1、化工技術基礎實驗指導書緒論 化工原理是化工類專業的一門技術基礎課程。該課程具有理論性強和實踐性強的雙重特點?；ぜ夹g基礎實驗是該課程的重要實踐教學內容。一、 化工技術基礎實驗的教學目的1、鞏固和深化理論知識化工原理課程中所講授的工程概念、工程理論和技術方法等，需要通過實踐環節加深理解。通過該實驗，學生可對于化工原理課程中各單元操作的基本原理、公式中各種參數的來源及公式的使用范圍會有更完整而深刻的認識。2、培養學生從事實驗研究的能力 高等理工科院校的學生，作為今后的科技工作者，必須具備一定的通過實驗進行科技開發研究的能力，科技實驗能力是基本而重要的。基本的實驗能力主要包括：（1）為了完成某一研究

2、課題，選擇實驗方法并設計實驗方案的能力；（2）進行實驗時，觀察現象、測取記錄數據和分析實驗現象的能力；正確選擇和使用測量儀表的能力：（3）利用實驗的原始數據進行數據處理以獲得實驗結果的能力；（4）運用文字表達書寫技術報告的能力。這些能力是進行科學研究的基礎，學生只有通過一定數量的基礎實驗與綜合實驗的訓練，才能學會和掌握基本的實驗能力。3、培養學生嚴謹的科學態度從實驗操作、現象觀察到數據處理等各個環節都要及時、準確，不容絲毫馬虎。如果粗心大意，敷衍了事，輕則實驗數據檢測不準，得不出什么研究結論，重則會造成設備或人身事故?？傊瑢嶒灜h節對于學生能力的培養是不容忽視的，對于學生操作技能和觀察分析問題

3、能力的訓練是書本無法代替的。對于化工類專業的學生來說，化工技術基礎實驗雖僅是工程實踐學習的開始，但其為后續工程專業課程的學習奠定了重要的基礎。二、 化工技術基礎實驗的要求對于學生來說化工技術基礎實驗是第一次用工程裝置進行實驗，學生往往感到陌生，無從下手。因為實驗過程中的操作和檢測數據較多，故工程實驗一般均是分小組進行的，這樣同時培養學生既分工，又合作的協調能力。但是，每個學生都要有責任感、主管意識和配合意識，絕對不要有依賴心理。要求每個學生必須認真做好以下幾方面：1、實驗前的準備 學生實驗前必須認真的預習實驗指導書，清楚的了解實驗目的、要求、原理及實驗操作步驟，對于實驗所涉及到的測量儀表也要預

4、習它們的使用方法。有計算機輔助教學手段時，讓學生進行計算機仿真練習，熟悉實驗裝置、流程、各操作步驟和注意事項。有條件的話還要進行實驗現場觀察了解。學生們在預習和仿真練習的基礎上寫出實驗預習報告。預習報告的內容主要包括實驗目的、原理、裝置流程示意圖、各操作步驟和注意事項。經實驗指導教師檢查提問后方可進行實驗。2、實驗中的操作 實驗操作是動手動腦的重要過程，學生一定要嚴格按照實驗操作規程（步驟）進行，一點的誤操作都有可能引起實驗設備的不正常。對于要測取的各項目，要預計好測量點的范圍及測點數目，要合理布點。調試時要求細心，操作平穩。對于實驗過程中的現象、儀表讀數要隨時仔細觀察，并且保持在預定值上。測

5、取的實驗數據要記錄在表格內，并注明單位。記錄好實驗環境條件的數據。實驗現象要盡量詳細記錄在記錄本內，絕對不應記在隨便取來的零散紙上，有些當時不能理解的實驗現象，重復進行一遍仍然如此，需如實記錄下來，待實驗結束經過思考后，提出自己的看法和結論。學生在實驗操作中培養自己嚴謹的科學作風，實事求是的科學精神。3、實驗成果的總結 任何實驗均是以獲得成果為目的的。實驗成果是通過科學地處理實驗數據，分析總結所得研究規律，書寫實驗報告，提交出書面實驗報告，以這種技術文件的形成來表達實驗研究成果的。書寫實驗報告是學生用文字、表格、曲線等方式表達技術資料的一種基本而重要的訓練，應對完成實驗報告的過程有足夠的重視，

6、學生應提前瀏覽一些科技研究報告或科技研究論文。實驗報告應包括以下內容：實驗目的、原理、裝置流程圖、操作步驟，操作注意事項。原始數據記錄表、數據處理過程中數據表、數據處理結果數據表。反映研究規律的曲線圖（或表）。研究規律分析討論，研究結論。以1-2個實驗點為例，表達根據實驗原始數據進行數據處理的各個計算步驟的原理和具體計算過程。有時還要回答所要求的實驗思考題。實驗報告必須書寫工整，內容層次清晰，語言通暢，圖形繪制清晰整潔。實驗報告是評價實驗效果的主要依據。臨界雷諾數的測定一、實驗目的1觀察流體在管內流動的兩種不同流型。2測定臨界雷諾數。二、基本原理流體流動有兩種流動型態，層流(滯流)和湍流(紊流

