四川大学化工原理流体力学实验报告课件.doc
化工原理实验报告流体力学综合实验
姓名：
学号：
班级号：
实验日期：2016.6.12
实验成绩：
化工原理实验——流体力学综合实验
流体力学综合实验
一、实验目的：
1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re的关系曲线。
2. 观察水在管道内的流动类型。
3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
二、实验原理
1、求? ?与Re 的关系曲线
流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动（如图 1 所示）时的阻力损失可根据伯努利方程求得。
1 2 以管中心线为基准面，在1、2 截面间列伯努利方程:
P 1
2
1
u
2
gz
1
p
2
2
u
2
2
gz
2
h
f
1
2
图1 流体在1、2 截面间稳定流动
因u1=u2，z1=z2，故流体在等直径管的1、2 两截面间的阻力损失为
h
f
P
流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得，其表达式为
2
l u
h
f
d 2
由上面两式得：
P d 2
2
l u
du
Re
而
由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为
f (Re, )
d
式中：h-----------直管阻力损失，J/kg；
f
------------ 摩擦阻力系数；
-----------流体的密度，kg/m3 ；
2
化工原理实验——流体力学综合实验
-----------流体黏度，Pa.s；
u-----------流体在管内的流速，m/s；
流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，
即可算得h。两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面f
积即可求得流体平均流速u 。在已知管径d 和平均流速u 的情况下，测定流体温度，确定流
体的密度和黏度，则可求出雷诺数Re ，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数与雷诺数Re的关系曲线图。
2、求离心泵的特性曲线
离心泵的特性，可用该泵在一定转速下，扬程与流量
H f
(
1
q) N
、轴功率与流量
f(
2
q)
和
效率与流量
f
(
3
q)
三种曲线来表示。若将
H N
、和
对Q
间的关系分别标绘在同
一直角坐标系
所得的三条曲线，即为离心泵的特性曲线。
泵的特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。
（）流量1 q (
v
3
m / h）的测定：通常用泵出
口阀调节离心泵输送的流量，并由涡轮流量计测定，
本实验采用涡轮流量计后面的调节阀来调节流量。
（）扬程2 H( mHO)
的测定：扬程是指泵每
2
输送1kg
重量流体所提供的外加
能量。若泵输送的介
质是水，则在水箱液面和离心泵出口压力表之间根据能量守恒定律可确定水经离心泵所增加
的能量
( mH O)
，此能量称为扬程
2
H
。
以水平地面为基准，离心泵进口真空泵为—截面和离心泵出口压力表处为—截面，在
1 1
2 2
此两截面间列出伯努利方程式：
p
1 g
2
u
1
2g
Z
1
H
p
2
g
2
2
u
2g
Z
2
H
f
因p
1 p
大气
压
- p
真
，p
2
p 大
气
压
p
表
，
Z
2
- Z
1
0. 2
，所以水经离心泵所
增加的能量为
H p
真
-
g
p
表
2
2
u
-
2g
2
1
u
0.
