化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書學(xué)時(shí)

1、化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書緒論 化工原理是化工類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程具有理論性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的雙重特點(diǎn)。化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是該課程的重要實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。一、 化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的1、鞏固和深化理論知識(shí)化工原理課程中所講授的工程概念、工程理論和技術(shù)方法等，需要通過實(shí)踐環(huán)節(jié)加深理解。通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可對(duì)于化工原理課程中各單元操作的基本原理、公式中各種參數(shù)的來源及公式的使用范圍會(huì)有更完整而深刻的認(rèn)識(shí)。2、培養(yǎng)學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)研究的能力 高等理工科院校的學(xué)生，作為今后的科技工作者，必須具備一定的通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科技開發(fā)研究的能力，科技實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ腔径匾??；镜膶?shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ǎ海?）為了完成某一研究

2、課題，選擇實(shí)驗(yàn)方法并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力；（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察現(xiàn)象、測(cè)取記錄數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力；正確選擇和使用測(cè)量?jī)x表的能力：（3）利用實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；（4）運(yùn)用文字表達(dá)書寫技術(shù)報(bào)告的能力。這些能力是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)，學(xué)生只有通過一定數(shù)量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，才能學(xué)會(huì)和掌握基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度從實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察到數(shù)據(jù)處理等各個(gè)環(huán)節(jié)都要及時(shí)、準(zhǔn)確，不容絲毫馬虎。如果粗心大意，敷衍了事，輕則實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)不準(zhǔn)，得不出什么研究結(jié)論，重則會(huì)造成設(shè)備或人身事故?？傊?，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)是不容忽視的，對(duì)于學(xué)生操作技能和觀察分析問題

3、能力的訓(xùn)練是書本無法代替的。對(duì)于化工類專業(yè)的學(xué)生來說，化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)雖僅是工程實(shí)踐學(xué)習(xí)的開始，但其為后續(xù)工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了重要的基礎(chǔ)。二、 化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的要求對(duì)于學(xué)生來說化工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是第一次用工程裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往感到陌生，無從下手。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中的操作和檢測(cè)數(shù)據(jù)較多，故工程實(shí)驗(yàn)一般均是分小組進(jìn)行的，這樣同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生既分工，又合作的協(xié)調(diào)能力。但是，每個(gè)學(xué)生都要有責(zé)任感、主管意識(shí)和配合意識(shí)，絕對(duì)不要有依賴心理。要求每個(gè)學(xué)生必須認(rèn)真做好以下幾方面：1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 學(xué)生實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，清楚的了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁?、原理及?shí)驗(yàn)操作步驟，對(duì)于實(shí)驗(yàn)所涉及到的測(cè)量?jī)x表也要預(yù)

4、習(xí)它們的使用方法。有計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段時(shí)，讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真練習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)裝置、流程、各操作步驟和注意事項(xiàng)。有條件的話還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)觀察了解。學(xué)生們?cè)陬A(yù)習(xí)和仿真練習(xí)的基礎(chǔ)上寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、裝置流程示意圖、各操作步驟和注意事項(xiàng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查提問后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2、實(shí)驗(yàn)中的操作 實(shí)驗(yàn)操作是動(dòng)手動(dòng)腦的重要過程，學(xué)生一定要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程（步驟）進(jìn)行，一點(diǎn)的誤操作都有可能引起實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不正常。對(duì)于要測(cè)取的各項(xiàng)目，要預(yù)計(jì)好測(cè)量點(diǎn)的范圍及測(cè)點(diǎn)數(shù)目，要合理布點(diǎn)。調(diào)試時(shí)要求細(xì)心，操作平穩(wěn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象、儀表讀數(shù)要隨時(shí)仔細(xì)觀察，并且保持在預(yù)定值上。測(cè)

5、取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要記錄在表格內(nèi)，并注明單位。記錄好實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要盡量詳細(xì)記錄在記錄本內(nèi)，絕對(duì)不應(yīng)記在隨便取來的零散紙上，有些當(dāng)時(shí)不能理解的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，重復(fù)進(jìn)行一遍仍然如此，需如實(shí)記錄下來，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束經(jīng)過思考后，提出自己的看法和結(jié)論。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，實(shí)事求是的科學(xué)精神。3、實(shí)驗(yàn)成果的總結(jié) 任何實(shí)驗(yàn)均是以獲得成果為目的的。實(shí)驗(yàn)成果是通過科學(xué)地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析總結(jié)所得研究規(guī)律，書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提交出書面實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以這種技術(shù)文件的形成來表達(dá)實(shí)驗(yàn)研究成果的。書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生用文字、表格、曲線等方式表達(dá)技術(shù)資料的一種基本而重要的訓(xùn)練，應(yīng)對(duì)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過程有足夠的重視，

6、學(xué)生應(yīng)提前瀏覽一些科技研究報(bào)告或科技研究論文。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、裝置流程圖、操作步驟，操作注意事項(xiàng)。原始數(shù)據(jù)記錄表、數(shù)據(jù)處理過程中數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)處理結(jié)果數(shù)據(jù)表。反映研究規(guī)律的曲線圖（或表）。研究規(guī)律分析討論，研究結(jié)論。以1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)為例，表達(dá)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的各個(gè)計(jì)算步驟的原理和具體計(jì)算過程。有時(shí)還要回答所要求的實(shí)驗(yàn)思考題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須書寫工整，內(nèi)容層次清晰，語(yǔ)言通暢，圖形繪制清晰整潔。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)效果的主要依據(jù)。臨界雷諾數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的兩種不同流型。2測(cè)定臨界雷諾數(shù)。二、基本原理流體流動(dòng)有兩種流動(dòng)型態(tài)，層流(滯流)和湍流(紊流

7、)。流體層流流動(dòng)時(shí)，其流體質(zhì)點(diǎn)作互相平行運(yùn)動(dòng)；湍流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)紊亂地向各個(gè)方向作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，但流體的主體向某一方向流動(dòng)。雷諾準(zhǔn)數(shù)是判斷流動(dòng)型態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，若流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，則雷諾準(zhǔn)數(shù)可用下式表示： 式中，Re雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次； d管子內(nèi)徑，m； u流體流速，m/s； 流體密度，kg/m3； 流體粘度；Pas。 對(duì)于一定溫度的流體，在特定的圓管內(nèi)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅與流體流速有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)通過改變流體在管內(nèi)的速度，觀察在不同雷諾準(zhǔn)數(shù)下流體流型的變化，一般認(rèn)為Re2000時(shí)，流動(dòng)型態(tài)為層流；Re4000時(shí)。流動(dòng)為湍流；2000Re4000時(shí)，流動(dòng)為過渡流。三、實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。主要由玻

