化工原理实验

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孔板流量计和文丘里流量计由孔板（或文丘里管）与一套U形管差压计组成。 流体的体积流量与压差的关系如下式所示：VSC0S02gR0

通过实验确定C0与Re的关系曲线，称为流量计的校正。 本实验是以水为工作流体，测定在一定范围内的C0 ~ Re曲线。

流量计校正的目的是通过测取涡轮流量计的流量来校正其它流量计

温度由铜电阻温度计测量。

在流量计校正实验中，需将实验读取的涡轮流量计数值通过转换系数转换为流量值。涡轮流量计读取频率数。

注意事项：⒈ 阀门5、6在离心泵启动前应关闭，避免由于压力大将转子流量计的玻璃管打碎。 ⒉ 测量转子流量计性能时，另一支路即孔板和文丘里支路调节阀5必须关闭；同样测量孔板和文丘里流量计性能时，转子流量计支路调节阀6必须关闭。

Q(5.24/3600( 实验数据的计算过程及结果：流过管路的流速u42d)4雷诺准数 。

0.04)2Redu0.041.159995.670.8410QA02P3。

流量系数 C05.24/36004(0.015)2231200995.671.041

实验二 流体流动阻力的测定

 

雷诺准数的数据范围宽，可作出102～104三个数量级。能够测量出光滑管、粗糙管的阻力系数与雷诺准数的关系，同时也可以测量阀门局部阻力。实验采用循环水系统。 经玻璃转子流量计

在流量为零条件下，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。操作方法如下：

开大流量，打开倒置U型管与实验管路相通的阀11，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量调节阀关闭；关闭连通阀11，慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀21，分别缓慢打开阀3、4，使液柱降至中点上下时马上关闭，管内形成气-水柱。然后关闭放空阀21。看U型管内的水拄是否相平，相平及为管路中无气泡存在，相反就要继续上述操作过程。  

该装置两个转子流量计（差压变送器与倒置U型管也）并联连接。小流量时用倒置∪型管压差计测量，大流量时用差压变送器测量。

注意事项：1】启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前，

都必须检查所有流量调节阀是否关闭。2】利用压力传感器测量大流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型玻璃管的阀门18、20否则影响测量数值。3】较长时间未做实验，启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。



本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。 局部阻力引起的压强降Pf' 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，用差压传感器来测量。 

实验原理：流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，必然引起能量损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力和流经管件阀门的局部阻力。改变流量，测定直管4与管件5的压差，即可得到流体流动阻力。

1．直管阻力摩擦系数λ的测定：流体在圆形直管内流动的阻力损失hf为， hfPflu2gd2g ∴2dlu2Pf2dlu20gR

雷诺数的计算式为：Redu

欲测定ρ、μ，只需测流体温度。本实验室利用涡轮流量计测定。 2．局部阻力系数ξ的测定：流体流经管（阀）件的阻力损失hf ‘为 hfPfu2g2g ∴ 

2u2Pf

实验三 离心泵性能测定

 

以曲线Q ~He、Q ~N、Q ~η表示，则称为离心泵的特性曲线。 离心泵的性能与其转速有关。换算公式如下：当

23nn20%时，

Q1Qn1n； He1Q1He1gnnHe1；N1N1；1

N1nn式中的下标“1”表示给定转速；Δn=n1—n。    

 

本装置体积小，重量轻，设备紧凑，功能齐全；实验采用循环水系统,节约实验费用。

本装置体积小，重量轻，设备紧凑，功能齐全；实验采用循环水系统,节约实验费用。

测定离心泵串并联，H（扬程）、N（轴功率）、（效率）与Q（流量）之间的特性曲线。

设备：离心泵、真空表、压强表、涡轮流量计、泵、功率表、变频器 流量测量：采用涡轮流量计测量流量

特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。

⒈ H的测定：

在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程

Z入P入

gu2入2gHZ出P出P入P出gu2出u2出2g2入Hf入出H(Z出Z入）u2g

Hf入出g当所选的两截面很接近泵体时，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式变为：

u2出 H(Z出Z入）⒉ N的测定：

P出P入u2g2入g

功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即：

泵的轴功率N＝电动机的输出功率，kW

电动机的输出功率＝电动机的输入功率×电动机的效率。 泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw。 ⒊ η的测定



