1、化工原理實驗講義（化學工程與工藝專業）石河子大學化學化工學院目 錄實驗1 伯努利實驗3實驗2 流體阻力測定實驗6實驗3 流量計標定實驗13實驗4 離心泵性能測定實驗16實驗5 過濾實驗20實驗6 傳熱綜合實驗24實驗7 填料吸收塔實驗33實驗8 精餾實驗39實驗9 液液萃取實驗46實驗10 干燥速率曲線測定實驗5155實 驗 要 求1 實驗前進行實驗預習，書寫實驗預習報告（具體要求見附錄1），報告中列出所需要的原始數據表，并通過老師的檢查提問，方可參加實驗。2實驗做完后，所記錄的數據經指導老師檢查合格后，才可結束實驗；實驗若有短缺或不合理應該補全或重做。結束實驗后，指導老師在原始數據表上簽字。

2、3實驗結束后，應將使用的儀器設備整理復原。檢查水源、電源、汽源等是否已確實關斷，并將場地打掃干凈。4實驗后要認真寫實驗報告，報告要求獨立完成，若發現彼此抄襲，對有關的所有人都給低于及格分數線的低分。5實驗報告中，除了包括實驗數據與計算結果的表格以及需要的標繪曲線外，還必須有計算舉例。同組人取實驗的不同序號進行舉例，列出全部數字運算過程；若發現同組中兩人用相同的序號進行計算舉例，則兩人的報告均給低分。6對實驗所測得的數據結果做必要的總結分析、討論。實驗安排各班按學號分為A，B兩大組，根據安排表進行實驗。進入實驗室前每大組自行組合分為四小組（4-5人），每小組確定實驗裝置編號，根據裝置編號預習對應

3、實驗流程。如：化工0601班A組1小組流體阻力號裝置，2小組流體阻力號裝置，3小組流體阻力號裝置，4小組流體阻力號裝置。（2套的裝置，可重復編號）1典型單元操作實驗內容和地點如下表所示。實驗內容實驗地點實驗1 伯努利實驗實驗2 流體阻力測定實驗實驗3 離心泵性能測定實驗實驗4 過濾實驗實驗5 傳熱實驗實驗6 精餾實驗實驗7 吸收實驗實驗8 萃取實驗實驗9 干燥實驗逸夫實驗樓101室逸夫實驗樓106室逸夫實驗樓106室逸夫實驗樓105室逸夫實驗樓105室逸夫實驗樓106室逸夫實驗樓101室逸夫實驗樓101室逸夫實驗樓105室 2化工原理實驗教學方法工程實驗是一項技術工作，它本身就是一門重要的技術

4、學科，有其自己的特點和系統。為了切實加強實驗教學環節，將實驗課單獨設課。化工原理實驗課程工程性較強，有許多問題需事先考慮、分析，并做好必要的準備，因此在教學過程中，每個實驗課內均安排現場預習和實驗操作兩個單元。此外 ，化工原理實驗室實行開放制度，學生實驗前必須預約。化工原理實驗成績實行結構成績制，分為兩部分：（1） 平時成績占50%，包括預習情況、現場提問、實驗操作及實驗報告等。（2） 期末成績占50，期末考試為筆試或操作考試，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、工程實踐等幾方面的內容。實驗1 伯努利

5、實驗、實驗目的了解伯努利方程的實際應用。二、實驗原理及內容（一）實驗原理在實驗管路中沿水流方向取n個過水截面。可以列出進口截面(1)至截面(i)的能量方程式（i=2,3,.,，n) （1-1）選好基準面，從已設置的各截面的測壓管中讀出值,測出通過管路的流量,即可計算出截面平均流速及動壓，從而可得到各截面測管壓頭和總壓頭。（二）實驗內容通過實驗確定各截面壓頭損失及來源。三、實驗裝置及流程實驗測試導管的結構尺寸見圖1-1中標繪。圖1-1 實驗導管結構圖實驗裝置如圖1-2所示。圖1-2 伯努利方程實驗流程示意圖四、實驗方法及步驟1. 將低位槽灌有一定數量的自來水，關閉離心泵出口調節閥門及實驗測試導管

6、出口調節閥門而后啟動離心泵。2. 逐步開大離心泵出口調節閥當高位槽溢流管有液體溢流后，調節導管出口調節閥為全開位置。3. 流體穩定后讀取A、B、C、D截面靜壓頭和沖壓頭并記錄數據。4. 關小導管出口調節閥重復步驟。 5. 分析討論流體流過不同位置處的能量轉換關系并得出結果。6. 關閉離心泵，實驗結束。五、注意事項1不要將離心泵出口調節閥開得過大以免使水流沖擊到高位槽外面，同時導致高位槽液面不穩定。2當導管出口調節閥開大應檢查一下高位槽內的水面是否穩定，當水面下降時應適當開大泵出口調節閥。 3導管出口調節閥須緩慢地關小以免造成流量突然下降測壓管中的水溢出管外。 4注意排除實驗導管內的空氣泡。 5

