轻化专业化工实验讲义2012版1

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1、流体流动阻力的测定一、实验目的研究管路系统中的流体流动和输送，其中重要的问题之一，是确定流体在流动过程中的能量损耗。流体流动时的能量损耗（压头损失），主要由于管路系统中存在着各种阻力。管路中的各种阻力町分为沿程阻力（直管阻力）和局部阻力两大类。本实验的目的，是以实验方法直接测定摩擦系数九和局部阻力系数S并学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。二、基本原理当不可压缩流体在恻形导管中流动时，在管路系统屮任意两个界面之间列出机械能衡算方程为rPlW.2rP,皿]▼,“、gZ]+—+—=gZ2+-+^-+hfJ-kg（1）p2p2或Z

2、+邑+互=Z。+空+竺+H

3、f加液柱（2）pg2gpg2g式中：Z—流体的位压头，加液柱；P-流体的压强，Pa；u-流体的平均流速，m・s»；p—流体的密度，kg•m-3；趴一流动系统内因阻力造成的能量损失，J-kg-关闭流量控制阀，确认两个平衡阀是否打开（注意：启动泵前必须打开平衡阀），启动泵。：H{~流动系统内因阻力造成的压头损失，加液柱。符号下标1利2分别表示上游和下游截血上的数值。假若：（1）水作为实验物系，则水町视为不可压缩流体；（2）实验导管是按水平装置的，则Z!=Z2；（3）实验导管的上下游截面上的横截面积相同，则U=U2。因此⑴和⑵两式分别可简化为h产匕土J-kg"（3）PH（=P[~P2

4、m水柱（4）Pgrti此对见，因阻力造成的能量损失（压头损失），可由管路系统的两界血Z间的压力差（压头差）来测定。当流体在圆形直管内流动时，流体因磨擦阻力所造成的能量损失（压头损失），有如F-般关系式:h.Pl--Pl=2丄u1系统排气（1）总管排气：先将流量控制阀开足然后再关闭，重复三次，H的为了使总管中的气体被排走。（2）引压管排气：依次分别对4个排气阀，开、关亜复三次。（3）压差计排气：关闭两个平衡阀，依次分别打开4个排气阀，此吋眼睛要注视着U型压差计中的指示剂液而的上升，防止指示剂冲出，开、关重复三次。检验排气是否彻底是将流量控制阀开至授大，再关至零,看U型压差计读数,若

5、左右读J-kg_，(5)pd2或Pl--Pl=2•-u2■1m液柱(6)1PSd2g式中：d—I员I形直管的直径，m；1—恻形直管的长度，m；2-摩擦系数，（无因次）。大量试验研究农明：摩擦系数2为流体的密度〃和粘度“管径d、流速u和管壁粗糙度£有关。应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数•雷诺数和管壁相对粗糙度刃d存在函数关系，即A=/（Re4）（7）d通过实验测得久和Re数据可以在双对数坐标上标绘出试验曲线。当Re<2000时，摩擦系数久与管壁粗糙度£无关。当流体在直管中呈湍流时，2不仅与雷诺数有关，而且与管壁相对粗糙度有关。当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门和测量仪表等

6、而产牛局部阻力，所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：2叭丸冷J-kg-1H'f=：——m液柱2g式中：饥-连接管件等的直管中流体的平均流速，m・s"；:-局部阻力系数（无因次）。由于造成局部阻力的原因和条件极为复杂，各种局部阻力系数的具体数值，都需要通过实验宜接测定。实验步燮数相等，则判断系统排气彻底；若左右读数不等，则重复上述2步骤。山于流量计量采川涡轮流量计，其小流量受到结构的限制，因此从人流量做起，实验数据比较准确。4、实验布点山于Re在充分湍流区，入〜Re的关系是直线，所以大流量时少布点，而Re在比较小时，入〜Re的关系是曲线，所以小流量时多布点。先将控制阀开

7、至最大，读取流量显示仪读F大，然后关至水银压差计差值约0.1()时，在读取流量显示仪读数F小，在F小和F人二个读数Z间布12〜14个点。水温取第一组和故后一组读数的平均值。5、实验结束后，关闭电源，打开两个平衡阀。UI原始数据直管段长:;直管段直径::局部阻力段直径:;流量系数:压差计初读数：直管阻力左二;右二;局部阻力左二:右二水温：初读数,终读数；平均值ONo.流暈读数直管阻力压差计局部阻力压差计左右左右12345678910111213141516换热系数的测定一、实验目的1、了解列管换热器的结构；2、掌握换热器的主要性能指标的测定方法；3、掌握换热器的基本操作方法。二、基

8、本原理工业上大量存在的传热过程(指间壁式传热过程)都是市固体内部的导热及各种流体与固体表而见的给热组合而成的。传热过程的基木数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。1•传热基本方程式传热密度q是反映具体传热过程速率大小的特征量。对q的计算，需要引入竝面温度,而在实际计算时，樂温往往是未知的。为实用方便，希望能避开壁温测量，直接根据冷、热流体的温度进行传热速率的计算。T在间壁式换热器中，热量序贯地山热流体传给琏而左侧、再山壁而左侧传导至雄而右侧,壁面右侧传给冷流体。在定态条件下，并忽