化工原理实验

化工原理实验

实验一 流体流动形态的观察和测定

实验内容：测定流体流动的形态和层流时流体在管路中的速度分布形态。

实验原理:流体流动有两种不同的形态，层流和湍流。流体作层流流动时，流体质点沿轴向做直线运动；流体作湍流流动时，流体质点沿轴向和径向脉动。对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，Re仅与流速有关。本实验通过改变流体在圆管内的流速，观察不同Re下流体的流型及其变化。 实验过程：

1、水槽中充满水，保持液面稳定；

2、调节流量计，使水从圆管内平稳地流动，并保持一定的流量； 3、打开控制红墨水流出的阀门，观察流体流动形态； 4、加大流量，观察红墨水的流动形态； 思考题：

1、 研究流体流动形态对生产有何实际意义？

流体的流动形态分为层流和湍流，在生产过程中需要确定管道的管径、流体的流速等多个参数。当流量恒定时，流速大，则管径小，雷诺数大，为湍流；反之亦然。两种流型的运动方式会影响流体的速度分布，进而影响到流体阻力的计算和流体中的热量传递。所以在实际化工生产过程中，为了优化操作条件，要选择适宜的流体流速。 2、 影响流体流动的因素有哪些？

由Re=duρ/μ得，影响因素有管径、流速、流体密度和粘度。 3、 在什么前提条件下，只用流速的数值判别流体流动形态？ 当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体。 实验二 管道阻力测定实验

实验内容：测定λ-Re的关系，ξ-Re的关系

实验原理：利用伯努利方程，计算出管道阻力大小，再求得管道阻力系数和局部阻力系数。 干燥实验

1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。

答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 精馏实验

2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xF=0.5,泡点进料，在某一回流比下得到D＝0.2kmol/h，xD=0.9，xW=0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD不小于0.9的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D＝0.56kmol/h，你认为：

（1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？

答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW，从而提高了馏出液的产量；由于xD不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措施均能增加提馏段的分离能力。

D的极限值由 DxD

在实际生产中的限制还有：当回流量增加是，发生塔板上液泛和降液管液泛，塔顶、塔釜的热负荷也会受到限制。 实验三 管道阻力的测定

1、在进行测试系统排气时，是否应该关闭系统的出口的阀门？为什么？

在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 2、如何检测测试系统内的空气已经被排除干净？

可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 3、为何本实验数据在对数坐标纸上，进行标绘？

因为本实验中摩擦阻力系数λ与Re的关系式为??AReB, 采用对数坐标系可使之线形化，可方便地求得A和B值。

另：在对数坐标上，对所处理的数据无需在求对数，标出的数值为真值，原点应为1而不是零，直线的截距即为A值，而由直线的斜率可求得B，由于是真值标值，在求直线的斜率时，不能直接用标度数值计算，而应用它的对数，即B?logy2?logy1。

logx2?logx14、在实验测量中，记录测量数据时，一般只应保留一位估计数字，即读取最小刻度的后一位，如微压差计的最小刻度为0.1mm，则正确读数为23.20mmHg，前三位是准确读数，最后一位“0”是估计读出的。此外若是非测量值，必须通过中间运算才得到结果的数据，可按有效数字运算规则进行运算。

5、用出口阀来调节流量的原理是什么？它有什么优缺点？

原理同“离心泵的流量为什么可以通过出口阀门的调节加以改变”。

它的优缺点：优点为调节流量快捷简便，且流量可连续变化，适合于化工连续生产的特点；缺点：当阀门关小时，因流动阻力加大，需要额外多消耗一部分能量，不经济。 6、正常工作的离心泵，在进口处设置阀门是否合理。为什么？

不合理，因为在离心泵启动前，若进口阀打开，泵内的流体会流回储液槽，启动离心泵后易发生气缚现象。

7、为什么在离心泵的进口管下安装底阀，安装底阀后，管路的阻力损失是否会加大？你可否能提出更好的方案？

离心泵的底阀是单向阀，可防止启动前灌入的液体从泵内流出，安装底阀后，管路的流动阻力将增大，可将离心泵安装在液面以下。 传热实验

3、在传热实验中，要提高数据的准确度，在实验操作中要注意哪些问题？ 要注意的问题如下：

（1）、实验过程中应使蒸汽压力维持恒定。

（2）、流量的调节应从大到小，而且每次调节流量后应稳定15分钟后才开始读取数据。 （3）、在用电位差计测定温度时，每次读取数据应先调零。 （4）、在读取数据时，正确地使用有效数据的概念。 4、读取A’时，为什么不能取截距的真实值？

由 Nu=A’Rem, 可知要求A’和m应将其标绘在对数坐标中，可转化为logNu=logA’+mlogRe, 当Re=1时，对数坐标中直线Nu-Re的截距(Nu)Re=1=A’, 但在本实验中Re>>1, 直线的原点为Re=1×104, 由此求得的截距（Nu）Re=104＝A’, A’应由下式求得：A'?1、

(Nu)Re?104(104)m

实验曲线的绘制，需选择合适的坐标系，使图形线性化，对幂函数应选用

坐标系。

A.直角 B.半对数 C.对数 D.其它

2、使用本实验室的阻力实验装置，启动离心泵的正确操作是 。

A、对离心泵进行灌水排气；打开进水管阀门；启动泵；打开出水管阀门。 B、对离心泵进行灌水排气；启动泵；打开进水管阀门；打开出水管阀门。 C、对离心泵进行灌水排气；打开出水管阀门；启动泵；打开进水管阀门。 D、对离心泵进行灌水排气；打开进水管阀门；打开出水管阀门；启动泵。

3、在用饱和水蒸汽加热空气的传热实验中，测得管壁面温度接近蒸汽温度，原因

是 。

A.蒸汽温度高 B.换热管热阻小 C.空气流量小

D.蒸汽冷凝对流传热系数远大于空气对流传热系数

4、换热器上疏水器的作用是排放冷凝液，截留蒸汽。当其发生阻塞，会导致 。

A.不凝性气体增多 B.被加热流体的流量增大 C.换热器的总传热系数减低 D.冷流体出口温度上升 5、列举你在化工原理实验中所用过的三种流量计 、 、 。

6、在干燥操作中，为避免物料产生表面硬化、开裂、起皱等不良现象，常需对降速阶段的干燥条件严格加以控制。通常采用_________________________________方法。 7、在干燥实验中，空气的温度由 加热，温度控制器由 和

组成

8、精馏实验中采用 方法测定乙醇的浓度： 9、精馏塔操作中，可调节和控制的量有：① ② ；③ 等。

10、吸收实验中，空气是由 输送， 采用 法调节空

气的流量。

11、试写出下列几种填料的名

称

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