实验四
实验4传热(空气—蒸汽)综述资料
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：（4-4）用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
大学分析化学实验：试验四EDTA的配制和标定
100.09 VEDTA
mol L-1
七、思考题
p61 1、以CaCO3为基准物标定EDTA溶液时，加 入镁溶液的目的是什么？ 2、以CaCO3为基准物，以钙指示剂为指示 剂标定EDTA溶液时，应控制溶液的酸度为多 少？为什么？怎样控制？ 3、用移液管移取标准钙溶液25mL时，数据 记录上记录的标准钙溶液体积数应记为几位 有效数字？
八、下次试验
P58页
实验13 天然水硬度测定
实验4 EDTA标准溶液的配 制和标定
东南大学化学化工学院 周少红
实验四：p56EDTA标准溶液的配制和标定
一、实验目的:
1.学习EDTA标准溶液的配制和标定方 法。 2.掌握配位滴定的原理，了解配位滴 定的特点 。 3. 熟悉钙指示剂的使用。
二、实多种金属离子生成很稳定的络合 物，所以广泛用来滴定金属离子。EDTA 难溶于水，实验用的是它的二钠盐 （Na2EDTA）。
五、数据记录
项目
次数
Ⅰ
CaCO3称量
标定
质量m
（CaCO3 )/g
V ED TA终读数
/mL
VEDTA 初读数
/mL
VEDTA 净体积
/mL
cEDTA /mol•L-1
数据处理
cEDTA / mol•L-1
相对平均偏差 /%
ⅡⅢ
六、数据处理
cEDTA
mCaCO3
1000
25.00 250.0
标定EDTA溶液常用的基准物有金属 Zn、ZnO、CaCO3等，为求标定与滴定条 件一致，可减少系统误差。本实验配制 的EDTA标准溶液，用来测定水硬，所以 选用CaCO3作为基准物。
二、实验原理
标定EDTA溶液用“钙指示剂”作为指示剂。
实验4 空气比热容比
状态I
绝热膨胀
状态II
等容吸热
状态III
P1 , V 1 , T 0
P0 , V2 , T1
P2 , V 2 , T 0
图2（a） 实验过程状态分析
空气比热容比
热学实验
图2（b） 实验过程状态分析
状态I至状态II是绝热过程，由绝热过程方程得:
P V1 P0V2 1
(3)
空气比热容比
热学实验
6、每次测出一组压强值 利用公式（4） 计算空气比容热比 。重复6次计算 的平 均值。
p 0， p 1， 故只需等瓶内压强稳定即可记录）p 2，
空气比热容比
热学实验
【数据处理】
P1,P2的换算公式为：
p1 p0 p1 2000；
测量 次数 测量值（mV） 状态I
p2 p0 p2 2000
空气比热容比
热学实验
4.迅速打开放气活塞2，当贮气瓶的空气压强降至 环境大气压强时（这时放气声“嗤”刚消失），迅 速 P0 , T1 关闭活塞2，此时瓶内气体状态为II（ ）。 5.当贮气瓶内空气的温度从T1上升至室温T0，且压 强稳定后，此时瓶内气体状态为III(P2，T0)，记 ( P2 , T 2 ) 下 。（注：因实验过程中室温可能有变化，
（4）由于瓶内气体温度低于室温，瓶内气体慢 慢从外界吸热，直至达到室温为止，此时瓶内气体 压强也随之增大为 p 2,气体状态变为Ⅲ ( P ,V , T ）。
2 2 0
空气比热容比
热学实验
（5）、从状态II至状态III的过程可以看作是一个等容 吸热的过程。
由状态I→状态II →状态III的过程如图2(a)、(b)所示。
实验4溶液吸附法测定固体比表面积
实验四溶液吸附法测定固体比表面一、实验目的1、了解溶液吸附法测定固体比表面的原理和方法。
2、用溶液吸附法测定活性炭（硅藻土、碱性层析氧化铝）的比表面。
3、掌握分光光度计工作原理及操作方法。
二、实验原理1、朗伯-比尔定律（光吸收原理）根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比：A = lg（l0/I） =abc式中：A :吸光度；Io:入射光强度；I:透射光强度；a：摩尔吸收系数，与吸收物质的性质及入射光的波长入有关；b：液层厚度；c：溶液浓度。
一般来说光的吸收定律可适用于任何波长的单色光，但同一种溶液在不同波长所测得的吸光度不同，如果把吸光度A对波长入作图可得到溶液的吸收曲线，为了提高测量的灵敏度，工作波长一般选在A值最大处。
