流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

1、化工原理實(shí)驗(yàn)流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握直管與閥門阻力損失的測(cè)定方法；）掌握直管與閥門阻力損失的測(cè)定方法；（2）測(cè)定摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)、管壁粗糙度之間的關(guān)系；）測(cè)定摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)、管壁粗糙度之間的關(guān)系；（3）測(cè)定閥門的阻力系數(shù)與開(kāi)度之間關(guān)系；）測(cè)定閥門的阻力系數(shù)與開(kāi)度之間關(guān)系；（4）學(xué)會(huì)倒）學(xué)會(huì)倒U形壓差計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用方法。形壓差計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用方法。二、基本原理二、基本原理（1）直管阻力摩擦系數(shù)測(cè)定原理）直管阻力摩擦系數(shù)測(cè)定原理 流體在圓形管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)流體在圓形管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí) =64/Re，湍流流動(dòng)時(shí)，湍流流動(dòng)時(shí) 與雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度有關(guān)

2、，要實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證與雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度有關(guān)，要實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證不同管路不同管路 與雷諾數(shù)之間的關(guān)系。與雷諾數(shù)之間的關(guān)系。mgudlgpHff22直管阻力的計(jì)算可用范寧公式直管阻力的計(jì)算可用范寧公式 實(shí)驗(yàn)是對(duì)一定長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)是對(duì)一定長(zhǎng)度l和管徑和管徑d的水平管路進(jìn)行測(cè)定，在一的水平管路進(jìn)行測(cè)定，在一定流量下，利用定流量下，利用U形壓差計(jì)測(cè)出對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)差，由于管道形壓差計(jì)測(cè)出對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)差，由于管道為水平等徑管，壓強(qiáng)差在數(shù)值上就等于壓強(qiáng)降為水平等徑管，壓強(qiáng)差在數(shù)值上就等于壓強(qiáng)降 pf。由。由范范寧公式就可求得某一雷諾數(shù)下的摩擦系數(shù)值。寧公式就可求得某一雷諾數(shù)下的摩擦系數(shù)值。 本實(shí)驗(yàn)要分別對(duì)

3、光滑管和粗糙管進(jìn)行測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)要分別對(duì)光滑管和粗糙管進(jìn)行測(cè)定。（2）局部阻力測(cè)定原理）局部阻力測(cè)定原理 局部阻力計(jì)算有當(dāng)量長(zhǎng)度和阻力系數(shù)兩種方法，當(dāng)量局部阻力計(jì)算有當(dāng)量長(zhǎng)度和阻力系數(shù)兩種方法，當(dāng)量長(zhǎng)度和阻力系數(shù)均要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)僅測(cè)定閥門長(zhǎng)度和阻力系數(shù)均要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)僅測(cè)定閥門在不同開(kāi)度的阻力系數(shù)。在不同開(kāi)度的阻力系數(shù)。 局部阻力可由下式進(jìn)行計(jì)算局部阻力可由下式進(jìn)行計(jì)算 測(cè)定閥門在一定開(kāi)度下所對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)降，由上述公式根測(cè)定閥門在一定開(kāi)度下所對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)降，由上述公式根據(jù)對(duì)應(yīng)的管內(nèi)流速確定阻力系數(shù)。據(jù)對(duì)應(yīng)的管內(nèi)流速確定阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)裝置三、實(shí)驗(yàn)裝置 本裝置由離心泵、各種閥門和管件

4、、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、本裝置由離心泵、各種閥門和管件、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、U形形管壓差計(jì)，不銹鋼光滑管、鍍鋅粗糙管等構(gòu)成。管壓差計(jì)，不銹鋼光滑管、鍍鋅粗糙管等構(gòu)成。 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，水從循環(huán)水箱由離心泵送入實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，水從循環(huán)水箱由離心泵送入實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)過(guò)管道系統(tǒng)后返回循環(huán)水箱。經(jīng)過(guò)管道系統(tǒng)后返回循環(huán)水箱。 流量可由轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀得，壓頭損失可由倒流量可由轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀得，壓頭損失可由倒U壓差計(jì)或壓差計(jì)或由由1151壓差傳感器和數(shù)顯表測(cè)得。裝置結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)講義。壓差傳感器和數(shù)顯表測(cè)得。裝置結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)講義。gugpHff22m實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng) 熟悉系統(tǒng)流程熟悉系統(tǒng)

