化工原理实验指导书(2.6)Ig K=(1-s)lg(Ap)+lg(2k)因为s为常数，k=1/(urov)，k也为常数，故在双对数坐标体系中，K与Ap为线性关系，直线的斜率为1-s，截距为lg(2k)，由此可分别计算出压缩性指数s和物料的特性常数k。3实验装置如图2.1所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在6%~～8%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌（浆液不出现旋涡为好）。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。本实验利用计量桶对滤液量进行计量。B10图2.1恒压过滤实验流程1一调速器；2一电动搅拌器；3、4、6、11、14一阀门：5、7-压力表：8一板框压滤机：9一压紧装置：10一滤浆槽：11一进料阀：12一旋涡泵：13一计量桶实验装置中过滤、洗涤管路如图2.2所示：过谱入洗涤入口通道口通道Q固定头OC洗涤出过港出口通道口通道图2.2过滤、洗涤管路示意图11
化工原理实验指导书 11 lg =(1 )lg( ) lg(2 ) K s p k − + （2.6） 因为 s 为常数，k＝1/(μr0v)，k 也为常数，故在双对数坐标体系中，K 与△p 为线性关系，直线的斜率为 1-s，截距为 lg(2k)，由此可分别计算出压缩性指数 s 和物料的特性常数 k。 3 实验装置 如图 2.1 所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在 6%～ 8%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌（浆液不出现旋涡为好）。启动旋涡泵，调 节阀门 3 使压力表 5 指示在规定值。本实验利用计量桶对滤液量进行计量。 图 2.1 恒压过滤实验流程 1－调速器；2－电动搅拌器；3、4、6、11、14－阀门；5、7－压力表；8－板框压滤机；9 －压紧装置；10－滤浆槽； 11－进料阀；12－旋涡泵；13－计量桶 实验装置中过滤、洗涤管路如图 2.2 所示： 图 2.2 过滤、洗涤管路示意图
化工原理实验指导书4实验步骤与注意事项4.1实验步骤过滤实验操作步骤主要包括：（1）系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2，将滤液槽10内浆液搅拌均匀。（2）板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头；用压紧装置压紧后待用。（3）使阀门3、4、11处于全开、其它阀门处于全关状态，启动旋涡泵12，调节阀门3使压力表5达到规定值。（4）待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6，过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增加高度10mm所用的时间。当计量桶13读数为150mm时停止计时，并立即关闭入口阀6。（5）调节阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。（6）改变压力或其它条件，从步骤（2）开始重复上述实验。（7）每组实验结束后，用洗水管路对滤饼进行洗涤，测洗涤时间和洗水量。（8）实验结束时，将阀门11接上自来水、阀门4接通下水，关闭阀门3，对泵及滤浆进出口管进行冲洗。4.2注意事项（1）过滤板与框之间的密封垫片位置应放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。（2）计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。（3）实验结束时关闭阀门3。用阀门11、4接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗，切忌将自来水灌入储料槽中。（4）电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。5）后动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利后动搅拌器。12
化工原理实验指导书 12 4 实验步骤与注意事项 4.1 实验步骤 过滤实验操作步骤主要包括： （1）系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器 2，将滤液槽 10 内浆液搅拌均匀。 （2）板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤 板-可动头；用压紧装置压紧后待用。 （3）使阀门 3、4、11 处于全开、其它阀门处于全关状态，启动旋涡泵 12， 调节阀门 3 使压力表 5 达到规定值。 （4）待压力表 5 稳定后，打开过滤入口阀 6，过滤开始。当计量桶 13 内见 到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增加高度 10 mm 所用的时间。