7、離心泵不要空轉和出口閥門全關的條件下工作。六、報告內容1實驗數據記錄實驗導管出口開度位置（mmH2O柱）A截面B截面C截面D截面靜壓頭沖壓頭靜壓頭沖壓頭靜壓頭沖壓頭靜壓頭沖壓頭半開標尺讀數以D截面為0基準面讀數2任取一截面進行沖壓頭的分析（沖壓頭為靜壓頭與動壓頭之和）；3A、B截面間靜壓頭的分析；4C、D截面間靜壓頭的分析：5任取一截面進行壓頭損失的計算。七、思考題1分析各個截面壓頭損失的來源。2如果沒有壓頭損失，則觀察到的實驗現象是什么？八、附錄主要設備技術參數1不銹鋼離心泵 WB50/025 型2高位槽 525×345×190 材料 有機玻璃3低位槽 550×

8、480×400 材料 不銹鋼實驗2 流體阻力測定實驗一、實驗目的學習直管摩擦阻力、直管摩擦系數的測定方法。掌握直管摩擦系數與雷諾數和相對粗糙度之間的關系及其變化規律。掌握局部阻力的測量方法。學習壓強差的幾種測量方法和技巧。掌握坐標系的選用方法和對數坐標系的使用方法二、實驗原理及內容(一) 實驗原理直管的摩擦阻力系數是雷諾數和相對粗糙度的函數，即，對一定的相對粗糙度而言，。流體在一定長度等直徑的水平圓管內流動時，其管路阻力引起的能量損失為： (1-1)又因為摩擦阻力系數與阻力損失之間有如下關系(范寧公式) (1-2)整理(1-1)(1-2)兩式得 (1-3) (1-4)式中：管徑， ；

9、 直管阻力引起的壓強降，； 管長，； 流速，； 流體的密度，； 流體的粘度，N·s / m2。 在實驗裝置中，直管段管長和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的密度和粘度也是定值。所以本實驗實質上是測定直管段流體阻力引起的壓強降與流速(流量)之間的關系。根據實驗數據和式(1-3)可計算出不同流速下的直管摩擦系數，用式(1-4)計算對應的，從而整理出直管摩擦系數和雷諾數的關系，繪出與的關系曲線。(二) 實驗步驟1.測定實驗管路內流體流動的阻力和直管摩擦系數l。2.測定實驗管路內流體流動的直管摩擦系數l與雷諾數Re和相對粗糙度之間的關系曲線。3.在本實驗壓差測量范圍內，測量閥門的局部阻力系數

10、。三、實驗裝置及流程(裝置一)1、2號圖2-1流動過程綜合實驗流程示意圖1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口壓力表；5,16-緩沖罐；6,14-測局部阻力近端閥；7,15-測局部阻力遠端閥；8,17-粗糙管測壓閥；9,21-光滑管測壓閥；10-局部阻力閥；11-文丘里流量計；12-壓差傳感變送器；13-渦流流量計；18-閥門；19-光滑管閥；20-粗糙管閥；22-小流量計；23-大流量計；24-閥門；25-水箱放水閥；26-倒U型管放空閥；27-倒置U型管；28,30-倒U型管排水閥；29,31- 倒U型管平衡閥水泵2將水箱1中的水抽出，送入實驗系統，經玻璃轉子流量計22、23測量流量

11、，然后送入被測直管段（光滑管及粗糙管）測量流體流動阻力，經回流管流回水箱1。被測直管段流體流動阻力可根據其數值大小分別采用壓差變送器12或空氣水倒置型管27來測量。(裝置二)3、4號圖2-2 流體力學綜合實驗裝置流程示意圖1-轉子流量計；2-流量調節閥；3-直管阻力測量管；7-離心泵；8-壓力表；9-真空表；10-流量調節閥；11-文丘里流量計；12-壓力變送器；13-顯示儀；14-功率表；15-頻率計；16-水箱；17-渦輪流量計水泵7將儲水槽16中的水抽出，送入實驗系統，經玻璃轉子流量計1測量流量，然后送入被測直管段3測量流體流動阻力，經回流管流回儲水槽16。被測直管段3流體流動阻力P 可

12、根據其數值大小分別采用變送器4或空氣水倒置型管來測量。四、實驗方法及步驟1. 向儲水槽內注水，直到水滿為止。(有條件最好用蒸餾水，以保持流體清潔) 2. 大流量狀態下的壓差測量系統，應先接電預熱1015分鐘，觀察數字儀表的初始值并記錄后即可啟動泵做實驗。3. 光滑管阻力測定： 關閉粗糙管閥，將光滑管閥全開，在流量為零條件下，打開通向倒置U型管的進水閥，檢查導壓管內是否有氣泡存在。若倒置U型管內液柱高度差不為零，則表明導壓管內存在氣泡。倒置U型管的示意圖參見圖1-3，具體排氣泡的操作過程如下：開大轉子流量計調節閥，使倒置U型管內液體充分流動，以趕出管路內的氣泡；若認為氣泡已趕凈，則按照下述過程進

