过程工程原理实验指导书.doc

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1、.......过程工程原理实验讲义大学化工原理实验室2011年3月...z.......前言《过程工程原理》是化工、制药、高分子、食品、应化等相近专业学科的核心课程，其主要研究容是以工业生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成若干“单元操作”。《过程工程原理》用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，提高学生分析问题、解决问题的能力。全国高校化工原理课程教学指导委员会第

2、五次会议对工科本科《化工原理》课程实验教学提出了以下指导意见：1、实验容在下列实验中至少选做6~7个（流体力学2个，传热1~2个，传质3个），即：直管摩擦系数和局部阻力系数测定；离心泵的操作与性能测定；过滤常数测定；导热系数测定；传热实验；蒸发实验；精馏塔性能实验；吸收系数测定；干燥速率曲线测定；萃取实验及板式塔流体力学性能实验等。2、每个实验应包含实验预习、实验操作、数据处理和实验报告四个环节。3、实验教学还包括理论教学、演示教学和实物教学等。4、实验应单独考核。本实验指导书系根据上述精神和教育部发布

3、的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案（试行）》中有关开设综合性、设计性实验的要求编写的。实验容包括流体力学实验6个，传热实验3个，传质实验4个,其中综合性实验10。此外，为了加强对学生动手能力和实验技能的训练编写了计算机仿真实验7个。各专业可根据教学计划及教学大纲要求选择实验容。限于编者水平和经验，本实验指导书难免有错误和不足之处，恳请批评指正。编者2011年3月...z.......目录第一部分演示实验1实验一雷诺实验1实验二流体流动过程机械能的转换4实验三喷雾干燥实验8第二部分综合性设计性实验1

4、1实验四流体管流动阻力测定11实验五离心泵特性曲线测定18实验六流量计校核24实验七恒压过滤常数测定27实验八干燥速率曲线测定34实验九转盘塔液-液萃取41实验十膜分离实验47实验十一筛板塔精馏操作及效率的测定56实验十二传热综合实验64实验十三填料塔吸收实验73第三部分计算机仿真实验84实验十四管路阻力84实验十五离心泵操作86实验十六流体流动型态的观察87实验十七柏努利方程演示88实验十八传热89实验十九吸收90实验二十精馏91实验二十一干燥92附录过程工程原理实验中常用数据表94参考资料96...

5、z..........z.......第一部分演示实验实验一雷诺实验一、实验目的1、了解管流体质点的运动方式，认识不同流动形态的特点，掌握判别流型的准则。2、观察圆直管流体作层流、过渡流、湍流的流动形态。二、实验容1、以红墨水为示踪剂，观察圆直玻璃管的水介质，作层流、过渡流、湍流时的不同流动形态。2、观察流体水在圆直玻璃管作层流流动时的速度分布。三、基本原理流体流动有两种不同型态，即层流（或称滞流，Laminarflow）和湍流（或称紊流，Turbulentflow），这一现象最早是由雷诺（Reynol

6、ds）于1883年首先发现的。流体作层流流动时，流体质点作平行于管轴的直线运动，且在径向无脉动；流体作湍流流动时，其流体质点除沿管轴方向向前运动外，还作径向脉动，从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动。流体流动型态可用雷诺准数（Re）来判断，这是一个由各影响变量组合而成的无因次数群，故其值不会因采用不同的单位制而不同。但应当注意，数群中各物理量必须采用同一单位制。若流体在圆管流动，则雷诺准数可用下式表示：（1－1）式中：Re—雷诺准数，无因次；d—管子径，m；u—流体在管的平均流速，m／s；—

7、流体密度，kg／m3；μ—动力粘度；Pa·s。...z.......工程上一般认为，流体在直圆管流动，Re≤2000时为层流；Re>4000时，圆管形成湍流；当Re在2000至4000围时，流体流动处于一种过渡状态，可能是层流，也可能是湍流，或者二者交替出现，这要视外界干扰而定，一般称这一Re数围为过渡区。层流转变为湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，用Rec表示。式（1－1）表明，对于一定温度下的流体，流体性质（和μ）一定，在特定的圆管流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本实验即是通过改变流体在管的速度，观察在

8、不同雷诺准数下流体的流动型态。四、实验装置及流程实验装置如图1－1所示。主要由玻璃实验导管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成，实验主管路为mm硬质玻璃管。图1－1流体流型装置及流程...z.......1－红墨水储槽；2－溢流稳压槽；3－实验导管；4－转子流量计；5－循环泵；6－上水管；7－溢流回水管；8－调节阀；9－储水槽实验前，先将水充满低位贮水槽，关闭流量计后的调节阀，然后启动循环水泵。待水充满稳压溢流