亚甲基蓝溶液在可见区有二个吸收峰：445nm和665nm，但在445nm处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，固本实验选用的工作波长为665nm。
2、亚甲基蓝结构及吸附特征亚甲基蓝具有以下矩形平面结构：阳离子大小为17.0 >7.6 >3.25 X0-3O m3o亚甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135X10-20m2，侧面吸附投影面积为75X10-20m2,端基吸附投影面积为39X0-20m2。
对于非石墨型的活性炭，亚甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面。
3、朗格缪尔（Langmuir）单吸附理论朗格缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附时单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能再吸附，在吸附平衡时，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面积成正比，解吸速率与覆盖度成正比。
水溶性染料的吸附已经应用于测定固体表面积比表面，在所有的染料中亚甲基蓝具有最大的吸附倾向。
研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对亚甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合朗格缪尔吸附理论。
但当原始溶液的浓度过高时，会出现多分子层吸附，而如果平衡浓度过低，吸附又不能达到饱和，因此原始溶液的浓度以及平衡后的浓度应选择在适当的范围。
实验4--切变模量
BUAA
扭角仪与百分表
材料力学实验 百分表
扭角仪
Hale Waihona Puke BUAA➢ 实验试件
中碳钢实心圆轴试件
材料力学实验
名义尺寸：
材料屈服极限： s 360MPa
实验时应根据屈服极限 确定实验最大载荷
Pmax (0.7 ~ 0.8)Ps
BUAA
材料力学实验
➢ 实验原理与方法 扭角仪测试原理
扭角仪是在小变形前提下，通过测量圆周上一点的切 线位移来得到试件两截面相对扭转角的实验装置。
BUAA
材料力学实验
实验四 材料切变模量G的测定
BUAA
材料力学实验
➢ 实验目的
用扭角仪测定中碳钢材料在比例极限内转角与扭矩的关系； 电测法测定中碳钢材料在比例极限内扭转切应力与切应变的关系 测定中碳钢材料的切变模量G；
➢ 实验设备与仪器
微机控制电子万能试验机 静态应变仪 扭角仪 百分表、游标卡尺
➢ 实验步骤
1、拟定加载方案 2、草拟实验所需各类数据表格 3、测量试件尺寸 4、试验机准备、试件安装和仪器调整 5、确定组桥方式、接线和设置应变仪参数 6、检查及试车 7、进行试验 8、整理各种仪器设备，结束试验
BUAA
材料力学实验
➢ 实验结果处理
1、在坐标纸上建立τ— 坐标系和T—坐标系，描出实验 点，并拟合成直线，得到应力—应变关系和T—关系。
δ
b
扭角仪测试原理
测量的示意图
b
BUAA
材料力学实验
等截面圆轴在比例极限内扭转时，若相距为L的两横截 面之间扭矩为常值，则两横截面间的扭转角为：
TL
GI p
b
TL TLb G
Ip Ip
实验4传热(空气—蒸汽)
实验四：传热（空气—蒸汽）实验一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法；3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：(4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故（4-2）本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式，即取n=0.4（流体被加热）。
