化工原理实验指导书 沈阳工业大学 2003年6月
化工原理实验指导书 沈阳工业大学 2003 年 6 月
目录 实验一流体流动阻力的测定… 实验二离心泵特性曲线的测定 实验三恒压过滤实验… 实验四传热综合实验 实验五筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定……9 实验六洞道干燥实验 综合实验一气体搅拌萃取塔液-液萃取实验 13 综合实验二间歇精馏实验……………………………16 演示实验柏努利方程实验…… 雷诺实验
目 录 实验一 流体流动阻力的测定 ………………………………………………1 实验二 离心泵特性曲线的测定 …………………………………………2 实验三 恒压过滤实验 ……………………………………………………4 实验四 传热综合实验 ……………………………………………………6 实验五 筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 …………………………9 实验六 洞道干燥实验 ……………………………………………………11 综合实验一 气体搅拌萃取塔液-液萃取实验 ……………………………13 综合实验二 间歇精馏实验 ………………………………………………16 演示实验 柏努利方程实验 ………………………………………………17 雷诺实验 ……………………………………………………20
实验一流体流动阻力的测定 实验目的 1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法 2、确定摩擦系数λ与雷诺数Re的关系。 二、基本原理 由于流体具有粘性,在管内流动时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流动时,质点间不 断相互碰撞,引起质点间动量交换,从而产生了湍动阻力,消耗了流体能量。流体的粘性和 流体的涡流产生了流体流动的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式,可得: △Pt=△P L一两侧压点间直管长度(m) dup d一直管内径(m) λ一摩擦阻力系数 u一流体流速(m/s) △P4一直管阻力引起的压降(N/m) u一流体粘度(Pa.s) p一流体密度(kg/m3) 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验,改变水流量,测得一系 列流量下的△Pt值,将已知尺寸和所测数据代入各式,分别求出λ和Re,在双对数坐标纸 上绘出λ~Re曲线。 三、实验装置简要说明 水泵将储水糟中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计测量流量,然后送入 被测直管段测量流体流动的阻力,经回流管流回储水槽,水循环使用。被测直管段流体流 动阻力△P可根据其数值大小分别采用变压器或空气一水倒置U型管来测量 四、实验步骤: 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止 2、大流量状态下的压差测量系统,应先接电预热10-15分钟,观擦数字仪表的初始值并 记录后方可启动泵做实验
实验一 流体流动阻力的测定 一、实验目的 1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、确定摩擦系数λ与雷诺数 Re 的关系。 二、基本原理 由于流体具有粘性，在管内流动时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流动时，质点间不 断相互碰撞，引起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和 流体的涡流产生了流体流动的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得： ΔPf =ΔP L—两侧压点间直管长度(m) d—直管内径(m) λ—摩擦阻力系数 u—流体流速（m/s） ΔPf—直管阻力引起的压降（N/m2） µ—流体粘度（Pa.s） ρ—流体密度（kg/m3） 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系 列流量下的ΔPf 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出λ和 Re，在双对数坐标纸 上绘出λ～Re 曲线 。 三、实验装置简要说明 水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量，然后送入 被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。 被测直管段流体流 动阻力△P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气—水倒置 U 型管来测量。 四、实验步骤: 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。 2、大流量状态下的压差测量系统,应先接电预热 10-15 分钟,观擦数字仪表的初始值并 记录后方可启动泵做实验。 2 2 u d P L h f f = = 2 2 u P L d f = du Re =
3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为0时打开Bl、B2两阀门,若空气一水倒置 U型管内两液柱的高度差不为0,则说明系统内有气泡存在,需要排净气泡方可测取数据 排气方法:将流量调至较大,排除导压管内的气泡,直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一般测15~20组数,建议当流量 读数小于300L/h时,用空气一水倒置U型管测压差Δ 5、待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源 五、使用实验设备应注意的事项: 1、调流量要慢、稳、准。 利用压力传感器测大流量下ΔP时,应切断空气一水倒置U型管B1、B两阀门否则 影响测量数据。 3、在实验过程中每调节一个流量之后待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据 4、若较长时间不做验验启动离心泵之前应先转动泵轴使之灵活运转,否则烧坏电机 实验二离心泵特性曲线测定 一、实验目的 1、熟悉离心泵的操作与结构 2、测定离心泵在一定转速下的特性曲线 、基本原理 在一定转速下,离心泵的压头He,轴功率N及效率η均随实际流量Qe的大小而改变 因此泵的特性是由H=f(Qe)Ne=f(Qe)和n=Q)三条曲线来决定。而此三条曲线是经实验测 得标绘出来 1、流量Qe的测定 通过调节阀门改变水流量的大小,采用文式流量计测得压差,求其相应的体积流量Q 单位(m3s) 2、离心泵压头He的测定 在离心泵的吸入口和压出口之间列柏努力方程 H ∵离心泵d入=d出 又∵H(x-出可忽略 (2出-Z入
