化工原理實驗指導書-食工質量營養(yǎng)

1、徐州工程學院化工原理實驗指導書化學化工學院化工教研室目錄實驗一 離心泵特性曲線的測定 錯. 誤！未定義書簽實驗二 傳熱實驗 錯. 誤！未定義書簽實驗三 篩板塔精餾實驗 錯. 誤！未定義書簽附錄 實驗報告格式示例 錯. 誤！未定義書簽實驗一離心泵特性曲線的測定一、實驗目的1了解離心泵結構與特性，學會離心泵的操作。2測定恒定轉速條件下離心泵的有效揚程（H ）、軸功率（P）、以及總效率 （n與有效流量（Q）之間的曲線關系。3掌握離心泵流量調節(jié)的方法（閥門）和渦輪流量傳感器及智能流量積算儀的工作原理和使用方法。二、基本原理離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要依據(jù)之一，其特性曲線是在恒 定轉速下?lián)P程

2、H、軸功率N及效率n與流量Q之間的關系曲線，它是流體在泵內 流動規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。由于泵內部流動情況復雜，不能用數(shù)學方法計算這一 特性曲線，只能依靠實驗測定。1流量Q的測定與計算采用渦輪流量計測量流量，智能流量積算儀顯示流量值 Qm3/h。2 揚程H的測定與計算在泵進、出口取截面列柏努利方程：2 2u2 -uiZ2 一Zi2gPi, P2 :分別為泵進、出口的壓強 N/m2P：液體密度kg/m3ui ,u2 :分別為泵進、出口的流量 m/sg：重力加速度 m/s2當泵進、出口管徑一樣，且壓力表和真空表安裝在同一高度，上式簡化為:P2 - Pi"g由上式可知：只要直接讀出真空表和壓力

3、表上數(shù)值， 就可以計算出泵的揚程。3 軸功率P的測量與計算可由功率傳感器測量，功率表顯示讀取。4. 效率n的計算泵的效率n為泵的有效功率Pe與軸功率P的比值。有效功率Pe是流體單位時間內自泵得到的功，軸功率 P是單位時間內泵從電機得到的功，兩者差異反映 了水力損失、容積損失和機械損失的大小。泵的有效功率Pe可用下式計算:Pe = HQ -g故丄-遼_gP P5 轉速改變時的換算泵的特性曲線是在指定轉速下的數(shù)據(jù)，就是說在某一特性曲線上的所有實驗 點，其轉速都是相同的。但是，實際上感應電動機在轉矩改變時，其轉速會有變 化，這樣隨著流量的變化，多個實驗點的 轉速將有所差異，因此在繪制特性曲線 之前，

4、須將實測數(shù)據(jù)換算為平均轉速下的數(shù)據(jù)。換算關系如下：流量n軸功率 PP()3n揚程 HH( )2n效率 =Q'h g = QH ：g =P'P三、實驗裝置流程圖圖1離心泵特性曲線測定裝置流程圖1-底閥 2-移動框架 3-離心泵 4-轉速傳感器 6-渦輪流量計 7-離心泵流量調節(jié)閥1 8- 閥2 16-壓力表、壓力傳感器 18-溫度計 19-真空表、真空度傳感器 20-泵灌水口22-灌水閥23-放水閥四、實驗步驟1. 關閉閥1及閥3、閥4、閥5。2 打開總電源空氣開關，打開儀表電源開關，儀表上電。3. 打開離心泵灌水閥及放水閥，對水泵進行灌水。（注意：若采用自來水管 對泵進行灌水，

