化工原理實驗講義內蒙古大學化學化工學院化工原理教研室2009.3目錄化工原理實驗基礎知識????????????????????????2實驗一雷諾實驗（B）???????????????????????7實驗二單項流動阻力的測定（A）????????????????????8實驗三單項流動（光滑、粗糙、局部）阻力的測定（B）????????????10實驗四流量計（文丘里）性能測定（A）?????????12實驗五流量計（孔板）性能測定（B）???????????14實驗六離心泵性能測定實驗（A）????????????????????16實驗七離心泵計算機數據采集及過程控制實驗（B）??????????????18實驗八旋風分離器的原理及操作（A）??????????????20實驗九恒壓過濾常數測定實驗（B）??????????????21實驗十氣---汽對流傳熱實驗A）??????????????23實驗十一氣─汽對流傳熱綜合實驗（B）???????????25實驗十二裸管與絕熱管傳熱實驗（B）????????????29實驗十三簿膜蒸發實驗（B）?????????????31實驗十四精餾塔計算機數據采集和過程控制實驗（B）???????????????33實驗十五填料塔液側傳質膜系數的測定（B）???????????????38實驗十六液─液萃取塔實驗（B）???????????????41實驗十七計算機控制干燥速率曲線測定實驗（B）???????????451化工原理實驗基礎知識緒論化工原理實驗是化工、制藥、環境、食品、生物工程等院系或專業教學計劃中的一門必修課程。化工原理實驗屬于工程實驗范疇，與一般化學實驗相比，不同之處在于它具有工程特點。每個實驗項目都相當于化工生產中的一個單元操作，通過實驗能建立起一定的工程概念，同時，隨著實驗課的進行，會遇到大量的工程實際問題，對理工科學生來說，可以在實驗過程中更實際、更有效地學到更多工程實驗方面的原理及測試手段，可以發現復雜的真實設備與工藝過程同描述這一過程的數學模型之間的關系，也可以認識到對于一個看起來似乎很復雜的過程，一經了解，可以只用最基本的原理來解釋和描述。因此，在實驗課的全過程中，學生在思維方法和創新能力方面都得到培養和提高，為今后的工作打下堅實的基礎。一、化工原理實驗教學目的化工原理實驗教學的目的主要有以下幾點：1．鞏固和深化理論知識在學習化工原理課程的基礎上，進一步理解一些比較典型的已被或將被廣泛應用的化工過程與設備的原理和操作，鞏固和深化化工原理的理論知識。2．提供一個理論聯系實際的機會將所學的化工原理等化學化工的理論知識去解決實驗中遇到的各種實際問題，同時學習在化工領域內如何通過實驗獲得新的知識和信息。3．培養學生從事科學實驗的能力實驗能力主要包括：①為了完成一定的研究課題，設計實驗方案的能力；②進行實驗，觀察和分析實驗現象的能力和解決實驗問題的能力；③正確選擇和使用測量儀表的能力；④利用實驗的原始數據進行數據處理以獲得實驗結果的能力；⑤運用文字表達技術報告的能力等。學生只有通過一定數量的實驗訓練，才能掌握各種實驗技能，為將來從事科學研究和解決工程實際問題打好堅實的基礎。4．培養科學的思維方法、嚴謹的科學態度和良好的科學作風，提高自身素質水平。二、化工原理實驗的特點本課程內容強調實踐性和工程觀念，并將能力和素質培養貫穿于實驗課的全過程。圍繞《化工原理》課程中最基本的理論，開設有設計型、研究型和綜合型實驗，培養學生掌握實驗研究方法，訓練其獨立思考、綜合分析問題和解決問題的能力。