8、璃試驗(yàn)導(dǎo)管10、低位貯水槽3、循環(huán)水泵2、高位水槽7和轉(zhuǎn)子流量計(jì)6等部分組成。 1、打開泵入口閥12，關(guān)閉流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4和排污閥11，將自來水充滿低位貯水槽3后啟動(dòng)循環(huán)水泵。2、打開泵入口閥12，將高位水槽7充滿水至溢流管5中有水流出。3、打開流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4，水由高位水槽7經(jīng)試驗(yàn)導(dǎo)管10、轉(zhuǎn)子流量計(jì)6流回低位貯水槽3。水流量的大小，由流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)。泵的入口閥12控制溢流管5的溢流量。4、示蹤劑采用紅色墨水，它由紅墨水貯瓶8，經(jīng)連接軟管和紅墨水噴針9注入試驗(yàn)導(dǎo)管。紅墨水噴針9出口位于試驗(yàn)導(dǎo)管入口的軸線部位。5、圖1 雷諾演示實(shí)驗(yàn)1-可移動(dòng)框架 2-循環(huán)水泵 3-低位貯水槽4-流量計(jì)調(diào)節(jié)閥

9、5-溢流管 6-轉(zhuǎn)子流量計(jì)7-高位水槽 8-紅墨水貯瓶 9-紅墨水噴針10-玻璃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管 11-排污閥 12-泵入口閥先少許開啟流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4，使水緩慢流過玻璃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管10，這時(shí)可以觀察到玻璃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管10中的紅色直線，說明水流動(dòng)為層流。逐漸開大流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4，當(dāng)玻璃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管10中紅墨水剛呈現(xiàn)波動(dòng)時(shí)說明已進(jìn)入過渡區(qū)。仔細(xì)調(diào)節(jié)紅墨水貯瓶連接軟管上的自由夾開度，使紅墨水的注入流速與試驗(yàn)導(dǎo)管中主體流體的流速相適應(yīng)，一般略低于主體流體的流速為宜。記錄當(dāng)層流剛結(jié)束時(shí)水的流量和溫度。6、緩慢加大流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4的開度，使水流量平穩(wěn)地增大，玻璃導(dǎo)管10內(nèi)的流速也隨之平穩(wěn)地增大。同時(shí)，相應(yīng)地適當(dāng)調(diào)節(jié)泵入口閥12的

10、開度，以保持溢流管5中仍有一定溢流量，確保試驗(yàn)導(dǎo)管10內(nèi)的流體始終為穩(wěn)定流動(dòng)。可觀察到：實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管軸線上呈直線流動(dòng)的紅色細(xì)流，開始發(fā)生波動(dòng)。隨著流速的增大，紅色細(xì)流的波動(dòng)程度也隨之增大，最后斷裂成一段段的紅色細(xì)流。當(dāng)流速繼續(xù)增大時(shí)，紅墨水進(jìn)入試驗(yàn)導(dǎo)管后,立即呈煙霧狀分散在整個(gè)導(dǎo)管內(nèi)，進(jìn)而迅速與主體水流混為體，將整個(gè)管內(nèi)水染為紅色，以致無法辨別紅墨水的流線,此時(shí)流動(dòng)為湍流。仔細(xì)調(diào)節(jié)流量計(jì)調(diào)節(jié)閥4和紅墨水貯瓶連接軟管上的自由夾開度，使紅墨水的注入流速與試驗(yàn)導(dǎo)管中主體流體的流速相適應(yīng)，一般略低于主體流體的流速為宜。記錄當(dāng)湍流剛開始時(shí)水的流量和溫度。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論玻璃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管d=26.4mm。項(xiàng)目水

11、溫，水粘度，水密度，流量，雷諾數(shù)Re臨界層流臨界湍流1、寫出層流和湍流時(shí)臨界雷諾數(shù)的計(jì)算。2、解釋轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理。3、解釋區(qū)分層流與湍流對(duì)管路計(jì)算有什么實(shí)際意義。4、為什么設(shè)置高位水槽，而不是直接將泵的出口管與轉(zhuǎn)子流量計(jì)相連？5、為什么啟動(dòng)泵后再打開泵入口閥？流體流動(dòng)過程能量轉(zhuǎn)換(柏努利) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、加深對(duì)流體流動(dòng)過程能量轉(zhuǎn)化及柏努利方程式的理解； 2、觀察不同高度和截面積處玻璃管中水位的變化，流體動(dòng)能、位能及靜壓能的變化，學(xué)會(huì)分析流體動(dòng)能、位能、靜壓能及摩擦阻力損失的轉(zhuǎn)化。二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于不可壓縮流體，在管路內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)，系統(tǒng)與環(huán)境無外加功交換時(shí)，若以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn)，其

12、關(guān)系可由流動(dòng)過程中能量衡算方程即柏努利方程來描述，即式中：zg單位質(zhì)量流體具有的位能，J/kg； 單位質(zhì)量流體具有的動(dòng)能，J/kg；單位質(zhì)量流體具有的壓強(qiáng)能，J/kg；單位質(zhì)量流體在流動(dòng)過程中的摩擦損失，J/kg若以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)時(shí)，則可表示為式中： z單位重量流體具有的位能即位壓頭，m； 單位重量流體具有的靜壓能即靜壓頭，m；單位重量流體具有的動(dòng)能即動(dòng)壓頭，m； 單位重量流體流過系統(tǒng)的能量損失即損失壓頭，m。由于導(dǎo)管直徑和高度發(fā)生變化，以及流動(dòng)過程中的摩擦阻力損失，導(dǎo)致管內(nèi)流速變化和壓強(qiáng)變化，可由各玻璃管中水柱高度指示出來。a-b、c-d、i-j三對(duì)垂直測(cè)壓管，其中一根液面高度是所在

