化工原理实验指导书 新Word文档格式.docx
- 文档编号:20293518
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:114
- 大小:999.46KB
化工原理实验指导书 新Word文档格式.docx
《化工原理实验指导书 新Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理实验指导书 新Word文档格式.docx(114页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
九、思考题29
实验七过滤及过滤常数的测定30
一、实验目的30
二、实验原理30
四、实验内容33
五、实验操作要点:
33
六、实验报告:
七、思考题34
实验八换热器操作和传热系数的测定35
一、实验目的35
二、实验原理35
三、实验内容36
四、实验装置和流程37
五、实验方法37
六、数据处理38
七、注意事项39
八、思考题39
实验九塔板流体力学性能的测定40
一、实验目的:
40
二、实验原理:
三、实验装置:
41
四、实验内容42
五、实验步骤:
42
六、实验数据记录:
43
七、数据整理:
八、思考题43
实验十流化干燥速度曲线测定44
一、实验目的44
二、实验原理44
三、实验装置47
四、实验方法48
五、实验结果49
六、思考题50
实验十一填料吸收塔的操作及其吸收总传质系数的测定51
一、实验目的51
二、实验内容51
三、基本原理51
四、实验装置53
五、实验步骤54
六、数据记录54
七、过程运算表55
八、思考题55
九、附表:
55
实验十二板式精馏塔的操作及全塔效率的测定57
一、实验目的57
二、基本原理57
三、实验装置与流程58
四、实验步骤及注意事项60
五、实验报告62
六、思考题62
实验十三液—液萃取塔的操作63
一、实验目的63
二、实验内容63
三、实验操作原理63
四、实验设备与流程65
五、实验注意事项66
六、思考题66
实验十四、膜分离实验装置67
一、实验目的67
二、实验原理67
三、实验装置与流程68
四、实验步骤70
五、实验数据处理71
六、注意事项71
七、思考题72
实验十五恒压过滤常数测定实验装置73
一.实验设备的特点73
二.设备的主要技术数据73
三.设备的流程及操作时应注意的事项73
四.实验方法及操作步骤74
五.附录75
实验十六反应精馏实验装置80
80
82
四、实验步骤:
83
五、实验数据处理:
六、思考与讨论85
七、符号说明:
85
实验十七超滤、纳滤、反渗透实验装置87
87
二、实验装置流程示意图:
如图一所示88
三、实验设备使用说明:
88
四、实验记录:
89
实验十八管式反应器轴向混合测定实验装置91
一、实验设备的特点91
二、设备的主要技术数据91
三、实验原理91
四、实验装置94
五、实验方法94
实验二十精馏塔实验装置96
一、实验设备的特点96
二、设备的主要技术数据96
三、实验设备的基本情况98
四、实验方法及步骤100
五、使用本实验设备应注意事项101
六、实验数据计算过程及结果101
实验二十一离心泵性能测定实验装置103
一.实验设备的特点:
103
二、设备主要技术数据:
三、实验装置的流程103
四、实验方法及步骤104
五、使用实验设备注意事项104
六、附录105
实验二十二多釜串联返混性能测定装置108
一、实验目的108
二、实验原理108
三、技术指标及流程示意图110
四、操作步骤110
实验二十三填料吸收塔实验装置112
一、实验设备的功能和特点112
二、设备主要技术数112
三、实验流程示意图112
四、实验方法及步骤113
五、注意事项114
六、附录115
序言
一、化工原理实验的特点
化工原理实验属于工程实验范畴,它不同于基础课程的实验。
后者面对的是基础科学,采用的方法是理论的、严密的,处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的,而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。
对象不同,实验研究方法也必然不同。
工程实验的困难在于变量多,涉及的物料千变万化,设备大小悬殊,实验工作量之大之难是可想而知的。