2
H
f
式中：H
f 0
，
p
，
表
p
——离心泵出口表
压、进
真
口真空
度，
P a
；
u
2
m ——离心泵出口管内流速，
/
s
；
H
——离心泵扬程，m HO
；
2
——流体密度，
kg /
3 m
。
( 3) N( kW)
N N
传
电
式中：——离心泵轴功率，；
N kW
——机械传动效率，近似值取为；
0. 95
传
N
——电动机的输入功率，由功率表测定。
电
3
化工原理实验——流体力学综合实验
(4) 离心泵效率η的
测定：泵的效率是指理论功率与轴功率的比值，即
ηN t N
而理论功率N 是离心泵对流体所做的有效功率，即
t
N t qHρg
q Hρ
9.81
1000
qHρ
102
三、实验流程图
?10 × 2 钢管
?35 × 2 铜管
球阀 1
转
子流量球阀 2
?35 × 2 钢管
计球阀 3 ?35 × 2 钢管孔板流量计
闸阀 2
涡轮流量计
闸阀 1
真空压力表
压力表
水箱
离心泵
流体力学实验流程示意图
四、实验操作步骤
1、求λ与Re的关系曲线
1) 根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
2) 打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，检查无误后按下水泵开关。
3
3) 打开球阀1，调节流量调节闸阀 2 使管内流量约为10.5 m / h ，逐步减小流量，每次约
3 减少0.5 m / h
3
，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为 4 m/ h 后
停止实验。
4) 打开球阀2，关闭球阀1，重复步骤（3）。
5) 打开球阀 2 和最上层钢管的阀，调节转子流量计，使流量为40 L / h ，逐步减小流量，
2、求离心泵的特性曲线
1) 根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
4
化工原理实验——流体力学综合实验
2) 打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，先关闭出口阀门，检查无误后按下水泵
开关。
3) 打开球阀2，调节流量调节阀 1 使管内流量，先开至最大，再逐步减小流量，每次约减
少1 m3 / h ，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为 4 m3 / h 后停止实验，记录9-10 组数据。
4) 改变频率为35Hz，重复操作（3），可以测定不同频率下离心泵的特性曲线。
五、实验数据记录
1、设备参数：
层流钢管管长： 1 1 ；
L 2. 0m; 管内径：d 6mm
湍流铜管管长： 2 2 ；
L 1. 2m; 管内径：d 31mm
湍流钢管管长：L
3
m d
3
mm 1. 2 ; 31 ;
管内径：
离心泵进口管径：；出口管径：；
D 50mm d 40mm
孔板孔径：d
o
12m m.
离心泵；
Z 0. 2m
N N
电
( 0.
传传
95)
；
管内径：d
1
mm 31 .
2、实验数据记录
1）求λ与Re的关系曲线
铜管湍流钢管湍流
序号????( ??3 ??)? p(kpa) 序号????( ??3 ??)? p(kpa)
1 8.7 3.14 1 11.1 4.65
2 8.
3 2.90 2 10.5 4.20
3 7.9 2.66 3 9.9 3.78
4 7.
5 2.40 4 9.3 3.38
5 7.1 2.21 5 8.7 3.00
6 6.
7 1.97 6 8.1 2.61
7 6.3 1.77 7 7.5 2.25
8 5.9 1.55 8 6.9 1.97
9 5.5 1.38 9 6.3 1.68
10 5.1 1.21 10 5.7 1.40
5
化工原理实验——流体力学综合实验
钢管层流
序号????(????) ?p(pa)
1 40 935
2 36 701
3 32 500
4 28 402
5 24 340
6 20 290
7 16 230
8 12 165
9 8 116
10 4 58
2、求离心泵的特性曲线
30Hz 离心泵数据记录
序号
流量q v ( / ) 真空表P1(Pa) 压力表P2 (Pa) 电机功率N (W)
m
3 h
电
1 15.65 -2200 28000 694
2 14.64 -2000 31000 666
3 13.65 -1800 37000 645
4 12.6
5 -1200 40000 615
5 11.62 200 42000 589
6 10.68 0 47000 565
7 9.66 100 50000 549
8 8.67 1000 51000 521
9 7.67 1500 55000 488
10 6.63 1800 59000 468
11 5.62 1800 60000 442
12 4.58 2000 67000 388
13 0.08 0.0022 0.083 166.9
35Hz 离心泵数据记录
序号
流量q v ( / ) 真空表P1(Pa) 压力表P2 (Pa) 电机功率N (W)
m
3 h
2 17.26 -400 48000 998
6
化工原理实验— — 流体力学综合实验
3 16.2
4 -300 51000 972 4 15.26 -300 56000 933
5 14.27 -200 61000 90
6 6 13.28 -200 65000 861
7 12.27 -200 68000 824
8 11.27 -100 71000 798
9 10.26 0 76000 758 10 9.26 -100 80000 725 11 8.26 0 82000 682 12 7.26 -100 89000 653 13 6.27 150 90000 626 14 5.26 180 100000 585 15
4.43
200
110000
528
六、典型计算
1、 求λ 与 Re 的关系曲线
以铜管湍流的第一组数据为例计算
T = 22℃时， ρ≈ 997.044kg/ ?? ?? ?
3
μ≈ 1.0 ×10- 3???