7、)。流體層流流動時，其流體質點作互相平行運動；湍流時流體質點紊亂地向各個方向作不規則的運動，但流體的主體向某一方向流動。雷諾準數是判斷流動型態的準數，若流體在圓管內流動，則雷諾準數可用下式表示： 式中，Re雷諾準數，無因次； d管子內徑，m； u流體流速，m/s； 流體密度，kg/m3； 流體粘度；Pas。 對于一定溫度的流體，在特定的圓管內流動，雷諾準數僅與流體流速有關。本實驗通過改變流體在管內的速度，觀察在不同雷諾準數下流體流型的變化，一般認為Re2000時，流動型態為層流；Re4000時。流動為湍流；2000Re4000時，流動為過渡流。三、實驗裝置與實驗步驟實驗裝置如圖1所示。主要由玻

8、璃試驗導管10、低位貯水槽3、循環水泵2、高位水槽7和轉子流量計6等部分組成。 1、打開泵入口閥12，關閉流量計調節閥4和排污閥11，將自來水充滿低位貯水槽3后啟動循環水泵。2、打開泵入口閥12，將高位水槽7充滿水至溢流管5中有水流出。3、打開流量計調節閥4，水由高位水槽7經試驗導管10、轉子流量計6流回低位貯水槽3。水流量的大小，由流量計調節閥4調節。泵的入口閥12控制溢流管5的溢流量。4、示蹤劑采用紅色墨水，它由紅墨水貯瓶8，經連接軟管和紅墨水噴針9注入試驗導管。紅墨水噴針9出口位于試驗導管入口的軸線部位。5、圖1 雷諾演示實驗1-可移動框架 2-循環水泵 3-低位貯水槽4-流量計調節閥

9、5-溢流管 6-轉子流量計7-高位水槽 8-紅墨水貯瓶 9-紅墨水噴針10-玻璃實驗導管 11-排污閥 12-泵入口閥先少許開啟流量計調節閥4，使水緩慢流過玻璃實驗導管10，這時可以觀察到玻璃實驗導管10中的紅色直線，說明水流動為層流。逐漸開大流量計調節閥4，當玻璃實驗導管10中紅墨水剛呈現波動時說明已進入過渡區。仔細調節紅墨水貯瓶連接軟管上的自由夾開度，使紅墨水的注入流速與試驗導管中主體流體的流速相適應，一般略低于主體流體的流速為宜。記錄當層流剛結束時水的流量和溫度。6、緩慢加大流量計調節閥4的開度，使水流量平穩地增大，玻璃導管10內的流速也隨之平穩地增大。同時，相應地適當調節泵入口閥12的

10、開度，以保持溢流管5中仍有一定溢流量，確保試驗導管10內的流體始終為穩定流動。可觀察到：實驗導管軸線上呈直線流動的紅色細流，開始發生波動。隨著流速的增大，紅色細流的波動程度也隨之增大，最后斷裂成一段段的紅色細流。當流速繼續增大時，紅墨水進入試驗導管后,立即呈煙霧狀分散在整個導管內，進而迅速與主體水流混為體，將整個管內水染為紅色，以致無法辨別紅墨水的流線,此時流動為湍流。仔細調節流量計調節閥4和紅墨水貯瓶連接軟管上的自由夾開度，使紅墨水的注入流速與試驗導管中主體流體的流速相適應，一般略低于主體流體的流速為宜。記錄當湍流剛開始時水的流量和溫度。四、實驗結果及討論玻璃實驗導管d=26.4mm。項目水

11、溫，水粘度，水密度，流量，雷諾數Re臨界層流臨界湍流1、寫出層流和湍流時臨界雷諾數的計算。2、解釋轉子流量計的測量原理。3、解釋區分層流與湍流對管路計算有什么實際意義。4、為什么設置高位水槽，而不是直接將泵的出口管與轉子流量計相連？5、為什么啟動泵后再打開泵入口閥？流體流動過程能量轉換(柏努利) 一、實驗目的 1、加深對流體流動過程能量轉化及柏努利方程式的理解； 2、觀察不同高度和截面積處玻璃管中水位的變化，流體動能、位能及靜壓能的變化，學會分析流體動能、位能、靜壓能及摩擦阻力損失的轉化。二、實驗原理對于不可壓縮流體，在管路內作穩定流動，系統與環境無外加功交換時，若以單位質量流體為衡算基準，其

12、關系可由流動過程中能量衡算方程即柏努利方程來描述，即式中：zg單位質量流體具有的位能，J/kg； 單位質量流體具有的動能，J/kg；單位質量流體具有的壓強能，J/kg；單位質量流體在流動過程中的摩擦損失，J/kg若以單位重量流體為衡算基準時，則可表示為 式中： z單位重量流體具有的位能即位壓頭，m； 單位重量流體具有的靜壓能即靜壓頭，m；單位重量流體具有的動能即動壓頭，m； 單位重量流體流過系統的能量損失即損失壓頭，m。由于導管直徑和高度發生變化，以及流動過程中的摩擦阻力損失，導致管內流速變化和壓強變化，可由各玻璃管中水柱高度指示出來。a-b、c-d、i-j三對垂直測壓管，其中一根液面高度是所

