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1、 （能源化工行業(yè)）化工 單元操作實(shí)訓(xùn)講義 化工單元操作實(shí)訓(xùn)講義 李薇高永利王宏王舜平合編 主審：化工原理教研室 目錄 實(shí)訓(xùn)壹流體流動(dòng)類型和雷諾準(zhǔn)數(shù)的測(cè)定 3 實(shí)訓(xùn)二流體機(jī)械能的轉(zhuǎn)化 6 實(shí)訓(xùn)三流體流動(dòng)阻力的測(cè)定 10 實(shí)訓(xùn)四離心泵性能曲線的測(cè)定 17 實(shí)訓(xùn)五傳熱 22 實(shí)訓(xùn)六精

2、微 30 實(shí)訓(xùn)七吸收系數(shù)的測(cè)定 35 實(shí)訓(xùn)壹流體流動(dòng)類型和雷諾準(zhǔn)數(shù)的測(cè)定 壹、實(shí)訓(xùn)目的 1 、觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的倆種不同流動(dòng)類型； 2、測(cè)定臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)； 3、觀察流體在管內(nèi)層流流動(dòng)時(shí)的速度分布； 4、熟悉雷諾準(zhǔn)數(shù)和流動(dòng)類型的關(guān)系； 5、了解溢流裝置的結(jié)構(gòu)和作用，熟悉轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量校正方法。 二、基本原理 流體有倆種不同的流動(dòng)類型， 層流 （又稱滯流 ）和湍流 （又稱紊流 ）。 層流流動(dòng)時(shí)， 流體質(zhì)點(diǎn)作平行于管軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)。湍流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)除沿管軸 線方向作主體流動(dòng)外，仍在各個(gè)方向上作劇烈的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。雷諾準(zhǔn)數(shù)能夠判 斷流動(dòng)類型，若流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，則

3、雷諾準(zhǔn)數(shù) Re 可用下式表示： Re=du / 壹般認(rèn)為 Re<2000 時(shí)，流動(dòng)為層流， Re>4000 時(shí)，流動(dòng)為湍流， Re 在倆者 之間時(shí)，有時(shí)為層流，有時(shí)為湍流，和環(huán)境有關(guān)。 對(duì)于壹定溫度的某液體 （ 和 壹定 ）， 在特定的圓管內(nèi) （d 壹定 ）流動(dòng)時(shí)， 雷諾準(zhǔn) 數(shù)僅是流速的函數(shù)。當(dāng)流速較小時(shí) （雷諾準(zhǔn)數(shù)也較小 ） ，染色液在管內(nèi)沿軸線 方向成壹條清晰的細(xì)直線， 為層流流動(dòng)。 隨流速增大， 染色細(xì)線呈現(xiàn)波浪形， 有較清晰的輪廓。當(dāng)流速增至某壹值以后，染色液體壹進(jìn)入玻璃管內(nèi)即和水 完全混合， 為湍流流動(dòng)。 據(jù)此能夠觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的倆種不同流動(dòng)類型， 測(cè)定臨界雷諾

4、準(zhǔn)數(shù)。 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 實(shí)訓(xùn)裝置由高位槽 （槽內(nèi)有溢流和穩(wěn)流裝置 ） 、圓形玻璃管、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、染 色液系統(tǒng)和調(diào)節(jié)閥等組成。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，染色液為墨水。實(shí)驗(yàn)時(shí)水由高位 槽流入垂直玻璃管 6，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)后，排入下水道，水量由 流量調(diào)節(jié)閥控制。墨水由墨水瓶經(jīng)墨水調(diào)節(jié)閥和墨水排出針頭流入玻璃管， 用墨水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)墨水量。實(shí)訓(xùn)時(shí)應(yīng)避免壹切震動(dòng)影響，才能獲得滿意的實(shí) 訓(xùn)結(jié)果。實(shí)訓(xùn)裝置如圖 1 圖1 四、實(shí)訓(xùn)步驟 1 、打開(kāi)上水閥，為高位槽注水且保持有溢流； 2、檢查轉(zhuǎn)子流量計(jì)是否正常； 3 、慢慢打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，使水緩緩流過(guò)玻璃管。 （開(kāi)始時(shí)流量宜小 ） ；

5、4、打開(kāi)墨水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)墨水流速和水的流速基本壹致。如果墨水不成壹 條細(xì)直線，用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，使墨水成壹條細(xì)直線。觀察流動(dòng)狀況， 記錄觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)； 5、緩慢增加水的流量，分別記錄當(dāng)細(xì)直線微動(dòng)、細(xì)直線開(kāi)始呈波浪形前進(jìn)、 細(xì)直線螺旋前進(jìn)、 細(xì)直線斷裂產(chǎn)生旋渦且混合、 墨水和主流混合均勻 （墨水線 的輪廓消失 ）時(shí)所觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)； 6、逐漸關(guān)小流量調(diào)節(jié)閥，重復(fù)之上步驟，分別記錄觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流 量計(jì)的讀數(shù)； 7、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)墨水調(diào)節(jié)閥，向玻璃管中靜止的水里注入墨水， 使玻璃管上部的水染上顏色。慢慢打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，控制流量，使水

6、作層流 流動(dòng)，觀察層流時(shí)流體在管道橫截面上各點(diǎn)的速度變化 （速度分布）； 8、測(cè)量且記錄玻璃管的內(nèi)直徑和水的溫度，根據(jù)水溫查出水的密度和粘度。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理 玻璃管的內(nèi)直徑： mm;水溫： C； 水的密度： kg/m3;水的粘度： Pa.S。 序 號(hào) 讀數(shù) 流量 V[m3/ S] 流速 u[m/S ] 雷諾準(zhǔn)數(shù) Re 現(xiàn)象觀察記錄 由Re判斷的 流動(dòng)類型

7、 下臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)Rec= ;上臨界雷諾準(zhǔn)數(shù) Rec= 。 結(jié)果分析： 六、思考題 1、不同的流動(dòng)類型對(duì)流體流動(dòng)和輸送過(guò)程、 傳熱過(guò)程和傳質(zhì)過(guò)程有何影響？ 研究流動(dòng)類型對(duì)設(shè)計(jì)管路有何意義？ 2、能否只用流速的大小判斷流動(dòng)類型？為什么？影響流動(dòng)類型的因素有哪 些？ 3、雷諾準(zhǔn)數(shù)為什么能判斷流動(dòng)類型？如何判斷？ 4、流量由大到小操作過(guò)程中，穩(wěn)定細(xì)直線剛剛恢復(fù)時(shí)的 Re和流量由小到大 操作過(guò)程中的細(xì)直線微動(dòng)前的 Re相同嗎？如偏差較大，試分析其原因。 實(shí)訓(xùn)二流體機(jī)械能的變化 壹、實(shí)訓(xùn)目的 1、加深