以管中心线为基准面，在 1、 2 截面间列伯努利方程
? ?1 ?? +
? ?1 2
+ ???1 ?= ? ?2 + ?? ? ?2 2 + ???2?+ ???? 因 ??1 =??2 ， ?1? = ?2?，故流体在等径管的
1、 2 两截面间的阻力损失为
? ???=
??? ??
=
3.14 ? 1000
1000
= 3.15?/?????
u =
????
??
=
????
??
2
=
4 ??1
8.7 3600 × 0.0007548
= 3.202??/ ?? ;
Re = ?????? ?? =
0.031 × 3.202 × 997.044 0.001 =98960.27
因为????= λ
???
??
; 所以 λ =
?????1
2 0.031 ?? ??
1.2
??2
= 3.15 ×
2 ×
3.202 2
= 0.01587
其他计算与此相同。
2、求离心泵的特性曲线
铜管湍流
湍流铜管：管长?2? = 1.2 ??；管内径 ??2 = 31 ????
序号
????( ??3 ??)
?p(kpa)
u( ?? ?)?
Re
λ
1 8.7 3.14 3.20
2 98960.27 0.01587
3 7.9 2.66 2.907 89860.48 0.01631
4 7.
5 2.40 2.760 85310.58 0.01633 5 7.1 2.21 2.613 80760.68 0.01677
6 6.
7 1.97 2.466 76210.7
8 0.0167
9 7 6.3 1.77 2.318 71660.89 0.01706 8 5.9 1.55 2.171 67110.99 0.01704 9 5.5 1.38 2.024 62561.09 0.01745 10 5.1 1.21 1.877 58011.19 0.01780 11
4.7
1.04
1.730
53461.3
0.01801
R e 与 λ 的关系曲线
0.1
λ
0.01
Re
10000
100000
钢管湍流
湍流钢管：管长 ????= ??.????；管内径 ??????= ????????
序号
????( ??3 ??)
?p(kpa)
u( ?? ?)?
Re
λ
1 11.1 4.65 4.085 126259.7 0.01444
2 10.5 4.20 3.864 119434.8 0.01458
3 9.9 3.78 3.643 112610 0.01476
4 9.3 3.38 3.423 105785.1 0.0149
5 5 8.7 3.00 3.202 98960.27 0.01517
6 8.1 2.61 2.981 92135.43 0.01522
7 7.5 2.25 2.760 85310.5
8 0.01530 8 6.
9 1.97 2.539 78485.73 0.01583 9 6.3 1.68 2.318 71660.89 0.01620 10 5.7 1.40 2.098 64836.04 0.01649 11
5.1
1.16
1.877
58011.19
0.01706
R e与λ的关系曲线
0.1
λ
0.01
10000 100000
Re
钢管层流
层流钢管：管长??
??= ????；管内径??
??
= ??????
序号????( ????) ? p(pa) u( ?? ?)? Re λ
1 40 935 0.393 2351.03 0.06084
2 36 701 0.35
3 2111.7
4 0.05631
3 32 500 0.31
4 1878.43 0.05083
4 28 402 0.27
5 1645.12 0.05338
5 24 340 0.23
6 1411.81 0.06145
6 20 290 0.196 1172.52 0.07547
7 16 230 0.157 939.22 0.09353
8 12 165 0.118 705.91 0.11928
9 8 116 0.079 472.60 0.18869
10 4 58 0.039 233.31 0.37737
化工原理实验— — 流体力学综合实验
R e 与 λ 的关系曲线
1
λ
0.1
0.01
100
1000
10000
Re
2、 离心泵的特性曲线 以第一组数据为例， n=30Hz T = 23 ℃时， ρ≈ 997.044Kg/ ??
??? 3
μ≈ 1.0 ×10- 3 ???
以水平地面为基准面，离心泵进口压力表为1-1 截面，离心泵出口压力表为2-2 截面，在此 两截面之间列伯努利方程 ?1?
????+ ? ?1 2 ??+ ?1?+ ??= ?2
? ????+ ??2
2??+ ?2
? + ????
因为????≈ 0 ; 所以 ??=
?2? -??1
????
+ ? ?2-??1 2??
+ ?Z
? Z = ? ?2 - ??2 = 0.2 ?? ;进口直径 D=50mm ; 出口直径 d=40mm
? ?1 = ? ??? ? ?1
=
???? ? ?2 = ?? 4 15.65 × 0.052 ??/ ??= 2.215 ??/ ??; ? ?2
= ??
