（作用為吸收震動，儲存氣體）四、實驗操作步驟注意：打開順序：水空氣電熱；關閉順序：電熱空氣（Ti<60）水1開供水閥，將水流量按順序調(diào)節(jié)至20、40、60L/h；2打開流量計放空閥，啟動旋渦泵；3將空氣流量順序調(diào)節(jié)至12、14、16m3/h，打開電加熱器電源開關，調(diào)節(jié)電壓加熱（120150V）,使溫度Tin=85100C,然后電壓降至5070V左右以使Tin保持穩(wěn)定；4在空氣流量不變的情況下，改變3次水流量；5空氣流量、水流量固定時，微調(diào)電壓，使熱空氣進口溫度穩(wěn)定在某一值約10分鐘達到熱平衡即tout冷水出口溫度不變時讀數(shù)；6、記錄數(shù)據(jù)：G空氣

30、、G7rTT。、tt。；7、實驗完畢，先關閉電加熱器開關，待空氣進口溫度<60時，再關閉空氣閥，停氣，最后關冷水調(diào)節(jié)閥，關閉進水閥。五、實驗注意事項：1、氣流量調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)要緩慢，每測一個點，傳熱穩(wěn)定后讀數(shù)；2、空氣流量調(diào)節(jié)用放空閥分流調(diào)節(jié)；3、空氣溫度不得超過105°C;4、空氣轉(zhuǎn)子流量計的調(diào)節(jié)閥緩慢開啟和關閉，以免損損壞流量計；5、考慮流量和加熱器功率，及溫度顯示滯后問題6、由于液體的密度、熱容遠大于氣體的密度、熱容，因而液體側(cè)的擾動與誤差對實驗結(jié)果的影響明顯。調(diào)試時液體在小流量范圍（2060L/h）內(nèi)變化（取3個點），這樣氣體流量改變時，讀數(shù)誤差影響較小。六實驗數(shù)據(jù)處理

31、1、記錄數(shù)據(jù)填入表41，算出每組數(shù)據(jù)中的傳熱系數(shù)，2、討論試驗結(jié)果。七、思考題：1、試驗中那些因素影響實驗的穩(wěn)定性？2、影響傳熱系數(shù)K的因素有那些？3、在傳熱中，可以主動調(diào)節(jié)那些數(shù)據(jù)？表4-1列管換熱器傳熱系數(shù)的測定熱流體冷流體換熱器溫度分布圖進口溫度Ti(0C)出口溫度0T0(C)讀數(shù)(l/h)進口溫度Ti(0C)出口溫度0To(C)讀數(shù)(l/h)實驗五給熱系數(shù)的測定（一）實驗目的1 .了解間壁式傳熱元件的研究和給熱系數(shù)測定的實驗組織方法;2 .掌握借助于熱電偶測量壁面溫度的方法；3 .學會給熱系數(shù)測定的實驗數(shù)據(jù)處理方法；4 .了解影響給熱系數(shù)的因素和強化傳熱的途徑。（二）基本原理q=K（T

32、-t）q=（入i/6i）At=otiAtq=ah（T-tcd）或q=ac（tat）q=（入/6）（132）K=1:c1AcAc+、Am:h，AQ=GP（cart匐=DR-QQ=xh-AATh或Q=xc-AATc和Q=KAATm（三）實驗內(nèi)容1 .測定飽和水蒸氣在垂直圓管外冷凝時的給熱系數(shù)。2 .測定冷水在垂直圓管內(nèi)作強制湍流時的給熱系數(shù)，并確定Nu、Re、和Pr之間的關系（四）實驗流程1 .水蒸氣流程：蒸汽發(fā)生器一分離器一間壁換熱器上端一從間壁換熱器下端流出一冷凝水儲罐一臥式列管換熱器一冷凝水出口。2 .冷水流程：水管一流量計一間壁換熱器下端一從間壁換熱器上端流出一臥式列管換熱器一排入地溝。（