8、對(duì)流體的各種機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化概念的理解； 2、觀察流體流經(jīng)非等徑、非水平管路時(shí)，各截面上靜壓頭之變化； 3、測(cè)定管路某截面的最大流速； 4、了解流體靜止的條件； 5、理解流體流動(dòng)阻力的表現(xiàn) （理解沿程阻力）。 二、基本原理 1、液體在管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于流通截面積的變化致使各截面上的流 速不同，而引起相應(yīng)的靜壓頭之變化，其關(guān)系可由柏努利方程式描述，即 +Z1++He=+Z2++Hf 對(duì)于水平非等徑無(wú)泵玻璃管路，當(dāng)管段較短時(shí)，阻力很小，能夠忽略，則上 式變?yōu)?+=+ 因此，由于流通截面積的變化引起流速的變化，致使部分靜壓頭轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓 頭或部分動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)換為靜壓頭，它的變化可由測(cè)

9、壓管中液柱高度表示出來(lái)。 對(duì)于等徑不水平玻璃管路，當(dāng)管段較短時(shí)，阻力很小，能夠忽略，則上式變 為 +Z1=+Z2 因此，由于位置高度的變化引起位壓頭的變化，致使部分位壓頭轉(zhuǎn)換為靜壓 頭，它的變化也可由測(cè)壓管中液柱高度表示出來(lái)。 2、當(dāng)流體靜止時(shí)，流速為零，則柏努利方程變?yōu)? +Z1=+Z2 即靜止流體內(nèi)部各截面的靜壓頭和位壓頭之和為常數(shù)，是流體靜止的條件。 3、當(dāng)流量壹定時(shí)，某截面的活動(dòng)測(cè)壓頭的測(cè)壓孔方向變化，會(huì)引起測(cè)壓管 內(nèi)液柱高度的變化。當(dāng)測(cè)壓孔的開(kāi)孔方向和流動(dòng)方向垂直時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)液柱 高度即為測(cè)壓孔處液體的靜壓頭，測(cè)壓孔開(kāi)孔方向轉(zhuǎn)為正對(duì)流體流動(dòng)方向 時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)液位上升，此時(shí)，

10、測(cè)壓管內(nèi)液柱高度表示測(cè)壓孔處液體的靜壓 頭和動(dòng)壓頭之和 （即沖壓頭 ），液位升高值就是測(cè)壓孔處的動(dòng)壓頭，即： H= ；則 u= （注意 H 的單位） 據(jù)此能夠測(cè)定測(cè)壓孔處流速或最大流速。 4、實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽顾? 平等徑直管內(nèi)流體的靜壓頭不斷下降。 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 實(shí)訓(xùn)裝置由高位槽 （有穩(wěn)流和溢流裝置 ）、玻璃管路、測(cè)壓管、活動(dòng)測(cè)壓頭、 水槽、流量調(diào)節(jié)閥和循環(huán)水泵等組成。實(shí)訓(xùn)介質(zhì)為水?；顒?dòng)測(cè)壓頭的小管底 端封閉，側(cè)身開(kāi)有小孔，小孔中心在管子軸線上。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)壓頭可分別測(cè)定靜 壓頭或沖壓頭。玻璃管路安裝四根測(cè)壓管，水槽中的水由循環(huán)水泵

11、打入高位 槽，流入玻璃管，用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量。實(shí)訓(xùn)裝置如圖 2 圖2 四、實(shí)訓(xùn)步驟 1 、為高位槽注水 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥 A ，啟動(dòng)循環(huán)水泵，排除管路和測(cè)壓管中的氣泡，調(diào)節(jié)上水 閥 B 的開(kāi)度使高位槽液面穩(wěn)定且有溢流； 2 、 在流量調(diào)節(jié)閥 A 關(guān)閉時(shí) （管中流體靜止 ） ， 觀察且記錄各測(cè)壓管中的液柱高 度 H ，旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭，觀察各測(cè)壓管中的液柱高度有無(wú)變化； 3、打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥 A 、保持較小流量，旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭，使測(cè)壓孔正對(duì)水 流方向，觀察且記錄各測(cè)壓管中的液柱高度 H＇ ； 4 、保證測(cè)壓孔正對(duì)流動(dòng)方向，開(kāi)大流量調(diào)節(jié)閥 A ，觀察各測(cè)壓管中的液柱 高度的變化，

12、記錄各測(cè)壓管中的液柱高度 H ＂； 5 、 保持流量調(diào)節(jié)閥 A 的開(kāi)度 （流量和步驟 4 相同 ）， 旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭， 使測(cè)壓 孔和水流方向垂直，觀察各測(cè)壓管中的液柱高度的變化，記錄各測(cè)壓管中的 液柱高度 H”’ ； 4和步驟5的流量（流量相同），可測(cè)量倆次取平 6、用量筒和秒表，測(cè)量步驟 均值。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理 1、壓頭測(cè)量 d1 = d4= mm; d2= mm;水溫: mm; d3= C 序 號(hào) 液柱高 代號(hào) 壓 頭測(cè) 量值 [mm] 備注 閥A狀態(tài)和測(cè)壓孔方向 測(cè)壓點(diǎn)1 測(cè)壓點(diǎn)2 測(cè)壓點(diǎn)3 測(cè)壓點(diǎn)4 1 H

13、 閥關(guān)、先垂直后旋轉(zhuǎn) 2 Hz 閥開(kāi)、正對(duì)水流 3 H" 閥再升大、正對(duì)水流 4 H" 閥不變、和水流垂直 2、流量、流速的測(cè)量和計(jì)算 序 號(hào) 秒表 讀數(shù)[S] 里簡(jiǎn)，體 積[mm3] 平均體積 流量[m3/S] 測(cè)量 占 八、、 平均流速 [m/s]（1） 點(diǎn)速度 [m/s] 平均流速 [m/s]（2） 1 點(diǎn)2 2 點(diǎn)3 注：平均流速（1）按體積平均流量計(jì)算； 點(diǎn)速度按測(cè)量出的動(dòng)壓頭計(jì)算； 平均流速（2）根據(jù)點(diǎn)速度計(jì)算。

14、 結(jié)果分析： 六、思考題 1、閥A全關(guān)時(shí)，各測(cè)壓管中液位是否在同壹水平面上？為什么？液位高度 2、閥A打開(kāi)后，流體開(kāi)始流動(dòng)，什么地方供給能量？ 和測(cè)壓孔的方向有無(wú)關(guān)系？為什么點(diǎn) 4的液柱高度比點(diǎn) 3的大壹些? 3、為什么H>H，？為什么距高位槽越遠(yuǎn)， （H —H，）的差值越大？這壹差 值的物理意義是什么？ 4、為什么隨流速增大，測(cè)壓管中液位下降？ 5、2點(diǎn)和1、3、5點(diǎn)所測(cè)得的是否壹致？為什么？ 實(shí)訓(xùn)三流體流動(dòng)阻力的測(cè)定 壹、實(shí)訓(xùn)目的 1、熟悉流體流經(jīng)直管和管件、閥件時(shí)的阻力損失的測(cè)定方法； 2、掌握摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)）和阻力系數(shù)的測(cè)定方法，了解摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)