5、流程啟動(dòng)離心泵啟動(dòng)離心泵管道系統(tǒng)排氣（包括管道系統(tǒng)排氣（包括測(cè)壓導(dǎo)管排氣）測(cè)壓導(dǎo)管排氣）系統(tǒng)流體靜止時(shí)，倒系統(tǒng)流體靜止時(shí)，倒U形壓差計(jì)兩臂形壓差計(jì)兩臂指示液液位是否相等指示液液位是否相等打開(kāi)閥門，調(diào)節(jié)流量為打開(kāi)閥門，調(diào)節(jié)流量為1、1.5、2.05.0m3/h（89點(diǎn)），測(cè)定光滑管和粗糙管的阻力點(diǎn)），測(cè)定光滑管和粗糙管的阻力（由對(duì)應(yīng)的壓差計(jì)讀得，單位為（由對(duì)應(yīng)的壓差計(jì)讀得，單位為mmH2O），注意調(diào)節(jié)好），注意調(diào)節(jié)好流量后，要等一段時(shí)間再讀數(shù)流量后，要等一段時(shí)間再讀數(shù)測(cè)定閘閥全開(kāi)時(shí)阻力系測(cè)定閘閥全開(kāi)時(shí)阻力系數(shù)（流量設(shè)定為數(shù)（流量設(shè)定為2，3，4m3/h，測(cè)得，測(cè)得3個(gè)阻力，以確定平均個(gè)阻力，以確

6、定平均阻力系數(shù)）阻力系數(shù)）關(guān)閉系統(tǒng)閥門關(guān)閉系統(tǒng)閥門停泵停泵關(guān)閉所有儀表關(guān)閉所有儀表電源電源記錄下流體的溫度、裝置號(hào)。記錄下流體的溫度、裝置號(hào)。 實(shí)驗(yàn)前要畫好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。結(jié)束后實(shí)驗(yàn)記錄要交指實(shí)驗(yàn)前要畫好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。結(jié)束后實(shí)驗(yàn)記錄要交指導(dǎo)老師審閱后，才能離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。導(dǎo)老師審閱后，才能離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。987654321閘閥阻力閘閥阻力mmH2O粗糙管阻力粗糙管阻力mmH2O光滑管阻力光滑管阻力mmH2O流量流量m3/h序號(hào)序號(hào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)原理（二）實(shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)裝置（三）實(shí)驗(yàn)裝置（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)

7、據(jù)記錄表（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（六）思考題（六）思考題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理22ludgHf直管阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：直管阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理： 根據(jù)流量、管徑確定流速，根據(jù)管長(zhǎng)、該流量下所對(duì)根據(jù)流量、管徑確定流速，根據(jù)管長(zhǎng)、該流量下所對(duì)應(yīng)的直管阻力（應(yīng)的直管阻力（mH2O）代入下式，確定摩擦系數(shù)）代入下式，確定摩擦系數(shù) 。 根據(jù)流體溫度，查取流體的密度、黏度，計(jì)算該流量下根據(jù)流體溫度，查取流體的密度、黏度，計(jì)算該流量下的流動(dòng)雷諾數(shù)的流動(dòng)雷諾數(shù)Re。 計(jì)算光滑管、粗糙管每一個(gè)流量下的摩擦系數(shù)計(jì)算光滑管、粗糙管每一個(gè)流量下的摩擦系數(shù) 和雷諾和雷諾數(shù)數(shù)Re ，將處理結(jié)果列入計(jì)算結(jié)果表中（表

8、的格式見(jiàn)書(shū)）。，將處理結(jié)果列入計(jì)算結(jié)果表中（表的格式見(jiàn)書(shū)）。 注意：注意：在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中僅寫出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中僅寫出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程，其他只要在計(jì)算結(jié)果表中表達(dá)出來(lái)即可。其他只要在計(jì)算結(jié)果表中表達(dá)出來(lái)即可。 將計(jì)算結(jié)果將計(jì)算結(jié)果在在 Re圖上標(biāo)點(diǎn)圖上標(biāo)點(diǎn)，并連成曲線。，并連成曲線。897654321 Re Re 閘閥阻閘閥阻 力系數(shù)力系數(shù)粗糙管粗糙管光滑管光滑管流量流量m3/h序號(hào)序號(hào)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表數(shù)據(jù)處理結(jié)果表log（Re）log（ ）光滑管光滑管粗糙管粗糙管全開(kāi)閘閥阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：全開(kāi)閘閥阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理： 根據(jù)流量、管徑確定流速，根據(jù)該流量下所對(duì)應(yīng)的閘根

9、據(jù)流量、管徑確定流速，根據(jù)該流量下所對(duì)應(yīng)的閘閥阻力（閥阻力（mH2O）代入下式，確定阻力系數(shù)）代入下式，確定阻力系數(shù) 。22uHgf計(jì)算三個(gè)流量下的阻力系數(shù)，并將其平均得全開(kāi)閘閥平計(jì)算三個(gè)流量下的阻力系數(shù)，并將其平均得全開(kāi)閘閥平均阻力系數(shù)均阻力系數(shù) 。對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬┯^察水蒸氣在水平管外壁上的冷凝現(xiàn)象；（一）觀察水蒸氣在水平管外壁上的冷凝現(xiàn)象；（二）測(cè)定水或空氣在圓形管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的給熱系數(shù)和傳（二）測(cè)定水或空氣在圓形管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的給熱系數(shù)和傳熱系數(shù)，并得出其隨流量的變化規(guī)律。熱系數(shù)，并得出其隨流量的變化規(guī)律。（三）掌握熱電阻測(cè)溫方法（三）掌