13、在截面的靜壓頭，另一根液面高度是所在截面的沖壓頭，沖壓頭即所在截面處的動壓頭與靜壓頭之和。根據g-h這對測壓管的液面高度，可以計算45彎頭的局部阻力系數。三、實驗裝置 如圖1-1所示，本實驗裝置主要由實驗導管6、穩壓溢流水槽5和多對測壓管所組成。實驗導管為一裝置的變徑圓管，沿程設置多根豎直測壓玻璃管。每處測壓管有一對并列的測壓管組成。水由離心泵從低位貯水槽1輸送至穩壓溢流水槽4，后流過實驗導管7，實驗導管由內徑分別為19mm、42mm、收縮管和19mm的玻璃管組成，最后經轉子流量計9后流回低位貯水槽。實驗導管中水流量由導管流量調節閥8調節，流量從轉子流量計9測定。圖1-1柏努利實驗裝置流程圖1

14、低位貯水槽 2泵入口閥 3泵出口閥 4穩壓溢流水槽5溢流管 6放水閥 7實驗導管 8導管流量調節閥 9轉子流量計四、實驗步驟1、實驗前，先將水充滿低位貯水槽 1，打開泵入口閥2和放水閥6，讓泵內充滿水。關閉泵出口閥3和放水閥6，啟動泵。2、關閉導管流量調節閥8，打開泵出口閥3，讓泵將穩壓溢流水槽4中充滿水，至溢流管5中有水流出。以下操作中始終保持溢流管5中有細小水流流出，流量由泵出口閥3調節。3、將導管流量調節閥8打開，讓水流過實驗導管7后返回低位貯水槽1，將管路中的空氣排凈。4、關閉導管流量調節閥8，觀察各垂直玻璃管中的水面與穩壓溢流水槽4中的水面是否在同一高度。5、調節導管流量調節閥8，讓

15、水的流量增大至轉子流量計9量程的中間附近，各垂直玻璃管中水面高度隨之變化，觀察記錄各垂直玻璃管中的水柱高度。可觀察到：各對測壓管中水柱高度差隨著流體流量的增大而增大，同時各測壓玻璃管中水面高度比水靜止時降低。說明當流量加大時，流體流過導管各截面上的流速也隨之加大，動壓頭增大，這就需要更多的靜壓頭轉化為動壓頭，表現為各對測壓管的水柱高度差加大。同時，各對測壓管中水柱高度則隨流體流量增大而下降。這說明流體在流動過程中，能量損失隨流體流速增大而增大。6、調節導管流量調節閥8，讓水的流量增大至轉子流量計9量程最大值附近，各垂直玻璃管中水面高度隨之降低，觀察記錄各垂直玻璃管中的水柱高度。五、實驗結果右側

16、實驗導管軸線比左側實驗導管軸線高 m。流量L/minammbmmcmmdmmemmfmmgmmhmmimmjmm根據a-b、c-d、i-j三對垂直測壓管中液面高度，計算所在截面處的流速，與通過轉子流量計所測流量計算的流速比較，分析其偏差產生的原因。根據g-h這對測壓管的液面高度，計算45彎頭的局部阻力系數。六、思考題1、為什么隨流量增大，垂直玻璃管中液面高度下降？2、為什么隨流量增大，各對垂直玻璃管中液面的高度差增大？3、當流量增大時，水流過45彎頭的局部阻力系數是否變化，試解釋其原因。4、為什么實驗過程中應保持溢流管中有水流動？5、為什么啟動泵前要關閉泵出口閥3和放水閥6后再啟動泵？流體流動

17、阻力測定一、實驗目的 1掌握流體流經直管和管閥件時阻力損失的測定方法，通過實驗掌握流體流動中能量損失的變化規律。 2測定直管摩擦系數與雷諾準數Re的關系，將數據處理所得的-Re關系式與已有的經驗公式進行比較。 3測定流體流經閘閥等管件時的局部阻力系數。 4學會壓差計和流量計的使用方法。5觀察組成管路的各種管件、閥件，并了解其作用。二、基本原理 流體在管內流動時，由于粘性剪應力和渦流的存在，不可避免地要消耗一定的機械能，稱為阻力損失。這種阻力損失包括流體流經直管中的沿程阻力損失和流體流經各種管件時運動方向改變所引起的局部阻力損失。 1沿程阻力 流體在水平均勻管道中穩定流動時，阻力損失表現為壓力降

18、低。即 影響阻力損失的因素很多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實驗研究方法。為了減少實驗工作量，使實驗結果具有普遍意義，必須采用因次分析方法將各變量綜合成準數關聯式。根據因次分析，影響阻力損失的因素有， (1)流體性質：密度，粘度； (2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度； (3)流動條件：流速。 可表示為 通過因次分析方法得到如下的無因次式 通過初步實驗反映的規律，將阻力損失可表示為 令 則 式中： （）壓強降（壓強損失），Pa；hf直管阻力損失， J/kg；流體密度，kg/m3；直管摩擦系數，無因次；l直管長度， m；d直管內徑， m；u流體流速，由實驗測

19、定 m/s；直管摩擦系數。滯流(層流)時，64Re；湍流時是雷諾準數Re和相對粗糙度的函數，須由實驗確定。 2局部阻力 局部阻力通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力系數法。 (1) 當量長度法 流體流過某管件或閥門時，因局部阻力造成的損失，相當于流體流過與其具有相當管徑長度的直管阻力損失，這個直管長度稱為當量長度，用符號le表示。這樣就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時可將管路中的直管長度與各管件、閥門等的當量長度合并在一起計算，如管路中直管長度及各種局部阻力的當量長度之和為 ，則流體在管路中流動時的總阻力損失為 (2) 阻力系數法 流體通過某一管件或閥門時的阻力損失用