15、數(shù)和相對(duì)粗糙度關(guān)系圖（Moody圖）的繪制方法； 3、學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法； 4、認(rèn)識(shí)管路中各個(gè)管件、閥件且了解其作用。 二、基本原理 流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地要消耗壹 些機(jī)械能。流體在直管中流動(dòng)而損失的機(jī)械能稱直管阻力，流體流經(jīng)管件、 閥件等局部障礙造成流動(dòng)方向和流通面積的突變而損失的機(jī)械能稱局部阻 力。根據(jù)柏努利方程式 Hf=Z1-Z2++ 當(dāng)流體在等徑水平直管作定常流動(dòng)時(shí)，由截面 1 流到截面 2 時(shí)的阻力損失表 當(dāng)下壓強(qiáng)的降低，即 Hf= 只要測(cè)出倆截面的壓強(qiáng)差 （P1-P2）,就可確定直管阻力。 根據(jù)直管阻力計(jì)算公式

16、 Hf= 于是 入= 從上式得之，只要測(cè)得流體在壹定長(zhǎng)度、壹定管徑、壹定流速下流動(dòng)時(shí)的直 管阻力，即可確定摩擦系數(shù)。 摩擦系數(shù)僅是雷諾準(zhǔn)數(shù)和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，確定它們的關(guān)系只要用水作物 系，在實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行有限量的實(shí)驗(yàn)即可得到。本實(shí)訓(xùn)測(cè)定光滑管的摩擦系 數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系且畫(huà)出關(guān)系曲線。 根據(jù)局部阻力的計(jì)算公式 Hf= 只要測(cè)定出流速和流體流經(jīng)管件或閥件產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，即可確定阻力系數(shù)。 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 實(shí)訓(xùn)裝置由塑料管、螺紋管、細(xì)銅管、彎頭、閥門、流量計(jì)、壓差計(jì)、水槽 和循環(huán)水泵組成。實(shí)訓(xùn)介質(zhì)為水。裝置流程見(jiàn)圖 3 1 — Dg40塑料管；2 — Dg6細(xì)銅管

17、；3— Dg25塑料管；4一①18螺紋管； 5— 孔板流量計(jì)； 6— 文氏流量計(jì)； 7— 截止閥； 8— 彎頭； 9— 皮托管； 10— 突然擴(kuò)大； 11— 調(diào)節(jié)閥； 12— 水位式測(cè)壓計(jì)； 13— 倒 U 形管； 14— U 形管； 15— 量筒； 16— 活動(dòng)擺頭； 17— 電氣盒； 18— 水槽； 19— 計(jì)量槽水位計(jì)； 20— 測(cè)壓點(diǎn)； 21— 閘閥； 22、 23 閘閥； 24— 針行閥； 25— 水泵。 圖3 1 本裝置能夠測(cè)定直管內(nèi)滯流和湍流的直管阻力損失、摩擦系數(shù)及摩擦系數(shù)和 雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系， 螺紋管阻力損失、 摩擦系數(shù)及摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系， 管件和閥件

18、的局部阻力損失和阻力系數(shù)及阻力系數(shù)的平均值。仍能夠進(jìn)行流 量計(jì)的校正實(shí)驗(yàn)。 塑料直管倆端的壓強(qiáng)差用 U 形管壓差計(jì)測(cè)量， 指示液為水銀。 彎頭倆端的壓 強(qiáng)差用倒 U 形管壓差計(jì)測(cè)量，細(xì)銅管倆端壓強(qiáng)差用水位計(jì)式測(cè)壓計(jì)測(cè)量。 實(shí)訓(xùn)前，應(yīng)根據(jù)測(cè)定目標(biāo)確定相應(yīng)流程，即打開(kāi)某些閥門或關(guān)閉某些閥門， 組成特定的測(cè)試回路，找好測(cè)試點(diǎn)安排專人記錄。注意排除管路和壓差計(jì)中 的氣體， 排氣時(shí)要嚴(yán)防 U 形管中水銀被沖走。 操作中應(yīng)緩慢改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度， 保證管內(nèi)流體流量緩慢變化。流量調(diào)節(jié)后須經(jīng)壹定時(shí)間的穩(wěn)定方可測(cè)取各有 關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)。 四、實(shí)訓(xùn)步驟 （壹）湍流區(qū)摩擦系數(shù)的測(cè)定 1、打開(kāi)閘閥（2

19、1）,關(guān)閉截止閥（7）,組成如下圖的測(cè)試回路； 圖3—1 2、排除管路和 U形管壓差計(jì)中的氣泡； 3、利用秒表、擺頭和計(jì)量槽測(cè)流量，記錄流量數(shù)據(jù) （也能夠讀取連接在孔板 流量計(jì)處的壓差計(jì)讀數(shù)），同時(shí)讀取和記錄連接在塑料管倆截面的 U形管壓 差計(jì)的讀數(shù)； 4、調(diào)節(jié)流量，記錄在不同流量下的流量數(shù)據(jù)和 U形管壓差計(jì)的讀數(shù)。 （二）彎頭阻力系數(shù)的測(cè)定 在測(cè)定摩擦系數(shù)的同時(shí)，能夠測(cè)定彎頭白^阻力系數(shù)。在記錄流量數(shù)據(jù)、 U形 管壓差計(jì)讀數(shù)的同時(shí)記錄連接在彎頭倆端的倒 U形管壓差計(jì)的讀數(shù)。 （三）滯流區(qū)摩擦系數(shù)的測(cè)定 1、關(guān)閉閘閥（21）,打開(kāi)截止閥（7）,組成如下圖的測(cè)試回路。 圖3

20、—2 為使閥門調(diào)節(jié)性能良好和穩(wěn)定，須控制閥前壓力，方法是使閥 （22）半開(kāi)，（例 如全程閥門手輪轉(zhuǎn) 7圈，半開(kāi)為3.5圈。）針形閥（24）全開(kāi)，然后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥 （11）,使細(xì)銅管的流量達(dá)最大（即水位計(jì)水位達(dá)最高點(diǎn)），此時(shí)閥前壓力適當(dāng)， 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥（11）的開(kāi)度不變，靠閥（22）和針形閥（24）調(diào)節(jié)細(xì)銅管 中水的流量； 2、排除管路和水位計(jì)中的氣泡； 3、關(guān)閉針形閥（24）,倆水位計(jì)液面在同壹水平面上，調(diào)整標(biāo)尺使倆水位計(jì)標(biāo) 尺有相同的指示值； 4、打開(kāi)針形閥（24）,調(diào)節(jié)不同的流量，分別記錄倆水位計(jì)的讀數(shù)，同時(shí)用秒 表和量筒測(cè)量流量，記錄流量和有關(guān)參數(shù)值； 5、實(shí)驗(yàn)時(shí)須保證

21、細(xì)銅管內(nèi)的水是層流流動(dòng)，改變流量時(shí)應(yīng)慢慢調(diào)節(jié)針形閥， 使流量緩慢變化，減輕因流體對(duì)管路沖擊而產(chǎn)生的振動(dòng)，保證層流流動(dòng)狀態(tài) 和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理 湍流區(qū)摩擦系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表 L= m; d= mm; 1 格= L 序 號(hào) 壓差計(jì)讀數(shù) mmHg 流里記錄 水 溫C [m3/s] 雷諾 準(zhǔn)數(shù) （R） 摩擦 系數(shù) （入） 左 右 差值 R 時(shí) 間 s 始 格 終 格 體 積 ［升］ 1 2  3

22、 4 5 6 7 8 9 彎頭阻力系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表 d= mm 序 號(hào) 壓差計(jì)讀數(shù)[mmH2O] 水溫 C [m3/s] 雷諾準(zhǔn)數(shù) (R) 摩擦系數(shù) (入) 左 右 差值R 1 2 3

