化工原理实验讲义(10个)

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1、实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1.掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法；2.测定直管摩擦系数λ~Re的关系，验证在一般湍流区内λ、Re与ε/d的函数关系；3.测定流体流经阀门及突然扩大管时的局部阻力系数ζ；4.测定层流管的摩擦阻力。二、实验原理　　流体流经直管时所造成机械能损失为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。(1)直管阻力摩擦系数λ的测定:流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：即层流时：λ=64/Re;湍流时：λ是Re和ε

2、/d的函数，须由实验测定。（2）局部阻力系数的测定:局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法进行测定。三、实验装置与流程1、水箱2、离心泵3、涡轮流量计4、层流水槽5、层流管6、截止阀7、球阀8、光滑管9、粗糙管10、突扩管11、孔板流量计12、流量调节阀实验装置部分是由水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒U形压差计等所组成。管路部分由五段并联的长直管，自上而下分别为用于测定层流阻力、局部阻力、光滑管直管阻力、粗糙管直管阻力和扩径管阻力。测定阻力部分使用不锈

3、钢管，其上装有待测管件（球阀或截止阀）；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。本装置的流量使用涡轮流量计测量。管路和管件的阻力采用各自的倒U形压差计测量，同时差压变送器将差压信号传递给差压显示仪。四、实验步骤1.首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀门，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大；2.同时打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应；3.改变流量测量流体通过被测管的压降，每次改变流量（变

4、化10L/min左右），待流动达到稳定后，分别仪表控制箱上的压降数值；4.实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。五、实验数据记录与处理1.数据记录（光滑管为例）光滑管实验数据记录流量压降2.数据处理六、思考题1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？2.以水为介质所测得的λ~Re关系能否适用于其他流体？3.在湍流区摩擦系数与那些因素有关，具体如何？实验二离心泵特性曲线的测定一、实验目的1.了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的使用；2.测定离心泵在恒定转

5、速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围；3.测定管路特性曲线。二、实验原理离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速，泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。该特性曲线需由实验测得，计算如下：mH2OkW管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：mH2O虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀

6、门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。三、实验装置与流程1-水箱；2-泵入口表阀；3-离心泵；4-泵入口压力传感器；5-泵出口表阀；6-泵入口真空表；7-泵出口压力表；8-泵出口压力传感器；9-流量调节阀；10-涡轮流量计；11-水箱排水阀；水泵3将水槽内的水输送到实验系统，用流量调节阀9调节流量，流体经涡轮流量计10计量后，流回储水槽。四、实验步骤1.向储水槽内注入蒸馏水。2.检查流量调节阀9，压力表7及真空表5的开关是否关闭(应关闭)。3.启动实验装置总电源，用变频调速器上∧、∨

7、及＜键设定频率后，按run键启动离心泵，缓慢打开调节阀9至全开。待系统内流体稳定，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。4.测取数据的顺行可从最大流量至0，或反之。一般测10~20组数据。5.每次在稳定的条件下同时记录：流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。6.实验结束，关闭流量调节阀，停泵，切断电源。五、数据记录与处理1.数据记录（离心泵特性曲线为例）（某一转速下）离心泵特性曲线数据记录流量进口压力出口压力轴功率2.数据处理六、思考题1.启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原

8、因是什么？2.泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？3.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？实验三恒压过滤常数的测定一、实验目的1.熟悉板框过滤