20、流體在管路小的動能系數來表示，這種計算局 部阻力的方法，稱為阻力系數法。 即 式中，局部阻力系數，無因次； u在小截面管中流體的平均流速，ms。 由于管件兩側距測壓孔間的直管長度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計。因此的值可應用柏努利方程由壓差計讀數求取。 當裝置確定后，根據（即）和u的實驗測定值，根據阻力損失表達式可計算出或者的值。雷諾數Re=du/。因此，只要調節流量，可得到一系列Re的實驗點，繪出Re曲線。三、實驗裝置與流程 1實驗裝置 圖1-1 實驗裝置流程圖實驗裝置如圖1-1所示。主要由離心泵，不同管徑、材質的管子，各管件及閥門，轉子流量計等組成。從上向下第一根為不銹鋼

21、光滑管，第二根為鍍鋅鐵管，分別用于光滑管和粗糙管湍流流體流動阻力損失的測定。第三根為不銹鋼管，其上裝有待測管件(閘閥)，用于局部阻力損失的測定。本實驗的介質為水，由離心泵供給，經實驗裝置后的水通過地下管道流人儲水箱內循環使用。 水流量用裝在測試裝置的轉子流量計測量，直管段和管件的阻力損失分別用各自的倒U形壓差計測量。 2裝置結構尺寸 裝置結構尺寸如表1-1所示。 表1-1 裝置參數名稱材質管內徑 / mm測試段長度 / m裝置（1）裝置（2）光滑管不銹鋼食品管27.1126.081.5粗糙管鍍鋅鐵管27.5726.71.5局部阻力閘閥1.53儀表面板圖 圖1-2 流體力學綜合實驗裝置儀表面板1

22、-離心泵電源切換開關； 2-變頻器電源開關； 3-電動調節閥電源開關； 4-指示燈； 5-智能流量手自動控制儀； 6-轉速手自動控制儀； 7-真空度、出口壓力、壓差、水溫智能巡檢儀； 8-帶漏電保護空氣開關； 9-總電源指示燈； 10-功率測量顯示儀； 11-離心泵啟動按鈕； 12-離心泵停止按鈕 四、實驗步驟及注意事項（一）實驗步驟1關閉閥1、閥2。2打開放水閥與灌水閥，給水泵灌水，灌好水后關閉放水閥與灌水閥。打開總電源開關，打開儀表電源開關，按下啟動按鈕啟動離心泵。3緩緩打開閥3，關閉閥2，打開壓差變送器上光滑管閥門組，打開壓差變送器上排氣閥門組，給壓差變送器排氣，當排完氣后，關閉排氣閥門

23、組，并準備做光滑管阻力測定實驗。4緩緩打開出水閥門2，調節好一個流量，待水穩定后，正確測取壓差和流量等有關參數。然后再改變不同流量，正確讀取不同流量下的測取壓差和流量等有關參數。5根據本裝置特點，流量從1m/h開始，每次改變0.4m/h，測量實驗數據并記錄，測完數據后整理實驗數據并輸入實驗數據處理是軟件處理。6做完光滑管實驗后，關閉閥3。7同理，分別打開閥4、閥5，給壓差變送器排水后分別進行粗糙管及局部阻力實驗。8實驗結束后，應將裝置中的水排放干凈。（二）注意事項（1）在啟動離心泵前要對水泵進行灌水。（2）在啟動離心泵前，要確保三相電源的正確，確保不缺相，離心泵缺相不會運轉，且會燒毀離心泵。（

24、3）在啟動離心泵前，要確保離心泵轉向的正確，否則長時間反向運轉會損壞離心泵。（4）在做流體阻力實驗時，要排盡管路里的氣泡。（5）在開、關各閥門時，須緩開慢關。五、實驗報告 1根據粗糙管實驗作數據處理，根據數據處理結果在雙對數坐標紙上標繪出Re曲線。對照化工原理教材上有關圖形，即可估出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。 2根據光滑管實驗結果，對照柏拉修斯方程，計算其誤差。 3根據局部阻力實驗結果，求出閘閥全開時的平均值。 4對實驗結果進行分析討論。 六、思考題 1在對裝置做排氣工作時，是否一定要關閉流程尾部的流量調節閥?為什么? 2如何檢驗測試系統內的空氣已經被排除干凈? 3以水做介質所測得的Re關

25、系能否適用于其它流體?如何應用? 4在不同設備上(包括不同管徑)，不同水溫下測定的Re數據能否關聯在同一條曲線上? 5如果測壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對靜壓的測量有何影響? 離心泵特性曲線測定一、實驗目的1. 了解離心泵的結構與特性，學會離心泵的操作；2. 掌握離心泵特性曲線測定方法。二、基本原理離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要依據之一，其特性曲線是在某一恒定轉速下通過實驗測定出的，分別為泵的揚程H、軸功率Pa及效率與泵的流量qv之間的關系曲線。泵的特性曲線是流體在泵內流動規律的外部表現形式。由于泵內部流動情況復雜，不能用數學方法計算這一特性曲線，只能依靠實驗測定。1揚程H的測定