23、 4 5 6 7 8 9 滯流區(qū)摩擦系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表 序 號(hào) 水位計(jì)讀數(shù)[mmH2O] 流量記錄[m3/S] 水溫 C 雷諾 準(zhǔn)數(shù)R 摩擦 系數(shù) 入 進(jìn)口 出口 差值R 體積 時(shí)間 秒 1 2 3 4 5

24、 6 7 8 9 結(jié)果分析 阻力系數(shù)的平均值 滯流區(qū)摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系圖 六、思考題 1、如果細(xì)銅管不水平，倆水位計(jì)標(biāo)尺讀數(shù)值之差是否表示流過(guò)這段銅管的 阻力損失？為什么？ 2、彎頭倆測(cè)點(diǎn)且不在同壹水平面上，這樣測(cè)得的壓強(qiáng)差是否能表示水流過(guò) 彎頭而產(chǎn)生的阻力損失？為什么？ 3、彎頭倆側(cè)的測(cè)壓點(diǎn)距彎頭進(jìn)出口都有壹段直管段，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有 影響？為什么？ 4、以水為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)作出的 Moody圖

25、，能否在輸油管路阻力計(jì)算中得到應(yīng)用？ 為什么？ 5、U形管壓差計(jì)上裝設(shè)“平衡閥”有何作用？在什么情況下它是開(kāi)著的？ 又在什么情況下是關(guān)閉的？ 6、流速越大，則阻力損失越大，流速小，則管徑需要的大，生產(chǎn)如何實(shí)現(xiàn) 最佳化控制？ 實(shí)訓(xùn)四離心泵性能曲線的測(cè)定 實(shí)訓(xùn)目的 了解離心泵的特性； 學(xué)習(xí)離心泵特性曲線的測(cè)定方法； 熟悉離心泵操作方法和特性曲線的應(yīng)用。 二、基本原理 在生產(chǎn)上選用壹臺(tái)既能滿足生產(chǎn)要求，有經(jīng)濟(jì)合理的離心泵時(shí)，壹般總是根 據(jù)生產(chǎn)所需要的壓頭和流量，參照泵的性能來(lái)決定其泵的型號(hào)。 本實(shí)訓(xùn)旨在測(cè)定離心泵的特性曲線： H —Q曲線;N —Q曲線；刀一Q曲線。 流量的測(cè)

26、定和計(jì)算： 本實(shí)訓(xùn)采用透明渦輪流量計(jì)來(lái)測(cè)定泵的送液能力，透明渦輪流量計(jì)由變送器 和顯示儀表組成，而變送器又由渦輪、磁電傳感器和前置放大器組成，其原 理是變送器內(nèi)的渦輪借助于流體動(dòng)能而旋轉(zhuǎn)，渦輪即周期性的改變磁電感應(yīng) 系統(tǒng)中的磁阻值，使通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生脈沖電訊號(hào)，經(jīng)前置 放大后，送二次儀表實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。此種流量計(jì)有測(cè)量范圍大精度等級(jí)高等 特點(diǎn)。 本流量計(jì)的計(jì)算公式： 式中：f—流量計(jì)顯示儀表（頻率計(jì)）示值（ Hz） Q—流量（m3/h） E—流量系數(shù)（=73.01s/升） 離心泵揚(yáng)程的測(cè)量和計(jì)算： 離心泵入口處裝真空表（P1）,出口處裝壓力表（P2）。在倆測(cè)壓點(diǎn)處列柏

27、努 利方程式： 由于倆測(cè)壓點(diǎn)相距很近， 且離心泵吸入管、 排出管管徑相同， 故忽略高度差、 阻力損失、動(dòng)能差。上式簡(jiǎn)化為： （米） 式中：－入口測(cè)壓點(diǎn)真空表讀數(shù) （mmHg） －出口測(cè)壓點(diǎn)壓力表讀數(shù) （kgf/cm2） 離心泵軸功率的測(cè)量和計(jì)算： 本實(shí)驗(yàn)采用馬達(dá)天平測(cè)定功率，馬達(dá)天平測(cè)功率的原理是根據(jù)泵軸轉(zhuǎn)矩的變 化來(lái)測(cè)定軸功率的。此種方法具有使用可靠準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。 其計(jì)算公式如下： 由上倆式得： （千瓦） 式中： M －轉(zhuǎn)矩 （牛*米） n －轉(zhuǎn)速（ 1/60 赫茲即轉(zhuǎn) /分） P—祛碼質(zhì)量（kg） L—力臂長(zhǎng)（m）（本實(shí)驗(yàn)裝置=0.4869m） 離心泵效率的計(jì)

28、算： 離心泵的效率是其有效功率（ Ne）和軸功率之比（N）,有效功率是液體實(shí)際 上自泵得到的功率。 Ne=QH 因（瓦尸QH pg/1000（千瓦） 則： 轉(zhuǎn)速改變時(shí)的換算： 特性曲線是某指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速和指定轉(zhuǎn)速有差異， 應(yīng)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算成為指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)值。 根據(jù)比例定律，轉(zhuǎn)速和流量、揚(yáng)程、軸功率的換算關(guān)系如下： 式中：n—實(shí)測(cè)得轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） n1 一泵指定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） H—實(shí)測(cè)得揚(yáng)程（m） H1—指定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程（m） N ―實(shí)測(cè)得軸功率 （kW） N1 ―指定轉(zhuǎn)速下的軸功率 （kW） 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 如圖所示，誰(shuí)從水槽 15

29、經(jīng)泵 1，出口閥 3（調(diào)節(jié)流量用） 、渦輪流量計(jì) 13 再 返回水槽。 1 — 離心泵 2—進(jìn)口閥 3—出口閥 4—真空表 5—壓力表 6—轉(zhuǎn)速表 7—轉(zhuǎn)速傳感器 8—冷卻風(fēng)機(jī) 9—灌水閥 10—頻率表 11—透明渦輪變速器 12—計(jì)量槽 13—水槽 14—溫度計(jì) 四、實(shí)訓(xùn)步驟 1 、檢查：檢查泵軸承潤(rùn)滑情況，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器檢查轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，填料 是否松動(dòng)。 2、灌泵：打開(kāi)加水漏斗閥門和泵殼頂部的排氣考克，向泵內(nèi)灌水，到進(jìn)水 管和泵體內(nèi)充滿水為止。然后關(guān)閉加水閥和排氣考克。 3、啟泵：關(guān)閉泵出口閥門，經(jīng)指導(dǎo)教師許可后，接通電機(jī)電源，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)， 運(yùn)轉(zhuǎn)2到3分鐘后，若無(wú)異常