10、握熱電阻測(cè)溫方法二、基本原理二、基本原理mWiittSQ)(mWiittSQ)(根據(jù)牛頓冷卻定律對(duì)冷流體可寫出根據(jù)牛頓冷卻定律對(duì)冷流體可寫出即即4 . 08 . 0023. 0PrRedii2121ln)()()(ttttttttttWWWWmW)(12ttVQs式中式中LdSii 由此可見(jiàn)只要測(cè)得由此可見(jiàn)只要測(cè)得t1、t2、tw、流量、流量Vs、換熱管內(nèi)徑以、換熱管內(nèi)徑以及管長(zhǎng)及管長(zhǎng)L，再由流體的平均溫度確定流體的密度，再由流體的平均溫度確定流體的密度 ，分，分別求得別求得Q，Si，（，（tw-t）m，代入牛頓冷卻定律即可求得，代入牛頓冷卻定律即可求得給熱系數(shù)給熱系數(shù) i。然后再由下式計(jì)算其

11、理論值進(jìn)行比較。然后再由下式計(jì)算其理論值進(jìn)行比較。miitSQK再由已知的再由已知的t1、t2、 Q，Si，并根據(jù)測(cè)得的加熱蒸汽溫度，并根據(jù)測(cè)得的加熱蒸汽溫度T，確定傳熱平均溫度差，確定傳熱平均溫度差 tm，代入傳熱速率方程即可，代入傳熱速率方程即可確定確定Ki，與所測(cè)到的給熱系數(shù)，與所測(cè)到的給熱系數(shù) i進(jìn)行比較，分析管內(nèi)流進(jìn)行比較，分析管內(nèi)流體給熱熱阻占總熱阻的比例。若將管壁熱阻忽略，也可體給熱熱阻占總熱阻的比例。若將管壁熱阻忽略，也可求出水蒸氣冷凝的給熱系數(shù)求出水蒸氣冷凝的給熱系數(shù) o 。2121ln)()(tTtTtTtTtm三、給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置與流程三、給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置與流程四

12、、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng) （一）水蒸氣（一）水蒸氣空氣體系空氣體系 1、打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，儀表電源開(kāi)關(guān)（由老師啟動(dòng)蒸汽發(fā)、打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，儀表電源開(kāi)關(guān)（由老師啟動(dòng)蒸汽發(fā)生器和打開(kāi)蒸汽總閥生器和打開(kāi)蒸汽總閥6； 2、開(kāi)啟變頻器，啟動(dòng)旋渦氣泵；全開(kāi)氣泵出口閥、開(kāi)啟變頻器，啟動(dòng)旋渦氣泵；全開(kāi)氣泵出口閥10； 3、排盡蒸汽管內(nèi)原積存的冷凝水，排盡后，關(guān)閉冷凝水、排盡蒸汽管內(nèi)原積存的冷凝水，排盡后，關(guān)閉冷凝水排放閥排放閥8，打開(kāi)蒸汽調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)蒸汽調(diào)節(jié)閥7，再打開(kāi)換熱器冷凝水排放閥，再打開(kāi)換熱器冷凝水排放閥9，使冷凝水不斷地排進(jìn)地溝，打開(kāi)不凝氣排放閥。使冷凝水不斷地排進(jìn)地溝，打開(kāi)不凝氣排

13、放閥。 4、調(diào)節(jié)蒸汽調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)蒸汽調(diào)節(jié)閥7，使蒸汽壓力穩(wěn)定在，使蒸汽壓力穩(wěn)定在0.05MPa以下以下（也可用不凝氣排放閥微調(diào)），蒸汽壓力穩(wěn)定的條件下，由（也可用不凝氣排放閥微調(diào)），蒸汽壓力穩(wěn)定的條件下，由大到小調(diào)節(jié)閥大到小調(diào)節(jié)閥10改變空氣流量，測(cè)定改變空氣流量，測(cè)定36組數(shù)據(jù)，為了保證組數(shù)據(jù)，為了保證所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組數(shù)據(jù)之間穩(wěn)定時(shí)間不得低于所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組數(shù)據(jù)之間穩(wěn)定時(shí)間不得低于5min。記錄數(shù)據(jù)列表。記錄數(shù)據(jù)列表。 5、停車，首先關(guān)閉閥、停車，首先關(guān)閉閥7，停氣泵、關(guān)閉發(fā)生器、儀表、電，停氣泵、關(guān)閉發(fā)生器、儀表、電源。源。（二）水蒸氣（二）水蒸氣水體系水體系 1、打開(kāi)總電源開(kāi)