4
3600 ×
???? ? ?2
= ???? ??2 = ?? 4
15.65
× 0.042 ??/ ? ?=
?? 3600 ×
4
3.458 ??/ ?、?
H=3.647mH 2O
N = ??电?η电?η传;
η电= 0.75 ; η传= 0.95
N = 694 ×0.75 ×0.95 = 494.5W
η = ????
??
; ????= ??????=??3.647 ×15.65 ×997.044 ×9.81/3600 ?? = 155.26 ??
η =
155.26 494.5
×100% = 31.36%
10
化工原理实验——流体力学综合实验
30Hz 离心泵的特性曲线
序号 流量 ??? ?( ??3 ??)
扬程
H (mH 2O) 轴功率 N(W ) 效率
1 15.65 3.647 494.5 31.36%
2 14.64 3.889 474.5 32.60%
3 13.65 4.440 459.6 35.83%
4 12.6
5 4.647 438.2 36.45% 5 11.62 4.672 419.7 35.15%
6 10.68 5.173 402.6 37.29%
7 9.66 5.439 391.2 36.49%
8 8.67 5.422 371.2 34.41%
9 7.67 5.756 347.7 34.50% 10 6.63 6.113 333.5 33.02% 11 5.62 6.197 314.9 30.04% 12
4.58
6.876
276.45
30.95%
30Hz 离心泵的特性曲线
频率
H(mH20)
9
30Hz
η（%） 54% 功率(W)
1400.00 8
48%
1200.00 7
42%
6 1000.00
36% ??- ??_?? 5
30%
800.00 4 3 2
H- ??_ ?? N- ??_ ??
24%
18%
12%
600.00 400.00
200.00
1 6% 0 0
0.00
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20 22
qv( ? /h)
35Hz 离心泵的特性曲线
序号 流量 ??? ?( ??3 ??)
扬程
( ) H mH 2O
轴功率 N(W ) 效率
3 16.2
4 5.833 692.5
5 37.16%
11
化工原理实验——流体力学综合实验
4 15.26 6.298 664.76 39.28%
5 14.27 6.75
6 645.53 40.58%
6 13.28 7.125 613.46 41.91%
7 12.27 7.394 587.10 41.99%
8 11.27 7.656 568.58 41.23%
9 10.26 8.125 540.08 41.94%
10 9.26 8.515 516.56 41.47%
11 8.26 8.684 485.93 40.11%
12 7.26 9.387 465.26 39.80%
13 6.27 9.444 446.03 36.07%
14 5.26 10.446 416.81 35.82%
15 4.43 11.455 376.20 36.65%
35Hz离心泵的特性曲线
频率
H(mH20)
12.00
35Hz 功率(W)
1400.00
H- ??_??
10.00
1200.00
54%
8.00 1000.00
48%
6.00
??-??_?? 42%
36%
800.00
30%
600.00
4.00
N- ??_?? 24%
18%
400.00
2.00
12%
200.00
6%
0.00 0 0.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
qv(? /h)
七、实验结果分析与讨论
1、求? ?与Re的关系曲线
实验结果：由关系曲线可以看出，钢管层流实验中，雷诺数Re与摩擦阻力系数在双对数坐标中呈线性关系，摩擦阻力系数只与流动类型有关，且随雷诺数Re的增加而减小，而与管壁粗糙度无关；在铜管湍流与钢管湍流实验中，摩擦阻力系数随雷诺数Re增加而
雷诺数在1870~2000 范围内，雷诺数Re增大，λ并不随Re增大而减小，反而增大。产生
这种现象可能是因为在Re 为1870~2000 范围内时已经非常接近于湍流，导致其规律与理论
出现偏差。此外，还有可能是因为设备本身存在的误差，即流量调小至一定程度时，无法保
12
化工原理实验
流量计的种类很多，本实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。 孔板流量计的缺点是阻力损失大，流体流过孔板流量计，由于流体与孔板有摩擦，流道突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示，实验中测定３、４两个截面的压力差，即为永久压力损失。对孔板流量计，测定孔板前为d１的地方和孔板后６d１的地方两个截面压差 工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测定准确和使用方便，应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大时，也需要再一次校正。 量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的 《化工原理实验指导》李发永 流量计原理 工厂生产的流量计，大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核，并作出流量曲线，或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。 如果用户丢失原厂的流量曲线图；或者流量计经长期使用，由于磨损造成较大的计量误差；或者用户自行制造非标准形式的流量计；或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同，则必须对流量计进行校核（或称为标定）。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系，作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此，流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。 Φ16×2.5 Ф：是表示外径 DN：公称直径（近似内径） “Φ”标识普通圆钢管的直径，或管材的外径乘以壁厚，如：Φ25×3标识外径25mm，壁厚为3mm的管材； 以孔板流量计为例进行说明，文丘里流量计的原理与此完全一样，只是流量系数不同。