30、現(xiàn)象，便可慢慢開(kāi)啟出口閥，使其有較小的流 量，排去管路中的氣體。 讀取數(shù)據(jù)： (1)在出口閥門完全關(guān)閉時(shí)讀取壓力表、真空表、流量計(jì)顯示儀表、轉(zhuǎn)速 計(jì)及馬達(dá)天平的祛碼數(shù)值。 (2)用出口閥門調(diào)節(jié)流量，在每壹次流量調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，讀取之上參數(shù)。直 至出口閥全開(kāi)為止，應(yīng)讀取五到十組數(shù)據(jù)。 關(guān)小入口閥，觀察氣蝕現(xiàn)象。 關(guān)閉出口閥，停電動(dòng)機(jī)。 測(cè)量水溫及設(shè)備方面的有關(guān)數(shù)據(jù)。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理 離心泵性能曲線的測(cè)定 泵的類型規(guī)格 轉(zhuǎn)速 葉輪直徑 流量系數(shù) X檔 測(cè)功機(jī)臂長(zhǎng) 水溫 號(hào) 流量計(jì)讀 數(shù) f ( Hz) 真空表P11 (mmHg) 壓力表P21 (kgf/cm2

31、) 轉(zhuǎn)速 n l l/min ) 天平祛 碼質(zhì)里P (kg) 油Q 揚(yáng)程H 軸功 率N 效率T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 六、思考題： 試從所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，離心泵為什么

32、要在出口閥關(guān)閉的情況下啟 動(dòng)？ 離心泵啟動(dòng)前為什么必須灌水排氣？ 試從理論上加以分析，用實(shí)驗(yàn)用的這臺(tái)泵輸送密度為 1280 (kg/m3)的鹽水 (忽略粘度的影響)，在相同流量下你認(rèn)為泵的壓頭是否變化？同壹溫度下 的吸入高度是否會(huì)變化？同壹排量時(shí)的功率是否會(huì)變化？ 離心泵的送液能力，為什么能夠通過(guò)出口閥的調(diào)節(jié)加以改變？往復(fù)泵的送液 能力是否也可采用同樣的調(diào)節(jié)方法？為什么？ 實(shí)訓(xùn)五傳熱 壹、實(shí)訓(xùn)目的 測(cè)定空氣在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的給熱系數(shù)。 用準(zhǔn)數(shù)法把測(cè)得的數(shù)據(jù)整理成描述過(guò)程規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式，確定通用的給熱系 數(shù)關(guān)聯(lián)式的系數(shù)，且和教材中相應(yīng)的公式進(jìn)行比較。 了解影響給熱

33、系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途經(jīng)。 二、基本原理 套管式換熱器：空氣在管內(nèi)流動(dòng)，環(huán)隙中為飽和蒸氣加熱。 1、加熱量： Q=WCCC （t1-t2） =KiAi △tm 在空氣和蒸汽冷凝傳入過(guò)程中，熱阻主要集中在管內(nèi)空氣壹側(cè)，而管外壹側(cè) 蒸汽冷凝和銅管熱阻遠(yuǎn)比空氣的熱阻小，即： ivv。所以：iK 即： 綜上所述， 只要在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得空氣流量 WC 和進(jìn)出口溫度 t1 、 t2, 飽和蒸汽的 溫度T （或壓力）及傳熱面積 A,就能夠求得空氣壹側(cè)的傳熱系數(shù)。 式中： Q— 單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量（ KJ/s ） WC —空氣質(zhì)量流量（ Kg/s ） Cp一空氣進(jìn)出口溫度下的平均比熱（

34、 KJ/Kg. C） t1、t2一空氣進(jìn)出口溫度（C） Ki —總傳熱系數(shù)（ KW/m2. ℃） Ai —以園關(guān)內(nèi)徑為基準(zhǔn)的傳熱面積（ m2 ） △ tm —對(duì)數(shù)平均傳熱溫度差 （℃ ） 2 、根據(jù)廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)在管長(zhǎng)大于管內(nèi)徑 50 倍時(shí)的傳熱膜系數(shù)能夠由以下準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式表示： Nu=bRemPrn 式中： b、 m 、 n 均是能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。 對(duì)氣體而言， 從理論上分析， 原子數(shù)相同的氣體 Pr 準(zhǔn)數(shù)應(yīng)為常數(shù)， 不隨溫度、 壓力而變。根據(jù)實(shí)際測(cè)定，基本上符合理論分析，干空氣在各種不同溫度下 的 Pr 數(shù)值基本不變。 設(shè)： b1=bP

35、rn 則： Nu=b1Rem 倆端取對(duì)數(shù)： logNu=logb1+mlogRe 其中： 用 logNu 對(duì) logRe 在坐標(biāo)紙上作圖可得壹直線，直線的斜率為 m,m 確定后， b1 可由計(jì)算求得： 式中：“一空氣和管壁間的傳熱膜系數(shù) （w/m2. C ） d—管內(nèi)徑（m） de—當(dāng)量直徑（m） 入一空氣導(dǎo)熱系數(shù)（w/m. C ） 流量的測(cè)量： 本試驗(yàn)裝置采用孔板流量計(jì)測(cè)定空氣的流量，其流量計(jì)算公式為： 式中：Vs一流量（m3/s） Co—孔流系數(shù)（Co=0.855） dO一孔板噴嘴口直徑(dO=20.32mm) — 壓差計(jì)指示液密度 (kg/m3) — 被測(cè)介

36、質(zhì)密度 (kg/m3) R— 壓差計(jì)計(jì)算值 (R=1.01R1) (單管壓差計(jì)) R1 —壓差計(jì)示值( m ) 溫度的測(cè)量： 本試驗(yàn)裝置采用 UJ36 型直流式電位差計(jì)，測(cè)量空氣進(jìn)出口、蒸汽、管壁的 溫度。 UJ36 型電位差計(jì)采用補(bǔ)償原理， 使被測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和恒定的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì) 相互比較，是壹種高精度測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法，查毫伏數(shù)和溫度的關(guān)系表，即 可求出所測(cè)溫度。 注：毫伏數(shù)和溫度關(guān)系表附后。 例：所測(cè)電動(dòng)勢(shì)=3.8816mv,根據(jù)毫伏數(shù)和溫度關(guān)系表， 查得溫度T和修正值。 則所測(cè)溫度為：T1=T+修正值=92+1.18=93.18( C) 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 本試訓(xùn)裝置是

37、由倆個(gè)套管換熱器組成，其中壹個(gè)內(nèi)管是光滑管，另壹個(gè)是螺 旋管，如圖所示(圖中只畫(huà)出壹個(gè)套管，另壹個(gè)套管流程完全相同) ?？諝? 由風(fēng)機(jī) 1 輸送，經(jīng)孔板流量計(jì) 2，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 3，再經(jīng)套管換熱器內(nèi)管后， 排向大氣。蒸汽由鍋爐供應(yīng)，經(jīng)蒸汽控制閥 11 進(jìn)入套管換熱器環(huán)隙空間， 不凝性氣體由放氣旋塞 12 排出，冷凝液由疏水器 13 排出。 1 — 風(fēng)機(jī) 2—流量計(jì) 3—調(diào)節(jié)閥 4—蒸汽套管 5—視鏡 6—溫度計(jì) 7—熱電偶 8—安全法 9—壓力表 10—壓差計(jì) 11—蒸汽閥 12—放氣旋塞 13—疏水器 14—熱點(diǎn)偶轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 15—電位計(jì) 16—冰瓶 設(shè)備主要數(shù)據(jù)： 光滑管內(nèi)經(jīng)