實驗設備采用手動操作和計算機在線數據采集與控制系統，引入先進的測試手段和數據處理技術；實驗室開放，除完成實驗教學基本內容外，可為對化工原理實驗感興趣的同學提供實驗場所，培養學生的科研能力和創新精神。三、化工原理實驗教學內容與方法1.化工原理實驗教學內容化工原理實驗教學內容主要包括實驗理論教學、計算機仿真實驗和典型的單元操作實驗三大部2分。（1）實驗理論教學主要講述化工原理實驗教學的目的、要求和方法；化工原理實驗的特點；化工原理實驗的研究方法；實驗數據的誤差分析；實驗數據的處理方法；與化工原理實驗有關的計算機數據采集與控制基本知識等。2）計算機仿真實驗包括仿真運行、數據處理和實驗測評三部分。3）典型單元操作實驗典型單元操作實驗內容在化工基礎實驗室完成2．化工原理實驗教學方法由于工程實驗是一項技術工作，它本身就是一門重要的技術學科，有其自己的特點和系統。為了切實加強實驗教學環節，將實驗課單獨設課。每個實驗勻安排現場預習（包括仿真實驗）和實驗操作兩個單元時間。化工原理實驗工程性較強，有許多問題需事先考慮、分析，并做好必要的準備，因此必需在實驗操作前進行現場預習和仿真實驗。化工原理實驗室實行開放制度，學生實驗前必須預約。化工原理實驗成績實行結構成績制，分為如下部分：1）預習情況、仿真實驗、現場提問。2）實驗操作。3）實驗報告質量。4）期末筆試成績。期末筆試為閉卷考試，主要考核學生對工程實驗研究方法掌握和應用的程度，包括以下幾方面的內容：實驗方法、實驗原理、實驗設計、實驗操作、數據處理、實驗分析、工程實踐等幾方面的內容。四、實驗各環節要求化工原理實驗包括①實驗預習；②實驗操作；③測定、記錄和數據處理、④實驗報告編寫等四個主要環節，各個環節的具體要求如下：1．預習環節要滿足達到實驗目的中所提出的要求，僅靠實驗原理部分是不夠的，必須做到以下幾點：1）認真閱讀實驗講義，復習課程教材以及參考書的有關內容，為培養能力，應試圖對每個實驗提出問題，帶著問題到實驗室現場預習。2）到實驗室現場熟悉設備裝置的結構和流程。3）明確操作程序與所要測定參數的項目，了解相關儀表的類型和使用方法以及參數的調整、實驗測試點的分配等。4）進行仿真實驗和仿真實驗測評。5）對儀器操作特別要求或注意事項做到心中有數，以免損壞儀器或發生意外。2．實驗操作環節一般以2人為一小組合作進行實驗，實驗前必須作好組織工作，做到既分工、又合作，每個組員要各負其責，并且要在適當的時候進行輪換工作，這樣既能保證質量，又能獲得全面的訓練。3實驗操作注意事項如下：1）實驗設備的啟動操作，應按教材說明的程序逐項進行，設備啟動前必須檢查：a）對泵、風機、壓縮機、真空泵等設備，啟動前先用手扳動聯軸節，看能否正常轉動。b）設備、管道上各個閥門的開、閉狀態是否合乎流程要求。上述兩點皆為正常時，才能合上電閘，使設備運轉。2）操作過程中設備及儀表有異常情況時，應立即按停車步驟停車并報告指導教師，對問題的處理應了解其全過程，這是分析問題和處理問題的極好機會。3）操作過程中應隨時觀察儀表指示值的變動，確保操作過程在穩定條件下進行。出現不符合規律的現象時應注意觀察研究，分析其原因，不要輕易放過。4）停車前應先后將有關汽源、水源、電源關閉，然后切斷電機電源，并將各閥門恢復至實驗前所處的位置（開或關）。3．測定、記錄和數據處理：1）確定要測定哪些數據凡是對實驗結果有關或是整理數據時必需的參數都應一一測定。原始數據記錄表的設計應在實驗前完成。原始數據應包括工作介質性質、操作條件、設備幾何尺寸及大氣條件等。