13、截面的靜壓頭，另一根液面高度是所在截面的沖壓頭，沖壓頭即所在截面處的動(dòng)壓頭與靜壓頭之和。根據(jù)g-h這對(duì)測(cè)壓管的液面高度，可以計(jì)算45彎頭的局部阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)裝置 如圖1-1所示，本實(shí)驗(yàn)裝置主要由實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管6、穩(wěn)壓溢流水槽5和多對(duì)測(cè)壓管所組成。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管為一裝置的變徑圓管，沿程設(shè)置多根豎直測(cè)壓玻璃管。每處測(cè)壓管有一對(duì)并列的測(cè)壓管組成。水由離心泵從低位貯水槽1輸送至穩(wěn)壓溢流水槽4，后流過實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管7，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管由內(nèi)徑分別為19mm、42mm、收縮管和19mm的玻璃管組成，最后經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)9后流回低位貯水槽。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中水流量由導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)，流量從轉(zhuǎn)子流量計(jì)9測(cè)定。圖1-1柏努利實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1低

14、位貯水槽 2泵入口閥 3泵出口閥 4穩(wěn)壓溢流水槽5溢流管 6放水閥 7實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管 8導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥 9轉(zhuǎn)子流量計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)前，先將水充滿低位貯水槽 1，打開泵入口閥2和放水閥6，讓泵內(nèi)充滿水。關(guān)閉泵出口閥3和放水閥6，啟動(dòng)泵。2、關(guān)閉導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8，打開泵出口閥3，讓泵將穩(wěn)壓溢流水槽4中充滿水，至溢流管5中有水流出。以下操作中始終保持溢流管5中有細(xì)小水流流出，流量由泵出口閥3調(diào)節(jié)。3、將導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8打開，讓水流過實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管7后返回低位貯水槽1，將管路中的空氣排凈。4、關(guān)閉導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8，觀察各垂直玻璃管中的水面與穩(wěn)壓溢流水槽4中的水面是否在同一高度。5、調(diào)節(jié)導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8，讓水

15、的流量增大至轉(zhuǎn)子流量計(jì)9量程的中間附近，各垂直玻璃管中水面高度隨之變化，觀察記錄各垂直玻璃管中的水柱高度?？捎^察到：各對(duì)測(cè)壓管中水柱高度差隨著流體流量的增大而增大，同時(shí)各測(cè)壓玻璃管中水面高度比水靜止時(shí)降低。說明當(dāng)流量加大時(shí)，流體流過導(dǎo)管各截面上的流速也隨之加大，動(dòng)壓頭增大，這就需要更多的靜壓頭轉(zhuǎn)化為動(dòng)壓頭，表現(xiàn)為各對(duì)測(cè)壓管的水柱高度差加大。同時(shí)，各對(duì)測(cè)壓管中水柱高度則隨流體流量增大而下降。這說明流體在流動(dòng)過程中，能量損失隨流體流速增大而增大。6、調(diào)節(jié)導(dǎo)管流量調(diào)節(jié)閥8，讓水的流量增大至轉(zhuǎn)子流量計(jì)9量程最大值附近，各垂直玻璃管中水面高度隨之降低，觀察記錄各垂直玻璃管中的水柱高度。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果右側(cè)實(shí)

16、驗(yàn)導(dǎo)管軸線比左側(cè)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管軸線高 m。流量L/minammbmmcmmdmmemmfmmgmmhmmimmjmm根據(jù)a-b、c-d、i-j三對(duì)垂直測(cè)壓管中液面高度，計(jì)算所在截面處的流速，與通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)所測(cè)流量計(jì)算的流速比較，分析其偏差產(chǎn)生的原因。根據(jù)g-h這對(duì)測(cè)壓管的液面高度，計(jì)算45彎頭的局部阻力系數(shù)。六、思考題1、為什么隨流量增大，垂直玻璃管中液面高度下降？2、為什么隨流量增大，各對(duì)垂直玻璃管中液面的高度差增大？3、當(dāng)流量增大時(shí)，水流過45彎頭的局部阻力系數(shù)是否變化，試解釋其原因。4、為什么實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)保持溢流管中有水流動(dòng)？5、為什么啟動(dòng)泵前要關(guān)閉泵出口閥3和放水閥6后再啟動(dòng)泵？流體流動(dòng)阻

17、力測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握流體流經(jīng)直管和管閥件時(shí)阻力損失的測(cè)定方法，通過實(shí)驗(yàn)掌握流體流動(dòng)中能量損失的變化規(guī)律。 2測(cè)定直管摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)系，將數(shù)據(jù)處理所得的-Re關(guān)系式與已有的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行比較。 3測(cè)定流體流經(jīng)閘閥等管件時(shí)的局部阻力系數(shù)。 4學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法。5觀察組成管路的各種管件、閥件，并了解其作用。二、基本原理 流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地要消耗一定的機(jī)械能，稱為阻力損失。這種阻力損失包括流體流經(jīng)直管中的沿程阻力損失和流體流經(jīng)各種管件時(shí)運(yùn)動(dòng)方向改變所引起的局部阻力損失。 1沿程阻力 流體在水平均勻管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低

18、。即 影響阻力損失的因素很多，尤其對(duì)湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實(shí)驗(yàn)研究方法。為了減少實(shí)驗(yàn)工作量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有普遍意義，必須采用因次分析方法將各變量綜合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有， (1)流體性質(zhì)：密度，粘度； (2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長(zhǎng)l，管壁粗糙度； (3)流動(dòng)條件：流速。 可表示為 通過因次分析方法得到如下的無因次式 通過初步實(shí)驗(yàn)反映的規(guī)律，將阻力損失可表示為令 則式中： （）壓強(qiáng)降（壓強(qiáng)損失），Pa；hf直管阻力損失， J/kg；流體密度，kg/m3；直管摩擦系數(shù)，無因次；l直管長(zhǎng)度， m；d直管內(nèi)徑， m；u流體流速，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 m

19、/s；直管摩擦系數(shù)。滯流(層流)時(shí)，64Re；湍流時(shí)是雷諾準(zhǔn)數(shù)Re和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，須由實(shí)驗(yàn)確定。 2局部阻力 局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。 (1) 當(dāng)量長(zhǎng)度法 流體流過某管件或閥門時(shí)，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過與其具有相當(dāng)管徑長(zhǎng)度的直管阻力損失，這個(gè)直管長(zhǎng)度稱為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)le表示。這樣就可以用直管阻力的公式來計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí)可將管路中的直管長(zhǎng)度與各管件、閥門等的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，如管路中直管長(zhǎng)度及各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為 ，則流體在管路中流動(dòng)時(shí)的總阻力損失為(2) 阻力系數(shù)法 流體通過某一管件或閥門時(shí)的阻力損失用流體在管