当计量桶 13 读数为 150 mm 时停止计时，并立即关闭入口阀 6。 （5）调节阀门 3 使压力表 5 指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤 饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证 滤浆浓度恒定。 （6）改变压力或其它条件，从步骤（2）开始重复上述实验。 （7）每组实验结束后，用洗水管路对滤饼进行洗涤，测洗涤时间和洗水量。 （8）实验结束时，将阀门 11 接上自来水、阀门 4 接通下水，关闭阀门 3， 对泵及滤浆进出口管进行冲洗。 4.2 注意事项 （1）过滤板与框之间的密封垫片位置应放正，过滤板与框的滤液进出口对 齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。 （2）计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。 （3）实验结束时关闭阀门 3。用阀门 11、4 接通自来水对泵及滤浆进出口管 进行冲洗，切忌将自来水灌入储料槽中。 （4）电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关， 调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。 （5）启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器
化工原理实验指导书5思考题（1）为什么过滤开始时，滤液常常有一点浑浊，过一段时间才转清？（2）在恒压过滤中，初始阶段为什么不采取恒压操作？（3）如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？（4）当操作压强增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤量时，其过滤时间是否缩短一半？13
化工原理实验指导书 13 5 思考题 （1）为什么过滤开始时，滤液常常有一点浑浊，过一段时间才转清？ （2）在恒压过滤中，初始阶段为什么不采取恒压操作？ （3）如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？ （4）当操作压强增加一倍，其 K 值是否也增加一倍？要得到同样的过滤量 时，其过滤时间是否缩短一半？
化工原理实验指导书实验三传热实验（水-水蒸汽、空气-水蒸汽给热系数测定和传热综合实验）传热实验一水一水蒸汽给热系数测定1实验目的（1）了解间壁式传热元件。（2）观察水蒸气在管外壁上的冷凝现象，学习影响给热系数的因素和强化传热的途径。（3）掌握对流传热系数α的测定方法。（4）了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。2基本原理如图3.1所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。I图3.1间壁式传热过程间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有：Q=mCp (T,-T.)=m2Cp2 (t2-t)(3.1)=α,A(T-Tw)=α,A(tw-t),式（3.1）中：Q—传热量，J/s；m1一热流体的质量流率，kg/s；cpl一热流体的比热，J/(kg.OC)；Ti—热流体的进口温度，oC；T2一热流体的出口温度，OC；14
化工原理实验指导书 14 实验三 传热实验（水-水蒸汽、空气-水 蒸汽给热系数测定和传热综合实验） 传热实验一 水-水蒸汽给热系数测定 1 实验目的 （1）了解间壁式传热元件。 （2）观察水蒸气在管外壁上的冷凝现象，学习影响给热系数的因素和强化 传热的途径。 （3）掌握对流传热系数 α 的测定方法。 （4）了解热电阻测温方法、涡轮流量计测流量方法，学会使用变频器。 2 基本原理 如图 3.1 所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面 的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。 图 3.1 间壁式传热过程 间壁式传热元件，在传热过程达到稳态后，有： ( ) ( ) ( ) ( ) 1 P1 1 2 2 P2 2 1 1 1 W 2 2 W m m Q m c T T m c t t A T T A t t = − = − = − = − （3.1） 式（3.1）中：Q—传热量，J/s；m1—热流体的质量流率，kg/s；cp1—热流体 的比热，J/(kg∙OC)；T1—热流体的进口温度，OC；T2—热流体的出口温度，OC；