这样，上式即变为单变量方程再两边取对数，即得到直线方程：（4-3）在双对数坐标中作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：（4-4）用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：实验中改变冷却水的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度（冷空气进、出口温度的算术平均值）计算对应的Pr准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值。
进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：（4-5）式中：α—传热膜系数，[W/m2·℃]；Ｑ—传热量，［Ｗ］；Ａ—总传热面积，[m2]；△tm—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]。
传热量Q可由下式求得：（4-6）W—质量流量，[kg/h]；Cp—流体定压比热，[J/kg·℃]；t1、t2—流体进、出口温度，[℃]；ρ—定性温度下流体密度，[kg/m3]；V—流体体积流量，[m3/s]。
三、实验设备四、实验步骤1.启动风机：点击电源开关的绿色按钮，启动风机，风机为换热器的管程提供空气2.打开空气流量调节阀：启动风机后，调节进空气流量调节阀至微开，这时换热器的管程中就有空气流动了。
实验4 设计实验-盐酸和氯化铵混合液的测定(讲稿)
实验四设计实验－盐酸和氯化铵混合液的测定一、实验目的1、培养学生查阅有关书刊和阅读参考资料的能力。
2、运用所学知识及有关参考资料对实际试样设计实验方案。
3、培养学生分析问题、解决问题的能力。
二、实验方案设计的一般思路1、设计思路（1）首先根据试样的性质，确定测定方法；（2）实验测定原理及方法；（3）所需试剂的用量、浓度、配制方法；（4）试样是否需要溶解或稀释；（5）结果的计算2、常用试剂的浓度与用量（1）测定结果的误差一般要求小于0.2%，体积一般在20～30mL之间，称样量在0.2g以上；（2）各种滴定方法的常用浓度：酸碱滴定法0.05～0.5mol·L-1，配位滴定法0.01～0.05mol·L-1，沉淀滴定法0.1mol·L-1，高锰酸钾法0.01～0.05mol·L-1，重铬酸钾法0.01～0.1mol·L-1，碘量法0.1mol·L-1；（3）试剂用量：要考虑试剂的利用率，既能满足需要，又不致浪费太多。
3、仪器的选用（1）直接配制：分析天平、容量瓶、移液管、滴定管；（2）间接配制：用台秤、量筒、烧杯、试剂瓶；（3）样品：必须准确称量、配制和稀释。
三、本次方案设计的具体要求1、题目：盐酸和氯化铵混合液的测定（约含1.0 mol·L-1HCl和1.0mol·L-1NH4Cl）2、实验原理：包括采用何种方法，采用何种滴定方式，滴定剂的选择，计量点pH计算，指示剂的选择，滴定和标定反应方程式；3、主要试剂和仪器：试剂应写明浓度；4、实验步骤：详细且明确，应包括试剂的配制、标准溶液的标定、试样的处理、试样的测定，每一步都必须写明所用仪器和称样量的计算；5、结果计算：写出标定和测定结果的计算公式，必须注明公式中各项的单位及意义，样品测定结果以HCl和NH4Cl的物质的量浓度表示（单位：mol·L-1）；6、用实验报告纸，时间3小时，可参考教材和其他参考资料，但要求独立完成。
实验4-(考点精炼)探究水沸腾时温度变化的特点(解析版)
实验四探究水沸腾时温度变化的特点一．选择题（共6小题）1．为了方便研究“水沸腾时温度变化的特点”，小丹在老师的帮助下安全改装了一个玻璃电热水壶（去盖，如图所示），把水加热至沸腾，并能保持水的沸腾状态。
下列说法正确的是（）A．水沸腾时，产生大量气泡，气泡里的主要成分是空气B．实验过程中，壶里的水不断汽化C．水沸腾时，水面出现“白气”是由于水的汽化形成的D．水沸腾时，图中温度计的示数就是水沸腾的准确温度【解答】解：A、沸腾是在液体表面和内部同时发生的一种剧烈的汽化现象，沸腾时会产生大量的气泡，气泡内主要成分是水汽化后产生的水蒸气，故A错误；B、水的沸腾过程是在液体表面和内部同时发生的汽化，整个过程中壶内水不断汽化，故B正确；C、白气是热的水蒸气遇到冷的空气液化成的小水滴，故C错误；D、温度计使用时，下方玻璃泡浸没在被测液体中，但不能碰容器底和壁，实验中温度计放置如图，温度计玻璃泡碰到容器底，这样使测量温度比水沸腾温度偏高，故D错误；故选：B。