38、 d=17.8mm 螺旋管內(nèi)經(jīng) dZ=17.4mm 有效傳熱管長(zhǎng) L=1.224m 孔板流量計(jì)噴嘴直徑 dO=20.32mm 四、實(shí)訓(xùn)步驟 先見(jiàn)實(shí)訓(xùn)講義，了解實(shí)訓(xùn)目的和原理后，到實(shí)訓(xùn)室觀察實(shí)訓(xùn)裝置，明確實(shí)訓(xùn) 數(shù)據(jù)的測(cè)量方法。 實(shí)訓(xùn)前接好 UJ36 型電位差計(jì)測(cè)量?jī)x器，檢查單管壓差計(jì)及供水供電情況。 經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，打開(kāi)蒸汽控制閥門 11，排放不凝性氣體，然后啟動(dòng)風(fēng)機(jī) 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 實(shí)訓(xùn)從大風(fēng)量做起，用風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，蒸汽壓力壹般控制在 0.5 到 1kgf/cm2( 表壓 )左右，不宜太高。 實(shí)訓(xùn)共測(cè)取 5 個(gè)不同風(fēng)量下的數(shù)據(jù)， 做好后切斷電熱鍋爐電源， 切斷蒸汽源

39、， 然后停風(fēng)機(jī)。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理 圓形直管中氣體傳熱膜系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 加 熱管 內(nèi)經(jīng) mm ； 加 熱管 長(zhǎng)度 m ； 加熱 面積 m2； 加熱管材料 ；Pr= Pr0.4= ; Cp= ; = = kg/m3 序 號(hào) 孔板流量 計(jì) mmH2O 質(zhì)量 流量 Kg/s 加熱蒸汽 空氣溫 度C 傳 執(zhí) 八、、 里 Qc 傳熱膜系數(shù) Nu Re 左 右 壓力 溫度 進(jìn) 口 出 口 1 2 3 4

40、 5 6 7 8 9 10 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以 Re和Nu為坐標(biāo)，描出光滑管或螺旋管的 Re—Nu圖。 求出其斜率 m值及bl值。 六、思考題 有人提出以下幾個(gè)方案來(lái)強(qiáng)化本實(shí)驗(yàn)裝置的傳熱強(qiáng)度 (Q/A),試聯(lián)系傳熱方 稱式加以分析比較，見(jiàn)見(jiàn)這些方案各有何優(yōu)缺點(diǎn)，且和螺旋管強(qiáng)

41、化傳熱方案 比較，得出什么結(jié)論。 四種方案如下： 提高空氣流速； 提高蒸汽壓強(qiáng)； 采用過(guò)熱蒸汽提高蒸汽溫度； 在蒸汽壹測(cè)管壁上加裝翅片，增大冷凝面積，導(dǎo)走冷凝液。 求管壁、管外、管內(nèi)的熱阻及其所占總熱阻的百分比。 附：毫伏表和溫度關(guān)系表 毫伏數(shù) (mv) 溫 度 T(C) 修正值 (C) 毫伏數(shù)(mv) 溫 度 T(C) 修正值 (C) 0 0 0 3.0718 74 r 1.24 0.0389 1 0.11 3.1167 75 1.25 0.0779 2 0.22 3.1608 76 1.11 0.1167 3 0.3

42、3 3.2055 77 r 1.16 0.1555 4 0.52 3.2507 78 1.01 0.1947 5 0.83 3.2952 79 0.84 0.2338 6 0.72 3.3393 80 1.06  0.2730 7 0.83 3.3845 81 1.17 0.3124 8 0.96 3.4289 82 1.15 0.3517 9 0.77 3.4742 83 P 1.06 0.3911 10 0.93 3.5192 84 1.11 0.4207 11 0.84 3.5643

43、85 1.22 0.4705 12 0.9 3.6089 86 r 1.05 0.5101 13 0.81 3.6537 87 P 1.29 0.5496 14 0.94 3.6997 88 1.12 0.5896 15 0.93 3.7446 89 1.06 0.6294 16 0.95 3.7912 90 P 1.18 0.6696 17 0.83 3.8357 91 1.20 0.7090 18 0.68 3.8816 92 1.18 0.7495 19 0.51 3.9276 93 P 1

44、.52 0.7899 20 0.56 3.9728 94 1.41 0.8300 21 0.53 4.0199 95 1.34 0.6704 22 0.7 4.0670 96 P 1.88 0.9113 23 0.52 4.1141 97 r 1.91 0.9532 24 0.43 4.1597 98 1.87 0.9919 25 0.4 4.2021 99 1.89 1.0324 26 0.52 4.2511 100 r 2.20 1.0732 27 0.6 4.2696 101 2.22 1.

45、1142 28 0.64 4.3437 102 2.79 1.1549 29 0.56 4.3904 103 P 2.79 1.1962 30 0.6 4.4330 104 2.82 1.2373 31 0.63 4.4825 105 2.83 1.2781 32 0.62 4.5285 106 r 2.81 1.3189 33 0.65 4.5760 107 2.89 1.3607 34 0.7 4.6218 108 2.95 1.4007 35 0.72 4.6708 109 P 2.89 1.

46、4432 36 0.53 4.7154 110 r 2.9 1.4842 37 0.57 4.7642 111 2.72 1.5259 38 0.57 4.8110 112 2.82 1.5673 39 0.57 4.8612 113 [2.66 1.6093 40 0.63 4.9070 114 2.65 1.6512 41 0.59 4.9546 115 2.74 1.6939 42 0.57 5.0016 116 P 2.89 1.7356 43 0.47 5.0489 117 2.75 1.

47、7776 44 0.43 5.0790 118 2.69 2.2879 56 0.85 5.1149 119 2.63 2.3312 57 0.79 5.1919 120 2.88 2.3741 58 0.71 5.2403 121 2.89 2.4174 59 0.74 5.2890 122 2.96 2.4606 60 0.72 5.3362 123 2.96 2.5039 61 0.66 5.3855 124 2.96 2.5467 62 0.67 5.4338 125 2.85 2.5897

48、 63 0.69 5.4773 126 2.81 2.6336 64 0.54 5.5261 127 2.97 2.6765 65 0.56 5.5696 128 2.99 2.7205 66 10.51 5.6238 129 P 2.98 2.7636 67 1 0.74 5.6724 130 1 3.01 2.7636 68 0.69 5.7192 131 [2.90 2.8519 69 0.65 5.770 132 2.79 2.8950 70 [0.67 5.8207 133 :2.68

49、 2.9397 71 0.59 5.8696 134 2.78 2.9833 72 1.01 5.9180 135 2.79 3.9285 73 10.87 5.9681 136 r 2.80 實(shí)訓(xùn)六精福 壹、實(shí)訓(xùn)目的 1、了解篩板式精儲(chǔ)塔的結(jié)構(gòu)。 2、熟悉篩板式精儲(chǔ)塔的操作方法。 3、測(cè)定全回流時(shí)的總塔板效率。 二、基本原理 在板式精微塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，氣液倆相在塔 板上層層接觸，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)、傳熱過(guò)程而達(dá)到分離的目的。如果在每層塔板上 液體和其上升的蒸汽處于平衡狀態(tài)，則該塔板成為理論版，然而在實(shí)際操作 的塔中，由于接