并不是所有數據都要直接測定，凡是可以根據某一參數推導出或根據某一參數由手冊查出的數據，就不必直接測定。例如水的粘度、密度等物理性質，一般只要測出水溫后即可查出，因此不必直接測定水的粘度、密度，而應該改測水的溫度。2）實驗數據的分割：一般來說，實驗時要測的數據盡管有許多個，但常常選擇其中一個數據作為自變量來控制，而把其它受其影響或控制的隨之而變的數據作為因變量，如離心泵特性曲線就把流量選擇作為自變量，而把其它同流量有關的揚程、軸功率、效率等作為因變量。實驗結果又往往要把這些所測的數據標繪在各種坐標系上，為了使所測數據在坐標上得到分布均勻的曲線，這里就涉及到實驗數據均勻分割的問題。化工原理實驗最常用的有兩種坐標紙；直角坐標和雙對數坐標，坐標不同所采用的分割方法也不同。其分割值 x與實驗預定的測定次數n以及其最大、最小的控制量（a）對于直角坐標系：xi xmin x

xmax,xmin之間的關系如下：xmaxxminxi1xixn1b）對于雙對數坐標：ixmin1

log x

logxmax logxminn 1xmax n1∴ xxmin（3）讀數與記錄

xi1 xi xa）待設備各部分運轉正常，操作穩定后才能讀取數據，如何判斷是否已達穩定？一般是經兩次測定其讀數應相同或十分相近。當變更操作條件后各項參數達到穩定需要一定的時間，因此也要待其穩定后方可讀數，否則易造成實驗結果無規律甚至反常。b）同一操作條件下，不同數據最好是數人同時讀取，若操作者同時兼讀幾個數據時，應盡可能動作敏捷。c）每次讀數都應與其它有關數據及前一點數據對照，看看相互關系是否合理？如不合理應查找原因，是現象反常還是讀錯了數據？并要在記錄上注明。（d）所記錄的數據應是直接讀取的原始數值，不要經過運算后記錄，例如秒表讀數 1分23秒，應記為1＇38〃，不要記為83〃。e）讀取數據必須充分利用儀表的精度，讀至儀表最小分度以下一位數，這個數應為估計值。如水銀溫度計最小分度為0.1℃，若水銀柱恰指22.4℃時，應記為22.40℃。注意過多取估計值的位數是毫無4意義的。碰到有些參數在讀數過程中波動較大，首先要設法減小其波動。在波動不能完全消除情況下，可取波動的最高點與最低點兩個數據，然后取平均值，在波動不很大時可取一次波動的高低點之間的中間值作為估計值。f）不要憑主觀臆測修改記錄數據，也不要隨意舍棄數據，對可疑數據，除有明顯原因，如讀錯，誤記等情況使數據不正常可以舍棄之外，一般應在數據處理時檢查處理。g）記錄完畢要仔細檢查一遍，有無漏記或記錯之處，特別要注意儀表上的計量單位。實驗完畢，須將原始數據記錄表格交指導教師檢查并簽字，認為準確無誤后方可結束實驗。4）數據的整理及處理：a）原始記錄只可進行整理，絕不可以隨便修改。經判斷確實為過失誤差造成的不正確數據須注明后可以剔除不計入結果。b）采用列表法整理數據清晰明了，便于比較，一張正式實驗報告一般要有四種表格：原始數據記錄表、中間運算表、綜合結果表和結果誤差分析表。中間運算表之后應附有計算示例，以說明各項之間的關系。（c）運算中盡可能利用常數歸納法，以避免重復計算，減少計算錯誤。例如流體阻力實驗，計算Re和λ值，可按以下方法進行。例如：Re的計算Redu其中d、、在水溫不變或變化甚小時可視為常數，合并為d，故有AReAuA的值確定后，改變u值可算出Re值。又例如，管內磨擦系數λ值的計算，由直管阻力計算公式Plu2d2得d2PPlu2＝Bu2式中常數Bd2l又實驗中流體壓降P，用U型壓差計讀數R測定，則PgR(0)B"R式中常數B"g(0)將P代入上式整理為B'B"R2BR2uu式中常數B為Bd2g(0)l僅有變量R和u，這樣λ的計算非常方便。