3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为 0 时打开 B1、B2 两阀门，若空气－水倒置 U 型管内两液柱的高度差不为 0，则说明系统内有气泡存在,需要排净气泡方可测取数据。 排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测 15～20 组数，建议当流量 读数小于 300L/h 时，用空气—水倒置 U 型管测压差ΔP。 5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。 五、使用实验设备应注意的事项： 1、调流量要慢、稳、准。 2、利用压力传感器测大流量下ΔP 时，应切断空气—水倒置 U 型管 B1、B2 两阀门否则 影响测量数据。 3、在实验过程中每调节一个流量之后待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。 4、若较长时间不做验验,启动离心泵之前应先转动泵轴使之灵活运转,否则烧坏电机。 实验二 离心泵特性曲线测定 一、实验目的 1、熟悉离心泵的操作与结构； 2、测定离心泵在一定转速下的特性曲线。 二、基本原理 在一定转速下,离心泵的压头 He，轴功率 N 及效率η均随实际流量 Qe 的大小而改变。 因此泵的特性是由 H=f(Qe),Ne=f(Qe)和η=f(Qe)三条曲线来决定。而此三条曲线是经实验测 得标绘出来。 1、流量 Qe 的测定 通过调节阀门改变水流量的大小，采用文式流量计测得压差，求其相应的体积流量 Qe。 单位（m3/s） 2、离心泵压头 He 的测定 在离心泵的吸入口和压出口之间列柏努力方程 ∵离心泵 d 入=d 出 ∴u 入=u 出 又∵Hf(λ-出)可忽略 P Qe C A = 2 0 0 入 出） 出 出 出 ( - 2 2 2 2 e H f g u g P H Z g u g P Z + + + = + + + ( (m) g P P H Z Z 出 入 出 入） − = − +
3、离心泵轴功率的计算 泵轴功率N=电机输出功率=功率表读数×电机效率(Kw) 功率表读数=电机输入功率 泵的有效功率Ne=QK=1(km n= Ao—文丘里流量计喉管的横截面积 C0—流量系数Co=1 △P—文丘里流量计的压差 Z出一Z入离心泵进出口管路的垂直距离 P出-P入离心泵进出口管路的压强 三、实验装置简要说明 本实验用WB70055型离心泵进行实验,用离心泵将储水槽内的水抽出,送入离心泵性 能测定管路测量系统,然后由压出管排至水槽。在泵的吸入口和压出口处,分别装有真空表 和压力表,以测量水进口处的压力。泵的出口管线装有文氏流量计及调节阀门,用来调节水 的流量或管内压力 四、实验方法 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。 2、在启动离心泵之前需做如下检查 (1)流量调节阀门10和2离心泵出口压力表和真空表的调节阀,倒置U型管的阀门B1、 B2均应关闭 (2)流量测量压差变送器的平衡阀打开 3、启动离心泵,打开阀门10至全开。稍停片刻,待流体赶净管路内的气泡后关闭平衡 阀。打开压力表及真空表的调节阀。 4、测取数据顺序可任选。切记流量从最大至流量为零应均匀取点15~20组数据。 5、数据测量完毕,关闭压力表,真空表并把平衡阀打开 五、使用实验设备应注意的事项 1、启动离心泵之前,一定要检查各处阀门 2、流体在管路输送中不应有气存在。 3、测量数据将流量传感器的平衡阀一定处于关闭状态,否则影响测量数据值 4、离心泵不要长时间空转。 1、对现有实验条件,泵的特性曲线能否改变? 2、管路排水口安装在水面之上和浸在水中对实验值有何影响? 3、由实验得知,泵的流量越大,泵进口处真空度越大,为什么?
３、离心泵轴功率的计算 泵轴功率 N = 电机输出功率 = 功率表读数×电机效率（Kw） 功率表读数 = 电机输入功率 式中： A0—文丘里流量计喉管的横截面积 C0—流量系数 C0=1 ΔP—文丘里流量计的压差 Ｚ出—Ｚ入离心泵进出口管路的垂直距离 Ｐ出—Ｐ入离心泵进出口管路的压强 三、实验装置简要说明 本实验用 WB70/055 型离心泵进行实验，用离心泵将储水槽内的水抽出，送入离心泵性 能测定管路测量系统，然后由压出管排至水槽。在泵的吸入口和压出口处，分别装有真空表 和压力表，以测量水进口处的压力。泵的出口管线装有文氏流量计及调节阀门，用来调节水 的流量或管内压力。 四、实验方法 1、向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。 2、在启动离心泵之前需做如下检查： (1)流量调节阀门 10 和 2,离心泵出口压力表和真空表的调节阀,倒置 U 型管的阀门 B1、、 B2 均应关闭。 (2)流量测量压差变送器的平衡阀打开。 3、启动离心泵，打开阀门 10 至全开。稍停片刻，待流体赶净管路内的气泡后关闭平衡 阀。打开压力表及真空表的调节阀。 4、测取数据顺序可任选。切记流量从最大至流量为零应均匀取点 15～20 组数据。 5、数据测量完毕，关闭压力表，真空表并把平衡阀打开。 五、使用实验设备应注意的事项 1、启动离心泵之前,一定要检查各处阀门。 2、流体在管路输送中不应有气存在。 3、测量数据将流量传感器的平衡阀一定处于关闭状态,否则影响测量数据值。 4、离心泵不要长时间空转。 1、对现有实验条件，泵的特性曲线能否改变？ 2、管路排水口安装在水面之上和浸在水中对实验值有何影响？ 3、由实验得知，泵的流量越大，泵进口处真空度越大，为什么？ ( ) 1000 102 Ne KW HQg HQ 泵的有效功率 = = N Ne =