化工原理实验讲义(1) - 图文

化工原理实验讲义

化学系化工教研室

目 录

实验一 流体流动型态及临界雷诺数的测定?1????????1 实验二 伯努利方程???????????2????????3 实验三 管路流体阻力的测定???????3????????5 实验四 离心泵特性曲线的测定??????4????????8 实验五 套管换热器液—液热交换系数及膜系数的测定?5???12 实验六 裸管与绝热管的传热实验??????????????18 实验七 固体流态化的流动特性???????????????22 实验八 精馏实验????????????????6????24 实验九 过滤实验?????????????????????30 实验十 洞道干燥实验(数字型) ??????????????36

实验一 流体流动型态及临界雷诺数的测定

一、实验目的

本实验的目的是通过雷诺试验装置，观察液体流动过程的不同流型及其转变过程，测定流型转变时的雷诺数。 二、实验原理

液体流动存在两种不同的型态，即滞流（层流）和湍流（紊流）。主要决定因素为液体的密度和粘度，流动型态的速度，以及设备的几何尺寸。流体作滞流流动时，其质点作平行于管轴的直线运动；湍流时流体质点在沿管轴流动的同时还作着杂乱无章的随机运动。雷诺准数是判断流动型态的数群。流体在圆管内流动时的雷诺准数可用下式表示： ? Re?du?

?式中：

d 管子内径m；? u 流速m／s；? ρ 流体密度kg／m３；? μ 流体粘度Pa·s。

一般认为，Re＜2000时，流动型态为滞流；Re＞4000时，流动为湍流；Re数在两者之间，有时为滞流，有时为湍流，和流动环境有关。?

一般情况下，下临界雷诺准数为2000，上临界雷诺准数为4000。

对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流速有关。本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。

三、实验装置

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实验装置由稳压溢流水试验导管和转子流量计等部分组成。本实验装置中，为了保持水箱中水位恒定和避免波动，在水箱上设一溢流口，多余的水经水箱的溢流口泄入下水道中。水通过玻璃实验管，经出口阀、转子流量计计量，然后泄入下水道。流速由出口阀调节。玻璃瓶内装有红颜色水，借助于本身的位头，经细钢针头注入玻璃管中心，由此可观察水在玻璃管中流动的状态。

四、实验内容

在水箱内装有溢流装置，以水位恒定。水箱下面有水平管入口处插进一根细管，细管上方与装有色液体的容器相连。

实验时，在有溢流的情况下，微微打开左阀门，使玻璃管中的水低速流动，然后打开示踪液调节阀，把有色液引入玻璃管中。可以观察有色液体成一直线平稳地流过整根玻璃管，与管的水互不相混合，为层流。调节左阀，增大水流速，当流速增大到一定数值时，有色液体开始出现不规则的波浪。记下水的温度和流量。若继续增大流速至某一临界值时，有色流线即消失，整个管内的水呈现均匀的颜色（湍流）。记下水的温度和流量。

实验操作需重复数次（至少5-6次）

五、注意事项：

1.本实验示踪液采用红墨水，其连接注射针头，注射速度应与主体流速接近（略低一些），因此随着水的流量增大，需细心调节红墨水的注射量，才能得到较好的效果。

2.在实验过程中，应注意水槽的溢流量，保持稳定流动。 3.调节水的流量时缓慢增大阀门，当状态稳定时，记录数据。

六、思考题：

1.比较实验结果与理论值，分析原因。 2.谈谈你对本实验装置的看法。

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实验二 伯努利实验

一、实验目的

实验观察不可压缩流体在导管内流动时的各种形式和机械能的相互转化现象，并验证机械能衡算方程（伯努利方程）。通过实验，加深对流体流动过程基本原理的理解。

二、实验原理

不可压缩流体在导管内作定常流动，系统与环境又无功的交换时，则对确定的系统即可列出机械能衡算方程

（1）z1g（2）z1?式中：

ΣHf —压头损失，m z1 —位压头，m u12/2g —动压头，m p1/ρg —静压头，m Σhf —能量损失，J/Kg

下标1和下标2分别为进出口两个截面 根据实验装置此方程简化为： （1）当流体为理想液体时，

z1g?p1?u12?p1??u122?z2g?p2??u2222??hf （J/Kg）

p1?g?u122g?z2?p2?g?u22g??Hf （m）

?2?z2g?p2??u222 （J/Kg）

z1?p1?g?u122g?z2?p2?g?u222g （m）

此式即为伯努利方程。

（2）当流体流经某一水平装置时，

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