d）實驗結果及結論用列表法、圖示法或回歸分析法來說明都可以，但均需標明實驗條件。列表法、圖示法和回歸分析法詳見第三章實驗數據處理。4、編寫實驗報告實驗報告根據各個實驗要求按傳統實驗報告格式撰寫，報告的格式詳見本章第五部分。實驗報告應按規定時間上交，否則報告成績要扣分；不交實驗報告者沒有實驗報告成績。五、實驗報告的編寫5實驗報告是實驗工作的全面總結和系統概括，是實踐環節中不可缺少的一個重要組成部分。化工原理實驗具有顯著的工程性，屬于工程技術科學的范疇，它研究的對象是復雜的實際問題和工程問題，因此化工原理的實驗報告可以按傳統實驗報告格式或小論文格式撰寫。1、傳統實驗報告格式本課程實驗報告的內容應包括以下幾項：1）實驗名稱，報告人姓名、班級及同組實驗人姓名，實驗地點，指導教師，實驗日期，上述內容作為實驗報告的封面。2）實驗目的和內容簡明扼要地說明為什么要進行本實驗，實驗要解決什么問題。（3）實驗的理論依據（實驗原理）簡要說明實驗所依據的基本原理，包括實驗涉及的主要概念，實驗依據的重要定律、公式及據此推算的重要結果。要求準確、充分。（4）實驗裝置流程示意圖簡單地畫出實驗裝置流程示意圖和測試點、控制點的具體位置及主要設備、儀表的名稱。標出設備、儀器儀表及調節閥等的標號，在流程圖的下方寫出圖名及與標號相對應的設備、儀器等的名稱。5）實驗操作要點根據實際操作程序劃分為幾個步驟，并在前面加上序數詞，以使條理更為清晰。對于操作過程的說明應簡單、明了。6）注意事項對于容易引起設備或儀器儀表損壞、容易發生危險以及一些對實驗結果影響比較大的操作，應在注意事項中注明，以引起注意。7）原始數據記錄記錄實驗過程中從測量儀表所讀取的數值。讀數方法要正確，記錄數據要準確，要根據儀表的精度決定實驗數據的有效數字的位數。（8）數據處理數據處理是實驗報告的重點內容之一， 要求將實驗原始數據經過整理、 計算、加工成表格或圖的形式。表格要易于顯示數據的變化規律及各參數的相關性；圖要能直觀地表達變量間的相互關系。9）數據處理計算過程舉例以某一組原始數據為例，把各項計算過程列出，以說明數據整理表中的結果是如何得到的。10）實驗結果的分析與討論實驗結果的分析與討論是作者理論水平的具體體現，也是對實驗方法和結果進行的綜合分析研究，是工程實驗報告的重要內容之一，主要內容包括：a）從理論上對實驗所得結果進行分析和解釋，說明其必然性；b）對實驗中的異常現象進行分析討論，說明影響實驗的主要因素；c）分析誤差的大小和原因，指出提高實驗結果的途徑；d）將實驗結果與前人和他人的結果對比，說明結果的異同，并解釋這種異同；e）本實驗結果在生產實踐中的價值和意義，推廣和應用效果的預測等；f）由實驗結果提出進一步的研究方向或對實驗方法及裝置提出改進建議等。11）實驗結論，結論是根據實驗結果所作出的最后判斷，得出的結論要從實際出發，有理論依據。6實驗一 雷諾實驗（B）一、實驗目的1、建立“層流和湍流兩種流動型態和層流時導管中流速分布”的感性知識 ;2、確立“層流和湍流與 Re之間有一定聯系”的概念。二、實驗任務1、先作演示實驗 ,觀察三種現象 :層流;(2)湍流;(3)層流流速分布曲線的形成。2、維持高位槽液面最高，在穩定的情況下 ,測定不同流動形態的雷諾準數。3、測取管中水流從層流轉變為湍流時 Re臨界值,比較和分析下面兩種情況的實驗結果 :停止注水以保持液面平靜(但隨著槽中的水由導管流出,液面高度稍有下降)。保持水槽高度不變(在水槽排水的同時,不斷注水入槽,在此情況下,液面有擾動)。