  

NeN 其中 NeHQg1000HQ102 kw

实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关。

在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。 若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。

水箱中注满水，实验前先利用灌泵口灌泵，泵灌好后启动泵，利用流量调节阀调节流量，利用涡轮流量计计量后，水回到水箱循环使用。  离心泵性能的测定：每次测量同时记录：涡轮流量计流量、压力表、真空表、

功率表Ⅱ的读数及流体温度。管路特性的测量：每改变电机频率一次，记录以下数据：涡轮流量计的频率，泵入口真空度，泵出口压强。  注意事项：1】该装置电路采用五线三相制配电，实验设备应良好地接地。2】

启动离心泵前，关闭压力表和真空表的开关 以免损坏压强表。管路特性的测量实验时需要调节变频器。

实验四 过滤实验

注意事项：计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。

 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。

2

 实验数据的计算方法：根据恒压过滤方程:(q＋qe)＝K(θ＋θe)



ddq2kq2kqe。于普通坐标系上标绘

ddq对q的关系，所得直线斜率为

2k，截距为

2kqe，从而求出，K，qe 。θe 由下式得：qe＝Kθe

2

 过滤常数的定义式:

K＝2k△p1-s 两边取对数: lgK＝(1-s)lg(△p)＋lg(2k) 因 s＝常数，k＝

1v＝常数，故 K 与△P的关系，在双对数坐标上标绘是一条

直线。直线的斜率 1-S，由此可计算出压缩性指数 S，读取△P-K直线上任一点处的K，△p数据一起代入(5)式计算物料特性常数 k 。

实验五 传热实验

 测定单壳程双管程列管式换热器的总传热系数K。

 传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。  串联过程的推动力和阻力具有加和性。热流密度q是反映具体传热过程速率大小的特征

量。

qTt1hK111推动力阻力 ，QKA（Tt） ，传热系数

ch1 ，QKAtm 。

c 给热系数同流体与壁面的温差相联系，而传热系数K则同冷、热流体的温差相联系。

（t2t1)qmhCph(T2T1) ， 根据热量衡算方程式：QqmcCpcKqmcCpc(t2t1)Atm ，tm(T1t2)(T2t1)lnT1t2T2t1。

 若热流体的流量qmh或进口温度T1发生变化，而要求出口温度T2保持原来数值不变，可

通过调节冷却介质流量来达到目的。但是这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多，流量小带走的热量小。

 注意事项：加热电压不能过高，保持空气进口温度小于100℃，以免换热器的密封垫圈

烧焦。

 影响下换热系数K的因素：1、流体种类和相变化情况2、流体特性3、流体

温度4、流体流动状态5、流体流动原因6、传热面形状、位子、大小。  简述如何通过调节空气进口温度来调节空气和冷却水的出口温度：通过调节

调压器，进口温度升高，出口温度升高。

实验六 精馏实验

 精馏塔是分离液体均相混合物的重要设备。衡量板式精馏塔分离性能，一般是用塔效率表示： ENTNP。理论板层数NT的求法，用M—T图解法，即可图解求得NT。

 

物系 (乙醇─正丙醇)，纯度: 化学或分析纯.，料液浓度:15-25％(乙醇质量百分数)，浓度分析用阿贝折光仪。

30℃下质量分率XＡ与阿贝折光仪读数之间关系也可按下列回归式计算:

W(A Ｗ＝58.844116－42.61325 ×nD ,XAM)AW(AM)A[1(WA)]