33、五）實驗操作原則1 .開啟蒸汽閥1前，裝置內(nèi)必須先充滿冷水，并由閥5排除蒸汽管道內(nèi)積存的冷凝水。2 .加熱蒸汽進入裝置后，由閥2排除套管內(nèi)的不凝性氣體。3 .在實驗過程中，蒸汽壓力不宜過高。操作壓力視裝置的條件而定，對上述裝置推薦采用5X104pa,（不得超過9.81X104pa）。4 .由基本原理知，實驗需維持定態(tài)操作，即每次測量時各參數(shù)必須維持在同一操作值。由于實驗過程中可能受外界干擾，需注意各參數(shù)的波動。若波動過大，應及時地用手緩慢（微分式）調(diào)節(jié)，切忌采用跳躍式的大幅度調(diào)節(jié)，并注意儀表顯示的滯后性。5 .每次參數(shù)調(diào)整后，會使原來的定態(tài)操作被破壞，只有當重新達到定態(tài)時，才能測量新的數(shù)據(jù)。兩

34、次記錄數(shù)據(jù)的間隔時間不宜小于10分鐘。對于實驗開始時裝置由“冷凝”轉(zhuǎn)到“熱態(tài)”，達到定態(tài)所需時間更長，故至少在開車20分鐘以后才能記錄第一組數(shù)據(jù)。另外，在記錄實驗數(shù)據(jù)的間隔內(nèi)隨時觀察各參數(shù)是否在波動。6 .由于壁溫受凝液奪取度的增減而發(fā)生動態(tài)變化，需多次讀數(shù)，求其平均值。7 .實驗過程中應維持熱電偶的冷端溫度不變。對于用冰浴法的場合，要保持冰浴內(nèi)冰水共存。若冰塊已完全融化，要及時補充冰塊。（六）實驗報告中實驗結(jié)果部分要求1. 將冷流體給熱系數(shù)的實驗值和計算值列表比較，并計算各點誤差及標準誤差。2. 說明蒸汽冷凝給熱系數(shù)的實驗值和傳熱系數(shù)實驗值的變化規(guī)律。3. 按冷流體給熱系數(shù)的模型式Nu/pr

35、0.4=ARem求式中常數(shù)A及m（七）思考題1. 本實驗中冷水和蒸汽的流向，對傳熱效果有什么影響？要不要考慮它們的進出口位置？2. 在蒸汽冷凝時，若存在不凝性氣體，你認為將會有什么變化？應該采取什么措施？3. 本實驗中所測定的壁面溫度是靠近蒸汽溫度，還是接近水側(cè)的溫度？為什么？4. 為什么要在實驗裝置中充滿水以后，才能開啟蒸汽閥門？實驗六填料塔流體力學特性實驗（一）實驗目的1 .了解填料塔的結(jié)構及填料特性；2 .熟悉氣液兩相在填料層內(nèi)的流動；3 .了解填料塔的液泛并測定泛點和壓降的關系。（二）基本原理填料塔是一種應用廣泛；結(jié)構簡單的氣液傳質(zhì)設備。它是一根管子（圓柱形塔體），其底部有一塊帶孔的支

36、撐板用來支撐填料，并允許氣液通過。支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層之上有液體分布裝置，將液體均勻噴灑在填料上。填料層中液體往往有向塔壁流動傾向，因此，在填料層過高時，常將其分段，每段均設有液體再分布器，將沿壁流動的液體導向填料層內(nèi)。填料塔操作氣體由下而上呈連續(xù)相通過填料層孔隙，液體則沿填料表面流下，形成相際接觸界面并進行傳質(zhì)。填料塔流體力學特性包括壓降和液泛規(guī)律，它和填料的形狀、大小及氣液兩相的流量和性質(zhì)等因素有關。各種填料特性可用下面幾個量來表示：（1）填料的比表面積a填料的比表面積乃是1m3填料層所含填料的幾何表面積，其單位為m2/m3,比表面積數(shù)值由下式計算獲得:a=nao（2