5、在打開灌水閥時要慢慢打開，且只打開一定的開度，不要開的太 大，否則會損壞壓力表。）灌好水后關閉泵的放水閥與灌水閥門。4. 當一切準備就緒后，按下離心泵啟動按鈕，啟動離心泵，這時離心泵啟 動按鈕綠燈亮，開始進行離心泵實驗。5. 打開泵的出水閥1 （全開），這時流量達到最大值。6. 等實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，測定泵的真空度 pi、泵后壓力P2、水溫t、流量Q及 泵的功率P并記錄。7. 通過調節(jié)泵的出口閥1調節(jié)流量，改變流量的大小，每次減小 0.5m3h的 流量，穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。8. 以同樣的方法改變流量并測定實驗數(shù)據(jù)，最少測 8次。9. 實驗完畢，關閉水泵出口閥，按下儀表臺上的水泵停止按鈕，停止水泵 的運

6、轉。五、實驗報告1. 在同一張坐標紙上描繪一定轉速下的 H-Q、P-Q、n-Q曲線。2. 分析實驗結果，判斷泵較為適宜的工作范圍。六、實驗數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及計算示例原始數(shù)據(jù)記錄裝置號： 水溫： C實驗次數(shù)流量Q(m3/h)p真空表KPap壓力表KPa轉速n(r.p.m)功率P（W）1234567計算結果:實驗次數(shù)流量Q(m /h)揚程H/ ( m)軸功率P/(W)效率n /%1234567七、思考題1試從所測實驗數(shù)據(jù)分析，離心泵在啟動時為什么要關閉出口閥門？2 啟動離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動不起來，你認 為可能的原因是什么？3正常工作的離心泵，采用進口閥門調節(jié)流量是否合理

7、？為什么？實驗二傳熱實驗一、實驗目的1通過測定換熱器冷、熱流體的流量，測定換熱器的進、出口溫度，熟悉 換熱器性能的測試方法。2、了解列管式換熱器的結構特點及其性能的差別。3、通過測定參數(shù)計算換熱器流體的熱量；計算換熱器的傳熱系數(shù)及效率； 分析換熱器的傳熱狀況，加深對并流和逆流兩種流動方式換熱器換熱能力差別的 理解。二、基本原理本換熱器性能測試實訓裝置，主要對應用較廣的列管式換熱器進行其性能的 測試，并可以進行并流和逆流兩種方式的性能測試。換熱器性能實驗的內容主要為測定換熱器的總傳熱系數(shù)，對數(shù)傳熱溫差和熱 平衡誤差等，并就兩種流動方式，不同工況的傳熱情況和性能進行比較和分析。熱流體放出熱量：Qc

8、phqmh(T1-T2)冷流體吸收熱量：Qcpcqmc(t2 -t1) 平均換熱量：2熱平衡誤差：二 Qh -Qc 100%2對數(shù)傳熱溫差：也ti 一 以2（Ti 一上2）-（T2 -ti）l ti 二l Tit2InIn=t 2T2 _ t1傳熱系數(shù)：K =Q/SAtm式中：Cph，Cpc熱、冷流體的定壓比熱，J / (kg ?C )qmh，qmc熱，冷流體的質量流量，kg/sTi，T2熱流體的進出口溫度，Cti，t2 冷流體的進出口溫度，CS換熱器的換熱面積，m2.注：熱、冷流體的質量流量 qmh, qmc是根據(jù)修正后的流量計體積流量讀數(shù) qvh, qvc再換算成的質量流量值。本實驗裝置中

9、，為了盡可能提高換熱效率，采用熱流體走管程、冷流體走殼程的形式，但是熱流體熱量仍會有部分損失，為了減小誤差，Q采用熱流體放出熱量與冷流體吸收熱量的平均值計算。冷熱空氣的性質可以查表。除查表外，0100C間的空氣各物性與溫度的關系有如下擬合公式：(1) 空氣的密度與溫度的關系式：=10十2 -4.5 10 t 1.2916(2) 空氣的比熱與溫度的關系式：60C以下cp= 1005 J / (kg ?C)60r 以上 Cp= 1009 J / (kg ?C)三、實驗裝置與流程1實驗裝置本實驗裝置采用冷空氣和熱空氣用閥門換向進行并逆流實驗；工作流程如 圖所示，換熱形式為熱空氣冷空氣換熱式。列管換熱