13、行檢驗：將轉子流量計調節閥關閉，同時關閉倒U管兩進水閥11，慢慢旋開倒置U型管上部的放空閥21，緩慢打開倒U管出水閥3、4，使液柱降至零點上下時馬上關閉，管內形成氣-水柱，此時管內液柱高度差為零。然后關閉放空閥21，開啟倒U管兩進水閥11，此時兩柱液面高度差應為零，若不為零，說明系統內仍然有氣泡，需繼續進行排氣泡操作，直至氣泡趕凈為止才可進行后續實驗。圖1-3導壓系統示意圖3,4-排水閥；8-粗糙管測壓回水閥；9-光滑管測壓回水閥；11- U型管進水閥；12-直管壓力傳感器；20-粗糙管測壓進水閥；21- U型管放空閥；22-U型管 該裝置兩個轉子流量計并聯連接，根據流量大小選擇不同量程的流量

14、計測量流量。 差壓變送器與倒置U型管也是并聯連接，用于測量直管段的壓差，小流量時用倒置型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應在最大流量和最小流量之間進行實驗，一般測取1520組數據。4. 粗糙管阻力測定：關閉光滑管閥，將粗糙管閥全開，從小流量到最大流量，測取1520組數據(同光滑管阻力測定過程)。5. 測取水箱水溫。待數據測量完畢，關閉流量調節閥，停泵。五、注意事項1. 利用壓力傳感器測大流量下壓差P 時，應切斷空氣一水倒置U型管兩進水閥門否則影響測量數值。2. 在實驗過程中每調節一個流量之后應待流量和直管壓降的數據穩定以后方可記錄數據。3. 若較長時間內不做實驗，放掉系統內及儲水槽內的

15、水。4. 該裝置應良好地接地。5. 啟動離心泵前，關閉壓力表和真空表的開關以免損壞壓強表。六、報告內容1. 將實驗數據和數據整理結果列在數據表格中，并以其中一組數據為例寫出詳細計算過程。2. 在合適的坐標系下標繪光滑直管和粗糙直管關系曲線。3. 根據所標繪的關系曲線，求本實驗條件下光滑直管層流區的關系式，并于理論公式比較，分析誤差。七、思考題1. 本實驗用水為工作介質做出的曲線，對其它流體能否使用？為什么？2. 本實驗是測定等直徑水平直管的流動阻力，若將水平管改為流體自下而上流動的垂直管，從測量兩取壓點間壓差的倒置U形管讀數R到Pf的計算過程和公式是否與水平管完全相同?為什么?3. 為什么采用

16、差壓變送器和倒置U形管并聯起來測量直管段的壓差？何時用變送器?何時用倒置U形管?操作時要注意什么？八、附錄(一)主要設備技術參數 號裝置技術參數1流體阻力(1)被測直管段：光滑管: 管徑d0.008(m) 管長L1.71(m) 材料：不銹鋼 粗糙管: 管徑d0.010(m) 管長L1.71(m) 材料：不銹鋼 (2)玻璃轉子流量計：LZB25型：測量范圍1001000 L/h，精度1.5級LZB10型：測量范圍10100 L/h，精度2.5級(3)壓差傳感器：型號：LXWY，測量范圍：200 kPa(4)數顯表：型號：501，測量范圍：0200kPa(5)離心泵：型號：WB70/055，流量：

17、20200 L/h，揚程：1913.5m，電機功率：550W，電流：1.35A，電壓：380V2.流量計性能文丘里流量計，文丘里喉徑：0.020m，實驗管路管徑：0.043m，3. 離心泵性能(1)離心泵：型號 WB70/055，流量Q=4m3/h，揚程H=8m，軸功率N=168w，電機效率為60%(2)真空表：用于泵吸入口真空度的測量。表盤直徑100mm，測量范圍-0.10MPa，精度1.5級，真空表測壓位置管內徑d1=0.025m(3)壓力表：用于泵出口壓力的測量。表盤直徑100mm，測量范圍00.25MPa，精度1.5級，壓強表測壓位置管內徑d2=0.025m(4)流量計（渦輪流量計）：

18、精度0.5級 (5)功率表：型號501，精度1.0級(6)兩測壓口之間距離，即真空表與壓強表測壓口之間的垂直距離h0=0.38m4.管路特性 變頻器：型號N2-401-H，規格：050Hz號裝置技術參數1流體阻力：(1)被測直管段：管徑d0.00790(m) ，管長L1.600(m) ，材料：不銹鋼(2)玻璃轉子流量計：LZB25型：測量范圍1001000 L/h，精度1.5級LZB10型：測量范圍10100 L/h，精度2.5級(3)壓差傳感器：型號：LXWY，測量范圍：200 kPa(4)數顯表：型號：PD139,測量范圍0200kPa(5)離心泵：型號：WB70/055，流量：20200