14、關(guān)，儀表電源開(kāi)關(guān)（由老師啟動(dòng)蒸汽發(fā)、打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，儀表電源開(kāi)關(guān)（由老師啟動(dòng)蒸汽發(fā)生器和打開(kāi)蒸汽總閥生器和打開(kāi)蒸汽總閥6）；）； 2、啟動(dòng)泵，開(kāi)泵出口閥，使水進(jìn)入管內(nèi)以排除管內(nèi)空氣；、啟動(dòng)泵，開(kāi)泵出口閥，使水進(jìn)入管內(nèi)以排除管內(nèi)空氣； 3、排盡蒸汽管內(nèi)原積存的冷凝水，排盡后，關(guān)閉冷凝水、排盡蒸汽管內(nèi)原積存的冷凝水，排盡后，關(guān)閉冷凝水排放閥排放閥8，打開(kāi)蒸汽調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)蒸汽調(diào)節(jié)閥7，再打開(kāi)換熱器冷凝水排放閥，再打開(kāi)換熱器冷凝水排放閥9，使冷凝水不斷地排進(jìn)地溝，打開(kāi)不凝氣排放閥。使冷凝水不斷地排進(jìn)地溝，打開(kāi)不凝氣排放閥。 4、調(diào)節(jié)蒸汽調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)蒸汽調(diào)節(jié)閥7，使蒸汽壓力穩(wěn)定在，使蒸汽壓力穩(wěn)定在0.0

15、5MPa以下以下（也可用不凝氣排放閥微調(diào)），蒸汽壓力穩(wěn)定的條件下，由（也可用不凝氣排放閥微調(diào)），蒸汽壓力穩(wěn)定的條件下，由大到小調(diào)節(jié)閥大到小調(diào)節(jié)閥10改變水流量，測(cè)定改變水流量，測(cè)定36組數(shù)據(jù)，為了保證所組數(shù)據(jù)，為了保證所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組數(shù)據(jù)之間穩(wěn)定時(shí)間不得低于測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組數(shù)據(jù)之間穩(wěn)定時(shí)間不得低于5min。記錄數(shù)據(jù)列表。記錄數(shù)據(jù)列表。 5、實(shí)驗(yàn)終了，首先關(guān)閉閥、實(shí)驗(yàn)終了，首先關(guān)閉閥7，停泵、關(guān)閉發(fā)生器、儀表、，停泵、關(guān)閉發(fā)生器、儀表、電源。電源。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)原理（二）實(shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)裝置（三）實(shí)驗(yàn)裝置（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（四

16、）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（六）思考題（六）思考題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)(12ttVQs2121ln)()()(ttttttttttWWWWmW由所測(cè)得的由所測(cè)得的Vs，t1、t2，確定流體密度，計(jì)算，確定流體密度，計(jì)算Q由所測(cè)得的由所測(cè)得的t1、t2、tw，計(jì)算，（，計(jì)算，（tw-t）m由所講義提供的換熱管長(zhǎng)、管徑確定由所講義提供的換熱管長(zhǎng)、管徑確定SiLdSii確定該流量下的給熱系數(shù)確定該流量下的給熱系數(shù) imWiittSQ)(由由t1、t2，確定流體密度、黏度、導(dǎo)熱系數(shù)、普蘭特準(zhǔn)數(shù)，計(jì)，確定流體密度、黏度、導(dǎo)熱系數(shù)、普蘭特準(zhǔn)數(shù)，計(jì)算算 i的的理論值。理論值。

17、4 . 08 . 0023. 0PrRedii由由t1、t2、T確定平均溫度差確定平均溫度差 tm ，進(jìn)而確定傳熱系數(shù)，進(jìn)而確定傳熱系數(shù)Ki。miitSQK2121ln)()(tTtTtTtTtm 計(jì)算每一個(gè)流量下的給熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)，將處理計(jì)算每一個(gè)流量下的給熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)，將處理結(jié)果列入計(jì)算結(jié)果表中（表的格式見(jiàn)書(shū)）。結(jié)果列入計(jì)算結(jié)果表中（表的格式見(jiàn)書(shū)）。 注意：注意：在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中僅寫出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中僅寫出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程，其他只要在計(jì)算結(jié)果表中表達(dá)出來(lái)即可。其他只要在計(jì)算結(jié)果表中表達(dá)出來(lái)即可。確定蒸汽冷凝的給熱系數(shù)確定蒸汽冷凝的給熱系數(shù) o確定流體被加熱給