化工原理实验指导书m2—冷流体的质量流率，kg/s；Cp2—冷流体的比热，J/(kg.oC)；ti—冷流体的进口温度，OC；t2一冷流体的出口温度，OC；α1一热流体与固体壁面的对流传热系数，W/(m2.0C)；A1一热流体侧的对流传热面积，m?；（T一Tw)m一热流体与固体壁面的对数平均温差，0C；α2—冷流体与固体壁面的对流传热系数，W/m2.0C)：A2-冷流体侧的对流传热面积，m；（t一tw）m一固体壁面与冷流体的对数平均温差，oC。热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（3.2）计算：(T - Tw) = (T-Tm)-(T -Tw2)(3.2)式（3.2）中：Tw1一热流体进口处热流体侧的壁面温度，OC：Tw2一热流体出口处热流体侧的壁面温度，OC。固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（3.3）计算：(w-1) = (m-)-(w -4)(3.3)Inwi-fw2-t,式（3.3）中：WI—冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，OC；tW2一冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，OC。在本装置的套管换热器中，换热桶内通水蒸汽，内铜管管内通水，水蒸气在铜管表面冷凝放热而加热水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：(3.4)VpC,(f,-t)=a,A(t-tw)m式（3.4）中：V一冷流体体积流量，m3/s；p冷流体密度，kg/m；Cp冷流体比热，J/(kg.oC)；t、t2—冷流体进、出口温度，oC；2—冷流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m2.0C)；A2一内管的内壁传热面积，m2（tw一t)m一内壁与流体间的对数平均温度差，可由式（3.3）计算得到，0C。当内管材料导热性能很好，即入值很大，且管壁厚度很薄时，可认为Twl=twl，Tw2=lw2，即为所测得的该点的壁温，则由式（3.1）可得：VpC,(t-)(3.5)α,=A(-1)m若能测得被加热流体的V、t、t2，内管的换热面积A2，壁温tiwl、tw2，则可通过式（3.5）算得实测的冷流体在管内的对流给热系数α2。对于流体在圆形直管内作强制端流对流传热时，传热准数经验式为：15
化工原理实验指导书 15 m2—冷流体的质量流率，kg/s；cp2—冷流体的比热，J/(kg∙ OC)；t1—冷流体的进口 温度，OC；t2—冷流体的出口温度，OC；1—热流体与固体壁面的对流传热系数， W/(m2 ∙ OC)；A1—热流体侧的对流传热面积，m2；(T－TW)m—热流体与固体壁面的 对数平均温差，OC；2—冷流体与固体壁面的对流传热系数，W/(m2 ∙ OC)；A2— 冷流体侧的对流传热面积，m2；(t－tW)m —固体壁面与冷流体的对数平均温差， OC。 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（3.2）计算： ( ) ( ) ( ) 1 W1 2 W2 W m 1 W1 2 W2 ln T T T T T T T T T T − − − − = − − （3.2） 式（3.2）中：TW1—热流体进口处热流体侧的壁面温度，OC；TW2—热流体出 口处热流体侧的壁面温度，OC。 固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（3.3）计算： ( ) ( W1 1 W2 2 ) ( ) W m W1 1 W2 2 ln t t t t t t t t t t − − − − = − − （3.3） 式（3.3）中：tW1—冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，OC；tW2—冷流体出 口处冷流体侧的壁面温度，OC。 在本装置的套管换热器中，换热桶内通水蒸汽，内铜管管内通水，水蒸气在 铜管表面冷凝放热而加热水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式： P 2 1 2 2 W m V C t t A t t ( ) ( ) − = − （3.4） 式（3.4）中：V—冷流体体积流量，m3 /s；ρ— 冷流体密度，kg/m3；CP—冷 流体比热，J/(kg·OC)；t1、t2—冷流体进、出口温度，OC；α2—冷流体对内管内壁 的对流给热系数，W/(m2 · OC)；A2—内管的内壁传热面积，m2；(tw－t)m—内壁与 流体间的对数平均温度差，可由式（3.3）计算得到，OC。 当内管材料导热性能很好，即 λ 值很大，且管壁厚度很薄时，可认为 Tw1＝ tw1，Tw2＝tw2，即为所测得的该点的壁温，则由式（3.1）可得： p 2 1 2 2 w m ( ) ( ) V C t t A t t − = − （3.5） 若能测得被加热流体的 V、t1、t2，内管的换热面积 A2，壁温 tw1、tw2，则可 通过式（3.5）算得实测的冷流体在管内的对流给热系数 α2。 对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，传热准数经验式为：