10、器傳熱實驗歌龍*筆I圖2列管換熱器實驗裝置流程示意圖2、實驗裝置參數(shù)本實驗加熱采用電加熱方式，冷 熱流體的進出口溫度采用 pt100 加智能多 路液晶巡檢儀表進行測量顯示，實訓裝置參數(shù)如下：（1）列管換熱器換熱面積（ S）： 1.0 m2（2）電加熱管總功率： 2KW（3）冷熱流體風機：允許工作溫度：80 C 額定流量：76 m3/h電機電壓： 220V電機功率： 750W（4）孔板流量計：流量： 6-60m3/h允許工作溫度：0-80 C四、實驗步驟及注意事項1實驗前準備（1）熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理和功能。（2）按并流（或逆流）方式調整冷流體換向閥門的開或關。逆流時，打開閥 2、閥

11、 3，關閉閥 4、閥 5；并流時，打開閥 4、閥 5，關閉閥 2、閥 3。（注意： 閥門 先打開再關閉 ） 2實驗操作（1）接通電源：打開傳熱儀表電源開關，打開熱流體風機電源開關，按下加熱管啟動按鈕，開始加熱，溫度一般控制在 7080C。（2）實驗時，打開換熱器熱流體進出口閥門。（3）調節(jié)流量一定的熱流體流量（整個實驗過程中保持恒定） ，注意不能小 于 10 m3/h ，否則會由于風量過小而燒壞加熱管。（4）打開變頻器電源開關，控制冷流體流量，調整至某一流量值，等系統(tǒng) 運行穩(wěn)定后（冷熱流體四個溫度相對恒定）記錄下冷流體流量、冷流體進、出口 溫度；熱流體流量、熱流體進、出口溫度。流量范圍一般為

12、3060 m3/h ，間隔調 節(jié)一般為 46 m3/h 。（5）改變冷流體流量，進行上述實驗，并把相關數(shù)據(jù)記錄在表格中。（6）若需改變流動方向（并 逆流）的實驗，重復上述步驟 24，并記錄實驗數(shù)據(jù)。(7) 實驗結束后應首先按下加熱管電源停止按鈕，停止加熱，20分鐘后等熱流體溫度降到50C后切斷所有電源。3 實驗參數(shù)控制范圍(1) 熱流體溫度控制范圍：7080C；(2) 冷流體流量控制范圍：3060m3/h;(3) 熱流體流量控制范圍：3060m3/h。4 注意事項(1) 熱流體的加熱溫度不得超過 80C。(2) 開機時先開啟風機再啟動加熱管電源。(3) 停機時應先停止加熱管電源，20分鐘后再關

13、閉風機電源。五、實驗報告1. 以傳熱系數(shù)為縱坐標，冷(熱)流體流量為橫坐標繪制傳熱性能曲線。2. 對實驗結果進行分析。六、實驗數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及計算示例流動方式： 并流熱流體流量序號冷流體流量3 (m /h)冷進t1(C)冷出t2(C)熱進T1(C)熱出T2(C)123456計算結果Cpc= 1005 J / (kg ?)，Cph= 1005 J / (kg ?C)序號3qvc( m /h)Pkg/m3QcWPhkg/m3QhWQW mC2K(w/mC)123456流動方式：逆流熱流體流量序號冷流體流量(m3/h)冷進t1(C)冷出t2(C)熱進T1(C)熱出T2(C)123456計算結果C

14、pc 1005 J / (kg ?C) , Cph 1005 J / (kg ?C)序號qvc( m3/h)pkg/m3QcWpkg/m3QhWQW mC2K(w/mC)123456七、思考題1 實驗中有哪些因素會影響操作的穩(wěn)定性或實驗結果的準確性？2. 若要強化換熱器的傳熱，則從哪幾個方面考慮？3為提高總傳熱系數(shù)K，可采用哪些方法？其中最有效的方法是什么?實驗三篩板塔精餾實驗一、實驗目的1了解篩板塔的基本結構及流程。2掌握連續(xù)精餾塔的操作方法。3學會全塔效率的測定方法。4 了解塔釜液位自動控制、回流比和電加熱自動控制的工作原理和操作方 法。二、基本原理精餾是將混合液加熱至沸騰，所產(chǎn)生的蒸汽（

