化工原理試驗講義（最終版）

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緒論1試驗一雷諾試驗3試驗二試驗三試驗四試驗六試驗七試驗八試驗十伯努利方程試驗4流體滾動阻力的測定6流量計校核試驗10恒壓過濾常數的測定15傳熱試驗17精餾試驗23枯燥試驗29

緒論

一、化工原理試驗的特點

《化工原理》是化工、食品、生物工程、環(huán)境工程等專業(yè)的重要技術基礎課，它屬于工程技術學科，故化工原理試驗也是解決工程問題必不可少的重要部分。面對實際的工程問題，其涉及的物料千變萬化，操作條件也隨各工藝過程而改變，使用的各種設備結構、大小相差懸殊，很難從理論上找出反映各過程本質的共同規(guī)律，一般采用兩種研究方法解決實際工程問題，即試驗研究法和數學模型法。對于試驗研究法，在析因試驗基礎上應用因次分析法規(guī)劃試驗，再通過試驗得到應用于各種狀況下的半理論半經驗關聯式或圖表。例如找出流體滾動中摩擦系數與雷諾準數和相對粗糙度關系的試驗。對于數學模型法，在簡化物理模型的基礎上，建立起數學模型，再通過試驗找出聯系數學模型與實際過程的模型參數，使數學模型能得到實際的應用。例如精餾中通過試驗測出塔板效率將理論塔板數和實際塔板數聯系起來?？梢哉f，化工原理試驗基本包含了這兩種研究方法的試驗，這是化工原理試驗的重要特征。

雖然化工原理試驗測定內容及方法是繁雜的，但是所采用的試驗裝備卻是生產中最常用的設備和儀表，這是化工原理試驗的其次特點。例如流體阻力試驗中，雖然要測定摩擦系數與雷諾數及相對粗糙度的繁雜關系，但使用的卻是極其簡單的泵、管道、壓力計、流量計等設備儀表。

化工原理試驗的這些特點，同學們應當在試驗中認真體會，通過化工原理試驗對這些處理工程問題的方法加深認識并初步得以應用。

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二、化工原理試驗的要求

1.穩(wěn)定和深化理論知識?；ぴ碚n堂上講授的主要是化工過程即單元操作的原理，包括物理模型和數學模型。這些內容是很抽象的，還應通過化工原理試驗及實習這些實踐性環(huán)節(jié)，深入理解和把握課堂講授的內容。我們針對這部分的要求在每個試驗的后面布置了大量思考題，可引導和啟發(fā)同學們認真做試驗，并通過試驗環(huán)節(jié)，理解過程原理及各種影響因素。故要求同學們在做試驗和完成試驗報告中認真完成這些思考題。

2.初步把握化工工程問題的研究方法，熟悉化工數據基本測試技術。工程中無論試驗研究法和數學模型法均離不開試驗測定各種化工數據。通過試驗過程可進一步認識解決工程問題的這些方法，同時也熟悉這些設備、儀表的結構、主要性能及基本操作。

三、化工原理試驗預習報告

每次做試驗前必需將試驗預習報告交給試驗指導教師檢查合格后方能進行試驗。

試驗預習報告內容：

（1）試驗目的及內容：做什么？（2）試驗意義及原理：為什么做？

（3）試驗中必需取哪些數據，列出數據記錄簡表：如何做？四、化工原理試驗報告內容

1．試驗目的；

2．試驗原理：要說明試驗的依據及要測量的數據；3．試驗裝置：試驗流程圖和流程說明；4．試驗主要操作步驟；

5．試驗數據記錄：列表記錄試驗中數值及單位；

6．數據整理：列出數據整理表，并寫出數據計算過程例如；

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7．試驗結果及結論：將試驗結果用圖形或關系式表示出，并得出結論；

8．分析與探討：就試驗中的問題進行分析；9．思考題。

試驗一雷諾試驗

一、試驗目的

1.觀測流體在管內滾動的兩種不同型態(tài)；2.確定臨界雷諾數二、基本原理

流體滾動有兩種不同型態(tài)，即層流（滯流）和湍流（紊流）。流體作層流滾動時，其流體質點作平行于管軸的直線運動，湍流時質點在沿管軸滾動的同時還作雜亂無章的隨機運動。雷諾數是判斷滾動型態(tài)的準數。若流體在圓管內滾動，則雷諾數可用下式表示：

Re?式中：d——圓管內徑，m；

du??（1-1）

u——流速，m/s；

?——流體密度，kg/m3；?——流體粘度，Pa·s。

一般認為Re＜2000時，滾動型態(tài)為層流；Re＞4000，滾動型態(tài)為湍流。Re數在兩者之間時為過渡區(qū)，有時為層流，有時為湍流，滾動型態(tài)與環(huán)境有關。

對一定溫度的流體，在特定的圓管內滾動，雷諾數僅與流速

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有關。本試驗通過改變水在管內的流速，觀測流體在管內滾動型態(tài)的變化。三、思考題

1．影響滾動型態(tài)的因素有哪些？

2．假使管子是不透明的，應如何來判斷管中的滾動型態(tài)？3．能否只用流速判斷管中的滾動型態(tài)？為什么？4．為什么要研究滾動型態(tài)？在化工過程中有何意義？5．通過本試驗能觀測到哪些流體滾動現象？

試驗二柏努利方程試驗

一、試驗目的

1．熟悉滾動流體中各種能量和壓頭的概念及其相互轉換關系，進一步理解柏努利方程的含義；

2．觀測流速的變化規(guī)律；3．觀測各項壓頭變化的規(guī)律。二、基本原理

滾動的流體具有位能、動能和靜壓能三種機械能，這三種能量可以相互轉換。當管路條件改變時（如位置高低、管徑大?。?，它們便會自行轉化。假使是理想流體，因其不存在因摩擦和碰撞而產活力械能損失，在不輸入外功的狀況下，流體在穩(wěn)定滾動中流過各截面上的機械能的總和是相等的。

對實