2．如图所示是“探究水的沸腾”实验，下列说法中正确的是（）A．图甲视线可以正确读出温度计示数B．图乙是水沸腾时水中气泡上升情况C．图丙温度计的示数是90.2℃D．图丁说明此时水的沸点是98℃【解答】解：A、读温度计示数时，视线要与温度计中的液面相平，由图可知，视线俯视，故A错误；B、沸腾时有大量气泡产生，气泡在上升过程中，体积逐渐增大，气泡在上升过程中体积逐渐减小，所以是沸腾前的图象，故B错误；C、温度计分度值是1℃，液面在零刻度以上，所以示数为92℃，故C错误；D、水沸腾时吸热温度不变，由图可知，此时水的沸点是98℃，故D正确。
故选：D。
3．如图所示是“探究水的沸腾”实验，下列说法中正确的是（）A．图中视线可以正确读出温度计示数B．图中是水沸腾时水中气泡上升情况C．图中温度计的示数是90.2℃D．图中说明此时水的沸点是98℃【解答】解：A、读温度计示数时，视线要与温度计中的液面相平，由图可知，视线俯视，故A错误；B、沸腾时有大量气泡产生，气泡在上升过程中，体积逐渐增大，气泡在上升过程中体积逐渐减小，所以是沸腾前的图象，故B错误；C、温度计分度值是1℃，液面在零刻度以上，所以示数为92℃，故C错误；D、水沸腾时吸热温度不变，由图可知，此时水的沸点是98℃，故D正确。
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实验四存贮模型的建立及求解
1.实验目的和要求
理解存贮问题模型的基本思想，模型的建立方法及使用运筹学软件对存贮问题进行求解。
2.实验前准备
复习教材第十三章相关内容。
3.实验条件
每名同学使用一台计算机。
小组同学相邻，方便讨论。
4.实验内容
(1)选择教材第十三章例题中两个例子，使用运筹学软件求解模型，分析输出数据。
（2）选择教师指定的实际问题，进行分析、建模和用软件求解（实验报告内容）。
5.实验报告
完成本次实验的报告，写清实验步骤及实验结果。
指定问题：
问题一：某建筑工地每月需求水泥1200吨，每吨定价为1500元，不允许缺货，设每吨每月的存储费为2%，每次订货为1800元，需要提前7天订货，每年的工作日为365天，请求出：
（1）经济订货批量；
（2）再订货点（即当水泥存储量降为多少时，应该再订货）；
（3）两次订货间隔时间；
（4）每月订货和存储的总费用。
对问题求解：
由题知D=1200 t/月=14400t/年
C1=2%/月=24%/年
C3=1800/元
由运筹学软件得：
答（1）经济订货批量：379.47吨
（2）再订货点（即当水泥存储量降为多少时，应该再订货）276.16吨。
（3）两次订货间隔时间：9.62天
（4）每月订货和存储的总费用：11384.2元
问题二：某出版社要出版一本工具书，估计其每年的需求率为常量，每年需求18000套，每套成本为150元，每年的存储成本率为18%。
其每次生产准备费为1600元，印刷该书的设备生产率为每年30000套，假设该出版社每年250个工作日，要组织一次生产的准备时间为10天，请用不允许缺货的经济生产批量的模型，求出：
（1）最优经济生产批量
（2）每年组织生产次数
（3）两次生产间隔时间
（4）每次生产所需时间
（5）最大存储水平
（6）生产和存储的全年总成本
（7）再订货点
对问题求解：由题知D=18000, C1=18%,
有运筹学软件求解如图：
（1）最优经济生产批量：2309.4套
（2）每年组织生产次数：7.79次
（3）两次生产间隔时间32.08天
（4）每次生产所需时间
（5）最大存储水平：923.76套
（6）生产和存储的全年总成本：24941.54元
（7）再订货点：461.88套
问题三：
某医院药房每年需某种药1000瓶，每次订货费用需要5元，每瓶每年保管费用为0.40元，每瓶单价2.50元。
制药厂提出的价格折扣条件是：
（1）订购100瓶时，价格折扣为5%；
（2）订购300瓶时，价格折扣为10%。
问医院应该如何决策最优订货批量？
上例中每年需要量为100瓶，其他条件不变，最优存贮策略是什么？
上例中每年需要量为4000瓶，其他条件不变，最优存贮策略是什么？
对问题求解：
D=1000,C3=5,C1=0.4,C2=2.5,C2’=2.275,C2’’=2.25
有运筹学软件求解如下：。