15、氣相）與塔頂回流液在塔內逆 流接觸，在塔板上多次進行易揮發(fā)組分部分氣化難揮發(fā)組分部分冷凝的過程，發(fā) 生了熱量與質量的傳遞，從而使混合液達到分離的目的。通常板式塔內各層塔板上的氣液相接觸效率并不相同，全塔效率簡單反映了 塔內塔板的平均效率，它反映了塔板結構、物系性質、操作狀況對塔分離能力的 影響，一般由實驗測定。全塔效率Et =NtNp式中Nt塔內所需理論板數(shù)Np塔內實際板數(shù)對于理想雙組分溶液的精餾，在全回流操作的條件下，理論塔板數(shù)也可以用 芬斯克公式進行計算：lg 宀（ANm十DXWIg ： m式中：Nmin 全回流時所需要的最少理論塔板數(shù)a m全塔物料的平均相對揮發(fā)度d，w 分別代表塔頂餾出

16、液和塔釜液當塔頂、塔底物料的相對揮發(fā)度相差不大時，am可近似取塔頂物料的相對揮發(fā)度a頂和塔底相對揮發(fā)度a底的幾何平均值：部分回流：Nt由已知的雙組分物系平衡關系，通過實驗測得塔頂產(chǎn)品組成 Xd、料液組成Xf、熱狀態(tài)q、殘液組成Xw、回流比R等，即能用圖解法求得精餾段：R丄XdR J IqXfq -1q =1CpF (t s - ty )rF式中：rF進料液組成下的汽化潛熱t(yī)s進料液的泡點溫度tF 進料液溫度Cpf進料液在平均溫度下（ts-tF）/2的比熱容三、實驗裝置與流程不銹鋼篩板塔：塔徑？76 x4mm,塔板數(shù)Np= 16塊。塔釜液體加熱采用電 加熱，塔頂冷凝器為列管換熱器。供料采用磁力驅

17、動泵進料。篩板精餾塔實驗裝置如圖3所示：圖3-a篩板精餾塔流程圖圖3-b配料管路圖I- 塔釜排污閥2-閥83-閥9 4-閥25-閥36-閥47-閥58原料罐排污閥9-閥1010-循環(huán)泵II- 塔釜排空閥 12-塔釜 13-閥6 14-成品罐排空閥 15-閥11 16-閥7 17-成品罐 18-成品罐排污閥 19-原料罐排空閥 20-原料罐四、實驗步驟與注意事項1配料(1) 把純凈水和酒精質量配置成質量濃度為 16%19%的溶液，關閉成品罐 排污閥、閥5、閥2、閥1、打開成品罐排空閥和閥7,把配好的溶液從成品罐排 空閥上的漏斗加至成品罐 2/3以上。(2) 關閉閥9、塔釜排污閥和閥8,打開塔釜排

18、空閥和閥2,讓溶液從成品罐 流入塔釜中，至塔釜2/3處，關閉閥2和塔釜排空閥。(3) 關閉原料罐排空閥、閥10、閥3和閥4打開原料罐排空閥和閥5讓成品 罐剩下中的溶液全部流到原料罐中，完成之后關閉閥 5,關上原料罐排空閥剩很 小一個縫。2.加熱(1) 打開閥6,關上閥11、閥7、進料閥1和進料閥2,成品罐的排空閥開 一個很小的縫、。(2) 打開塔頂排氣管的閥門，加熱之前一定要檢查。(3) 檢查塔釜、成品罐和原料罐上的液位指示器上的閥門是否打開，沒有打 開的一定要打開，順時針方向關閉，逆時針方向打開。(4) 檢查冷卻水流通是否正常。(5) 打開控制柜上的電源開關，打開儀表電源，儀表電源指示燈亮，