因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于化工原理实验。
数学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法,因为这两种方法可以非常成功地使实验研究结果由小见大,由此及彼地应用于大设备的生产设计上。
例如,在因次论指导下的实验,可不需要过程的深入理解,不需要采用真实的物料、真实流体或实际的设备尺寸,只需借助模拟物料(如空气、水、黄砂等)在实验室规模的小设备中,经一些设备性的实验或理性的推断得出过程的因素,从而加以归纳和概括成经验方程。
这种因次论指导下的实验研究方法,是确立解决难于作出数学描述的复杂问题的一种有效方法。
数学模型方法是在对过程有充分认识的基础上,将过程作高度的概括,得到简单而不失真的物理模型,然后给予数学上的描述。
这种研究方法同样可以具备以小见大,由此及彼的功能(因次论指导下的实验方法和数学模型方法反映了工程实验和基础实验的主要区别)。
化工原理实验的另一目的是理论联系实际。
化工由很多单元过程和设备所组成,学生应该运用理论去指导并且能够独立进行化工单元的操作,应能在现有设备中完成指定的任务,并预测某些参数的变化对过程的影响。
二、基本要求
1、实验研究方法及数据处理
(1)掌握处理化学工程问题的两种基本实验研究方法。
一种是经验的方法,即应用因次论进行实验的规划;
另一种是半经验半理论的方法或数学模型方法,掌握如何规划实验,去检验模型的有效性模型参数的估值。
(2)掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法——最小二乘法。
(3)对于特定的工程问题,在缺乏数据的饿情况下,学会如何组织实验以及取得必要的设计数据。
2、熟悉化工数据的基本测试技术
其中包括操作参数(例流量、温度、压强等)和设备特性参数(例阻力参数、传热系数、传质系数等)、特性曲线的测试方法。
3、熟悉并掌握化工中典型设备的操作
了解有关影响操作的参数,能在现在设备中完成指定的工艺要求。
并能预测某些参数的变化对设备能力的影响,应作何调整。
三、实验课教学内容及教学方法
通过实验课的教学应让学生掌握科学实验的全过程,此过程应包括:
(1)实验前的准备;
(2)进行实验操作;
(3)正确记录和处理实验数据;
(4)撰写实验报告。
以上四个方面是实验课的主要环节,认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变。
为使学生对于实验有严肃的态度,严格的要求和严密的作风,我们推荐典型的实验程序如下:
(1)认真阅读实验指导书和有关参考资料,了解实验目的和要求;
(2)进行实验室现场预习。
了解实验装置,摸清实验流程、测试点、操作控制点,此外还需了解所使用的检测仪器、仪表。
(3)预先组织好3~4人的实验小组,实验小组讨论并拟订实验方案,预先作好分工,并写出实验的预习报告,预习报告的内容应包括:
1)实验目的和内容;
2)实验的基本原理及方案;
3)实验装置及流程图;
4)实验操作要点实验数据的布点;
5)设计原始数据的记录表格。
预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅,获准后学生方能参加实验;
(4)进行实验操作,要求认真细致地记录实验原始数据。
操作中应能进行理论联系实际的思考;
(5)实验数据的处理,如果用计算机处理实验数据,则学生还须有一组手算的计算示例;
(6)撰写实验报告。
撰写实验报告是实验教学的重要组成部分,应避免单纯填写表格的方式,而应由学生自行撰写成文,内容大致包括:
1)实验目的和原理;
2)实验装置;
3)实验数据及数据处理;
4)实验结果及讨论。
四、学生实验守则
1、遵守纪律不迟到不早退,在实验室内保持安静,不大声谈笑,遵守实验室的一切规章制度,听从教师指导。
2、实验前要认真预习,作好预习报告,经教师提问通过后,方可准予参加实验。
3、实验时要严格遵守仪器、设备、电路的操作规程不得擅自变更,操作前须经教师检查同意后方可接通电路和开车,操作中仔细观察,如实记录现象和数据。
仪器设备发生故障严禁擅自处理,应立即报告教师。
4、实验后根据原始记录、处理数据、分析问题及时作好实验报告。
5、爱护仪器、注意安全、水,电,煤气,药品要节约使用。