19、 L/h，揚程：1913.5m，電機功率：550W，電流：1.35A，電壓：380V2流量計性能文丘里流量計，文丘里喉徑：0.025m，實驗管路管徑：0.043m3離心泵性能(1)離心泵：流量Q=4m3/h，揚程H=8m，軸功率N=168w(2)真空表測壓位置管內徑d1=0.025m(3)壓強表測壓位置管內徑d2=0.025m(4)真空表與壓強表測壓口之間的垂直距離h0=0.18m(5)電機效率為60%4流量測量：號裝置：渦輪流量計儀表常數為77.054 S/L，精度0.5級；號裝置：渦輪流量計儀表常數為78.584 S/L，精度0.5級；5功率測量（功率表）：型號 PS-139，精度1.0級

20、6泵吸入口真空度的測量（真空表）表盤直徑100mm，測量范圍-0.10MPa，精度1.5級7泵出口壓力的測量（壓力表）表盤直徑100mm，測量范圍00.25MPa，精度1.5級8管路特性：變頻器：型號N2-401-H，規格050Hz(二)物性參數表2-1 水密度及粘度隨溫度變化表溫度t/密度/(g/ mL)黏度 /(10-3Pa·s)100.99971.3097120.9995- 140.99924- 150.9990991.1447160.99894- 17- - 180.9986- 19- - 200.9982031.008721- - 220.99777- 23- - 240.

21、9973- 250.9970440.8949260.99678- 27- - 280.99623- 29- - 實驗3 流量計標定實驗一、實驗目的1、了解幾種常用流量計的構造、工作原理和主要特點。2、掌握流量計的標定方法。3、了解節流式流量計流量系數C隨雷諾數Re的變化規律，流量系數C的確定方法。4、學習合理選擇坐標系的方法。二、實驗原理及內容（一）實驗原理流體通過節流式流量計時在流量計上、下游兩取壓口之間產生壓強差，它與流量的關系為： （10-1） 式中：被測流體(水)的體積流量，m3/s； 流量系數，無因次； 流量計節流孔截面積，m2； 流量計上、下游兩取壓口之間的壓強差，Pa ； 被測流

22、體(水)的密度，kgm3 。 用渦輪流量計作為標準流量計來測量流量VS。每一個流量在壓差計上都有一對應的讀數，將壓差計讀數P和流量Vs繪制成一條曲線，即流量標定曲線。同時用上式整理數據可進一步得到CRe關系曲線。（二）實驗內容1、通過實驗室的實物，了解文丘里及渦輪流量計的構造及工作原理。2、測定節流式流量計（文丘里流量計）的流量標定曲線。3、測定節流式流量計雷諾數Re和流量系數C的關系。三、實驗裝置及流程實驗裝置及流程圖參見實驗二中圖2-1、圖2-2。四、實驗方法及步驟方法一：新裝置圖見實驗二中圖2-1（、號實驗裝置） 向儲水槽內注入蒸餾水。檢查流量調節閥18，壓力表4的開關及真空表3的開關是

23、否關閉(應關閉)。 啟動離心泵，緩慢打開調節閥18至全開，用倒U型管進行趕氣泡操作（參見實驗二）。待系統內流體穩定，進行完趕氣泡操作，即系統內已沒有氣體，將倒U型管所有閥門關閉，方可測取數據。 用閥18調節流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取 1015組數據，同時記錄表盤文丘里流量計的壓差和流量讀數，并記錄水溫。 實驗結束后，關閉流量調節閥，停泵，切斷電源。方法二：舊裝置圖見實驗二中圖2-2（、號實驗裝置）1.檢查流量調節閥10，壓力表8的開關及真空表9的開關是否關閉(應關閉)。2.啟動離心泵，緩慢打開調節閥10至全開。待系統內流體穩定，即系統內已沒有氣體，打開壓力表和真空表的開關，方

24、可測取數據。3. 用閥10調節流量，測取數據的順序可從最大流量至0，或反之，測取 1015組數據，每次測量同時記錄表盤文丘里流量計的壓差和流量讀數，并記錄水溫。4.實驗結束，關閉調節閥，停泵，切斷電源。五、注意事項1. 啟動心泵之前，關閉壓力表和真空表的開關以免損壞壓強表，并檢查所有流量調節閥是否關閉。2. 測取數據時，應將回流閥全開。3. 在實驗過程中每調節一個流量之后應待流量和壓差的數據穩定以后方可記錄數據。4. 若較長時間內不做實驗，放掉系統內及儲水槽內的水。六、報告內容 將實驗數據和計算結果列在數據表格中，并以一組數據進行計算舉例。 在合適的坐標系上，標繪流量Vs和壓差P的關系曲線（即