20、路小的動(dòng)能系數(shù)來表示，這種計(jì)算局 部阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法。 即 式中，局部阻力系數(shù)，無因次； u在小截面管中流體的平均流速，ms。 由于管件兩側(cè)距測(cè)壓孔間的直管長(zhǎng)度很短，引起的摩擦阻力與局部阻力相比，可以忽略不計(jì)。因此的值可應(yīng)用柏努利方程由壓差計(jì)讀數(shù)求取。 當(dāng)裝置確定后，根據(jù)（即）和u的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值，根據(jù)阻力損失表達(dá)式可計(jì)算出或者的值。雷諾數(shù)Re=du/。因此，只要調(diào)節(jié)流量，可得到一系列Re的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，繪出Re曲線。三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程 1實(shí)驗(yàn)裝置 圖1-1 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示。主要由離心泵，不同管徑、材質(zhì)的管子，各管件及閥門，轉(zhuǎn)子流量計(jì)等組成。從上向下第一根為不銹鋼光滑管，

21、第二根為鍍鋅鐵管，分別用于光滑管和粗糙管湍流流體流動(dòng)阻力損失的測(cè)定。第三根為不銹鋼管，其上裝有待測(cè)管件(閘閥)，用于局部阻力損失的測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)的介質(zhì)為水，由離心泵供給，經(jīng)實(shí)驗(yàn)裝置后的水通過地下管道流人儲(chǔ)水箱內(nèi)循環(huán)使用。 水流量用裝在測(cè)試裝置的轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，直管段和管件的阻力損失分別用各自的倒U形壓差計(jì)測(cè)量。 2裝置結(jié)構(gòu)尺寸 裝置結(jié)構(gòu)尺寸如表1-1所示。 表1-1 裝置參數(shù)名稱材質(zhì)管內(nèi)徑 / mm測(cè)試段長(zhǎng)度 / m裝置（1）裝置（2）光滑管不銹鋼食品管27.1126.081.5粗糙管鍍鋅鐵管27.5726.71.5局部阻力閘閥1.53儀表面板圖 圖1-2 流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置儀表面板1-離心泵

22、電源切換開關(guān)； 2-變頻器電源開關(guān)； 3-電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源開關(guān)； 4-指示燈； 5-智能流量手自動(dòng)控制儀； 6-轉(zhuǎn)速手自動(dòng)控制儀； 7-真空度、出口壓力、壓差、水溫智能巡檢儀； 8-帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)； 9-總電源指示燈； 10-功率測(cè)量顯示儀； 11-離心泵啟動(dòng)按鈕； 12-離心泵停止按鈕 四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟1關(guān)閉閥1、閥2。2打開放水閥與灌水閥，給水泵灌水，灌好水后關(guān)閉放水閥與灌水閥。打開總電源開關(guān)，打開儀表電源開關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)離心泵。3緩緩打開閥3，關(guān)閉閥2，打開壓差變送器上光滑管閥門組，打開壓差變送器上排氣閥門組，給壓差變送器排氣，當(dāng)排完氣后，關(guān)閉排氣閥門組，并準(zhǔn)

23、備做光滑管阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)。4緩緩打開出水閥門2，調(diào)節(jié)好一個(gè)流量，待水穩(wěn)定后，正確測(cè)取壓差和流量等有關(guān)參數(shù)。然后再改變不同流量，正確讀取不同流量下的測(cè)取壓差和流量等有關(guān)參數(shù)。5根據(jù)本裝置特點(diǎn)，流量從1m/h開始，每次改變0.4m/h，測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并記錄，測(cè)完數(shù)據(jù)后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是軟件處理。6做完光滑管實(shí)驗(yàn)后，關(guān)閉閥3。7同理，分別打開閥4、閥5，給壓差變送器排水后分別進(jìn)行粗糙管及局部阻力實(shí)驗(yàn)。8實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將裝置中的水排放干凈。（二）注意事項(xiàng)（1）在啟動(dòng)離心泵前要對(duì)水泵進(jìn)行灌水。（2）在啟動(dòng)離心泵前，要確保三相電源的正確，確保不缺相，離心泵缺相不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，且會(huì)燒毀離心泵。（3）在啟

24、動(dòng)離心泵前，要確保離心泵轉(zhuǎn)向的正確，否則長(zhǎng)時(shí)間反向運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)損壞離心泵。（4）在做流體阻力實(shí)驗(yàn)時(shí)，要排盡管路里的氣泡。（5）在開、關(guān)各閥門時(shí)，須緩開慢關(guān)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1根據(jù)粗糙管實(shí)驗(yàn)作數(shù)據(jù)處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出Re曲線。對(duì)照化工原理教材上有關(guān)圖形，即可估出該管的相對(duì)粗糙度和絕對(duì)粗糙度。 2根據(jù)光滑管實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)照柏拉修斯方程，計(jì)算其誤差。 3根據(jù)局部阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出閘閥全開時(shí)的平均值。 4對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。 六、思考題 1在對(duì)裝置做排氣工作時(shí)，是否一定要關(guān)閉流程尾部的流量調(diào)節(jié)閥?為什么? 2如何檢驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈? 3以水做介質(zhì)所測(cè)得的Re關(guān)系能否適

25、用于其它流體?如何應(yīng)用? 4在不同設(shè)備上(包括不同管徑)，不同水溫下測(cè)定的Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上? 5如果測(cè)壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對(duì)靜壓的測(cè)量有何影響? 離心泵特性曲線測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解離心泵的結(jié)構(gòu)與特性，學(xué)會(huì)離心泵的操作；2. 掌握離心泵特性曲線測(cè)定方法。二、基本原理離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要依據(jù)之一，其特性曲線是在某一恒定轉(zhuǎn)速下通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定出的，分別為泵的揚(yáng)程H、軸功率Pa及效率與泵的流量qv之間的關(guān)系曲線。泵的特性曲線是流體在泵內(nèi)流動(dòng)規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。由于泵內(nèi)部流動(dòng)情況復(fù)雜，不能用數(shù)學(xué)方法計(jì)算這一特性曲線，只能依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。1揚(yáng)程H的測(cè)定與計(jì)算在