26、與計算在泵進口截面、出口截面之間列出柏努利方程為 式中：p1,p2分別為泵進、出口的壓強 N/m2流體密度 kg/m3u1, u2分別為泵進、出口的流量m/s g重力加速度 m/s2當泵進、出口管徑相同，忽略壓力表與真空表之間的高度差，上式可簡化為 由上式可知，只要直接讀出真空表和壓力表上的數值，就可以計算出泵的揚程。2軸功率Pa的測量與計算軸的功率可按下式計算：式中，Pa泵的軸功率，Ww電機輸出功率，W由上式可知，測定泵的軸功率，只需測定電機的輸出功率，乘上功率轉換中的倍率即可。3效率的計算泵的效率是泵的有效功率P與軸功率Pa的比值。有效功率P是單位時間內流體自泵得到的功，軸功率Pa是單位時

27、間內泵從電機得到的功，兩者的差異反映了泵的水力損失、容積損失和機械損失的大小。泵的有效功率P可用下式計算：P=Hqvg故 =P/Pa=Hqvg/Pa 4轉速改變時泵特性參數的換算泵的特性曲線是在指定轉速下的數據，就是說在某一特性曲線上的一切實驗點，其轉速都是相同的。但是，實際上感應電動機在轉矩改變時，其轉速會有變化，這樣隨著流量的變化，多個實驗點的轉速將有所差異，因此在繪制特性曲線之前，須將實測數據換算為平均轉速下的數據。換算關系如下：流量 揚程 軸功率 效率 三、實驗裝置與流程離心泵性能特性曲線測定系統裝置工藝控制流程圖如圖2-1所示。圖2-1 離心泵實驗裝置流程示意圖儀表面板如圖2-2所示

28、。圖2-2 流體力學綜合實驗裝置儀表面板1-離心泵電源切換開關； 2-變頻器電源開關； 3-電動調節閥電源開關； 4-指示燈； 5-智能流量手自動控制儀； 6-轉速手自動控制儀； 7-真空度、出口壓力、壓差、水溫智能巡檢儀； 8-帶漏電保護空氣開關； 9-總電源指示燈； 10-功率測量顯示儀； 11-離心泵啟動按鈕； 12-離心泵停止按鈕 四、實驗步驟及注意事項（一）實驗步驟 1 關閉閥1及閥3、閥4、閥5。2打開總電源空氣開關，打開儀表電源開關，儀表上電。 3打開離心泵出口閥及閥1，打開離心泵灌水閥及排氣閥，對水泵進行灌水。灌好水后關閉泵的排氣閥與灌水閥門。4管路選擇：(1)手動實驗：底閥離

29、心泵泵出口閥渦輪流量計閥1閥6水箱；(2)電動調節閥做自動實驗：底閥離心泵泵出口閥渦輪流量計閥1電動調節閥閥7水箱。5當一切準備就緒后，按下離心泵啟動按鈕，啟動離心泵，這時離心泵啟動按鈕綠燈亮，開始進行離心泵實驗。6打開泵的出水閥1（全開），這時流量達到最大值。7 等實驗數據穩定后，測定泵的真空度p1、泵后壓力p2、水溫t、流量v及泵的功率并記錄。8通過調節泵的出口閥2調節流量，改變流量的大小，每次減小1.5m/h的流量，測定每次流量下泵的真空度p1、泵后壓力p2、水溫t、流量v及泵的功率并記錄。9以同樣的方法改變流量并測定實驗數據，最少測8次。同時注意流量不能低于3/h。 10實驗完畢，按下

30、儀表臺上的水泵停止按鈕，停止水泵的運轉。關閉水泵出口閥。（二）注意事項 （1）在啟動離心泵前要對水泵進行灌水。（2）在啟動離心泵前，要確保三相電源的正確，確保不缺相，離心泵缺相不會運轉，且會燒毀離心泵。（3）在啟動離心泵前，要確保離心泵轉向的正確，否則長時間反向運轉會損壞離心泵。（4）在開、關各閥門時，須緩開慢關。五、實驗報告1在同一張坐標紙上描繪在實驗轉速下的Hqv、Paqv、qv曲線；2分析實驗結果，判斷該泵適宜的工作范圍。六、思考題 1試從所測實驗數據分析，離心泵在啟動時為什么要關閉出口閥門？2啟動離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動不起來，你認為可能的原因是什么？3為什么用泵

31、的出口閥門調節流量？這種方法有什么優缺點？十分還有其他方法調節流量？ 4泵啟動后，出口閥如果打不開，壓力表讀數是否會逐漸上升？為什么？5正常工作的離心泵，在其進口管路上安裝閥門是否合理？為什么？6試分析，用清水泵輸送密度為1200Kgm3的鹽水（忽略密度的影響），在相同流量下你認為泵的壓力是否變化？軸功率是否變化？對流給熱系數測定一實驗目的1通過套管式換熱器了解間壁式換熱器的操作原理，觀察水蒸氣在換熱管外壁上的冷凝現象，并判斷冷凝類型；2測定空氣在圓形直管內強制對流給熱系數；3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。4掌握熱電阻測溫的方法。二基本原理對流傳熱系