6、保持实验室整洁,废品,废物丢入垃圾箱内。
7、实验完毕记录数据须经教师审查签字,做好清洁工作,恢复仪器设备原状,关好门窗,和检查水,电,气源是否关好,方可离开实验室。
实验一雷诺演示实验
一、实验目的
(1)观察流体在管内流动的两种不同型态;
(2)确定临界雷诺数。
二、基本原理
流体流动有两种不同型态,即滞流(层流)和湍流(紊流)。
流体作滞流流动时,其质点作平行于管轴的直线运动;
湍流时流体质点在沿管轴流动的同时还作着杂乱无章的随机运动。
雷诺准数是判断流动型态的数群。
流体在圆管内流动时的雷诺准数可用下式表示:
式中:
d管子内径m;
u流速m/s;
ρ流体密度kg/m3;
μ流体粘度Pa·
s。
一般认为,Re<2000时,流动型态为滞流;
Re>4000时,流动为湍流;
Re数在两者之间,有时为滞流,有时为湍流,和流动环境有关。
对于一定温度的流体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流速有关。
本实验是改变水在管内的速度,观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
三、实验装置及描述
实验流程见图所示。
本实验装置中,为了保持水箱中水位
恒定和避免波动,在水箱上设一溢流口,
多余的水经水箱的溢流口泄入下水道中。
水通过玻璃实验管,经出口阀、转子流量
计计量,然后泄入下水道。
流速由出口阀
调节。
玻璃瓶内装有红颜色水,借助于本
身的位头,经细钢针头注入玻璃管中心,
由此可观察水在玻璃管中流动的状态。
实验二伯努利方程演示实验
1、通过本实验,加深对能量互相转化概念的理解;
2、观察流体流经收缩、扩大管段时,各截面上静压头之变化。
三、实验原理
不可压缩性流体在导管中作稳定流动时,由于导管截面的改变致使各截面上的流速不同,而引起相应的静压头之变化,其关系可由流动过程中能量衡量式描述,即:
(1)
对于水平玻璃导管,在忽略摩擦阻力时,则式
(1)变为:
(2)
因此,由于导管截面发生变化所引起流速的变化,致使部分动压头转化成静压头,它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。
四、装置流程
实验装置如图
外形尺寸:
800×
500×
1800mm
测试管长:
700mm管内径ø
25mm
文氏管长:
300mm循环泵:
1台
贮水槽:
250×
500mm×
300
五、实验步骤
1、将着色(红色)水充入水箱5(以2/3深度
为宜),启动水泵;
2、关闭阀“b”,逐步增大阀“a”的开度,让液体充满测试管内,并排尽管内空气;
3、然后逐步增大阀“b”的开度;
注意:
不要让测压点“A”上的压力过低,以致于空气吸入文氏管内;
4、若要增大流量,可将测压管“A”上的蝴蝶夹将橡胶管夹紧(此时假如打开此夹,可观察到文氏管喉口处为负压,气体不断被吸入)。
实验三、旋风分离演示实验
一、实验目的
1.观察旋风分离器运行时的情况。
2.加深对旋风分离器作用原理的了解。
二、基本原理
旋风分离器主体上部的圆筒形,下部是圆锥形。
含尘气体由切线方向的气管进入,由于圆形器壁的作用而获得旋转运动,旋转运动使颗粒受到离心力的作用而被甩向器壁,沿锥形部分落入下部的灰斗中而达到分离的目的。
旋转速度越大离心力就越大,所以旋风分离器的效率也比较高。
三、实验装置与流程
实验装置流程图如图5-1所示:
图5-1旋风分离演示实验装置流程图
1-可移动框架2-出风口3-抽风机4-布袋5-风机电源开关6-旋风分离器7-加料漏斗8-加料阀门9-进风口
当空气从进风口被抽风机抽进实验装置时,因为空气高速从进风口吸进分离器,加料漏斗中的粉尘等物就被气流带入实验系统与气流混合成为含尘气体。
当含尘气体通过旋风分离器时就因离心力的作用甩向器壁,从而沿锥形部分落入下部的透明收尘杯中,我们可以在透明收尘杯中清除地看见粉尘一圈一圈地沿螺旋形流线落入收尘布袋中。
此时可以看见由分离器出风口排出的空气是不含粉尘的干净空气。
实验四流体流动阻力的测定
(1)学会测定流体流经直管和管件时阻力损失的实验流程设计思路及测定摩擦系数的工程意义;
(2)学会用因次分析方法解决工程实际问题;
(3)学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。
