中南大学化工原理实验报告.docx
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中南大学化工原理实验报告
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实验一、流体阻力实验2
实验二、柏努利实验14
实验四、对流传热实验18
实验五、板框压滤机过滤常数的测定28
实验六、离心泵特性曲线实验34
实验七、干燥实验40
实验十、填料式精馏塔的操作51
实验十二、振动筛板萃取实验57
中南大学
化工原理实验报告
化学化工院院系专业班级
姓名学号同组者
实验日期年月日指导教师
实验一、流体阻力实验
一、实验目的
1.学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数λ的测定方法。
2.测定、对比光滑Dg40(φ45×2.5mm)、Dg32、Dg20直管、φ18粗糙直管和Dg8光滑管的阻力系数与雷诺数的关系。
3.测定弯头、阀门等局部阻力系数ξ与雷诺数Re之间关系。
4.测量流量计校正系数与雷诺数Re之间关系以及流速的几种测量方法。
5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验原理
1.直管阻力与局部阻力实验
流体阻力产生的根源是流体具有粘性,流动时存在内摩擦。
而壁的形状则促使流动的流体内部发生相对运动,为流动阻力的产生提供了条件,流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。
流动阻力可分为直管阻力和局部阻力。
流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。
因此,流动阻力的测定颇为重要。
从流程图可知水从贮槽由泵输入恒位水槽,再流经管道,经计量槽计量后回到水槽,循环利用。
改变流量并测定直管与管件的相应压差,即可测得流体流动阻力。
2.直管阻力磨擦系数λ的测定
直管阻力是流体流经直管时,由于流体的内摩擦而产生的阻力损失hf。
对于等直径水平直管段根据两测压点间的柏努利方程有:
式中:
l—直管长度(m)
d—管内径(m)
ΔP—流体流经直管的压强降(Pa)
u—流体截面平均流速(ms)
ρ—流体密度(kgm3)
由式(1-1)可知,欲测定λ,需知道I、d、(P1-P2)、u、ρ等。
1)若测得流体温度,则可查得流体的ρ值。
2)若测得流量,则由管径可计算流速u。
两测压点间的压降ΔP,可由仪表直接读数。
3.局部阻力系数ζ的测定
局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部位置时所引起的阻力损失,在局部阻力件左右两侧
的测压点间列柏努利方程有:
(1-4)
即:
式中:
ζ—局部阻力系数
ΔP—局部阻力压强降(Pa)
式(1—4)中ρ、u、ΔP等的测定同直管阻力测定方法。
4.文丘里流量计与孔板流量计
文丘里流量计和孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计。
当流体通过孔板或文丘里时由于流道的缩小,使流速增加,即增加了液体的动能,从而降低了流体的势能,利用压降的变化,可以测量流体的流速,根据柏努利原理,可以得到如下计算公式:
式中:
Q――流量计流量,ms;
――流量系数,无因次;
A――喉管(孔口)的截面积;
ρ――流体密度,kgm3;
ΔP――压力差,Pa。
文丘里流量计的相关数据:
喉管直径:
27mm流量系数:
0.99
孔板流量计的相关数据:
孔口直径:
18.5mm流量系数:
0.78
其中不仅与(孔口与管道截面积比)有关,而且还与孔板的结构形状、加工进度、流体在管内雷诺数、取压方式以及管壁面的粗糙度等诸因素有关,所以只能通过实验测定求得,才能利用公式得出流速、流量。
三、实验装置
实验装置:
JK-LDZ流体流动阻力实验装置,湘潭金凯化工装备技术有限公司
1、光滑管有Dg40、Dg25、Dg20、Dg8,φ18Dg15粗糙管、管长2000mm,测压点距离1500mm。
2、水泵型号为50SGR10-15型管道式离心泵,流量:
10m3,功率0.75KW。
3、弯头阻力管Dg25。
突扩、突缩,内径分别为25mm变32mm,32mm变22mm。
4、差压测量:
采用ZQ501差压传感器采集信号,电控箱仪表显示,精度:
0.3﹪FS,共六套传感器。
5、流量测量:
涡轮流量计(单位m3、孔板流量计孔径¢18.5mm。
6、显示仪表;差压显示采用智能数字显示报警仪,温度显示采用XMZA数显仪表。
四、实验步骤
1.实验操作前先仔细阅读说明书,然后依次检查实验装置的各个部件,了解其名称与作用,并检查是否正常。
2.向蓄水箱加水,测量并记录实验时的水温,关闭管路上所有阀门包括测压点上的小阀门,待仪器运转正常以后再开启需要测量压差的测压点的小阀门。
3.打开所需实验的测量管路,接通电源,按下电源开关、按下离心泵启动开关启动离心泵,缓慢调节离心泵出口阀门,如果突然开大流量会损坏涡轮流量计,观察并记录实验数据,实验过程中用泵前阀调节流量,但流量不能调节得太小,每调节一次流量待数据稳定以后方可记录。
4.若实验只需测量两至三组管路,可关闭其它管路中测压点的小阀门。
在测量管路压差要注意几点:
差压传感器分高压端和低压端,传感器的H一端为高压端、L为低压端,使用中如果仪表出现负数只需要将两端取压管互换即可。
5.实验过程中可以关闭不需要测量的测压点,只需关闭测压点上的小阀门即可。
这样一只差压传感器就可以测量几组测压点的压差了。
6.实验完毕以后注意断水断电。
五、实验数据及处理
(1)数据记录
1.直管阻力磨擦系数λ的测定
①.φ25*2.5mm
ΔP(KPa)
Vs(m3h)
Vs(m3s)*10-3
λ
lgλ
lgRe
1
27.3
6.32495
1.75693
0.