最新浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告分析解析
实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 叶向群 成绩：__________________ 实验名称：吸收实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的： 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线； 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置： 2.1 本实验的装置流程图如图1： 专业： 姓名： 学号： 日期：2015.12.26 地点：教十2109
2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理： 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下：
3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系为： 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下： 式中：E—亨利系数，Pa P—系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa 亨利系数E与温度T的关系为： lg E= 11.468-1922 / T 式中：T—液相温度（实验中取塔底液相温度），K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p，即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中：V—惰性气体空气的流量，kmol/h；
化工原理实验报告
化工原理实验报告 Prepared on 22 November 2020
实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） (m/s)
1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可 知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 222121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管：内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。 3、打开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法
化工原理实验指导
化工2004／02 化工原理实验 福州大学化工原理实验室 二〇〇四年二月
前言 实施科教兴国战略和可持续发展战略，迎接知识经济时代的到来，建设面向知识经济时代的国家创新体系，要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此，作为高级人才的培养基地，高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节，更能贯穿对学生创造力的开发，其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学，其内容是以验证前人知识为主的验证型实验，其方法是教师手把手地教，这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究型实验，是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。 《化工原理实验》是一门技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前，第一期投入100万元的化工原理实验室建设工作已经完成，第二期投入147万元的建设工作正在进行中。已建成具有国内先进水平的实验装置18套，其中有6套是我校与北京化工大学、天津大学共同联合研制的，有2套是我们自行研制的。这些装置将化工知识与计算机技术紧密地结合起来，同时还融合了化学、电工电子、数学、物理及机械等多学科的知识，具有计算机数据采集、处理和控制等功能，能够针对不同专业的要求开出不同类型的“三型”实验。有了这些高新技术装备的实验装置，我们还必须花大力气进行化工原理实验内容、方法的改革，必须以当代教育思想、教育方法论及教育心理学为指导，研究以学生自主学习为主的启发式、交互式、研讨式、动手式的实验教学方法，从实验方案拟定、实验步骤设计、实验流程装配、实验现象观察、实验数据处理和实验结果讨论等方面有效地培养学生的创造性思维和实践动手能力。《化工原理实验讲义》就是为了适应化工原理实验教学内容、方法、手段的改革要求而编写的。 《化工原理实验讲义》由施小芳高级实验师执笔主编，李微高级实验师、林述英实验师参与编写工作，阮奇教授主审。叶长燊等老师参加了编写讲义的讨论，并提出许多宝贵意见。在此，对本讲义在编写过程中给予热心帮助和支持的老师，表示衷心的感谢。 本讲义在编写过程中，参阅了有关书籍、杂志、兄弟院校的讲义等大量资料，由于篇幅所限，未能一一列举，谨此说明。本讲义难免存在不妥之处，衷心地希望读者给予指教，使本讲义日臻完善。 福州大学化工原理实验室 2004．2．5
化工原理实验实验报告
篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算：
化工原理实验报告
化工原理实验报告
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实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
化工原理实验—吸收