18、熱熱阻占總熱阻的比例確定流體被加熱給熱熱阻占總熱阻的比例%10011iiK所占熱阻比例iiiiooSSKS111LdSoodo換熱管外徑。換熱管外徑。t1t2TtW1321ptW2流量流量m3/h序序號(hào)號(hào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值 理論值理論值K321流量流量m3/h序號(hào)序號(hào)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表數(shù)據(jù)處理結(jié)果表精餾塔塔板效率測(cè)定實(shí)驗(yàn)精餾塔塔板效率測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬┝私膺B續(xù)精餾塔的基本結(jié)構(gòu)及流程；（一）了解連續(xù)精餾塔的基本結(jié)構(gòu)及流程；（二）掌握連續(xù)精餾塔的操作方法；（二）掌握連續(xù)精餾塔的操作方法；（三）學(xué)會(huì)板式精餾塔全塔效率的測(cè)定方法；（三）學(xué)會(huì)板式精餾塔全塔效率的測(cè)

19、定方法；（四）了解氣相色譜儀的使用方法。（四）了解氣相色譜儀的使用方法。二、基本原理二、基本原理 全塔效率全塔效率ET=NT/NP，NT為所需理論塔板數(shù)，它可通過(guò)為所需理論塔板數(shù)，它可通過(guò)物系的平衡關(guān)系、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的塔頂餾出液組成物系的平衡關(guān)系、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的塔頂餾出液組成xD、料、料液組成液組成xF、熱狀態(tài)、熱狀態(tài)q、殘液組成、殘液組成xW以及回流比以及回流比R用圖解法求用圖解法求得。得。NP為塔內(nèi)實(shí)際塔板數(shù)，可見(jiàn)各套裝置的銘牌。為塔內(nèi)實(shí)際塔板數(shù)，可見(jiàn)各套裝置的銘牌。三、實(shí)驗(yàn)裝置和流程三、實(shí)驗(yàn)裝置和流程 裝置采用不銹鋼裝置采用不銹鋼篩板塔，塔內(nèi)徑和塔篩板塔，塔內(nèi)徑和塔板數(shù)見(jiàn)銘牌，塔釜采板數(shù)

20、見(jiàn)銘牌，塔釜采用電加熱，塔頂冷凝用電加熱，塔頂冷凝器為列管換熱器，器為列管換熱器，1、2號(hào)裝置加料泵采用離號(hào)裝置加料泵采用離心泵，心泵，3、4、5號(hào)裝置號(hào)裝置采用電磁微量計(jì)量泵。采用電磁微量計(jì)量泵。其流程見(jiàn)右圖。其流程見(jiàn)右圖。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟（一）實(shí)驗(yàn)步驟1、配制、配制16%19%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的酒精料液加入塔釜中，加（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的酒精料液加入塔釜中，加入量到液位計(jì)入量到液位計(jì)2/3處。處。2、檢查各閥門的位置是否處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動(dòng)儀表電源，、檢查各閥門的位置是否處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動(dòng)儀表電源，再啟動(dòng)電加熱電源（開(kāi)始電壓為再啟動(dòng)電加熱電源（開(kāi)始電壓為150V

21、），使釜液緩慢升溫。），使釜液緩慢升溫。打開(kāi)冷卻水進(jìn)口閥控制流量在打開(kāi)冷卻水進(jìn)口閥控制流量在400500L/h，以冷凝塔內(nèi)上升，以冷凝塔內(nèi)上升的蒸汽，并將回流閥全開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)全回流操作。當(dāng)回流管內(nèi)的蒸汽，并將回流閥全開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)全回流操作。當(dāng)回流管內(nèi)有液體流動(dòng)時(shí)，可將電壓調(diào)到有液體流動(dòng)時(shí)，可將電壓調(diào)到180V。3、當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定后，分別在塔頂和、當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定后，分別在塔頂和塔底取樣進(jìn)行色譜分析，以獲得餾出液和殘液組成。塔底取樣進(jìn)行色譜分析，以獲得餾出液和殘液組成。4、獲得準(zhǔn)確、獲得準(zhǔn)確xD和和xW后，先關(guān)閉電加熱電源，再停掉儀表電后，先關(guān)閉電加熱電源，再停掉儀

22、表電源，待到塔板上沒(méi)有液體流動(dòng)時(shí)，關(guān)閉冷卻水閥，關(guān)閉所有源，待到塔板上沒(méi)有液體流動(dòng)時(shí)，關(guān)閉冷卻水閥，關(guān)閉所有閥門，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。閥門，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（二）注意事項(xiàng)（二）注意事項(xiàng)1、塔頂放空閥一定要打開(kāi)；、塔頂放空閥一定要打開(kāi)；2、料液加到塔釜液位計(jì)、料液加到塔釜液位計(jì)2/3處才能開(kāi)始加熱，否則回由于釜處才能開(kāi)始加熱，否則回由于釜液位太低而燒壞電加熱絲。液位太低而燒壞電加熱絲。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)原理（二）實(shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)裝置（三）實(shí)驗(yàn)裝置（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（列表）（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（列表） 包括：實(shí)驗(yàn)裝置號(hào)；實(shí)際塔板包括：實(shí)驗(yàn)裝置號(hào)；實(shí)際塔板數(shù)數(shù)NP