由于流体粘性的存在,流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦,从而导致阻力损失。
层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的;
湍流时由于情况复杂得多,未能得出理论式,但可以通过实验研究,获得经验的计算式。
其研究的基本步骤如下:
1、寻找影响过程的主要因素
对于所研究的过程作初步的实验和经验的归纳,尽可能地列出影响过程的主要因素。
对湍流时直管阻力损失hf与诸多影响因素的关系式应为:
2、用因次分析法规划实验
当一个过程受多个变量影响时,通常用因次分析法通过实验寻找自变量与因变量的关系,以
(1)式为例,若每个自变量的数值变化10次,测取hf的值而其他自变量保持不变,6个自变量,实验次数将达106。
为了减少实验工作量,需要在实验前进行规划,以尽可能减少实验次数。
因次分析法是通过将变量组合成无因次数群,从而减少实验自变量的个数,大幅度地减少实验次数。
π定理表明:
在物理方程因次一致性的条件下,任何一个方程都可化为无因次方程,无因次方程的变量数=原方程变量数—基本因次数。
式
(1)共有7个变量数,在流体力学范畴,基本因次共有3个,它们是[L]、[M]、[T],π定理告诉我们:
无因次数群的个数π=7—3=4
则:
因次分析法可以将对式
(1)的研究转变成对下式
(2)4个无因次数之间关系的研究。
即:
(2)若实验设备已定,那么上式
(2)可写为:
(3)
再若实验设备是水平直管,上式(3)又可写为:
(4)
令
所以:
(5)式中
流体流过管件所引起的压力损失为:
(6)
由式(5)可知,要测定式(6)的曲线关系,若装置和物系已经确立,那么λ只随Re而变,实验操作变量仅是流量,改变流量的手段是阀门的开度,由阀门开度的变化达到改变流速u的目的,因此在管路中必须要安装一个流量计;
在直径为d、长度为
的水平直管上,引出二个测压点,并接上一个压差计;
实验体系确定后,ρ、μ是物性参数,它们只取决于实验温度,所以,在实验装置中需要安装测流体的温度计;
再配上水槽、泵、管件等组建成以下循环管路,见实验装置流程图。
三、实验流程图
四、实验步骤
1、关闭控制阀,打开压差计上方的二个平衡阀、二个引压阀,启动泵;
2、系统排气
(1)总管排气:
先将控制阀开足然后再关闭,重复三次,目的为了使总管中的大部分气体被排走,然后打开总管排气阀,开足后再关闭,重复三遍;
(2)引压管排气:
依次分别对4个放气阀,开、关重复三次;
(3)压差计排气:
关闭二个平衡阀,依次分别打开4个放气阀,此时眼睛要注视着U型
压差计中的指示剂液面的上升,防止指示剂冲出,开、关重复三次;
3、检验排气是否彻底:
将控制阀开至最大,再关至为零,看U型压差计读数,若左右读数相等,则判断系统排气彻底;
若左右读数不等,则重复上述步骤2。
由于系统的流量计量采用涡轮流量计,其小流量受到结构的限制,因此,从大流量做起,实验数据比较准确;
4、实验测试布点
由于Re在充分湍流区时,λ~Re的关系是直线,所以在大流量时测试点不要多;
而在Re比较小时,λ~Re的关系是曲线,所以小流量时测试点要多。
先将控制阀开至最大,读取流量显示仪读数F大,然后关至水银压差计差值约0.08时,再读取流量显示仪读数F小,在F小和F大二个读数之间布14~16个测试点;
5、改变切换引压阀,可进行孔板流量计校核实验测定,方法同上。
注意水银冲出。
五、实验内容
1.测定直管摩擦系数和雷诺准数的关系;
2.测定流体流经阀门的阻力系数。
六、原始数据记录
1、一次性原始数据
=d直=t水=d局=ξ=
2、原始数据表
No
流量[次/秒]
直管阻力压差计
局部阻力压差计
左cmHg
右cmHg
1
2
3
…
七、过程运算表
直管阻力和局部阻力过程运算表
流量L/S
直管流速m/s
Re×
10-4
摩擦系数λ
局部流速m/s
阻力系数ξ0
七、实验报告
1、将所得的实验数据组在双对数座标纸上绘制λ~Re曲线图形;
2、实验结果讨论与分析。
八、思考题
1.在启动离心泵前,为什么要注水灌泵和关闭泵的出口阀门?
2.在进行测试系统的排气工作时,是否应关闭系统的出口阀门?
为什么?
3.如何检验测试系统内的空气已经被排除干净?
4.在U形压差计上设置“平衡阀”有何作用?
在什么情况下它是开着的?
又在什么情况
下它应该是关闭的?