三、實驗裝置如圖所示。⑵⑴⑸⑷V04 V01⑶V03 V02圖一雷諾實驗裝置（1）—高位墨水瓶；（2）—進水穩流裝置；（3）—試驗導管；（4）—轉子流量計；（5）—高位水槽 V01—示蹤劑調節閥；V02—上水調節閥。 V03—水流量調節閥； V04—泄水截止閥。高位槽內水由自來水管提供,水量由v02閥控制。高位水槽的水進入玻璃管,經轉子流量計（4）,由排水管排出,管內流速大小由閥V03控制,流量可由轉子流量計（4）直接讀出。（1）為高位墨水瓶,供貯墨水之用,墨水量大小由V01閥控制。四、操作注意事項R臨界值,然后再開啟高位水槽的進水閥以便在維在做第3項實驗任務時,最好先觀察測液面平靜時的e持液高度不變的條件下觀察,因為如果先開進水閥以維持液面不變,液面的平靜就已被擾亂,再要平靜下來就需要很長時間。在開啟高位槽的進水閥時,也應注意控制進水量,使其稍大于用水量即可(此時可以看見溢流管有少許水量溢下)。否則,如果進水量太大,溢流量太多,在大量溢流的干擾下,液面波動一定嚴重,必然影響實驗效果。五、實驗記錄?21mm設備編號________,管子內徑水的密度_____kg/m3,水的粘度________Pa·S,水溫______℃項目流速測雷諾準數流動型態定Re序號轉子流量流量V流速U實際觀察到的流動型態根據Re作出的判斷計讀數l/sm/s123..六、思考題:1.影響流體流動形態的因素有哪些?2.如果管子不是透明的,不能直接觀察來判斷管理中的流體流動型態,你認為可以用什么辦法來判斷?73.有人說可以只用流速來判斷管中的流體流動形態 ,流速低于某一具體數據值時是層流 ,否則是湍流,你認為這種看法對否 ?在什么條件下可以由流速的數值來判斷流動型態 ?實驗二單項流動阻力的測定（A）一、實驗目的⒈學習直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系數l的測定方法。⒉掌握直管摩擦系數l與雷諾數Re之間關系及其變化規律。⒊學習壓強差的幾種測量方法和技巧。⒋掌握坐標系的選用方法和對數坐標系的使用方法。二、實驗內容⒈測定實驗管路內流體流動的阻力和直管摩擦系數l。⒉測定實驗管路內流體流動的直管摩擦系數l與雷諾數Re之間關系曲線和關系式。三、實驗原理流體在管道內流動時，由于流體的粘性作用和渦流的影響會產生阻力。流體在直管內流動阻力的大小與管長、管徑、流體流速和管道摩擦系數有關，它們之間存在如下關系。hf==（1-1）λ=（1-2）Re=（1-3）式中：管徑，m；直管阻力引起的壓強降，Pa；管長，m；流速，m/s；流體的密度，kg/m3；流體的粘度，N·s/m2。直管摩擦系數λ與雷諾數Re之間有一定的關系，這個關系一般用曲線來表示。在實驗裝置中，直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本實驗實質上是測定直管段流體阻力引起的壓強降△Pf與流速u（流量V）之間的關系。根據實驗數據和式（1-2）可計算出不同流速下的直管摩擦系數λ，用式（1-3）計算對應的Re，從而整理出直管摩擦系數和雷諾數的關系，繪出λ與Re的關系曲線。四、實驗裝置⑵⑶⑸⑴⑷A1⑹⒀A2⑿⑺⑼⑻⑾⑽8圖一.單相流動阻力測定1）,（2）玻璃轉子流最計；（3）,數字電壓表；（4）,壓力傳感器；（5）,空氣—水倒置U型管；（6）,導壓管；（7）,被測直管段(l=1.6m)；（8）,儲水槽；（9）,放水閥；（10）,離心泵；（11）,電動機；（12）,流體輸送管路；（13），流量調節閥。