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

式中：H压力表——泵出口处压力

H真空表—空度

H o――压力表和真空表测压口之间的垂直距离泵的总效率为：

Na

其中，Ne为泵的有效功率：Ne= P ^ggle

式中：P——液体密度g 重力加速度常数Q――泵的流量

Na为输入离心泵的功率：

Na=K ?N 电?η电?η转

式中：K——用标准功率表校正功率表的校正系数，一般取1 N电电机的输入功率

η电——电机的效率η转传动装置的传动效率

三、实验设备及流程：

设备参数：

泵的转速：2900转/分水温：

25C

泵出口管内径：35.78mm

四、实验操作

1灌泵

因为离心泵的安装高度在液面以上，所以在启动离心泵之前必须进行灌泵

2?开泵

注意：在启动离心泵时，主调节阀应关闭，如果主调节阀全开，会导致泵启动时功率过大，从而可能引发烧泵事故。

3. 建立流动

4. 读取数据

等涡轮流量计的示数稳定后，即可读数。注意：务必要等到流量稳定时再读数，否

额定扬程：20m

泵进口管内径：41mm

两测压口之间的垂直距离：0.35m

则会引起数据不准。

五、作业

以一组数据计算QHeNe n

实验三过滤实验

一、实验目的

1. 了解板框过滤机的构造和操作方法。

2. 掌握恒压过滤常数的测定方法测定恒压过滤常数；虚拟滤液体积；虚拟过滤时

间。

二、基本原理

对于不可压缩滤渣，在恒压过滤情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：(V+Ve) 2=κS(t+te)

上式也可写成：

2

(q+q e) =K(t+t e)

微分后得到：

dt / dq= 2q / K+2q e / K

该微分式为一直线方程，其斜率为2/K ,截距为2q e∕K。实验中厶t/△ q代替

dt/dq，通过实验测定一系列的厶t与厶q值，用作图的方法，求出直线的斜率、截距，进而求出恒压过滤常数K ,虚拟滤液体积q e。

2

只考虑介质阻力时：qe=Kte

将q e代入上式可求出虚拟过滤时间t e o

三、实验设备

板框过滤机的过滤面积为0.12m2。由空压机提供压力，并恒压可调。以碳酸

钙和水混合成悬浮液，可完成过滤常数的测定实验。孔板孔口径：8mm文丘里管喉径：8mm φ20× 2不锈钢管。

四、实验步骤

1、先将板框过滤机的紧固手柄全部松开，将板、框清洗干净。

2、将干净滤布安放在滤板两侧，注意必须将滤布四角的圆孔与滤板四角的圆

孔中心对正，以保证滤液和清洗液流道的畅通

3、安装时应从左至右进行，装好一块，用手压紧一块。请特别注意板框的顺序和方向，所有板框有圆点的一侧均应面向安装者，板框过滤机共有4块板(带奇数点)，3块框(带偶数点)，以确保流道的畅通。

4、装完以后即可紧固手柄至人力转不动为止。

5、松开混合釜上加料口的紧固螺栓，打开加料口，加水至视镜的水平中心线，

打开控制屏上的电源，启动搅拌机，再加入碳酸钙3kg ,任其自行搅拌。

6约5min后，检查所有阀门看是否已关紧？确保全部关紧后，同时注意在搅拌过程中混合釜的压力，控制混合釜压力表的指示值在0.1?0.2MPa范围，并一直维持在恒压条件下操作，如果压力过大也可通过混合釜右侧的放空阀调节。

(1)、打开过滤机的出料阀，并准备好秒表，做好过滤实验的读数和记录准备，再打开控制屏上板框过滤机的进料阀，开始过滤操作。

(2)、注意看看板框是否泄漏(大量液体冲出，少量漏液无妨)？确认正常

后，观察滤液情况，一般开始出来的比较浑浊，待滤液变清后，立即开始读取计

量槽的数据，并同时开始计时和记录相关实验数据。

(3)、装置的计量槽分左右计量筒计量，左侧计滤液量，右侧计洗水量左右

两筒有过滤液孔连通，需要时两筒可串联使用，以便连续实验需要。读取5组以上的实验数据后，即可关闭进料阀和出料阀结束过滤实验。

(4)、如果需要做滤饼洗涤实验，则在结束过滤实验之后，关闭混合釜的

进气阀。然后关闭进水阀，打开进气阀，恒压在0.16?0.2MPa范围，按过滤实

验相同的方法操作，完成实验后，关闭进水阀和出水阀结束滤饼洗涤实验。

(5)、如果改变操作压力，还可进行过滤速率方程压缩指数的测定实验。

实验四传热实验

一、实验目的

测定对流传热系数的准数关联式。

二、实验原理

对流传热的核心问题是求算传热系数α，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：

? = j4?Re w?Prκ?6f√

对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故

m n

Nu = A ? Re * Pr

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：

函数值代入方程中，则可得到系数 A ,即:

A = - ------

Pr 04?Re w

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:

Re = 土IPr=C ^”,

μ

λ λ

牛顿冷却定律：

Q=*?∕???

传热量Q 可由下式求得：

Q =W ?C p *(t 2 -t 1)∕3600 = ：： ?V ?C p

-t 1)∕3600

三、实验设备流程

设备参数：

孔板流量计：流量计算关联式：V=4.49? R λ5

式中：R ----- 孔板压差，[mmHO]

V ——水流量，[m /h] 换热套管：

套管外管为玻璃管，内管为黄铜管。

套管有效长度：1.25m ,内管内径：0.022m

四、实验操作

1. 启动水泵

2. 打开进水阀

3. 打开蒸汽发生器

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

4. 打开放汽阀

5. 读取水的流量

6. 读取温度

7. 实验结束后，先停蒸汽发生器，再关进水阀

五、数据处理

实验五精馏实验

一、试验目的

1. 掌握精馏塔的结构

2. 测定精馏塔的理论板数及塔效率

二、实验原理

1.理论板

2?作图法求理论板数

3. 精馏塔的全塔效率E t为理论塔板数与实际塔板数N之比，即：

E=N/ N

精馏塔的单板效率E m可以根据气相(或液相)通过测定塔板的浓度变化进行计算。

若以液相浓度变化计算，则为：

E ml = (X n-1-X n) / (X n-1- X n*)

若以气相浓度变化计算，则为: