化工原理实验(10个)..doc

实验一 流体流动阻力的测定 一、实验目的 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； 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； 测定流体流经阀门及突然扩大管时的局部阻力系数ζ； 测定层流管的摩擦阻力。 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/d的函数，须由实验测定。 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 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？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 实验目的 了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的使用； 测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围； 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： mH2O kW 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 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∧、∨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 实验目的 1. 熟悉板框过滤机的结构和操作方法； 2. 测定在恒压过滤操作时的过滤常数； 3. 掌握过滤问题的简化工程处理方法。 恒压过滤时，对上式积分可得： 对上式微分可得：；该式表明dτ/dq～q为直线，其斜率为2