1 （适用于食品工程与包装工程专业） 包装与机械教研室 内蒙古农业大学食品科学与工程学院 二○○一年十一月
1 （适用于食品工程与包装工程专业） 包装与机械教研室 内蒙古农业大学食品科学与工程学院 二○○一年十一月
2 虚拟化工实验是用计算机模拟真实实验的一种实验形式。采用动 画技术和数字仿真技术将设备、仪器及其流程工作环境，展现在计算 机上。采用人机对话友好的界面，能使学生用鼠标进行实验操作。并 记录所需的数据。由于该软件采用数字仿真技术，故所测取的数据与 实际实验装置测取的数据较为接近。 虚拟实验包括，工作原理、装置认识、实验操作数据处理等部分 组成，每部分的操作均有详细的导引说明，具有较好容错功能，即： 操作不当或操作错误机器会给出提示，或禁止执行。实验的每一步应 仔细阅读提示，遵循操作导引进行操作
2 虚拟化工实验是用计算机模拟真实实验的一种实验形式。采用动 画技术和数字仿真技术将设备、仪器及其流程工作环境，展现在计算 机上。采用人机对话友好的界面，能使学生用鼠标进行实验操作。并 记录所需的数据。由于该软件采用数字仿真技术，故所测取的数据与 实际实验装置测取的数据较为接近。 虚拟实验包括，工作原理、装置认识、实验操作数据处理等部分 组成，每部分的操作均有详细的导引说明，具有较好容错功能，即： 操作不当或操作错误机器会给出提示，或禁止执行。实验的每一步应 仔细阅读提示，遵循操作导引进行操作
3 目 录 实验一 流体流动阻力实验.1 实验二 离心泵性能实验.4 实验三 过滤实验.10 实验四 传热实验.16 实验五 干燥实验 实验一 流体流动阻力实验 一、实验目的 1．学习管路磨擦阻力、磨擦因数、管件的局部阻力系数的测定方法， 并通过实验了解它们的变化规律。 2．学习压差计及流量计的使用方法。 3．学习对数坐标纸的用法 二、实验任务 1．测定流体流经直管时层流区摩擦因数与雷诺准数之间的关系。 2．测定流体流经直管时湍流区摩擦因数与雷诺准数之间的关系。 三、实验原理 流体在直管内流动时产生的压力降可用下列公式计算，即：
3 目 录 实验一 流体流动阻力实验.1 实验二 离心泵性能实验.4 实验三 过滤实验.10 实验四 传热实验.16 实验五 干燥实验 实验一 流体流动阻力实验 一、实验目的 1．学习管路磨擦阻力、磨擦因数、管件的局部阻力系数的测定方法， 并通过实验了解它们的变化规律。 2．学习压差计及流量计的使用方法。 3．学习对数坐标纸的用法 二、实验任务 1．测定流体流经直管时层流区摩擦因数与雷诺准数之间的关系。 2．测定流体流经直管时湍流区摩擦因数与雷诺准数之间的关系。 三、实验原理 流体在直管内流动时产生的压力降可用下列公式计算，即：
4 2 2 u d L Pf = 式中：△P—因克服磨擦阻力而引起的压力降，N/m2； λ—磨擦因数，无因次； L—管长，m； d—管径，m； ρ—流体密度，kg/m3； u—平均流速，m/s。 实验时测出某一流量下的压力降，即可计算出此时的λ和 Re；改 变流量进行实验，即可求得一系列λ和 Re值，从而得到λ-Re关系。 四、实验装置 实验时，水由水槽 9 用泵 14 经调节阀 5 送入实验设备，根据实验 需要设备上的阀门控制水的流向和流量，由实验设备流出后经计量槽 返回水槽。实验装置流程如图所示。 1—Dg40 塑料 6—水位计式压差 11—测压点 2—Dg6 铜管 7—活动摆头 12—闸阀 3—1″截止阀 8—电气盒 13—针形阀 4—弯头 9—水槽 5—调节阀 10—计量槽水位计 五、实验方法 1．层流区摩擦因素与雷诺准数之间的关系 这项实验用 2 号（Dg6 铜管）进行，压力降由水位计式压差计测 量，流量用量筒和秒表测量，其步骤为： （1）关闭调节阀 5 和启动水泵 14；