5.U形压差计的零位应如何校正?
6.为什么本实验数据必须在对数坐标纸上进行标绘?
7.以累计流量和时间求体积平均流量时,经常采用以下两种方法:
(1)确定流体体积,测定所需时间;
(2)确定某一定时间,测定所得到的流体体积。
在使用涡轮流量积算器测定流量时,你将采用哪一种方法?
为什么/
8.你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法。
它们各有什么特点?
实验五流量计的流量校正
1.了解孔板流量计的构造、原理、性能及使用方法。
2.掌握流量计的标定方法。
3.测定节流式流量计的流量系数C,掌握流量系数C随雷诺数Re的变化规律。
4.学习合理选择坐标系的方法。
5.学习对实验数据进行误差估算的具体方法。
二、实验原理
流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差,它与流量有如下关系:
采用正U形管压差计测量压差时,流量Vs与压差计读书R之间关系有:
Vs被测流体(水)的体积流量,m3/s;
C流量系数(或称孔流系数),无因次;
A0流量计最小开孔截面积,m2,A0=(π/4)d02;
流量计上、下游两取压口之间的压差,Pa;
水的密度,Kg/m3;
U形管压差计内指示液(汞)的密度,Kg/m3;
RU形管压差计读数,m;
式3-1也可以写成如下形式:
(1a)
若采用倒置U形管测量压差:
则流量系数C与流量的关系为:
用体积法测量流体的流量Vs,可由下式计算:
(3)
(4)
Vs水的体积流量,m3/s;
△t计量桶接受水所用的时间,s;
A计量桶计量系数;
△h计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差,mm,△h=h2-h1;
V在△t时间内计量桶接受的水量,L。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数,将压差计读数R和流量Vs绘制成一条曲线即流量标定曲线。
同时用式(1a)或式
(2)整理数据可进一步得到流量系数C—雷诺数Re的关系曲线。
(5)
d—实验管直径,m;
u—水在管中的流速,m/s。
三、实验装置
1、本实验装置为孔板流量计,用离心泵将贮水槽的水直接送到实验管路中,经流量计后到回水桶,最后返回贮水槽。
测量流量时把出口管移到计量桶,用秒表测定收集一定体积水所用的时间,用离心泵出口的流量调节阀来调节水的流量,流量计上、下游压强差的测量采用汞—水U形管。
图1-1流量计校核实验装置流程图
1-离心泵2-水泵电源开关3-水泵电源指示灯4-管式流量计5-温度计6、13-孔板流量计装卸法兰7-U型压差计8-排气阀门组(阀①、阀②、阀③、阀④、阀⑤)9-孔板流量计10-取压口11-储水箱12-流量调节阀114-阀2
2、设备主要技术数据
(1)设备参数
离心泵:
型号CHL4-20,转速n=2900转/分,额定流量Q=4m3/h,扬程H=15m,实验管路内径d=27.0mm,孔板开孔d0=18.18mm。
(2)流量测量
转子流量计:
600~6600l/h
四、实验方法
1、打开汞—水U形管压差计的平衡阀②,关闭泵流量调节阀1,启动离心泵。
2、实验前,首先检查流程中导压管内是否有气泡存在,检查办法是:
关闭流量调节阀1,可先将U形管压差计的平衡阀②关闭,再看U形管压差的读数是否为零,若为零,说明其导压管无气泡。
3、若导压管内有气泡存在,可按下述方法进行排气操作:
关闭流量调节阀1及阀①、阀②、阀③、阀④、阀⑤,然后打开阀③及阀⑤,排尽右侧导压管内的气泡,排尽后关闭阀③及阀⑤,打开阀①、阀④,进行排导压管左侧的气泡,排尽后关闭阀①、阀④,缓慢打开阀①及阀③,看倒置U形管的读数是否为零,若为零说明气泡已赶尽了。
4、关闭平衡阀②,按流量从小到大的顺序进行实验,即测流量计两侧压差计读数R,同时用转子流量计测量水的流量。
记录数据。
5、实验结束后关闭泵出口流量调节阀,停泵。
五.实验注意事项
1、在启动离心泵之前,务必打开汞—水U形管压差计的平衡阀②,以避免发生跑汞现象。
2、在排气时,开关各阀门要注意缓开慢关。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工原理实验指导书 化工 原理 实验 指导书