25、流量標定曲線）、流量系數C和雷諾數Re 的關系曲線。七、思考題1、 實驗管路中如果積存有空氣，為什么要排除?2、 U管壓差計上裝設的平衡閥有何作用？在什么情況下應開著？在什么情況下應該關閉？3、 在所學過的流量計中，哪些屬于節流式流量計？哪些屬于變截面流量計？4、 用轉子流量計作為標準流量計來測量流量VS，有無測量誤差？為什么？八、附錄（一）設備主要技術數據1、流量計性能流量測量：文丘里流量計 文丘里喉徑：0.020m渦輪流量計 精度0.5級實驗管路管徑：0.043m，2、離心泵性能（1）離心泵 型號：WB70/055流量Q=4m3/h ，揚程H=8m ，軸功率N=168w，電機效率為60%（

26、2）真空表 用于泵吸入口真空度的測量 表盤真徑-100mm 測量范圍-0.1-0MPa 精度1.5級測壓位置管內徑d1=0.025m（3）壓強表 用于泵出口壓力的測量 表盤直徑-100mm 測量范圍0-0.25MPa 精度1.5級測壓位置管內徑d2=0.025m（4）流量計 渦輪流量計 精度0.5級（5）功率表 型號501 精度1.0級（6）兩測壓口之間距離：真空表與壓強表測壓口之間的垂直距離h0=0.38m實驗4 離心泵性能測定實驗一、實驗目的1.熟悉離心泵的操作方法。2.掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的測定方法、表示方法，加深對離心泵性能的了解。二、實驗原理及內容（一）實驗原理1. 離心

27、泵特性曲線離心泵是最常見的液體輸送設備。在一定的型號和轉速下，離心泵的揚程H、軸功率N及效率均隨流量Q而改變。通常通過實驗測出H-Q、N-Q及 -Q關系，并用曲線表示之，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據。泵特性曲線的具體測定方法如下：離心泵性能的測定：流量VS的計算：渦輪流量計的儀表常數K （3-1） H的測定：在泵的吸入口和壓出口之間列柏努利方程 （3-2） （3-3）上式中是泵的吸入口和壓出口之間管路內的流體流動阻力，與柏努力方程中其它項比較，值很小，故可忽略。于是上式變為： （3-4）將測得的和的值以及計算所得的代入上式即可求得H的值勤。N的測定：功率表測得

28、的功率為電動機的輸入功率。由于泵由電動機直接帶動，傳動效率可視為1，所以電動機的輸出功率等于泵的軸功率。即：泵的軸功率N=電動機的輸出功率，kw。電動機的輸出功率=電動機的輸入功率×電動機的效率。泵的軸功率=功率表的讀數×電動機效率，kw。的測定 （3-5） （3-6）式中： 泵的效率； N 泵的軸功率，kw Ne 泵的有效功率，kw H 泵的壓頭，m Q 泵的流量，m3/s 水的密度，kg/m32. 管路特性曲線當離心泵安裝在特定的管路系統中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關，還與管路特性有關，也就是說，在液體輸送過程中，泵和管路二者是相互制約的。在一

29、定的管路上，泵所提供的壓頭和流量必然與管路所需的壓頭和流量一致。若將泵的特性曲線與管路特性曲線繪在同一坐標圖上，兩曲線交點即為泵在該管路的工作點。因此，可通過改變泵轉速來改變泵的特性曲線，從而得出管路特性曲線。泵的壓頭H計算同上。（二）實驗內容1.練習離心泵的操作。2.測定某型號離心泵在一定轉速下，H（揚程）、N（軸功率）、h（效率）與Q（流量）之間的特性曲線。3.測定流量調節閥某一開度下管路特性曲線。三、實驗裝置及流程實驗裝置及流程圖參見實驗二中圖2-1、圖2-2。四、實驗方法及步驟方法一：新裝置圖見實驗二中圖2-1（一）流量計、離心泵性能的測定1.向儲水槽內注入蒸餾水。檢查流量調節閥18，

30、壓力表4的開關及真空表3的開關是否關閉(應關閉)。2.啟動離心泵，緩慢打開調節閥18至全開，進行趕氣泡操作。待系統內流體穩定，即系統內已沒有氣體，打開壓力表和真空表的開關，方可測取數據。3.用閥18調節流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取 1015組數據，同時記錄流量、泵入口真空度、泵出口壓強、功率表讀數，并記錄水溫。4.實驗結束后，關閉流量調節閥，停泵，切斷電源。（二）管路特性的測量1.測量管路特性曲線測定時，先置流量調節閥18為某一開度，調節離心泵電機頻率（調節范圍2050Hz），測取 1015組數據，同時記錄電機頻率、泵入口真空度、泵出口壓強、流量計讀數，并記錄水溫。2.實驗結束

31、后，關閉流量調節閥，停泵，切斷電源。方法二：舊裝置圖見實驗二中圖2-2（一）流量計、離心泵性能的測定1.向儲水槽內注入蒸餾水。檢查流量調節閥10，壓力表8的開關及真空表9的開關是否關閉(應關閉)。2.啟動離心泵，緩慢打開調節閥10至全開。待系統內流體穩定，即系統內已沒有氣體，打開壓力表和真空表的開關，方可測取數據。3.測取數據的順序可從最大流量至0，或反之。一般測1520組數據。4.每次測量同時記錄：渦輪流量計的頻率、壓力表、真空表、功率表的讀數及水溫。（二）管路特性的測量1.置流量調節閥10為某一狀態(即使系統的流量為某一固定值)。2.調節離心泵電機頻率（調節范圍(2050Hz)，以得到管路