37、）填料孔隙££=1-nvo（三）實驗流程空氣由風機加壓后，經(jīng)緩沖器，流量計由填料塔底部通入，水由自來水管經(jīng)排水管排入下水道。底部裝有U型壓強計。（四）實驗內(nèi)容1. 測定實驗用填料特性，如填料比表面積，孔隙率等。2. 空氣通過干填料時的壓降。3. 在水噴淋填料時，氣體通過填料層的壓降。4. 熟悉填料塔操作及觀察氣液在填料層內(nèi)流動狀況及液泛現(xiàn)象。（五）實驗操作原則1. 用游標卡尺分別測量三個填料的內(nèi)、外徑、高，取平均值，再用量筒量出每升填料個數(shù)，計算填料的比表面積a,空隙率&和干填料因子小。2. 測量不同氣速下（體積流量8、12、16、17、18、19、20m3/h）。

38、空氣通過干填料的壓降AP（mmH2O）。壓降讀數(shù)要精確到0.2mm。3. 測定干填料壓強降時，塔內(nèi)填料務必事先吹干。4. 測定濕填料壓強降。a.測定前要進行予液泛，使填料表面充分潤濕。水流量控制在40m3/h。b.實驗接近液泛時，進塔氣體的增長速度要放慢，不然圖中泛點不易找到。密切觀察填料表面氣液接觸狀況，并注意填料層壓降變化幅度。務必讓各參數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)據(jù)。液泛后填料層壓降在幾乎不變氣速下明顯上升，務必要掌握這個特點。稍稍增加氣量，再取一、二個點就可以了，并注意不要使氣速過分超過泛點。避免沖破和沖跑填料。測量不同氣速下（體積流量8、12、16、17、18、18.519、19.5、20、20.

39、5、21、21.5、22、22.5、23m3/h）。空氣通過濕填料的壓降AP（mmH2。）。壓降讀數(shù)要精確到0.2mm。5. 要注意空氣轉(zhuǎn)子流量計的調(diào)節(jié)閥要緩慢開啟和關閉，以免撞碎玻璃管。（六）實驗報告中實驗結(jié)果要求1. 多次測定填料的特性，并計算其平均值，標準誤差，均值標準誤差和真值。2. 計算干填料以及一定噴淋量下濕填料在不同空塔氣速下單位填料層高度和壓強降，即AP/ZmmH2O/mo并在雙對數(shù)坐標系作圖。找出載點和泛點。（七）思考題1. 闡述干填料壓降線和濕填料壓降線的特征.2. 比較液泛時單位高度填料層壓強降和HCKert關聯(lián)圖數(shù)據(jù)是否相符，一般亂堆填料液泛時單位填料層高度的壓強降為多

40、少?3. 測定干填料壓降線時,塔內(nèi)填料表面吹得不太干,對測定結(jié)果有什么影響.4. 填料塔的液泛和哪些因素有關.實驗七填料吸收塔的操作及吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定（一）實驗目的及任務1. 熟悉填料吸收塔的結(jié)構與操作、流程2. 掌握總傳質(zhì)系數(shù)Kya的測定方法及影響因數(shù)分析3. 通過實驗了解AP-u曲線和船質(zhì)系數(shù)Kya對工作設計的重要意義4. 學習汽液連續(xù)接觸的填料塔，利用傳質(zhì)速率方程處理傳質(zhì)問題的方法。（二）基本原理GA=Kya,Vp,AYmKya=GA/VpA%（三）實驗流程空氣由風機供給，進入空氣緩沖罐，再由閥調(diào)節(jié)空氣流量，經(jīng)空氣轉(zhuǎn)子流量計計量，并在管路中與氨混合后進入塔底。混合氣在塔中經(jīng)水吸收后，尾氣從塔頂排出。操作要點1. 氨氣減壓后進入穩(wěn)壓罐，罐內(nèi)壓力保持0.51.0kg/cm3之間，不得超過。并