化工原理实验—吸收 一、实验目的 1．了解填料吸取塔的结构和流程； 2．了解吸取剂进口条件的变化对吸取操作结果的阻碍； 3．把握吸取总传质系数Kya 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸取操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y2是度量该吸取塔性能的重要指标，但阻碍y2的因素专门多，因为吸取传质速率NA 由吸取速率方程式决定。 (一). 吸取速率方程式： 吸取传质速率由吸取速率方程决定 ： m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m3.s ； A 填料的有效接触面积，m2； Δym 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m3； Kya 气相总容积吸取传质系数，mol/m2.s 。 从前所述可知，NA 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。
(二).阻碍因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸取传质系数Kya 按照双膜理论，在一定的气温下，吸取总容积吸取传质系数Kya 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得 b a y L G C a K ?=，明显Kya 与气体流量及液体流量均有紧密关系。 比较a 、b 大小，可讨论气膜操纵或液膜操纵。 b ．气相平均推动力Δym 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-=的吸取操作线和平稳线方程为：y ＝mx 的平稳线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ? 图5-1 吸取操作线和平稳线 其中 ；11*111mx y y y y -=-=?，22* 2 22mx y y y y -=-=?，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平稳。 (三). 吸取塔的操作和调剂： 吸取操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。在低浓度气体吸取时，回收率η可近似用下式运算：
化工原理实验报告-填料塔吸收实验
填料吸收塔吸收操作及体积吸收系数的测定 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作。 2.观察填料吸收塔的液泛显现，测定泛点空塔气速。 3.测定填料层压降ΔP与空塔气速u的关系曲线。 4.测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K Yα。 二、实验装置 1.本实验装置的流程示意图见图5-1。主体设备是内径70毫米的吸收塔，塔内装10×9×1陶瓷拉西环填料。 2.物系是（水—空气—氨气）。惰性气体空气由漩涡气泵提供，氨气由液氨钢瓶供应，吸收剂水采用自来水，它们分别通过转子流量计测量。水葱塔顶喷淋至填料层与自下而上的含氨空气进行吸收过程，溶液由塔底经液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。 1—填料吸收塔2—旋涡气泵3—空气转子流量计4—液氨钢瓶5—氨气压力表6—氨气减压阀7—氨气稳压罐8—氨气转子流量计9—水转子流量计10—洗气瓶11—湿式流量计12—三通旋塞13、14、15、16—U型差压计17、18、19—温度计
20—液位计 图5-1 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定实验装置流程示意图 三、基本原理 （一）填料层压力降ΔP 与空塔气速u 的关系 气体通过干填料层时（喷淋密度L =0），其压力降ΔP 与空塔气速u 如图6中直线A 所示，此直线斜率约为1.8，与气体以湍流方式通过管道时ΔP 与u 的关系相仿。如图6可知，当气速在L 点以下时，在一定喷淋密度下，由于持液量增加而使空隙率减小，使得填料层的压降随之增加，又由于此时气体对液膜的流动无明显影响，在一定喷淋密度下，持液量不随气速变化，故其ΔP ~u 关系与干填料相仿。 在一定喷淋密度下，气速增大至一定程度时，随气速增大，液膜增厚，即出现“拦液状态”（如图6中L 点以上），此时气体通过填料层的流动阻力剧增；若气速继续加大，喷淋液的下流严重受阻，使极具的液体从填料表面扩展到整个填料层空间，谓之“液泛状态”（如图6中F 点），此时气体的流动阻力急剧增加。图6中F 点即为泛点，与之相对应的气速称为泛点气速。 原料塔在液泛状态下操作，气液接触面积可达最大，其传质效率最高。但操作最不稳定，通常实际操作气速取泛点气速的60%~80%。 塔内气体的流速以其体积流量与塔截面积之比来表示，称之为空塔气速u 。 Ω = ' V u （1） 式中： u ——空塔气速，m/s V’——塔内气体体积流量，m 3/s Ω——塔截面积，m 2。 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定 相同，故转子流量计的读数值必须进行校正，校正方法详见附录四。 填料层压降ΔP 直接可由U 型压差计读取，再根据式（1）求得空塔气速u ，便可得到 一系列ΔP ~u 值，标绘在双对数坐标纸上，即可得到ΔP ~u 关系曲线。 （二）体积吸收系数K Y α的测定 1.相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系式为： mx y =* （2） 相平衡常数m 与系统总压P 和亨利系数E 的关系如下：
四川大学自动装置实验报告
自动装置实验报告实验项目同步发电机并车实验 同步发电机励磁控制实验学院电气信息学院 任课老师肖先勇 班级103 姓名 学号
同步发电机并车实验 一、实验目的 1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法； 3．熟悉同步发电机准同期并列过程； 4．观察、分析有关波形。 二、原理与说明 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。 三、实验项目和方法 （一）机组启动与建压 1．检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置；2．合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量（右），在并网后显示控制量（左）
化工原理实验指导(1)