32、數可以根據牛頓冷卻定律，用實驗來測定。因為 ,所以傳熱管內的對流傳熱系數冷熱流體間的總傳熱系數（W/m2） （1）式中：管內流體對流傳熱系數，W/(m2)； Q換熱器的傳熱速率，W； Ai管內換熱面積，m2； 冷熱流體的對數平均溫度差，。對數平均溫差由下式確定： （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表示。由于管外為蒸汽冷凝，對流傳熱系數很大，故壁面平均溫度近似等于蒸汽的平均溫度。 管內換熱面積： （3）式中：d內管管內徑，m； l傳熱管測量段的實際長度，

33、m。 由熱量衡算式： （4）其中質量流量由下式求得： （5）式中：qm空氣在換熱管內的質量流量，m3/s； cp空氣的平均定壓比熱，J/(kg)；V空氣的平均體積流量，m3/s； 空氣的平均密度，kg/m3。cp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和V可測得。流體在管內作強制湍流，被加熱，準數關聯式的形式為 （6） 其中： ， ， 式中：空氣的努塞爾數，無因次； 空氣的雷諾數，無因次；空氣的普朗特數，無因次； u空氣在換熱管內的流速，無因次；物性數據、cp、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Pr變化不大，可以認為是常數。通過實

34、驗確定不同流量下的Re與，然后用線性回歸方法確定A和m的值。三實驗裝置與流程1實驗裝置 圖1傳熱系數測定裝置流程圖1-空氣調節閥 2-空氣調節旁路閥 3-空氣均勻分布器 4-可移動實驗框架 5-防振軟連接6-風機 7-冷凝水排出閥 8-蒸汽進氣管 9-蒸汽調節閥 10-冷空氣出口溫度 11-蒸汽壓力表 12-排不凝性氣體閥 13-蒸汽噴汽管 14-換熱管 15-孔板流量計 16-壓差變送器 17-空氣進口溫度來自蒸汽發生器的水蒸氣進入套管換熱器的環隙，空氣由風機6輸送流過換熱管14內，換熱管為紫銅管，飽和水蒸汽與空氣在套管換熱器內進行熱交換，蒸汽放熱后生成的冷凝水經疏水器排入地溝。冷空氣經孔板

35、流量計15進入套管換熱器管內，被加熱后排出裝置外。2儀表箱面板2 儀表箱面板圖 1-控制柜總電源空氣開關 2-儀表電源開關 3-變頻器電源開關 4-風機電源切換開關 5-風量手自動控制儀圖 6-智能溫度巡檢儀 7-變頻器 8-智能流量積算變送儀 9-指示燈(分別為總電源、儀表電源、變頻器電源、風機直接工作狀態指示燈) 1#液晶記錄儀從12通道分別為：空氣流量、蒸汽一端溫度；空氣出口溫度；2#液晶記錄儀13通道分別為：空氣進口溫度、空氣出口溫度、蒸汽一端溫度。3設備與儀表規格（1）紫銅管規格：直徑20mm1.5mm，長度l=1000mm（2）外套玻璃管規格：直徑100mm5mm，長度l=1000

36、mm（3）壓力表規格：00.1MPa四、實驗步驟與注意事項（一）實驗步驟1打開總電源開關，打開儀表電源開關，給儀表上電。2打開電腦，運行“傳熱系數實驗軟件.MCG”軟件，輸入“班級”、“姓名”、“學號”及“裝置號”，單擊“確定”按鈕，選擇“傳熱系數測定實驗”進入實驗界面。3打開儀表臺上的風機電源切換開關到直接，讓風機工作，同時打開冷流體入口閥門1，讓套管換熱器里充有一定量的空氣。4打開冷凝水出口閥7，注意只開一定的開度，開的太大會讓換熱桶里的蒸汽跑掉，關的太小會使換熱玻璃管里的蒸汽壓力集聚而產生玻璃管炸裂。5在做實驗前，應將蒸汽發生器到實驗裝置之間管道中的冷凝水排除，否則夾帶冷凝水的蒸汽會損壞

37、壓力表及壓力變送器。具體排除冷凝水的方法是：關閉蒸汽進口閥門9，打開裝置下面的排冷凝水閥7，讓蒸汽壓力把管道中的冷凝水帶走，當聽到蒸汽響時關閉排冷凝水閥7，進行實驗。6剛開始通入蒸汽時，要仔細調節蒸汽進口閥9的開度，讓蒸汽徐徐流入換熱器中，逐漸加熱，由“冷態”轉變為“熱態”，不得少于10分鐘，以防止玻璃管因突然受熱、受壓而爆裂。7當一切準備好后，打開蒸汽進口閥9和排不凝性氣體閥12，排出換熱器環隙中的空氣。當排不凝性氣體閥12中有蒸汽排出，等片刻后關閉排不凝性氣體閥12。將蒸汽壓力調到0.01Mpa，并保持蒸汽壓力不變。（可通過調節排不凝性氣體閥12以及蒸汽進口閥9來實現。）8流量調節：（1）

38、手動調節1：調節空氣調節閥1手動調節空氣流量，穩定后在實驗軟件界面上單擊“采集數據”按鈕，實驗軟件會自動記錄實驗數值；改變不同流量，采集不同流量下的實驗數值。手動調節2：按 切換到儀表下顯示窗顯示輸出值時，按 把輸出方式切換到手動輸出模式，再通過按或來改變輸出值的大小，從而控制輸出，控制風機電源頻率，從而改變冷流體的流量到一定值，等穩定后在實驗軟件界面上單擊“采集數據”按鈕，實驗軟件會自動記錄實驗數值；改變不同流量，采集不同流量下的實驗數值。（2）自動調節：按 切換到儀表下顯示窗顯示輸出值時，按 把輸出方式切換到自動輸出模式，可通過自動調節儀表，改變風機電源頻率，調節空氣流流量，改變冷流體的流