-1.63295
4.93200
2
24.2
5.89635
1.63788
0.
-1.62435
4.90152
3
17.6
4.99836
1.38843
0.
-1.61914
4.82977
4
13.7
4.01580
1.11550
0.
-1.53782
4.73471
5
12.3
3.34920
0.930056
0.
-1.42671
4.655475
6
11.7
2.64890
0.735806
0.
-1.24494
4.55400
7
11.2
1.94820
0.541167
0.100683
-0.997045
4.42057
8
9.5
1.15326
0.320350
0.243710
-0.613127
4.19287
②.φ42*3.5mm
ΔP(KPa)
Vs(m3h)
Vs(m3s)*10-3
λ
lgλ
lgRe
1
6.2
16.2532
4.51478
0.
-1.88129
5.09884
2
5.1
14.1119
0.
-1.84340
5.03748
3
4.1
11.51830
3.19953
0.
-1.76180
4.94929
4
3.2
9.85240
2.73678
0.
-1.73374
4.88144
5
2.1
7.11644
1.97679
0.
-1.63411
4.74016
6
1.4
5.29320
1.47033
0.
-1.55311
4.61162
7
0.7
3.55321
0.987003
0.
-1.50795
4.43852
8
0.3
1.80642
0.501783
0.
-1.28825
4.14472
2.局部阻力系数ζ的测定
ΔP(KPa)
Vs(m3h)
Vs(m3s)*10-3
u(ms)
ζ
lgζ
lgRe
1
12.5
8.65678
2.40466
6.32585
0.624932
-0.204168
5.02690
2
10.3
7.72632
2.14620
5.64592
0.646439
-0.189472
4.97752
3
8.9
6.85626
1.90452
5.01014
0.709335
-0.149149
4.92563
4
6.5
5.74920
1.57900
4.20116
0.736774
-0.132666
4.84915
5
4.9
4.85632
1.34898
3.54870
0.778427
-0.108782
4.77585
6
3.7
3.87479
1.07633
2.83146
0.923296
-0.034659
4.67779
7
2.3
2.77908
0.771967
2.03078
1.11574
0.
4.53345
8
1.5
1.82345
0.506514
1.33246
1.69020
0.227939
4.35044
3.文丘里流量计与孔板流量计
①文丘里流量计
ΔP(KPa)
Vs(m3h)
Vs(m3s)*10-3
c
lgc
lgRe
1
19.0
12.3587
3.43297
2.07148
0.316280
5.09258
2
17.3
11.6701
3.24169
2.04991
0.304276
5.06768
3
13.1
9.98223
2.77284
2.01500
0.304276
4.99983
4
9.3
8.28901
2.30250
1.98584
0.297944
4.91911
5
7.2
7.20330
2.00092
1.96133
0.292550
4.85814
6
5.0
6.11258
1.69794
1.93986
0.287771
4.78683
7
3.9
5.42283
1.50634
1.93323
0.286285
4.73483
②.孔板流量计
ΔP(KPa)
Vs(m3h)
Vs(m3s)*10-3
c
lgc
lgRe
1
138.8
12.3587
3.43297
0.359814
-0.443922
5.25677
2
127.9
11.6701
3.24169
0.353947
-0.451061
5.23187
3
98.5
9.98223
2.77284
0.343254
-0.464384
5.16402
4
71.2
8.28901
2.30250
0.336947
-0.472438
5.08330
5
56.3
7.20330
2.00092
0.329289
-0.482422
5.02232
6
43.1
6.11258
1.69794
0.319364
-0.495741
4.95102
7
34.5
5.42283
1.50634
0.316677
-0.499384
4.89902
以以上表格中数据2来计算
1.直管阻力磨擦系数λ的测定
1.φ25*2.5mm
已知=999.7kgm3,=1.,Pas,d=0.020m,L=1.5m,
2.φ42*3.5mm
已知d=0.035,其他条件不变
2.局部阻力系数ζ的测定
已知d=0
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