23、；色譜分析所得塔頂和；色譜分析所得塔頂和塔底組成塔底組成aD和和aW測(cè)定值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。測(cè)定值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（六）思考題（六）思考題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、將所得塔頂和塔底組成換算為摩爾分?jǐn)?shù)、將所得塔頂和塔底組成換算為摩爾分?jǐn)?shù)xD和和xW ；2、在教科書(shū)上查取在、在教科書(shū)上查取在101.3kPa壓力下乙醇?jí)毫ο乱掖妓锵档钠胶鈹?shù)水物系的平衡數(shù)據(jù)；據(jù)；3、在、在xy圖上畫出乙醇圖上畫出乙醇水物系的平衡曲線，并畫圖求出在水物系的平衡曲線，并畫圖求出在全回流操作條件下，分離要求為全回流操作條件下，分離要求為xD和和xW情況時(shí)所需的理論塔情況時(shí)所需的理論塔板數(shù)板

24、數(shù)NT（不包括塔釜）。（不包括塔釜）。4、利用、利用ET=NT/NP 求出塔板效率求出塔板效率ET。xDxWNPNTET裝置號(hào)裝置號(hào)aWaDp=101.3kPaxDxxWy理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)NT=7-1=6層層吸收系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)吸收系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解填料塔裝置的基本結(jié)構(gòu)及流程；、了解填料塔裝置的基本結(jié)構(gòu)及流程；2、熟悉填料塔的操作控制；、熟悉填料塔的操作控制；3、掌握總體積吸收系數(shù)的測(cè)定方法；、掌握總體積吸收系數(shù)的測(cè)定方法；4、了解氣體空塔速度和液體噴淋密度對(duì)總體積吸收系數(shù)的、了解氣體空塔速度和液體噴淋密度對(duì)總體積吸收系數(shù)的影響；影響；5、了解氣相色譜儀的使用方法。、

25、了解氣相色譜儀的使用方法。二、基本原理二、基本原理 本實(shí)驗(yàn)采用用水吸收空氣中的本實(shí)驗(yàn)采用用水吸收空氣中的CO2 ，混合氣中，混合氣中CO2的的濃度控制在濃度控制在10%以下，可按低濃度吸收處理。又以下，可按低濃度吸收處理。又CO2在水在水中溶解度很小，過(guò)程可看為液膜控制過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)中溶解度很小，過(guò)程可看為液膜控制過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定定HOL和和KXa。 Z= HOL NOLAmXYmXYAANOL11211ln11XaOLKLH24D 要求得體積吸收總系數(shù)要求得體積吸收總系數(shù)KXa，就必須先求，就必須先求HOL，在已知填料層，在已知填料層高度高度Z的條件下，若要求得的條件下，若要求得HO

26、L ，NOL應(yīng)為已知，應(yīng)為已知， NOL與與L/V、Y1、X1、X2、m等參數(shù)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程要設(shè)法測(cè)定這些參數(shù)。等參數(shù)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程要設(shè)法測(cè)定這些參數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)裝置三、實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)儀表電源和風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān)；、打開(kāi)儀表電源和風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān)；2、打開(kāi)進(jìn)水總閥，供水量控制在、打開(kāi)進(jìn)水總閥，供水量控制在500L/h左右，讓水進(jìn)入塔左右，讓水進(jìn)入塔內(nèi)使填料充分潤(rùn)濕；內(nèi)使填料充分潤(rùn)濕；3、控制塔底出水閥開(kāi)度，使塔底液位穩(wěn)定在一個(gè)位置，以、控制塔底出水閥開(kāi)度，使塔底液位穩(wěn)定在一個(gè)位置，以防止塔底液封過(guò)高溢滿或過(guò)低而泄氣；防止塔底液封過(guò)高溢滿或過(guò)低而泄氣；4、打開(kāi)、打開(kāi)CO2鋼瓶的總閥