32、特性改變狀態。測取 1015組數據。3.每改變電機頻率一次，同時記錄以下數據：電機頻率、渦輪流量計的頻率、泵入口真空度、泵出口壓強、水溫。4.實驗結束，關閉調節閥，停泵，切斷電源五、注意事項1.啟動心泵之前，必須檢查所有流量調節閥是否關閉。2.測取數據時，應將回流閥全開。六、報告內容1.將實驗數據和計算結果列在數據表格中，并以一組數據進行計算舉例。2.在合適的坐標系上標繪離心泵的特性曲線，并在圖上標出離心泵的各種性能（泵的型號、轉速和高效區）。3. 標繪本實驗的管路特性曲線，并標出泵的工作點。七、思考題1.試分析實驗數據，看一看，隨著泵出口流量調節閥開度的增大，泵入口真空表讀數是減少還是增加，

33、泵出口壓強表讀數是減少還是增加。為什么?2.本實驗中，為了得到較好的實驗結果，實驗流量范圍下限應小到零，上限應盡量的大，為什么?3.離心泵的流量，為什么可以通過出口閥來調節?往復泵的流量是否也可采用同樣的方法來調節。為什么?實驗5 過濾實驗一、實驗目的1.熟悉板框過濾機構造和操作方法；2.掌握恒壓過濾常數、的測定方法，加深對、的概念和影響因素的理解。3. 學習濾餅的壓縮性指數s和物料常數的測定方法。二、實驗原理及內容（一）實驗原理1恒壓過濾常數、的測定方法根據恒壓過濾方程： （4-1）式中: q單位過濾面積獲得的濾液體積 m3/m2；qe單位過濾面積的虛擬濾液體積 m3/m2；實際過濾時間 S

34、；e 虛擬過濾時間 S；K過濾常數 m2/S將(1)式微分得： （4-2）此為直線方程，于普通坐標系上標繪對的關系，所得直線斜率為：，截距為，從而求出K、qe，由下式得： （4-3）當各數據點的時間間隔不大時，可以用增量之比來代替即：與作圖。2常數k、s的測定方法過濾常數的定義式： （4-4）兩邊取對數： （4-5）因 s常數，常數，故K與P的關系，在雙對數坐標上標繪是一條直線。直線的斜率1-S，由此可計算出壓縮性指數S，讀取P-K直線上任一點處的K，p數據一起代入(4-5)式計算物料特性常數k。（二）實驗內容1測定在恒壓操作時的過濾常數、，并以實驗所得結果驗證過濾方程式，增進對過濾理論的理解

35、； 2掌握過濾問題的簡化工程處理方法；3改變壓強差重復上述操作，測定壓縮指數s和物料特性常數k。三、實驗裝置及流程圖4-1恒壓過濾實驗流程示意圖1-調速器；2-電動攪拌器；3、4、6、11、14-閥門；5、7-壓力表；8-板框過濾機； 9-壓緊裝置；10-濾漿槽；12-旋渦泵；13-計量桶流程圖如圖4-1所示，濾漿槽內配有一定濃度的輕質碳酸鈣懸浮液（濃度在2-4%左右），用電動攪拌器進行均勻攪拌(漿液不出現旋渦為好)。啟動旋渦泵，調節閥門3使壓力表5指示在規定值。濾液在計量桶內計量。過濾、洗滌管路如圖4-2示 圖4-2 板框過渡機固定頭管路分布圖四、實驗方法及操作步驟1. 系統接上電源，打開攪

36、拌器電源開關，啟動電動攪拌器2。將濾液槽10內漿液攪拌均勻。2. 板框過濾機板、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。用壓緊裝置壓緊后待用。3. 在計量桶內加50mm的自來水，使閥門3（料漿循環閥）、11處于全開、閥4、6處于全關狀態。啟動旋渦泵12，調節閥門3使壓力表5達到規定值（實驗壓力分別為0.05MPa，0.10 MPa，0.15 MPa。）。4. 待壓力表5穩定后，打開過濾入口閥6過濾開始。當計量桶13內見到第一滴液體時按表計時。記錄濾液每增加高度10mm時所用的時間。當計量桶13讀數為170 mm時停止計時，并立即關閉入口閥6。5. 打開閥門3使壓力表5指示值下降到