實驗裝置與流程如附圖一所示。主要流程是由離心泵將儲水槽中的水抽出 ,送入實驗系統,首先經過轉子流量計測量流量 ,然后送被測直管段測量流體阻力 ,經過回流管流回儲水槽 ,水循環使用。被測直管段流體流動阻力△ Pr可根據其數值大小分別采用壓力傳感器和空氣—水倒置 U型管壓差計測量。主要流程是由離心泵將儲水槽中的水抽出 ,送入實驗系統 ,首先經過轉子流量計測量流量 ,然后送被測直管段測量流體阻力 ,經過回流管流回儲水槽 ,水循環使用。被測直管段流體流動阻力△ Pr可根據其數值大小分別采用壓力傳感器和空氣—水倒置 U型管壓差計測量。五、實驗方法及步驟1.接通壓力傳感器的電源 ,予熱10—15分鐘,調好數字電壓表的零點 ;2.檢查導壓系統內有無氣泡存在 ,方法是當流量為零時 ,打開空氣—水倒 U型管連接 A１,A２的止水夾,若空氣—水倒 u型管內兩液柱的高度差不為零 ,則說明系統內有氣泡存在。趕凈氣泡方可測取數據。趕氣泡的方法 :將流量調至最大 ,然后打開A１,A２處的止水夾,排出導壓管內的氣泡 ,直至排凈為止。測取數據的順序可以大流量至小流量,反之也可,一般測20—15組數,建議測定流量(L/h)為1000,900,800,700,600,500,400,300,200,160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16 的壓力差。注意當流量小于300L/h時,改用空氣—水倒 U型管壓差計測量△ Pr。待數據測量完畢,應關閉流量調節閥,切斷電源。六、實驗注意事項啟動離心泵前,應關閉流量調節閥。在實驗過程中,每調節一個流量之后,應待流量和直管壓降的數據穩定以后,方可記錄數據。利用壓力傳感器測大流量下△Pr時,空氣—水倒U型管連接處,A１,A２止水夾應夾上(關閉),否則影響測量數值,而用倒U型管測小流量△Pr時,A１,A２應打開。七、實驗數據處理1.由實驗測得的水溫 ,查表求得密度與粘度 ,按照(1—2)式和(1—3)式計算λ和Re。根據計算出的一系列λ和Re,在半對數坐標紙上,繪出λ—log(Re)曲線。表一、直管阻力實驗數據表（光滑直管內徑 mm、管長 米）t= ℃、μ＝ (pa.s)、ρ＝ (Kg／m3)、儀表的初始讀書 = KPa序 R號 Q（l/h） （KPa） （mmH2O） P（KPa） u（m/s） Re λ12設備的主要技術數據 :管徑d和管長L( 第一套裝置 d=0.0079m,管長1.6m。第二套裝置 d=0.0078m，管長1.6m。)對于第一套實驗裝置用壓力傳感器測得的△ P(V)值,需用回歸式:P=(193.46×v+9.29)×12.6/0.102(pa)換算對于第二套裝置用壓力傳感器測得的△ P(V),需用回歸式:P=(210.17×v+3.65)×12.6/0.102(pa)換算六、思考題本實驗為何用半對數坐標紙繪出λ—log(Re)曲線?流體在直管中流動為什么會有阻力?9實驗三 單項流動（光滑、粗糙、局部）阻力的測定（ B）.實驗目的了解直管摩擦阻力、直管摩擦系數的測定方法。掌握光滑管、粗糙管的摩擦阻力系數與雷諾準數的關系的測定方法，同時掌握測量閥門局部阻力的方法。學習壓強差的幾種測量方法和提高其測量精確度的技巧。二、實驗原理（1）光滑管、粗糙管的摩擦阻力系數與雷諾準數的關系流體在管道內流動時 ,由于流體的粘性作用和渦流的影響會產生阻力。