27、，調(diào)節(jié)減壓閥并使其壓力穩(wěn)定在鋼瓶的總閥，調(diào)節(jié)減壓閥并使其壓力穩(wěn)定在200kPa5、打開(kāi)尾氣閥、打開(kāi)空氣進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)空氣流量在、打開(kāi)尾氣閥、打開(kāi)空氣進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)空氣流量在2m3/h，并打開(kāi)二氧化碳進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)流量在并打開(kāi)二氧化碳進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)流量在100mL/h；6、調(diào)節(jié)尾氣閥開(kāi)度，使塔內(nèi)壓力穩(wěn)定在實(shí)驗(yàn)值；、調(diào)節(jié)尾氣閥開(kāi)度，使塔內(nèi)壓力穩(wěn)定在實(shí)驗(yàn)值；7、操作穩(wěn)定后，讀取各流量計(jì)的數(shù)值，以及操作溫度、壓、操作穩(wěn)定后，讀取各流量計(jì)的數(shù)值，以及操作溫度、壓力等參數(shù)，通過(guò)六通閥在線取樣，利用色譜分析出塔頂、塔力等參數(shù)，通過(guò)六通閥在線取樣，利用色譜分析出塔頂、塔底氣相組成底氣相組成aW2、aW1；8、增大水量

28、到、增大水量到700800L/h，重復(fù)，重復(fù)5、6、7步驟。步驟。9、實(shí)驗(yàn)完畢，先關(guān)閉、實(shí)驗(yàn)完畢，先關(guān)閉CO2鋼瓶的總閥，再關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源開(kāi)鋼瓶的總閥，再關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān)，關(guān)閉儀表電源開(kāi)關(guān)，清理場(chǎng)地。關(guān)，關(guān)閉儀表電源開(kāi)關(guān)，清理場(chǎng)地。五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1、操作過(guò)程中要注意調(diào)整并保持各操作參量穩(wěn)定不變；、操作過(guò)程中要注意調(diào)整并保持各操作參量穩(wěn)定不變；2、操作條件改變后，要有一個(gè)較長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間，一定要穩(wěn)、操作條件改變后，要有一個(gè)較長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間，一定要穩(wěn)定后才能讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。定后才能讀取有關(guān)數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?shí)驗(yàn)?zāi)康?（二）實(shí)驗(yàn)原理（二）實(shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)裝

29、置（三）實(shí)驗(yàn)裝置 （四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括：實(shí)驗(yàn)裝置號(hào)、填料層高度、塔徑、吸收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括：實(shí)驗(yàn)裝置號(hào)、填料層高度、塔徑、吸收劑（水）流量、操作溫度、壓強(qiáng)、空氣流量、劑（水）流量、操作溫度、壓強(qiáng)、空氣流量、 CO2流量、色流量、色譜分析所得塔頂和塔底氣相組成測(cè)定值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。譜分析所得塔頂和塔底氣相組成測(cè)定值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 （六）思考題（六）思考題實(shí)驗(yàn)裝置號(hào) 塔徑 D 填料層高度 Z 。空氣流量空氣流量 Vh m3/hCO2流量流量mL/h水流量水流量 Lh m3/h塔底氣相組成塔底氣相組成aW1塔底氣相組成塔底氣相組成aW2溫度

30、溫度 T K K壓強(qiáng)壓強(qiáng) pkPa實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理將塔底、塔頂氣相質(zhì)量分率換算為摩爾比將塔底、塔頂氣相質(zhì)量分率換算為摩爾比空氣MaMaYWCOW)1 (1112空氣MaMaYWCOW)1 (2222將氣、液相體積流量換算為摩爾摩爾流量將氣、液相體積流量換算為摩爾摩爾流量RTpVVhkmol/h水MLLhkmol/hLYYVX)(211X2=0，由物料衡算確定，由物料衡算確定X1AmXYmXYAANOL11211ln11 由操作溫度到教科書(shū)附錄查取由操作溫度到教科書(shū)附錄查取CO2在水中溶解的亨利系在水中溶解的亨利系數(shù)數(shù)E值，由操作壓力確定相平衡常數(shù)值，由操作壓力確定相平衡常數(shù)m，再進(jìn)一步

31、確定吸收，再進(jìn)一步確定吸收因子因子A值值pEm mVLA 根據(jù)填料層高度確定液相傳質(zhì)單元高度根據(jù)填料層高度確定液相傳質(zhì)單元高度HOLOLOLNZH確定液相傳質(zhì)單元數(shù)確定液相傳質(zhì)單元數(shù)NOL由液相傳質(zhì)單元高度由液相傳質(zhì)單元高度HOL確定體積吸收總系數(shù)確定體積吸收總系數(shù)KXa24DHLKOLXa 計(jì)算結(jié)果列表計(jì)算結(jié)果列表實(shí)驗(yàn)裝置號(hào) 塔徑 D 填料層高度 Z ?？諝饬髁靠諝饬髁?V kmol/h水流量水流量 L kmol/h塔底氣相組成塔底氣相組成Y1塔底氣相組成塔底氣相組成Y2溫度溫度 T K K壓強(qiáng)壓強(qiáng) pkPa KXakmol/m3 h離心泵性能特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)離心泵性能特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn) 一、