19、輕輕按 一下電加熱管啟動按鈕。啟動指示燈亮。把電壓調到100V150V之后開始加熱。 3全回流(1) 當加熱到玻璃視盅中的塔板有蒸汽上升時，適當打開冷卻水調節(jié)閥門。(2) 適當?shù)恼{節(jié)加熱電壓，不要出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。(液沫夾帶過量時調低電壓)(3) 等塔板各層的溫度，回流的流量都穩(wěn)定之后，分別取塔頂樣品、塔釜殘 液樣品、原料樣品送到色譜中化驗，把數(shù)據(jù)輸入到計算機數(shù)據(jù)處理軟件中，就可 計算出全回流下的全塔平均效率。4 結束實驗(1) 實驗結束后，關上進料泵電源，回流比分配器電源，電加熱罐電源。(2) 打開成品罐放空閥、原料罐上的放空閥、閥8閥10和11閥，關上閥 6和閥3，打開循環(huán)泵電源，把塔釜和原料

20、罐的料打到成品罐中混合，打完之后 關上成品罐和原料罐上的所有閥門，關上儀表電源和總電源，為下次重做實驗做好實驗。5 注意事項(1) 實驗前，必須手動(電壓為100V)給釜中緩緩升溫，30min后再進行 塔釜溫度手自動控制，否則會因受熱不均而導致玻璃視盅炸裂。(2) 塔頂放空閥一定要打開。(3) 料液一定要加到設定液位2/3處方可打開加熱管電源，否則塔釜液位過 低會使電加熱絲露出干燒致壞。(4) 部分回流時，進料泵電源開啟前務必打開進料閥，否則會損害進料泵。五、實驗報告1 將塔頂、塔底溫度和組成等原始數(shù)據(jù)列表。2 計算理論板數(shù)和全塔效率。3. 分析并討論實驗過程中觀察到的現(xiàn)象。六、實驗數(shù)據(jù)記錄、

21、數(shù)據(jù)處理及計算示例實驗數(shù)據(jù)：全回流塔頂 Xd=(mass frac.); 塔底： Xw= (mass frac.);實驗結果： Nt=; E=。七、思考題1全回流操作的目的？如何確定全塔效率？2精餾操作應防止幾種不正常的操作現(xiàn)象？3為什么要在塔頂冷凝器上安裝排氣閥？附錄實驗報告格式示例離心泵特性曲線的測定一、實驗目的見實驗指導書二、基本原理見實驗指導書(注意不要一字不差拷貝，要簡明扼要，有公式必須用公式說明)三、實驗步驟見實驗指導書，條理清晰，簡單明了。四、實驗數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理根據(jù)實驗報告的要求來做，實驗結果有圖的要附圖原始數(shù)據(jù)記錄裝置號：水溫：17.5 C實驗次數(shù)流量Q(m3/h)p真空表

22、KPap壓力表KPa轉速n(r.p.m)功率P(W)116.325.536.629071349214.921.769.429111313313.418.393.729131275411.915.8115.429181228510.513.3135.52921117669.110.8154.12925112377.48.7168.42928104786.07.3179.2293497994.56.0187.72940907101.54.0196.029517331103.0200.32958647計算結果:實驗次數(shù)流量Q(m /h)揚程H/ (m)軸功率P/（W）效率n /%116.46.62137821.4215.09.59133629.3313.511.74129533.2411.913.67124135.8510.515.45118437.369.117.05112637.577.418.27104735.186.019.1597332.194.519.8089626.9101.520.2871611.5110.020.526280.0離心泵特性曲線QW/h)u 氛】俎24.9Q.Q五、計算示例泵出口處壓力 p2=115.4kPa泵入口處壓力 pi=-15.8kPa,水溫度175C,水 密度p =998.2kg/m、泵進口高度=