50、觸時(shí)間有限，氣液倆相不可能達(dá)到平衡，即實(shí)際塔板的分離 效果達(dá)不到壹?jí)K理論版的作用，因此精微塔所需的實(shí)際板數(shù)總是比理論板數(shù) 要多。對(duì)二元物系，尚已知?dú)庖浩胶鈹?shù)據(jù)，在全回流時(shí)，根據(jù)塔頂、塔頂、 塔底液相組成可求得理論板數(shù)。理論板數(shù) NT和實(shí)際塔板數(shù)N之比，稱作塔 的總板效率刀,表不為：N n NT/N 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 本實(shí)訓(xùn)裝置為壹小型篩板塔，見(jiàn)圖，共有 7層篩板，板上開(kāi)有。2mm篩孔 12個(gè)，塔徑為50mm,板間距為100mm。塔管部分上、中、下端各裝有壹玻 璃段，用以觀察塔板上的氣液鼓泡接觸情況和回流情況。塔底有壹加熱釜， 裝有液面計(jì)、 WZB-BA玻璃鉗電阻溫度計(jì)、 YEJ-101型

51、壓力指示儀接管，加 料接管和釜液取樣考克。塔頂為壹蛇管式冷凝器，冷卻水走管內(nèi)，酒精蒸氣 在管外冷凝，冷凝液可由塔頂全部回流，也能夠由塔頂取樣管將冷凝液（儲(chǔ) 出液）全部放出。 另外，加熱釜裝有 700W電爐絲，用TDGC1/0.5型調(diào)壓器控制電加熱量， 塔頂溫度、塔釜溫度根據(jù)動(dòng)圈指示儀記錄，塔釜壓差根據(jù)壓力指示儀記錄。 1 一取樣考克2—液面計(jì)3—加熱器4—塔釜 5—釜溫接管6—加料口 7—玻璃塔節(jié)8—液流擋板 9一降液管10—塔板11—不銹鋼塔節(jié)12一塔頂取樣口 13—冷凝器14一放空口 15—測(cè)溫口 16—冷卻水出口 17—冷卻水進(jìn)口 18—測(cè)壓管19—儀表柜 四、實(shí)訓(xùn)步驟

52、1、先見(jiàn)實(shí)訓(xùn)講義，了解實(shí)訓(xùn)目的和原理后，到實(shí)訓(xùn)室熟悉精儲(chǔ)塔設(shè)備的結(jié) 構(gòu)和流程，且了解各部分的作用，檢察加熱釜中的料是否適當(dāng)，壹般控制在 約為液面計(jì)的2/3左右。 2、檢察供電、供水情況，經(jīng)輔導(dǎo)老師檢查同意后，然后打開(kāi)電源，進(jìn)入實(shí) 驗(yàn)。 3、精微塔通常正常擔(dān)任的條件為： 物料—乙醇—水（工業(yè)酒精即可） 釜中料液量—約5公斤 料液中的乙醇濃度—10?25% （重量） 加熱器功率—700W左右（2.5~4A ） 冷卻水量—50?100升/小時(shí) 釜壓差—60?130mm水柱 4、注意觀察塔頂、塔釜的溫度變化和塔頂?shù)谝級(jí)K塔板的情況，當(dāng)上升蒸汽 的冷液開(kāi)始回流時(shí)，打開(kāi)冷卻水閥，冷卻水量可

53、由轉(zhuǎn)子流量計(jì)觀察，其用量 能將全部酒精蒸氣冷凝下來(lái)即可，不必將水閥全部打開(kāi)，以免造成浪費(fèi)，但 也要注意勿因冷卻水過(guò)少而使蒸汽從塔頂噴出。 5、當(dāng)塔板上氣浪鼓泡正常，操作穩(wěn)定，且待塔頂、塔釜溫度恒定不變，即 可開(kāi)始取樣。 6、由塔頂取樣管和釜底取樣考克用錐瓶取適量試樣，取樣前應(yīng)先取少量試 樣沖洗壹、二次，取樣后用塞子將錐瓶蓋上，且使其冷卻，用比重天平稱出 比重，且用酒精組分對(duì)照表查得酒精重量百分比濃度。 7、取樣后，加熱電流調(diào)到 5安培左右，能夠觀察到液泛現(xiàn)象，此時(shí)塔內(nèi)壓 力明顯增加，現(xiàn)象觀察后，將加熱電流緩慢減小到零，切斷調(diào)壓器電源，待 塔內(nèi)沒(méi)有回流時(shí)將冷卻水閥門關(guān)閉。 五、數(shù)據(jù)記錄和

54、結(jié)果處理 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計(jì)算精儲(chǔ)塔的總板效率。 2、討論試驗(yàn)結(jié)果。 精福實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)記錄表 塔徑: mm板間距： mm塔板數(shù)： 塊 序 號(hào) 加 執(zhí) 八、、 電 流 A 電 功 率 W 溫度 塔內(nèi) 壓強(qiáng) mmH 2O 塔頂樣品 ［塔底樣品 總 板 效 率 備 注 塔 頂 C 塔 釜 C 溫 度 C 比 重 重 量 % 分 子 % 溫 度 C 比 重 重 量 % 分 子 % 1 2 3

55、 4 5 6  7 8 9 1 0 六、思考題 1、精儲(chǔ)塔實(shí)驗(yàn)裝置由哪幾個(gè)主要部分組成？試述其基本流程? 2、測(cè)全回流總板效

56、率時(shí)，如何操作？需測(cè)取哪幾個(gè)參數(shù)？ 3、取樣位置如何？取樣時(shí)應(yīng)注意什么？ 4、比重天平如何使用？ 酒精溶液重量、容量百分濃度沸點(diǎn)比重表 重 量％ 容量％ 沸點(diǎn)c 在15 C 時(shí)比重 重量％ 容量％ 沸點(diǎn)c 在 15c時(shí) 比重 0.001 0.0012 40 47.29 83.10 0.9399 0.01 0.0125 45 52.62 82.55 0.9297 0.05 0.0625 50 57.78 81.90 0.9190 0.10 0.125 55 62.80 81.40 0.

57、9078 0.40 0.500 99.48 0.9992 60 67.54 81.05 0.8965 0.50 0.625 99.36 0.9990 65 72.32 80.60 0.8849 1.00 1.25 98.76 0.9980 70 76.85 80.20 0.8730 1.50 1.875 98.20 0.9972 75 81.21 79.75 0.8611 2.00 2.500 97.79 0.9963 80 85.41 79.50 0.8489 2.50 3.125 97.35 0.995

58、4 81 86.21 79.40 0.8467 3.00 3.750 96.88 0.9946 82 87.04 79.30 0.8440 3.50 4.375 96.40 0.9937 83 87.85 79.18 0.8415 4.00 5.00 95.80 0.9928 84 88.63 79.15 0.8390 4.50 5.625 95.40 0.9921 85 89.41 79.12 0.8365 5.0 6.25 95.00 0.9913 86 90.18 79.08 0.8340 5.50

59、 6.90 94.63 0.9905 87 90.95 79.03 0.8314 6.00 7.94 94.16 0.9897 88 91.71 78.98 0.8288 6.50 8.10 93.66 0.9890 89 92.47 78.93 0.8261 7.00 8.714 93.30 0.9883 90 93.25 78.88 0.8234 7.50 9.325 92.95 0.9875 91 93.94 78.83 0.8208 8.00 9.94 92.60 0.9867 92 94.6

60、7 78.78 0.8181 8.50 10.56 92.27 0.9860 93 95.38 78.73 0.8153 9.00 11.16 91.78 0.9854 94 96.08 78.68 0.8124 9.50 11.77 91.55 0.9847 95 96.77 78.63 0.8096 10.00 12.39 91.30 0.9843 96 97.44 78.58 0.8067 15 18.40 88.6 0.9779 97 98.10 78.53 0.8037 20 24.46 87.