39、量到一定值，等穩定后在實驗軟件界面上單擊“采集數據”按鈕，實驗軟件會自動記錄實驗數值；改變不同流量，采集不同流量下的實驗數值。9記錄3到5組實驗數據，完成實驗，關閉蒸汽進口閥9與空氣調節閥1，關閉儀表電源和風機的電源。10關閉蒸汽發生器。11打開實驗數據處理軟件“對流給熱系數測定實驗.exe”，打開該組實驗數據，進行實驗數據分析處理。 （二）注意事項1先打開排冷凝水的閥，注意只開一定的開度，開的太大會讓換熱桶里的蒸汽跑掉，關的太小會使換熱玻璃管里的蒸汽壓力集聚而產生玻璃管炸裂。2一定要在套管換熱器內管輸以一定量的冷流體后，方可開啟蒸汽閥門，且必須在排除蒸汽管線上原先積存的凝結水后，方可把蒸汽通

40、入套管換熱器中。3剛開始通入蒸汽時，要仔細調節蒸汽的開度，讓蒸汽徐徐流入換熱器中，逐漸加熱，由“冷態”轉變為“熱態”，不得少于10分鐘，以防止玻璃管因突然受熱、受壓而爆裂。 3操作過程中，蒸汽壓力一般控制在0.02MPa（表壓）以下，否則可能造成玻璃管爆裂和密封填料損壞。4.確定各參數時，必須是在穩定傳熱狀態下，隨時注意不凝性氣體的排空和壓力表讀數的調整。五、實驗數據處理使用數據處理軟件進行實驗數據處理，軟件使用方法參見軟件使用說明書。六、實驗報告1將冷流體給熱系數的實驗值與理論值列表比較，計算各點誤差，并分析討論。2說明蒸汽冷凝給熱系數的實驗值和冷流體給熱系數實驗值的變化規律。3按冷流體給熱

41、系數的模型式：。確定式中常數A及m。七、思考題1空氣和水蒸汽的流向，對傳熱效果有何影響?2蒸汽冷凝過程中，若存在不冷凝氣體，對傳熱有何影響，應采取什么措施？3冷凝水不及時排走，會產生什么影響，如何及時排走冷凝水？4所測定的壁溫是接近水蒸汽還是接近空氣的溫度，為什么？5如果采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對關聯式有何影響？恒壓過濾常數測定一、實驗目的1、熟悉板框壓濾機的構造和操作方法；2、通過恒壓過濾實驗，驗證過濾基本方程；3、學會測定過濾常數K、qe及壓縮性指數s的方法；4、了解操作壓力對過濾速率的影響。二、實驗原理過濾是以某種多孔物質作為介質來處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過介

42、質的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進行，固體顆粒層的厚度不斷增加，使過濾阻力不斷增大，故在恒壓過濾操作中，過濾速率不斷降低。影響過濾速率的主要因素除壓強差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質、懸浮液溫度、過濾介質的阻力等，在低雷諾數范圍內，過濾速率計算式為：(1)u過濾速度，m/s；K康采尼常數，層流時，K5.0；床層空隙率，m3/m3；濾液粘度，Pas；a顆粒的比表面積，m2/m3；p過濾的壓強差，Pa；L濾餅厚度，m；由此可以導出過濾基本方程式：(2)V濾液體積，m3；過濾時間，s；A過濾面積，m2；Ve虛擬濾液體積，m3；r濾餅比阻，1/m2，r=

43、5.0a2(1-)2/3；r單位壓強差下的比阻，1/m2，r= rpS；濾餅體積與相應濾液體積之比，無因次；s濾餅壓縮性指數，無因次，一般s01，對不可壓縮濾餅，s0。恒壓過濾時，令k=1/(r)，K=2kp1-S，q=V/A，qe=Ve/A，對(2)式積分得： (3)K和qe總稱為過濾常數，由實驗測定。k物料的物性常數，m3/(Ns)； K過濾常數，m2/s；q單位過濾面積的濾液體積，m3/m2； qe單位過濾面積的虛擬濾液體積，m3/m2；對（3）式兩邊微分得：得 用/q代替d/dq， 得 (4)在恒壓條件下，用秒表和電子天平分別測定一系列過濾時間i所對應的濾液體積Vi，計算出一系列i、q

44、i、qi，在直角坐標系中繪制/qq的函數關系，得一直線，斜率為2/K，截距為2qe/K，可求得K和qe。改變過濾壓強差p，可測得不同的K值，由K的定義式兩邊取對數得 lgK=(1-s)lg(p)+lg(2k) (5)在實驗壓強差范圍內，若k為常數，則lgKlg(p)的關系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數s，截距為lg(2k)，進而確定物料的特性常數k。三、實驗裝置與流程實驗裝置如圖1-1所示。圖1-1 板框壓濾機過濾流程1-可移動框架 2-閥 3-止回閥 4-壓力料槽 5-排污閥 6放空閥 7玻璃視鏡 8壓力表 9-壓緊手輪 10-板框組 11-板框進口壓力表 1