26、泵進(jìn)口截面、出口截面之間列出柏努利方程為 式中：p1,p2分別為泵進(jìn)、出口的壓強(qiáng) N/m2流體密度 kg/m3u1, u2分別為泵進(jìn)、出口的流量m/s g重力加速度 m/s2當(dāng)泵進(jìn)、出口管徑相同，忽略壓力表與真空表之間的高度差，上式可簡(jiǎn)化為 由上式可知，只要直接讀出真空表和壓力表上的數(shù)值，就可以計(jì)算出泵的揚(yáng)程。2軸功率Pa的測(cè)量與計(jì)算軸的功率可按下式計(jì)算：式中，Pa泵的軸功率，Ww電機(jī)輸出功率，W由上式可知，測(cè)定泵的軸功率，只需測(cè)定電機(jī)的輸出功率，乘上功率轉(zhuǎn)換中的倍率即可。3效率的計(jì)算泵的效率是泵的有效功率P與軸功率Pa的比值。有效功率P是單位時(shí)間內(nèi)流體自泵得到的功，軸功率Pa是單位時(shí)間內(nèi)泵從

27、電機(jī)得到的功，兩者的差異反映了泵的水力損失、容積損失和機(jī)械損失的大小。泵的有效功率P可用下式計(jì)算：P=Hqvg故 =P/Pa=Hqvg/Pa 4轉(zhuǎn)速改變時(shí)泵特性參數(shù)的換算泵的特性曲線是在指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)，就是說在某一特性曲線上的一切實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)速都是相同的。但是，實(shí)際上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，其轉(zhuǎn)速會(huì)有變化，這樣隨著流量的變化，多個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速將有所差異，因此在繪制特性曲線之前，須將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)換算為平均轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)。換算關(guān)系如下：流量 揚(yáng)程 軸功率 效率 三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程離心泵性能特性曲線測(cè)定系統(tǒng)裝置工藝控制流程圖如圖2-1所示。圖2-1 離心泵實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖儀表面板如圖2-2所示。圖2-

28、2 流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置儀表面板1-離心泵電源切換開關(guān)； 2-變頻器電源開關(guān)； 3-電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源開關(guān)； 4-指示燈； 5-智能流量手自動(dòng)控制儀； 6-轉(zhuǎn)速手自動(dòng)控制儀； 7-真空度、出口壓力、壓差、水溫智能巡檢儀； 8-帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)； 9-總電源指示燈； 10-功率測(cè)量顯示儀； 11-離心泵啟動(dòng)按鈕； 12-離心泵停止按鈕 四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟 1 關(guān)閉閥1及閥3、閥4、閥5。2打開總電源空氣開關(guān)，打開儀表電源開關(guān)，儀表上電。 3打開離心泵出口閥及閥1，打開離心泵灌水閥及排氣閥，對(duì)水泵進(jìn)行灌水。灌好水后關(guān)閉泵的排氣閥與灌水閥門。4管路選擇：(1)手動(dòng)實(shí)驗(yàn)：底閥離心泵泵出

29、口閥渦輪流量計(jì)閥1閥6水箱；(2)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥做自動(dòng)實(shí)驗(yàn)：底閥離心泵泵出口閥渦輪流量計(jì)閥1電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥7水箱。5當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒后，按下離心泵啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)離心泵，這時(shí)離心泵啟動(dòng)按鈕綠燈亮，開始進(jìn)行離心泵實(shí)驗(yàn)。6打開泵的出水閥1（全開），這時(shí)流量達(dá)到最大值。7 等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，測(cè)定泵的真空度p1、泵后壓力p2、水溫t、流量v及泵的功率并記錄。8通過調(diào)節(jié)泵的出口閥2調(diào)節(jié)流量，改變流量的大小，每次減小1.5m/h的流量，測(cè)定每次流量下泵的真空度p1、泵后壓力p2、水溫t、流量v及泵的功率并記錄。9以同樣的方法改變流量并測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最少測(cè)8次。同時(shí)注意流量不能低于3/h。 10實(shí)驗(yàn)完畢，按下儀表臺(tái)上

30、的水泵停止按鈕，停止水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)閉水泵出口閥。（二）注意事項(xiàng) （1）在啟動(dòng)離心泵前要對(duì)水泵進(jìn)行灌水。（2）在啟動(dòng)離心泵前，要確保三相電源的正確，確保不缺相，離心泵缺相不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，且會(huì)燒毀離心泵。（3）在啟動(dòng)離心泵前，要確保離心泵轉(zhuǎn)向的正確，否則長(zhǎng)時(shí)間反向運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)損壞離心泵。（4）在開、關(guān)各閥門時(shí)，須緩開慢關(guān)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1在同一張坐標(biāo)紙上描繪在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的Hqv、Paqv、qv曲線；2分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷該泵適宜的工作范圍。六、思考題 1試從所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，離心泵在啟動(dòng)時(shí)為什么要關(guān)閉出口閥門？2啟動(dòng)離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動(dòng)不起來，你認(rèn)為可能的原因是什么？3為什么用泵的出口閥

31、門調(diào)節(jié)流量？這種方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？十分還有其他方法調(diào)節(jié)流量？ 4泵啟動(dòng)后，出口閥如果打不開，壓力表讀數(shù)是否會(huì)逐漸上升？為什么？5正常工作的離心泵，在其進(jìn)口管路上安裝閥門是否合理？為什么？6試分析，用清水泵輸送密度為1200Kgm3的鹽水（忽略密度的影響），在相同流量下你認(rèn)為泵的壓力是否變化？軸功率是否變化？對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過套管式換熱器了解間壁式換熱器的操作原理，觀察水蒸氣在換熱管外壁上的冷凝現(xiàn)象，并判斷冷凝類型；2測(cè)定空氣在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流給熱系數(shù)；3應(yīng)用線性回歸分析方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu=ARemPr0.4中常數(shù)A、m的值。4掌握熱電阻測(cè)溫的方法。二基本原理對(duì)流傳熱系數(shù)可以根

