化工原理实验指导书

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1、化工原理实验指导书化学与化学工程系化学工程教研室2012.09雷诺实验目录实验一雷诺实验1实验二柏努利实验4实验三流体流动阻力测定7实验四离心泵特性曲线测定12实验五对流给热系数测定15实验六填料吸收塔传质系数测定实验20实验七筛板精馏塔系统实验24实验八干燥速率曲线的测定实验29实验九转盘萃取塔实验33实验十膜分离实验装置39第6页共47页雷诺实验实验一雷诺实验一、实验目的1．观察流体在管内流动的两种不同流型。2．测定临界雷诺数。二、基本原理流体流动有两种不同型态，即层流(滞流)和湍流(紊流)。流体作层流流动时，其流体质点作直线运动，且互相干行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动，但

2、流体的主体向某一方向流动。雷诺准数是判断流动型态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：式中，Re——雷诺准数，无因次；d——管子内径，mm；u——流体流速，m／s；ρ——流体密度，kg／m3；μ——流体粘度；Pa·s。对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。本实验通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化，一般认为Re<2000时，流动型态为层流；Re>4000时。流动为湍流；2000

3、部分组成。实验前，先将水充满低位贮水槽，然后关闭泵的出口阀和流量计后的调节阀，再将溢流水槽到缓冲水槽的整个系统加满水。最后，设法排尽系统中的气泡。实验操作时，先启动循环水泵，然后开启泵的出口阀及流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经试验导管、缓冲槽和流量计，最后流回低位贮水槽。水流量的大小，可由流量计后调节阀调节。泵的出口阀控制溢流水槽的溢流量。示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶．经连接软管和玻璃注射管的细孔喷嘴，注入试验导管。细孔玻璃注射管(或注射针头)位于试验导管人口的轴线部位。四、实验操作1.层流流动类型第6页共47页雷诺实验图1-1雷诺演示实验装置1-可移动框架2-循环水泵3-低位贮

4、水槽4-流量调节闸阀5-旁路阀门6-转子流量计7-溢流水槽8-红墨水贮瓶9-红墨水喷针10-玻璃试验导管11-低位贮水槽排污阀试验时，先少许开启凋节阀，将流速调至所需要的值。再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并用自由夹作精细调节，使红墨水的注人流速与试验导管中主体流体的流速相适应，一般略低于主体流体的流速为宜。待流动稳定后．记录主体流体的流量。此时，在试验导管的轴线上，就可观察到一条平直的红色细流，好象一根拉直的红线一样。2.湍流流动型态第6页共47页雷诺实验缓慢地加大调节阀的开度，使水流量平稳地增大。玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。同时，相应地适当凋节泵出口阀的开度，以保持溢流水槽内仍有一定溢

5、流量，以确保试验导管内的流体始终为稳定流动。可观察到：玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流，开始发生波动。随着流速的增大，红色细流的波动程度也随之增大，最后断裂成一段段的红色细流。当流速继续增大时，红墨水进入试验导管后。立即呈烟雾状分散在整个导管内，进而迅速与主体水流混为—体，使整个管内流体染为红色，以致无法辨别红墨水的流线。五、数据记录年月日水温NO流量ml/s流速m/sRe×103现象12345第6页共47页柏努利实验实验二柏努利实验一、实验目的1、加深对能量转化概念的理解；2、观察流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。二、实验原理对于不可压缩流体，在导管内作定常流动，系统与环境又

6、无功的交换时，若以单位质量流体为衡算基准，由于导管截面上的流速不同，而引起相应静压头变化，其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述，即：式中：——每千克质量流体具有的位能，J/kg；——表示每千克质量流体具有的动能，J/kg；——表示每千克质量流体具有的压强能，J/kg——表示每千克质量流体在流动过程中的摩摖损失，J/kg。若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为 )式中：Z—流体的位压头，m液柱；P—流体的压强，Pa；u—流体的平均流速，m·s–1；ρ－流体的密度，kg·m–3；－流动系统内因阻力造成的能量损失，J·kg–1；－流动系统内因阻力造成的压头损失，m液柱。因此，由于导管截面和位

7、置发生变化引起流速变化，致使部分静压头转化成动压头，它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。三、实验装置如图2-1所示，本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对测第6页共47页柏努利实验压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管由一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。实验装置的流程如图所示。液体由稳压水槽流入实验导管，途径直径分别为16、25和16mm的