45、2-料漿進口閥 13-濾液出口閥 14-壓力定值調節閥 15-閥及3#電磁閥 16-閥及2#電磁閥 17-閥及1#電磁閥 18-配料槽 19-出濾液口 20-指示尺 21-進水口 22閥 23閥 24閥 25閥 26閥 27閥 28閥 控制柜面板圖如圖1-2：圖1-2 控制柜面板圖1-儀表電源開關 2-空壓機電源開關 3-1#電磁閥電源開關 4-2#電磁閥電源開關 5-3#電磁閥電源開關 6-電子天平通訊串口 7-智能儀表通訊串口 8-壓力顯示儀 9-空氣開關在配料槽內配制一定濃度CaCO3懸浮液后，用壓縮空氣充分攪拌使其混合均勻。利用高度差送入壓力料槽中，用壓縮空氣攪拌均勻，同時利用壓縮空氣

46、的壓強對濾漿加壓，將濾漿送入板框壓濾機過濾，濾液流入量筒計量，壓縮空氣從壓力料槽排空管排出。板框壓慮機的結構尺寸：框厚度11mm，過濾總面積 0.0471m2?？諝鈮嚎s機規格型號：V0.08/8，最大氣壓0.8MPa。四、實驗步驟與注意事項（一）實驗步驟1、檢查所有閥門處于關閉狀態，配制含CaCO335（wt%）的水懸浮液。2、開啟空壓機，關閉閥25、閥26和閥28，切斷配料槽18與所連管路的聯系，打開閥2和閥27，將壓縮空氣通入配料槽18，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。3、正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕。濾布要繃緊，不能起皺（注意：用螺旋壓緊時，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉動手輪

47、使板框合上，然后再壓緊）。4、等配料槽料液攪拌均勻后，關閉閥27停止通壓縮空氣。打開閥25及壓力料槽的放空閥6，因配料槽位置較高，故料漿自動由配料槽流入壓力料槽，液位至其視鏡2/3處，關閉閥2和閥25，停止加料。5、打開閥26，通壓縮空氣至壓力料槽，使容器內料漿不斷攪拌。壓力料槽的放空閥6應不斷排氣，但不能有料漿噴出。6、調節壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調節壓力料槽出口處的壓力定值調節閥14來控制出口壓力恒定，壓力料槽的壓力由壓力表8讀出。壓力定值調節閥已調好，從左到右分別為1#壓力：0.1MPa；2#壓力：0.2MPa；3#壓力：0.3MPa。考慮各個壓力值的分布，從低壓過濾開始做實驗

48、較好。7、放置好電子天平，按下電子天平上的“on”開關，打開電子天平，將料液桶放置到電子天平上。打開并運行電腦上的“恒壓過濾測定實驗軟件”，進入實驗界面，做好準備工作，可以開始實驗。8、做0.1MPa壓力實驗：打開閥17、閥22及閥12、閥13，打開1#電磁閥電源開關，開始加壓過濾。等濾液澄清且流量穩定時，單擊實驗軟件上的“開始實驗”按鈕，進行0.1MPa壓力實驗，實驗軟件自動計算時間間隔內的過濾量并記錄數據，存儲到數據庫中，以供數據處理軟件之用。當實驗數據組數做完后，軟件自動停止。關閉閥17、閥22及閥12、閥13。9、做0.2MPa壓力實驗：打開閥16、閥23及閥12、閥13，打開2#電磁

49、閥開關，開始加壓過濾。等流量穩定時，單擊實驗軟件上的“開始實驗”按鈕，進行0.2MPa壓力實驗，實驗軟件自動計算時間間隔內的過濾量并記錄數據，存儲到數據庫中，以供數據處理軟件之用。當實驗數據組數做完后，軟件自動停止。關閉閥16、閥23及閥12、閥13。10、做0.3MPa壓力實驗：打開閥15、閥24及閥12、閥13，打開3#電磁閥開關，開始加壓過濾。等流量穩定時，單擊實驗軟件上的“開始實驗”按鈕，進行0.3MPa壓力實驗，實驗軟件自動計算時間間隔內的過濾量并記錄數據，存儲到數據庫中，以供數據處理軟件之用。當實驗數據組數做完后，軟件自動停止。關閉閥15、閥24及閥12、閥13。11、實驗完成后打

50、開數據處理軟件進行數據處理。12、手動實驗時每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次V取800ml左右，濾液量可以由電子天平處讀出。記錄相應的過濾時間及濾液量。每個壓力下，測量810個讀數即可停止實驗。13、每次濾液及濾餅均收集在小桶內，濾餅弄細后重新倒入料漿桶內，實驗結束后要沖洗濾框、濾板及濾布不要折，應用刷子刷。（二）注意事項 1在夾緊濾布時，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉動手輪使板框合上，然后再壓緊。 2濾餅及濾液循環下次實驗可繼續使用。五、實驗結果及整理實驗數據列于表1-1中。計算結果列于表1-2、表-3中。表1-1 實 驗 數 據p0.1MPap0.2MPap0.3MPaV（ml）（s）V（ml）（s）V（ml）（s）表1-2 計算結果pMPa序號qm3/m2s/qsm2/m3qm3/m2Km2/sqem3/m20.112345678910續表1-2pMPa序號qm3/m2s/q