32、據(jù)牛頓冷卻定律，用實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。因?yàn)?,所以傳熱管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)冷熱流體間的總傳熱系數(shù)（W/m2） （1）式中：管內(nèi)流體對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2)； Q換熱器的傳熱速率，W； Ai管內(nèi)換熱面積，m2； 冷熱流體的對(duì)數(shù)平均溫度差，。對(duì)數(shù)平均溫差由下式確定： （2）式中：t1、t2冷流體的入口、出口溫度，； tw壁面平均溫度，； 因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度近似相等，用tw表示。由于管外為蒸汽冷凝，對(duì)流傳熱系數(shù)很大，故壁面平均溫度近似等于蒸汽的平均溫度。 管內(nèi)換熱面積： （3）式中：d內(nèi)管管內(nèi)徑，m； l傳熱管測(cè)量段的實(shí)際長(zhǎng)度，m。 由

33、熱量衡算式： （4）其中質(zhì)量流量由下式求得： （5）式中：qm空氣在換熱管內(nèi)的質(zhì)量流量，m3/s； cp空氣的平均定壓比熱，J/(kg)；V空氣的平均體積流量，m3/s； 空氣的平均密度，kg/m3。cp和可根據(jù)定性溫度tm查得，為冷流體進(jìn)出口平均溫度。t1、t2、 tw和V可測(cè)得。流體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，被加熱，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為 （6） 其中： ， ， 式中：空氣的努塞爾數(shù)，無因次； 空氣的雷諾數(shù)，無因次；空氣的普朗特?cái)?shù)，無因次； u空氣在換熱管內(nèi)的流速，無因次；物性數(shù)據(jù)、cp、可根據(jù)定性溫度tm查得。經(jīng)過計(jì)算可知，對(duì)于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)確定不

34、同流量下的Re與，然后用線性回歸方法確定A和m的值。三實(shí)驗(yàn)裝置與流程1實(shí)驗(yàn)裝置 圖1傳熱系數(shù)測(cè)定裝置流程圖1-空氣調(diào)節(jié)閥 2-空氣調(diào)節(jié)旁路閥 3-空氣均勻分布器 4-可移動(dòng)實(shí)驗(yàn)框架 5-防振軟連接6-風(fēng)機(jī) 7-冷凝水排出閥 8-蒸汽進(jìn)氣管 9-蒸汽調(diào)節(jié)閥 10-冷空氣出口溫度 11-蒸汽壓力表 12-排不凝性氣體閥 13-蒸汽噴汽管 14-換熱管 15-孔板流量計(jì) 16-壓差變送器 17-空氣進(jìn)口溫度來自蒸汽發(fā)生器的水蒸氣進(jìn)入套管換熱器的環(huán)隙，空氣由風(fēng)機(jī)6輸送流過換熱管14內(nèi)，換熱管為紫銅管，飽和水蒸汽與空氣在套管換熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換，蒸汽放熱后生成的冷凝水經(jīng)疏水器排入地溝。冷空氣經(jīng)孔板流量計(jì)1

35、5進(jìn)入套管換熱器管內(nèi)，被加熱后排出裝置外。2儀表箱面板2 儀表箱面板圖 1-控制柜總電源空氣開關(guān) 2-儀表電源開關(guān) 3-變頻器電源開關(guān) 4-風(fēng)機(jī)電源切換開關(guān) 5-風(fēng)量手自動(dòng)控制儀圖 6-智能溫度巡檢儀 7-變頻器 8-智能流量積算變送儀 9-指示燈(分別為總電源、儀表電源、變頻器電源、風(fēng)機(jī)直接工作狀態(tài)指示燈) 1#液晶記錄儀從12通道分別為：空氣流量、蒸汽一端溫度；空氣出口溫度；2#液晶記錄儀13通道分別為：空氣進(jìn)口溫度、空氣出口溫度、蒸汽一端溫度。3設(shè)備與儀表規(guī)格（1）紫銅管規(guī)格：直徑20mm1.5mm，長(zhǎng)度l=1000mm（2）外套玻璃管規(guī)格：直徑100mm5mm，長(zhǎng)度l=1000mm（3

36、）壓力表規(guī)格：00.1MPa四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟1打開總電源開關(guān)，打開儀表電源開關(guān)，給儀表上電。2打開電腦，運(yùn)行“傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)軟件.MCG”軟件，輸入“班級(jí)”、“姓名”、“學(xué)號(hào)”及“裝置號(hào)”，單擊“確定”按鈕，選擇“傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面。3打開儀表臺(tái)上的風(fēng)機(jī)電源切換開關(guān)到直接，讓風(fēng)機(jī)工作，同時(shí)打開冷流體入口閥門1，讓套管換熱器里充有一定量的空氣。4打開冷凝水出口閥7，注意只開一定的開度，開的太大會(huì)讓換熱桶里的蒸汽跑掉，關(guān)的太小會(huì)使換熱玻璃管里的蒸汽壓力集聚而產(chǎn)生玻璃管炸裂。5在做實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將蒸汽發(fā)生器到實(shí)驗(yàn)裝置之間管道中的冷凝水排除，否則夾帶冷凝水的蒸汽會(huì)損壞壓力表及

37、壓力變送器。具體排除冷凝水的方法是：關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥門9，打開裝置下面的排冷凝水閥7，讓蒸汽壓力把管道中的冷凝水帶走，當(dāng)聽到蒸汽響時(shí)關(guān)閉排冷凝水閥7，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。6剛開始通入蒸汽時(shí)，要仔細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥9的開度，讓蒸汽徐徐流入換熱器中，逐漸加熱，由“冷態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盁釕B(tài)”，不得少于10分鐘，以防止玻璃管因突然受熱、受壓而爆裂。7當(dāng)一切準(zhǔn)備好后，打開蒸汽進(jìn)口閥9和排不凝性氣體閥12，排出換熱器環(huán)隙中的空氣。當(dāng)排不凝性氣體閥12中有蒸汽排出，等片刻后關(guān)閉排不凝性氣體閥12。將蒸汽壓力調(diào)到0.01Mpa，并保持蒸汽壓力不變。（可通過調(diào)節(jié)排不凝性氣體閥12以及蒸汽進(jìn)口閥9來實(shí)現(xiàn)。）8流量調(diào)節(jié)：（1）手動(dòng)調(diào)節(jié)