37、零。開啟壓緊裝置卸下過濾框內的濾餅并放回濾漿槽內，將濾布清洗干凈。放出計量桶內的濾液并倒回槽內（注意余下50mm的水），以保證濾漿濃度恒定。6. 改變壓力，從（2）開始重復上述實驗。7. 每組實驗結束后應用洗水管路對濾餅進行洗滌，測定洗滌時間和洗水量。8. 實驗結束時閥門4接上自來水、閥門14接通下水，關閉閥門3、11，不裝濾布對泵及濾漿進出口管進行沖洗。五、注意事項1. 過濾板與框之間的密封墊應注意放正，過濾板與框的濾液進出口對齊。用搖柄把過濾設備壓緊，以免漏液。2. 計量桶的流液管口應貼桶壁，否則液面波動影響讀數。3. 實驗結束時關閉閥門3、11。用閥門4接通自來水對泵及濾漿進出口管進行沖

38、洗。切忌將自來水灌入儲料槽中。4. 電動攪拌器為無級調速。使用時首先接上系統電源，打開調速器開關，調速鈕一定由小到大緩慢調節，切勿反方向調節或調節過快損壞電機。5. 啟動攪拌前，用手旋轉一下攪拌軸以保證順利啟動攪拌器。六、報告內容1列出全部過濾操作的原始數據，表格由各組統一設計。 2以作圖，求出過濾常數； 3寫出完整的過濾方程式； 七、思考題1.為什么每次實驗結束后，都得把濾餅和濾液倒回濾漿槽內？2.本實驗裝置真空表的讀數是否真正反映實際過濾推動力？為什么？3.分析碳酸鈣的S理與S測的偏差，結合實驗分析原因。八、附錄主要設備技術參數1旋渦泵: 型號2攪拌器: 型號: KDZ-1；功率：160w

39、 轉速：3200轉/分；3過濾板: 規格: 160×180×11（mm）；4濾布：型號 工業用；過濾面積0.0475m2。5計量桶：現場測定實驗6 傳熱綜合實驗一、實驗目的1.通過對空氣水蒸氣簡單套管換熱器的實驗研究，掌握對流傳熱系數的測定方法，加深對其概念和影響因素的理解。并應用線性回歸分析方法，確定關聯式Nu=ARemPr0.4中常數A、m的值。2.通過對管程內部插有螺旋線圈的空氣水蒸氣強化套管換熱器的實驗研究，測定其準數關聯式Nu=BRem中常數B、m的值和強化比Nu/Nu0，了解強化傳熱的基本理論和基本方式。3.了解套管換熱器的管內壓降和Nu之間的關系。4. 掌握熱

40、電偶的測溫原理，了解熱電偶正確的使用方法。二、實驗原理及內容 實驗原理1光滑套管換熱器傳熱系數及其準數關聯式的測定（1）對流傳熱系數的測定在該傳熱實驗中，空氣走內管，蒸氣走外管。對流傳熱系數可以根據牛頓冷卻定律，用實驗來測定 （5-1）式中：管內流體對流傳熱系數，W/(m2)； Qi管內傳熱速率，W； Si管內換熱面積，m2； 內壁面與流體間的溫差，。 由下式確定： （5-2）式中：t1，t2 冷流體的入口、出口溫度，； tw 壁面平均溫度，； 因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw 來表示。 管內換熱面積： （5-3）式中：

41、di內管管內徑，m； Li傳熱管測量段的實際長度，m。 由熱量衡算式： （5-4）其中質量流量由下式求得： （5-5）式中：冷流體在套管內的平均體積流量，m3 / h； 冷流體的定壓比熱，kJ / (kg·)； 冷流體的密度，kg /m3。 和可根據定性溫度tm查得，為冷流體進出口平均溫度。t1，t2， tw， 可采取一定的測量手段得到。（2）對流傳熱系數準數關聯式的實驗確定流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，準數關聯式的形式為 （5-6） 其中：，物性數據、可根據定性溫度tm查得。經過計算可知，對于管內被加熱的空氣，普蘭特準數變化不大，可以認為是常數，則關聯式的形式簡化為： （5-7

42、）這樣通過實驗確定不同流量下的與，然后用線性回歸方法確定A和m的值。2. 強化套管換熱器傳熱系數、準數關聯式及強化比的測定圖5-1 螺旋線圈內部結構強化傳熱又被學術界稱為第二代傳熱技術，它能減小初設計的傳熱面積，以減小換熱器的體積和重量；提高現有換熱器的換熱能力；使換熱器能在較低溫差下工作；并且能夠減少換熱器的阻力以減少換熱器的動力消耗，更有效地利用能源和資金。強化傳熱的方法有多種，本實驗裝置是采用在換熱器內管插入螺旋線圈的方法來強化傳熱的。螺旋線圈的結構圖如圖5-1所示，螺旋線圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節距繞成。將金屬螺旋線圈插入并固定在管內，即可構成一種強化傳熱管。在近壁區域，流