61、00 0.9717 98 98.75 78.48 0.8006 25 30.36 85.70 0.9653 99 99.38 78.43 0.797 30 36.16 84.70 0.9579 100 100 78.35 0.794 35 41.80 83.65 0.9494 實(shí)訓(xùn)七吸收系數(shù)的測(cè)定 壹、實(shí)訓(xùn)目的 了解填料吸收裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)； 掌握吸收系數(shù)的測(cè)定方法； 了解空塔氣速和噴淋密度對(duì)總吸收系數(shù)的影響； 了解氣體空塔流速和壓強(qiáng)降的關(guān)系。 二、基本原理 根據(jù)傳質(zhì)速率方程：即； 所以； 通過(guò)實(shí)

62、驗(yàn)分別測(cè)定和計(jì)算（單位時(shí)間吸收的組分量） 、（氣液倆相接觸面積）、 （平均傳質(zhì)推動(dòng)力）的值，便可代入上式計(jì)算得吸收系數(shù)的值。 單位時(shí)間吸收的組分量 G （Kmol/h） 上式中：V（惰性氣體流量）用空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)定； Y1（進(jìn)塔氣體組成）可通 過(guò)測(cè)定進(jìn)塔時(shí)氨及空氣流量來(lái)計(jì)算得到； Y2（出塔氣體組成）采用化學(xué)法進(jìn)行 尾氣分析測(cè)定和計(jì)算得到。 氣液倆相接觸面積 F（m2） 上式中：V一填料的總體積（m3） Z一填料層高度（m） D一吸收塔的內(nèi)徑（m） a一有效比表面積（m2/m3） 式中：at一干填料的比表面積（m2/m3） 刀一填料的表面效率，可根據(jù)最小潤(rùn)濕分率查圖

63、表（參見(jiàn)教材） 最小潤(rùn)濕分率= 式中：填料的最小潤(rùn)濕分率 =0.08m3/m2.h（規(guī)定的最少潤(rùn)濕率） 操作的北^濕率 =W/at（m3/m2.h） 式中：W—噴淋密度，每小時(shí)每平方米塔截面上的噴淋的液體量。 平均傳質(zhì)推動(dòng)力 本實(shí)驗(yàn)的吸收過(guò)程處于平衡線是直線的情況下，所以可用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法 計(jì)算。 上式中： P二大氣壓+塔頂表壓+1/2塔內(nèi)壓差 液相濃度5%以下時(shí)亨利系數(shù)和溫度的關(guān)系: 溫 度 (oC) 0 10 20 25 30 40 E(atm) 0.239 0.502 0.778 0.947 1.250 1.938 本實(shí)驗(yàn)中：X1由公

64、式計(jì)算，其中：X2=0 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的計(jì)算公式： 實(shí)驗(yàn)中用的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以 20oC,1atm的空氣為介質(zhì)來(lái)標(biāo)定刻度的，如 果工作介質(zhì)不是該狀態(tài)下的空氣，可用下式來(lái)?yè)Q算刻度指示值： 如果仍需要將 Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0oC,1atm）下的體積Q,則代入下式計(jì)算： 如果測(cè)定的是其它氣體，而且是非 20oC,1atm狀態(tài)空氣下則代入下式計(jì)算： 如果仍需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值： 上式中：分別表示 20oC,1atm狀態(tài)下標(biāo)定氣體和被測(cè)氣體的密度。 5、尾氣分析法計(jì)算 Y2 以稀硫酸（0.02N）為指示液，酚酬:為指示液，將經(jīng)計(jì)量的尾氣通入裝有紅 色的吸收液（稀硫酸和酚酗0的吸

65、收瓶中，吸收液和尾氣中的氨反應(yīng)當(dāng)達(dá)到 終點(diǎn)時(shí)，吸收液變?yōu)榧t色，立即關(guān)閉氣體進(jìn)口考克，記錄尾氣進(jìn)入量，且根 據(jù)硫酸的濃度先將濕式氣體流量計(jì)口讀得的空氣流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 體積流量V0: （V —空氣流量讀數(shù)） 氨的體積： V=22.4VSNS（VS —硫酸溶液的體積 ml；NS —硫酸溶液的當(dāng)量濃度 N毫克當(dāng)量 /毫升） 最后： 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程 如圖為吸收實(shí)訓(xùn)設(shè)備流程圖。 空氣由風(fēng)機(jī)1供給，閥2用于調(diào)節(jié)空氣流量（放 空法）。在氣管中空氣和氨混合入塔， 經(jīng)吸收后排出，出口處有尾氣調(diào)壓閥 9, 這個(gè)閥在不同的流量下能自動(dòng)維持壹定的尾氣壓力，作為尾氣通過(guò)分析器的 推動(dòng)力。 水經(jīng)

66、總閥15進(jìn)入水過(guò)濾減壓器 16,經(jīng)調(diào)解器17及流量計(jì)18入塔。氨氣由 氨并2 23供給，開(kāi)啟氨瓶閥24,氨氣即進(jìn)入自動(dòng)減壓閥 25中，這法能自動(dòng)將 輸出氨氣壓力穩(wěn)定在范圍內(nèi)，氨壓力表 26指示氨瓶?jī)?nèi)部壓力，而氨壓力表 27則指示減壓后的壓力。為了確保安全，緩沖罐上仍裝有安全閥 29,以保 證進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的氨壓不超過(guò)安全允許規(guī)定值（ 1.2kg/m2）,安全閥的排出口 用塑料管引到室外。 為了測(cè)量塔內(nèi)壓力和填料層壓力降，裝有表壓計(jì) 20和壓差計(jì)19。此外，仍 有大氣壓力計(jì)測(cè)量大氣壓力。 1—風(fēng)機(jī)2—空氣調(diào)節(jié)閥3—油分離器4—空氣流量計(jì) 5—填料塔6—柵板7—排液管8—蓮蓬頭 9一尾氣調(diào)節(jié)閥10—尾氣取樣管11—穩(wěn)壓瓶12一旋塞 13—吸收盒14 —濕式氣體流量計(jì) 15—總閥16—水過(guò)濾減壓閥 17一水調(diào)節(jié)閥18—水流量計(jì)19一壓差計(jì)20―塔頂表壓計(jì) 21一表壓計(jì)22一溫度計(jì)23一氨瓶24—氨瓶閥 25—氨自動(dòng)減壓閥 26—氨壓力表 27—氨壓力表 28—緩沖罐 29—膜式安全閥 30—轉(zhuǎn)子流量計(jì) 31—表壓計(jì) 32—空氣進(jìn)口閥 四、實(shí)訓(xùn)步驟 1 、填料塔流