实验1 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。 二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象，记录实验数据。 4、分析计算实验数据，提交实验报告。 三、实验仪器 1、雷诺实验装置（套）， 2、蓝、红墨水各一瓶， 3、秒表、温度计各一只， 4、 卷尺。 四、实验原理 流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速u，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水成一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管道中流动。此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。
雷诺数：γ d u ?= Re 连续性方程：A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出，即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 4 2 d A ?=π 式中：A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度 五、实验步骤 1、连接水管，将下水箱注满水。 2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱，微启水阀，观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失，再微调水阀至带色水直线重新出现，重复步骤4。 6、层流到紊流；紊流到层流各重复实验三次。 六、数据记录与计算 d= mm T （水温）= 0C 七、实验分析与总结（可添加页） 1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。 2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。
化工原理吸收实验报告
一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系
2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L(x G 21A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-= -=?2 11 2 Ω=a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。
四川大学化工原理实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除四川大学化工原理实验报告 篇一：xxxx学院化工原理实验报告 贵州理工学院化工原理实验报告 学院：化学工程学院专业：化工职教班级：化职131 篇二：化工原理实验报告张 资源与环境工程学院 精馏分离实训报告 姓名:张x 学号:xxxxxxxxx 专业:应用化工 班级:xxx 指导教师:张xx 20XX年12月 日24 目录 1.精馏实验 1.1精馏的原理
1.1.1精馏的分类 1.1.2精馏的计算方法 1.1. 2.1概述 1.1.3理论塔板数的计算方法 1.1.3.1图算法 1.1.3.2捷算法 1.1.3.3严格计算法 1.2实验目的 1.3实验原理 1.4实验材料 1.5实验过程 1.6实验结果 2.总结 1.精馏实验 精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。 1.1精馏的原理双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分
汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。 1.1.1精馏的分类精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入
化工原理实验—吸收
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定 一、实验目的 1．了解填料吸收塔的结构和流程； 2．了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 3．掌握吸收总传质系数K y a 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y 2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y 2的因素很多，因为吸收传质速率N A 由吸收速率方程式决定。 (一). 吸收速率方程式： 吸收传质速率由吸收速率方程决定 ： m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m 3.s ； A 填料的有效接触面积，m 2； Δy m 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m 3； K y a 气相总容积吸收传质系数，mol/m 2.s 。
从前所述可知，N A 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。 (二).影响因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸收传质系数K y a 根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数K y a 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得b a y L G C a K ?=，显然K y a 与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a 、b 大小，可讨论气膜控制或液膜控制。 b ．气相平均推动力Δy m 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-= 的吸收操作线和平衡线方程为：y ＝mx 的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ?