32、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆x心泵結(jié)構(gòu)與特性，學(xué)會(huì)離心泵的操作；測(cè)定恒定轉(zhuǎn)速條件下離心泵的有效揚(yáng)程(H)、軸功率(N)、以及總效率（）與有效流量(Q)之間的曲線關(guān)系； 學(xué)會(huì)馬達(dá)天平法測(cè)定離心泵軸功率的方法；了解壓力傳感器和變頻器的工作原理和使用方法；學(xué)會(huì)化工原理實(shí)驗(yàn)軟件庫(kù)（組態(tài)軟件MCGS和VB實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)）的使用。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(zhuǎn)速下?lián)P程H、軸功率N及效率與流量Q之間的關(guān)系曲線，它是流體在泵內(nèi)流動(dòng)規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。由于泵內(nèi)部流動(dòng)情況復(fù)雜，不能用數(shù)學(xué)方法計(jì)算這一特性曲線，只能依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。1 ) 流量Q的測(cè)定與計(jì)算采用渦輪流量計(jì)測(cè)量

33、流量，智能流量積算儀顯示流量值Q m3/h。2 ) 揚(yáng)程H的測(cè)定與計(jì)算在泵進(jìn)、出口取截面列柏努利方程： (1)p1,p2：分別為泵進(jìn)、出口的壓強(qiáng) N/m2,Pa：液體密度 kg/m3u1, u2：分別為泵進(jìn)、出口的流速m/sg：重力加速度 m/s2當(dāng)泵進(jìn)、出口管徑一樣，且壓力表和真空表安裝在同一高度，上式簡(jiǎn)化為： (2)由式（2）可知：只要直接讀出真空表和壓力表上的數(shù)值，就可以計(jì)算出泵的揚(yáng)程。本實(shí)驗(yàn)中，還采用壓力傳感器來(lái)測(cè)量泵進(jìn)口、出口的真空度和壓力，由巡檢儀顯示真空度和壓力值。guuZZgppH221221212gppH123) 軸功率N的測(cè)量與計(jì)算軸功率可按下式計(jì)算：N=M=M （3）式中

34、，N泵的軸功率，W M泵的轉(zhuǎn)矩，N.m 泵的旋轉(zhuǎn)角速度，1/sn泵的轉(zhuǎn)速，r/min P測(cè)功臂上所加砝碼的質(zhì)量,KgL測(cè)功臂長(zhǎng)，m； L=0.4867m（馬達(dá)天平法） 由式（3）可知：要測(cè)定泵的軸功率，需要同時(shí)測(cè)定泵軸的轉(zhuǎn)矩M和轉(zhuǎn)速n，泵軸的轉(zhuǎn)矩采用馬達(dá)天平法測(cè)量，泵軸的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速表直接讀出。60281. 9602nPLn4）效率的計(jì)算泵的效率為泵的有效功率Ne與軸功率N的比值。有效功率Ne是流體單位時(shí)間內(nèi)自泵得到的功，軸功率N是單位時(shí)間內(nèi)泵從電機(jī)得到的功，兩者差異反映了水力損失、容積損失和機(jī)械損失的大小。泵的有效功率Ne可用下式計(jì)算：Ne=HQg （4）故 =Ne/N=HQg/N

35、 （5）三、實(shí)驗(yàn)裝置流程圖離心泵性能特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)儀控柜面板圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1）儀表上電：打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)儀表電源開(kāi)關(guān)；打開(kāi)三相空氣開(kāi)關(guān)，把離心泵電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋到直接位置，即為由電源直接啟動(dòng)，這時(shí)離心泵停止按鈕燈亮。2）打開(kāi)離心泵出口閥門，打開(kāi)離心泵灌水閥，對(duì)水泵進(jìn)行灌水，注意在打開(kāi)灌水閥時(shí)要慢慢打開(kāi)，不要開(kāi)的太大，否則會(huì)損壞真空表的。灌好水后關(guān)閉泵的出口閥與灌水閥門。3）實(shí)驗(yàn)軟件的開(kāi)啟：打開(kāi)“離心泵性能特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn).MCG”組態(tài)軟件，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，按“F5”鍵進(jìn)入軟件運(yùn)行環(huán)境。按提示輸入班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、裝置號(hào)后按“確定”進(jìn)入“離心泵性能特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)軟件”界面，點(diǎn)擊“恒定轉(zhuǎn)速下的離心泵性能特性曲線測(cè)定”按鈕，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面。4）當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒后，按下離心泵啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)離心泵，這時(shí)離心泵啟動(dòng)按鈕綠燈亮。啟動(dòng)離心泵后把出水閥開(kāi)到最大，開(kāi)始進(jìn)