43、體一面由于螺旋線圈的作用而發生旋轉，一面還周期性地受到線圈的螺旋金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強化。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細，流體旋流強度也較弱，所以阻力較小，有利于節省能源。螺旋線圈是以線圈節距H與管內徑d的比值技術參數，且長徑比是影響傳熱效果和阻力系數的重要因素。科學家通過實驗研究總結了形式為的經驗公式，其中B和m的值因螺旋絲尺寸不同而不同。采用和光滑套管同樣的實驗方法確定不同流量下得Rei與Nu，用線性回歸方法可確定B和m的值。單純研究強化手段的強化效果（不考慮阻力的影響），可以用強化比的概念作為評判準則，它的形式是：，其中Nu是強化管的努塞爾準數，Nu0是光滑管的努塞爾準數，顯然，強

44、化比，而且它的值越大，強化效果越好。（二）實驗內容1光滑管對流傳熱系數的計算。2強化管對流傳熱系數的計算。3傳熱經驗關聯式的確定。三、實驗裝置及流程圖5-2 空氣-水蒸氣傳熱綜合實驗裝置流程圖1-普通套管換熱器；2-內插有螺旋線圈的強化套管換熱器；3-蒸汽發生器；4-旋渦氣泵；5-旁路調節閥；6-孔板流量計；7-風機出口溫度（冷流體入口溫度）測試點；8、9-空氣支路控制閥；10、11-蒸汽支路控制閥；12、13-蒸汽放空口；14-蒸汽上升主管路；15-加水口；16-放水口；17-液位計；18-冷凝液回流口實驗流程中： 空氣流量的測量空氣流量計由孔板與差壓變送器和二次儀表組成。該孔板流量計在20

45、時標定的流量和壓差的關系式為： （5-8）流量計在實際使用時往往不是20，此時需要對該讀數進行校正： （5-9）式中：孔板流量計兩端壓差，KPa； 20時體積流量， m3/h；流量計處體積流量，也是空氣入口體積流量，m3/h； 流量計處溫度，也是空氣入口溫度，。由于換熱器內溫度的變化，傳熱管內的體積流量需進行校正： （5-10）式中：傳熱管內平均體積流量，m3/h； 傳熱管內平均溫度，。 溫度的測量空氣進出口溫度采用電偶電阻溫度計測得，由多路巡檢表以數值形式顯示，具體讀法見附錄。四、實驗方法及步驟 實驗前的準備，檢查工作(1) 向電加熱釜加水至液位計3/4高度。(2) 向保溫瓶中加入適量的冰水

46、混合物，并將冷端補償熱電偶插入其中。(3) 檢查空氣流量旁路調節閥是否全開。(4) 檢查蒸氣管支路各控制閥是否已打開。保證蒸汽和空氣管線的暢通。(5)接通電源總閘，設定加熱電壓170-180v，啟動電加熱器開關，開始加熱，在整個實驗過程中始終保持換熱器出口處有水蒸氣。2實驗開始 關閉通向強化套管的閥門5，打開通向簡單套管的閥門6，當簡單套管換熱器的放空口9有水蒸氣冒出時，可啟動風機，此時要關閉閥門12，打開閥門11。在整個實驗過程中始終保持換熱器出口處有水蒸氣冒出。 啟動風機后用放空閥14來調節流量，調好某一流量后穩定5-10分鐘后，分別測量空氣的流量，空氣進、出口的溫度及壁面溫度。然后，改變

47、流量測量下組數據。一般從小流量到最大流量之間，要測量56組數據。 做完簡單套管換熱器的數據后，要進行強化管換熱器實驗。先打開蒸汽支路閥5，全部打開空氣旁路閥14，關閉蒸汽支路閥6，打開空氣支路閥12，關閉空氣支路閥11，進行強化管傳熱實驗。實驗方法同步驟。3. 實驗結束后，依次關閉加熱電源、風機和總電源。一切復原。五、注意事項1由于采用熱電偶測溫，所以實驗前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。檢查熱電偶的冷端，是否全部浸沒在冰水混合物中。2 檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內。特別是每個實驗結束后，進行下一實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。3必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加

48、熱釜電壓之前，兩蒸汽支路閥門之一必須全開。在轉換支路時，應先開啟需要的支路閥，再關閉另一側，且開啟和關閉閥門必須緩慢。4必須保證空氣管線的暢通。即在接通風機電源之前，兩個空氣支路控制閥之一和旁路調節閥必須全開。在轉換支路時，應先將下一支路空氣閥門全開，然后關閉上一支路閥門。5調節流量后，應至少穩定510分鐘后讀取實驗數據。6實驗中保持上升蒸汽量的穩定，不應改變加熱電壓，且保證蒸汽放空口一直有蒸汽放出。六、報告內容1計算各圓管的對流傳熱系數（計算表格見附錄）。2在雙對數坐標系繪出 對Re的關系曲線。 3寫出流體在圓管內作強制湍流流動時的傳熱膜系數半經驗關聯式（光滑管和強化管）。4將實驗得到的半經驗準數關聯式和書本經驗公式進行比較。并分析造成偏差的原因。七、思考題 本實驗中管壁溫度應接近加熱蒸汽溫度還是空氣溫度？為什么？ 2管內空氣流動速度對傳熱膜系數有何影響？當空氣流量增大時，