4 2 2 u d L Pf = 式中：△P—因克服磨擦阻力而引起的压力降，N/m2； λ—磨擦因数，无因次； L—管长，m； d—管径，m； ρ—流体密度，kg/m3； u—平均流速，m/s。 实验时测出某一流量下的压力降，即可计算出此时的λ和 Re；改 变流量进行实验，即可求得一系列λ和 Re值，从而得到λ-Re关系。 四、实验装置 实验时，水由水槽 9 用泵 14 经调节阀 5 送入实验设备，根据实验 需要设备上的阀门控制水的流向和流量，由实验设备流出后经计量槽 返回水槽。实验装置流程如图所示。 1—Dg40 塑料 6—水位计式压差 11—测压点 2—Dg6 铜管 7—活动摆头 12—闸阀 3—1″截止阀 8—电气盒 13—针形阀 4—弯头 9—水槽 5—调节阀 10—计量槽水位计 五、实验方法 1．层流区摩擦因素与雷诺准数之间的关系 这项实验用 2 号（Dg6 铜管）进行，压力降由水位计式压差计测 量，流量用量筒和秒表测量，其步骤为： （1）关闭调节阀 5 和启动水泵 14；
5 （2）将调节阀 5 和阀 12 半开，阀 3 全开；让部分水流回水槽； 使针形阀 13 前的压力适当； （3）打开针形阀，使水位计式压差计中的压差达到测定值；待稳 定后，用量筒和秒表测定一定时间内的流量； （4）重复步骤（3）直到全部实验数据测定完毕为止； （5）关闭针形阀 13 和阀 3。 测定数据前，应排队水位计气泡，调节两水位计标尺，使零点处 于同一水平面上。在接近过渡区测取数据时应缓慢调节针形阀，以免 流量突然改变而引起额外扰动，使过渡区提前到来。 2．湍流区摩擦因素与雷诺准数之间的关系 这项实验用 1 号（Dg40 塑料管）进行，压力降由 II 型压差计测 量，流量用计量水槽和秒表测量，其步骤为： （1）将调节阀 5 全开； （2）调节阀 12，使 II 型压差计的压差达到测定值，待稳定后用 秒表测定一定时间内计量水槽中的水量； （3）重复步骤（2）直到全部实验数据测定完毕为止； 六、数据处理 将实验数据列于实验记录表中。 对每一项实验都要以一组数据为例，完整地列出计算过程，其余 数据经处理后将结果列于结果表中。 将数据在双对数坐标上进行标绘，并将结果与理论值进行比较。 七、思考题 1．为什么有些地方使用 U 型压差计，而有些地方使用 II 型压差 计？
5 （2）将调节阀 5 和阀 12 半开，阀 3 全开；让部分水流回水槽； 使针形阀 13 前的压力适当； （3）打开针形阀，使水位计式压差计中的压差达到测定值；待稳 定后，用量筒和秒表测定一定时间内的流量； （4）重复步骤（3）直到全部实验数据测定完毕为止； （5）关闭针形阀 13 和阀 3。 测定数据前，应排队水位计气泡，调节两水位计标尺，使零点处 于同一水平面上。在接近过渡区测取数据时应缓慢调节针形阀，以免 流量突然改变而引起额外扰动，使过渡区提前到来。 2．湍流区摩擦因素与雷诺准数之间的关系 这项实验用 1 号（Dg40 塑料管）进行，压力降由 II 型压差计测 量，流量用计量水槽和秒表测量，其步骤为： （1）将调节阀 5 全开； （2）调节阀 12，使 II 型压差计的压差达到测定值，待稳定后用 秒表测定一定时间内计量水槽中的水量； （3）重复步骤（2）直到全部实验数据测定完毕为止； 六、数据处理 将实验数据列于实验记录表中。 对每一项实验都要以一组数据为例，完整地列出计算过程，其余 数据经处理后将结果列于结果表中。 将数据在双对数坐标上进行标绘，并将结果与理论值进行比较。 七、思考题 1．为什么有些地方使用 U 型压差计，而有些地方使用 II 型压差 计？