38、1：調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥1手動(dòng)調(diào)節(jié)空氣流量，穩(wěn)定后在實(shí)驗(yàn)軟件界面上單擊“采集數(shù)據(jù)”按鈕，實(shí)驗(yàn)軟件會(huì)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)值；改變不同流量，采集不同流量下的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。手動(dòng)調(diào)節(jié)2：按 切換到儀表下顯示窗顯示輸出值時(shí)，按 把輸出方式切換到手動(dòng)輸出模式，再通過按或來改變輸出值的大小，從而控制輸出，控制風(fēng)機(jī)電源頻率，從而改變冷流體的流量到一定值，等穩(wěn)定后在實(shí)驗(yàn)軟件界面上單擊“采集數(shù)據(jù)”按鈕，實(shí)驗(yàn)軟件會(huì)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)值；改變不同流量，采集不同流量下的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。（2）自動(dòng)調(diào)節(jié)：按 切換到儀表下顯示窗顯示輸出值時(shí)，按 把輸出方式切換到自動(dòng)輸出模式，可通過自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，改變風(fēng)機(jī)電源頻率，調(diào)節(jié)空氣流流量，改變冷流體的流量到一定

39、值，等穩(wěn)定后在實(shí)驗(yàn)軟件界面上單擊“采集數(shù)據(jù)”按鈕，實(shí)驗(yàn)軟件會(huì)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)值；改變不同流量，采集不同流量下的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。9記錄3到5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥9與空氣調(diào)節(jié)閥1，關(guān)閉儀表電源和風(fēng)機(jī)的電源。10關(guān)閉蒸汽發(fā)生器。11打開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件“對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn).exe”，打開該組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理。 （二）注意事項(xiàng)1先打開排冷凝水的閥，注意只開一定的開度，開的太大會(huì)讓換熱桶里的蒸汽跑掉，關(guān)的太小會(huì)使換熱玻璃管里的蒸汽壓力集聚而產(chǎn)生玻璃管炸裂。2一定要在套管換熱器內(nèi)管輸以一定量的冷流體后，方可開啟蒸汽閥門，且必須在排除蒸汽管線上原先積存的凝結(jié)水后，方可把蒸汽通入套管換

40、熱器中。3剛開始通入蒸汽時(shí)，要仔細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽的開度，讓蒸汽徐徐流入換熱器中，逐漸加熱，由“冷態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盁釕B(tài)”，不得少于10分鐘，以防止玻璃管因突然受熱、受壓而爆裂。 3操作過程中，蒸汽壓力一般控制在0.02MPa（表壓）以下，否則可能造成玻璃管爆裂和密封填料損壞。4.確定各參數(shù)時(shí)，必須是在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下，隨時(shí)注意不凝性氣體的排空和壓力表讀數(shù)的調(diào)整。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，軟件使用方法參見軟件使用說明書。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1將冷流體給熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值與理論值列表比較，計(jì)算各點(diǎn)誤差，并分析討論。2說明蒸汽冷凝給熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值和冷流體給熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)值的變化規(guī)律。3按冷流體給熱系數(shù)的模

41、型式：。確定式中常數(shù)A及m。七、思考題1空氣和水蒸汽的流向，對(duì)傳熱效果有何影響?2蒸汽冷凝過程中，若存在不冷凝氣體，對(duì)傳熱有何影響，應(yīng)采取什么措施？3冷凝水不及時(shí)排走，會(huì)產(chǎn)生什么影響，如何及時(shí)排走冷凝水？4所測(cè)定的壁溫是接近水蒸汽還是接近空氣的溫度，為什么？5如果采用不同壓強(qiáng)的蒸汽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)關(guān)聯(lián)式有何影響？恒壓過濾常數(shù)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法；2、通過恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證過濾基本方程；3、學(xué)會(huì)測(cè)定過濾常數(shù)K、qe及壓縮性指數(shù)s的方法；4、了解操作壓力對(duì)過濾速率的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理過濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道

42、而固體顆粒被截留下來，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進(jìn)行，固體顆粒層的厚度不斷增加，使過濾阻力不斷增大，故在恒壓過濾操作中，過濾速率不斷降低。影響過濾速率的主要因素除壓強(qiáng)差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)、懸浮液溫度、過濾介質(zhì)的阻力等，在低雷諾數(shù)范圍內(nèi)，過濾速率計(jì)算式為：(1)u過濾速度，m/s；K康采尼常數(shù)，層流時(shí)，K5.0；床層空隙率，m3/m3；濾液粘度，Pas；a顆粒的比表面積，m2/m3；p過濾的壓強(qiáng)差，Pa；L濾餅厚度，m；由此可以導(dǎo)出過濾基本方程式：(2)V濾液體積，m3；過濾時(shí)間，s；A過濾面積，m2；Ve虛擬濾液體積，m3；r濾餅比阻，1/m2，r=5.0a

43、2(1-)2/3；r單位壓強(qiáng)差下的比阻，1/m2，r= rpS；濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，無因次；s濾餅壓縮性指數(shù)，無因次，一般s01，對(duì)不可壓縮濾餅，s0。恒壓過濾時(shí)，令k=1/(r)，K=2kp1-S，q=V/A，qe=Ve/A，對(duì)(2)式積分得： (3)K和qe總稱為過濾常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。k物料的物性常數(shù)，m3/(Ns)； K過濾常數(shù)，m2/s；q單位過濾面積的濾液體積，m3/m2； qe單位過濾面積的虛擬濾液體積，m3/m2；對(duì)（3）式兩邊微分得：得 用/q代替d/dq， 得 (4)在恒壓條件下，用秒表和電子天平分別測(cè)定一系列過濾時(shí)間i所對(duì)應(yīng)的濾液體積Vi，計(jì)算出一系列i、qi、qi

44、，在直角坐標(biāo)系中繪制/qq的函數(shù)關(guān)系，得一直線，斜率為2/K，截距為2qe/K，可求得K和qe。改變過濾壓強(qiáng)差p，可測(cè)得不同的K值，由K的定義式兩邊取對(duì)數(shù)得 lgK=(1-s)lg(p)+lg(2k) (5)在實(shí)驗(yàn)壓強(qiáng)差范圍內(nèi)，若k為常數(shù)，則lgKlg(p)的關(guān)系在直角坐標(biāo)上應(yīng)是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數(shù)s，截距為lg(2k)，進(jìn)而確定物料的特性常數(shù)k。三、實(shí)驗(yàn)裝置與流程實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示。圖1-1 板框壓濾機(jī)過濾流程1-可移動(dòng)框架 2-閥 3-止回閥 4-壓力料槽 5-排污閥 6放空閥 7玻璃視鏡 8壓力表 9-壓緊手輪 10-板框組 11-板框進(jìn)口壓力表 12-料漿