四川大学电力系统自动装置实验报告
电力系统自动装置实验报告 学院: 电气信息学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 102班 学号: 1143031233 姓名: 杨宁 老师：肖先勇
同步发电机并车实验 一、实验目的 1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2、熟悉同步发电机准同期并列过程； 3、观察、分析有关波形。 二、原理与说明 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。 三、实验项目、方法及过程 (一)机组启动与建压 1、检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0 位置； 2、合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯 熄。调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量（右），在 并网后显示控制量（左）和功率角（右）。调速器上“并网”灯和“微机故障” 灯均为熄灭状态，“输出零”灯亮；
化工原理实验指导书
化工原理实验指导书
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 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸收实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14)
雷诺实验 (16)
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、 确定摩擦系数入与雷诺数 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，弓I 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: △ P f = △ P ’ P f L u 2 h f d 2 L —两侧压点间直管长度（m ） 2d P f d —直管内径（m ） 入一摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） △ P f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ） 厂流体粘度（Pa.s ） p — 流体密度（kg/m 3 ） 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△ P f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入和 Re ,在双对数坐标纸 上绘出入?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。 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△ P 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。 Re du
化工原理氧解吸实验报告
北京化工大学 化原实验报告 学院：化学工程学院 姓名：娄铮 学号： 2013011345 班级：环工1302 同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫 课程名称：化工原理实验 实验名称：氧解吸实验 实验日期： 2014-4-15
实验名称： 氧 解 吸 实 验 报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压 降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用 K x a =G A /（ V p △x m ）]) ()(ln[) ()x -x (112221e22m e e e x x x x x x ----=?X G A =L （x 2-x 1）求出 H OL = Ω a K L X 一、实验目的及任务： 1) 熟悉填料塔的构造与操作。 2) 观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3) 掌握液相体积总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、基本原理： 本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数K x a ，并进行关联，得到K x a =AL a V b 关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1、 填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa ’）。当有喷淋量时，在低气速下（c 点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc 段）。随气速的增加，出现载点（图中c 点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd 段）。到液泛点（图中d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 2、传质实验 在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓 l g △p
化工原理实验报告
实验一伯努利实验 、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利 方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能一一位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒 的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨 擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 2 2 gz 1 -pι We = gz 2 l h f 1 2 2 式中： 乙、Z2 —各截面间距基准面的距离（m U1、U2 ――各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得）（m∕s） R、P2——各截面中心点处的静压力（可由U型压差计的液位差可知）（Pa） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 2 2 gz 1 ? u「?也=gz 2 ? 4 ?卫丄测出通过管路的流量,即可计 2 P 2 P V2 算出截面平均流速V及动压2g ,从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
5 8 7 6 泵额定流量为10L∕min,扬程为8m,输入功率为80W.实验管：内径15mm 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2 、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测 压管水 面是否齐平，若不平则进行排气调平（开关几次）。 3 、打开阀5,观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头 之间的相 互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方 向的液 位差△ h ι???A h4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对 水流方向，观察并记录各测压管中液位差△ h ι???A h4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二离心泵性能曲线测定 、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2.学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法 实验原理 离心泵的主要 功率N 和效率η 泵的扬程用下 性能参数有流量 Q （也叫送液能力）、扬程H （也叫压头）、轴 。 离心泵的特性曲线是 Q-H 、Q-N 及Q- η之间的关系曲线。 式计算： 2 2 He=H 压力表+H 真空表+H o +（u 岀-U 入）∕2g
化工原理实验讲
1流体阻力测定实验 实验目的 1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2 ）测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，将所得的入~Re方程与经验公式比较。 3 ）测定流体流经阀门时的局部阻力系数E。 4 ）学会倒U形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。 5 ）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1）沿程阻力 流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即 h f 仏上厘（1 —1） 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通 过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， （1）流体性质：密度P、粘度卩； （2）管路的几何尺寸：管径d、管长I、管壁粗糙度￡； （3）流动条件：流速卩。 可表示为： p f (d,l,,,u,)(1—2)组合成如下的无因次式： p 2 (du I J d ,—)(1—3) u d p du I u2 (,—)? d d 2 du 令( , d )/ (1 — 4) 则式（1 —1）变为： 2 h f P 1u(1 - 5) d2 式中，入称为摩擦系数。层流（滞流）时，入=64/R e；湍流时入是雷诺准数R e和相对粗糙度的函数，须由实验确定。
2) 局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径 长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管 阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时.可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为I,各种局部阻力的当量长度之和为le，则流体在管路中流动时的总阻力损失h f为 I leu2 h f(1 —6) d 2 (2)阻力系数法\ 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局 部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 2 . u h f (1 —7) 2 式中，E――局部阻力系数，无因次；u 在小截面管中流体的平均流速，m/ s。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短?引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此h f'直可应用柏努利方程由压差计读数求取。 实验装置与流程 1)实验装置 实验装置如图1 —1所示。主要由水箱、管道泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件，转子流量计等组成。第一根为粗糙管，第二根为光滑管。第三根不锈钢管，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 1、水箱 2、管道泵 3、5、6、球阀 4、均压环7、系统排水阀8闸阀9、流量调节阀 10、排污水阀11倒U形差压计12、不锈钢管13、粗糙管14、光滑管15、转子流量计16、导压管17、温度计18、进水阀