化工原理实验指导讲义1.doc

实验一 流体流型（雷诺）实验 1 实验二 流体流动阻力的测定 4 实验三 流量计性能测定实验 9 1. 设备参数 11 实验流程示意图见图3 12 图3 流量计实验流程示意图 13 实验四 离心泵特性曲线测定 16 实验五 恒压过滤参数的测定 21 实验六 空气-水蒸汽对流给热系数测定 29 实验七 筛板塔精馏实验 38 实验八 填料塔吸收传质系数的测定 44 实验九 萃取塔实验 48 实验十 微滤膜和超滤膜分离实验 56 实验十一 纳滤膜、反渗透膜分离实验 60 实验十二 干燥速率曲线测定实验 64 实验一 流体流型（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，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，流体质点除沿管轴方向向前运动外，还在径向作脉动运动，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来判断，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：　 （1） 式中：Re —雷诺准数，无因次； d —管子内径，m； u —流体在管内的平均流速，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的流动型态。一般认为Re(2000时，流动为层流；Re(4000时。流动为湍流；2000Re4000时，流动为过渡流。 三、实验装置及流程 实验装置如图所示。主要由玻璃实验管、流量计、流量调节阀、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽等部分组成。 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。待水充满稳压溢流水槽后，开启流量计后的调节阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、实验管和转子流量计，最后流回低位贮水槽。水流量的大小，可由流量计和调节阀调节。 示踪剂采用红色墨水，它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴，注入实验管。细孔玻璃注射管(或注射针头)位于实验管入口的轴线部位。 图1 流体流型演示实验 1－循环泵，2－流量计，3－实验管，4－溢流稳压槽，5－红墨水储槽， 6－上水管，7－溢流回水管，8－调节阀，9－储水槽。 四、演示操作 1)层流流动型态 试验时，先少许开启调节阀，将流速调至所需要的值。再调节红墨水贮瓶的下口旋塞，并作精细调节，使红墨水的注入流速与实验管中主体流体的流速尽量相适应，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，在实验管的轴线上，就可观察到一条平直的红色细流，好像一根拉直的红线一样。 2)湍流流动型态 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。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，红墨水进入实验管后。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。 注意：实验用的水应清洁，红墨水的密度应与水相当，装置要放置平稳，避免震动。 五、实验数据记录与处理 雷诺演示实验数据原始记录表 实验管规格：Ф20mm2mm 温度： 序号 转子流量计读数/L·h-1 现象 1 …… 8 依据流体温度查出物性参数，如粘度和密度，结合流量计算出相应的雷诺数，并把处理数据结果填于下表。 雷诺演示实验数据处理结果 序号 流量/L·h-1 雷诺数 现象 流动类型 1 …… 8 六．结果讨论 你所观察的流型和相应的雷诺数与理论一致吗？如不，是什么原因导致的？ 实验二 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与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数(。 4．学会涡轮流量计的使用方法。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通