45、進(jìn)口閥 13-濾液出口閥 14-壓力定值調(diào)節(jié)閥 15-閥及3#電磁閥 16-閥及2#電磁閥 17-閥及1#電磁閥 18-配料槽 19-出濾液口 20-指示尺 21-進(jìn)水口 22閥 23閥 24閥 25閥 26閥 27閥 28閥 控制柜面板圖如圖1-2：圖1-2 控制柜面板圖1-儀表電源開關(guān) 2-空壓機(jī)電源開關(guān) 3-1#電磁閥電源開關(guān) 4-2#電磁閥電源開關(guān) 5-3#電磁閥電源開關(guān) 6-電子天平通訊串口 7-智能儀表通訊串口 8-壓力顯示儀 9-空氣開關(guān)在配料槽內(nèi)配制一定濃度CaCO3懸浮液后，用壓縮空氣充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颉＠酶叨炔钏腿雺毫α喜壑?，用壓縮空氣攪拌均勻，同時(shí)利用壓縮空氣的壓強(qiáng)對(duì)

46、濾漿加壓，將濾漿送入板框壓濾機(jī)過濾，濾液流入量筒計(jì)量，壓縮空氣從壓力料槽排空管排出。板框壓慮機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度11mm，過濾總面積 0.0471m2。空氣壓縮機(jī)規(guī)格型號(hào)：V0.08/8，最大氣壓0.8MPa。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，配制含CaCO335（wt%）的水懸浮液。2、開啟空壓機(jī)，關(guān)閉閥25、閥26和閥28，切斷配料槽18與所連管路的聯(lián)系，打開閥2和閥27，將壓縮空氣通入配料槽18，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。3、正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕。濾布要繃緊，不能起皺（注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使板框合

47、上，然后再壓緊）。4、等配料槽料液攪拌均勻后，關(guān)閉閥27停止通壓縮空氣。打開閥25及壓力料槽的放空閥6，因配料槽位置較高，故料漿自動(dòng)由配料槽流入壓力料槽，液位至其視鏡2/3處，關(guān)閉閥2和閥25，停止加料。5、打開閥26，通壓縮空氣至壓力料槽，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的放空閥6應(yīng)不斷排氣，但不能有料漿噴出。6、調(diào)節(jié)壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調(diào)節(jié)壓力料槽出口處的壓力定值調(diào)節(jié)閥14來控制出口壓力恒定，壓力料槽的壓力由壓力表8讀出。壓力定值調(diào)節(jié)閥已調(diào)好，從左到右分別為1#壓力：0.1MPa；2#壓力：0.2MPa；3#壓力：0.3MPa?？紤]各個(gè)壓力值的分布，從低壓過濾開始做實(shí)驗(yàn)較好。7

48、、放置好電子天平，按下電子天平上的“on”開關(guān)，打開電子天平，將料液桶放置到電子天平上。打開并運(yùn)行電腦上的“恒壓過濾測(cè)定實(shí)驗(yàn)軟件”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面，做好準(zhǔn)備工作，可以開始實(shí)驗(yàn)。8、做0.1MPa壓力實(shí)驗(yàn)：打開閥17、閥22及閥12、閥13，打開1#電磁閥電源開關(guān)，開始加壓過濾。等濾液澄清且流量穩(wěn)定時(shí)，單擊實(shí)驗(yàn)軟件上的“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)行0.1MPa壓力實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)軟件自動(dòng)計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)的過濾量并記錄數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供數(shù)據(jù)處理軟件之用。當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)做完后，軟件自動(dòng)停止。關(guān)閉閥17、閥22及閥12、閥13。9、做0.2MPa壓力實(shí)驗(yàn)：打開閥16、閥23及閥12、閥13，打開2#電磁閥開關(guān)，

49、開始加壓過濾。等流量穩(wěn)定時(shí)，單擊實(shí)驗(yàn)軟件上的“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)行0.2MPa壓力實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)軟件自動(dòng)計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)的過濾量并記錄數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供數(shù)據(jù)處理軟件之用。當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)做完后，軟件自動(dòng)停止。關(guān)閉閥16、閥23及閥12、閥13。10、做0.3MPa壓力實(shí)驗(yàn)：打開閥15、閥24及閥12、閥13，打開3#電磁閥開關(guān)，開始加壓過濾。等流量穩(wěn)定時(shí)，單擊實(shí)驗(yàn)軟件上的“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)行0.3MPa壓力實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)軟件自動(dòng)計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)的過濾量并記錄數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供數(shù)據(jù)處理軟件之用。當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)做完后，軟件自動(dòng)停止。關(guān)閉閥15、閥24及閥12、閥13。11、實(shí)驗(yàn)完成后打開數(shù)據(jù)處

50、理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。12、手動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開始時(shí)刻，每次V取800ml左右，濾液量可以由電子天平處讀出。記錄相應(yīng)的過濾時(shí)間及濾液量。每個(gè)壓力下，測(cè)量810個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。13、每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要沖洗濾框、濾板及濾布不要折，應(yīng)用刷子刷。（二）注意事項(xiàng) 1在夾緊濾布時(shí)，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使板框合上，然后再壓緊。 2濾餅及濾液循環(huán)下次實(shí)驗(yàn)可繼續(xù)使用。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1-1中。計(jì)算結(jié)果列于表1-2、表-3中。表1-1 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)p0.1MPap0.2MPap0.3MPaV（ml

51、）（s）V（ml）（s）V（ml）（s）表1-2 計(jì)算結(jié)果pMPa序號(hào)qm3/m2s/qsm2/m3qm3/m2Km2/sqem3/m20.112345678910續(xù)表1-2pMPa序號(hào)qm3/m2s/qsm2/m3qm3/m2Km2/sqem3/m20.212345678910pMPa序號(hào)qm3/m2s/qsm2/m3qm3/m2Km2/sqem3/m212345678910表1-3 不同壓力下的K值p，MPa過濾常數(shù)K，m2/s物料的物性常數(shù)k， m2/(Pas)0.10.20.3六、思考題1當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍，過濾常安數(shù)K值是否也增加一倍？要得到同樣的過濾液，過濾時(shí)間是否縮短一半？2為什么過濾開始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)混濁，過段時(shí)間后才變清？3、不同過濾壓力下，物料的物性常數(shù)是否應(yīng)不變，為什么？篩板精餾塔實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>