MB    

精馏塔为筛板塔, 用螺栓连在一起,并垫上聚四氟乙烯垫防漏。 塔中装有铂电阻温度计用来测量塔内汽相温度。 塔釜的液面计用于观察塔釜内的存液量。 回流比控制采用电磁铁吸合摆针方式来实现的。

部分回流条件下测塔板效率的基本步骤：塔釜加料，升压，开冷却水，通气体，

看是否稳定，测数据。

注意事项：1】实验所用物系是易燃物品。2】固在加热时应注意加热千万别



过快,以免发生爆沸(过冷沸腾)。3】开车时先开冷却水,再向塔釜供热;停车时则反之。4】为便于对全回流和部分回流的实验结果(塔顶产品和质量)进行比较, 应尽量使两组实验的加热电压及所用料液浓度相同或相近。

实验七 吸收实验

  

吸收操作是分离气体混合物的方法之一。

气体出口浓度y2是度量该吸收塔性能的重要指标。

吸收速率方程式为NAKyAym，或NAKyaV填ym。Ky：气相总传系数，ym：塔顶、塔底气相平均推动力，V填：填料层堆积体积，Kya：气相总容积吸收传质系数。 

NA的大小既与设备因素有关，又与操作因素有关。



气相平均推动力ymy1y2lny1y2，其中y1y1mx1，y2y2mx2。

yLG(xx2)y2的吸收操作线方程和ymx的平衡线方程，比较

mLG，当

mLG>1则在塔底接**衡，否则在塔顶接**衡。

     

本实验装置是空气—丙酮混合气—水吸收系统。吸收塔为填料吸收塔。 得到的丙酮已达饱和的混合吸收剂为自来水，用色谱分析的方法，测定混合气进口浓度y1及混合气出口浓度y2。

用分别改变水流量、空气流量（均由小至大）、及水温（升高）的方法，测数组数据。 吸收剂的进口温度由半导体温度计测得。

配制一组不同浓度的丙酮样品，用灌水法准确测定瓶的有效容积V。

请简述吸收实验的操作步骤：开吸收水，空压机调气量，塔顶、釜取样。

实验八 流化床干燥实验

  

干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中的水分汽化分离的操作。 干燥操作同时伴有传热和传质。

恒定干燥条件：空气的温度、湿度、气速及流动方式不变。

物料在恒定干燥条件下的干燥过程分为三个阶段：物料在预热（Ⅰ），其表面的温度很

快接近于热空气的湿球温度tw。随后，进入恒速阶段（Ⅱ）。此时物料表面温度tw维持不变，干燥速率不变。降速阶段（Ⅲ），物料表面已无液态水存在，由于物料内部的扩散速率小于物料表面水分的汽化速率，干燥速率会逐渐降低，直至达到平衡含水量时，干燥速率降至零为止。Ⅱ和Ⅲ交点处物料的含水量称为临界含水量(以Xc表示)，通常由于预热阶段很短，故预热阶段的干燥时间可以忽略。Ⅱ和Ⅲ交点处物料的含水量称为临界含水量。

 干燥速率是指单位时间从被干燥物料的单位汽化表面积上所汽化的水分量。

UdWAd (2-16)

  

本实验采用流化床干燥器，以热空气干燥变色硅胶。

空气由罗茨鼓风机提供，经转子流量计计量和电加热预热后，进入流化干燥器，废气上升至干燥器顶部的除尘器后放空。空气的流速和温度分别由阀门和自耦变压器调节。 操作：全开旁通阀，然后启动风机。缓慢关闭调节阀，调节风量使床中颗粒层处于良好的流化状态。由加水器向干燥器内注入适量的水，注意水流速度不宜过大，取样器应保持拉出状态。实验结束，调节变压器使电加热器的电流、电压为零，再切断电源，待气体温度下降后，全开旁路阀停止送风，关闭鼓风机，清理现场。

 流体流动阻力实验的泵需要灌水排气。（×）



离心泵性能实验的泵需要灌水排气。(√)

 当操作气速过小时，会造成严重的液泛现象。（×）