流體在直管內流動阻力大小與管長、管徑、流體流速和管道摩察系數有關 ,它們之間存在如下關系 :hrpflu2(2—1)d2∴2dpr(2—2)lu2而Reud(2—3)式中:d—管徑(m)△Pf—直管阻力引起的壓強降(pa)λ—摩擦阻力系數l—管長(m)ρ—流體的密度(kg/m3)u—流速(m/s)μ—流體的粘度(pa·s)直管摩擦系數λ與雷諾數Re之間有一定的關系,這個關系一般用曲線來表示。在實驗裝中,直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定,則水的密度ρ和粘度μ也是定值,所以本實驗實質上是測定直管段流體阻力引起的壓強降△Pr與流速u(流量v)之間的關系。(2—2)可計計算出不同流速下的直管摩擦系數λi與，用式(2—3)計算相應的Re,從而整理出直管摩擦系數和雷諾數的關系,給出λ與Re的關系曲線。（2）.局部阻力的計算：2f局f局/ρ=（2近-P遠H=PP）/ρ=ξ×（u/2）pfj局2u2Hf局---局部阻力引起的能量損失，J/kg。局部阻力系數，無因次；Pf局------ 局部阻力引起的壓強降， PaP近------ 近點壓差，PaP遠------ 遠點壓差，Pau---流速，m/s三.實驗設備流程 :水泵8將儲水槽 9中的水抽出,送入實驗系統 ,首先經玻璃轉子流量計 2測量流量,然后送入被測直管段5或6測量流體流動的光滑管或粗糙管的阻力 ,或經7測量局部阻力后回到儲水槽 , 水循環使用。被測直管段流體流動阻力△ p可根據其數值大小分別采用變送器 18或空氣—水倒置∪型管 10來測量。實驗系統流程示意圖見圖一所示10.實驗方法及步驟:向儲水槽內注水,直到水滿為止。直流數字表的使用方法請詳細閱讀使用說明書。大流量狀態下的壓差測量系統,應先接電予熱10～15分鐘,調好數字表的零點,方可啟動泵做實驗。檢查導壓系統內有無氣泡存在.當流量為零時 ,若空氣—水倒置∪型管內兩液柱的高度差不為零 ,則說明系統內有氣泡存在 ,需趕凈氣泡方可測取數據。趕氣泡的方法 : 將流量調至最大 ,把所有的閥門全部打開，排出導壓管內的氣泡 ,直至排凈為止。5.測取數據的順序可從大流量至小流量 ,反之也可,一般測1000,900,800,700,600,500,400,300,200,160,100,90,80,70,60,50,40,30,20,16 組數,建議當流量讀數小于 300L／h時,只用空氣—水倒置∪型管測壓差△P。6.局部阻力測定時關閉閥門 3和4，全開或半開閥門 7，用測量遠端、近端壓差并能測出局部阻力系數。7.待數據測量完畢,關閉流量調節閥,切斷電源。.實驗注意事項:1.利用壓力傳感器測大流量下△ P時,應切斷空氣—水倒置∪型管閉閥門 13、13’否則影響測量數值。在實驗過程中每調節一個流量之后應待流量和直管壓降的數據穩定以后方可記錄數據。較長時間未做實驗,啟動離心泵之前應先盤軸轉動，否則易燒壞電機。4．再用數字電壓表讀取壓力數據且當導壓管內完全充滿水時，數字電壓表的讀數不為零（幾 Kpa之內的數值）可認為是系統誤差，在計算時進行相應的加減。.實驗數據的處理:1）分別繪出光滑直管段、粗糙直管段λ─Re曲線。2）局部阻力系數ξ的測定：表一、直管阻力實驗數據表（光滑直管內徑 mm、管長 米）t= ℃、μ＝ (pa.s)、ρ＝ (Kg／m3)、儀表的初始讀書 = KPa序 R號 Q（l/h） （KPa） （mmH2O） P（KPa） u（m/s） Re λ1211表三、局部阻力實驗數據表儀表的初始讀書= KPa序號 Q（l/h） 近端壓差 遠端壓差 u（m/s）12

局部阻力壓 阻力系數差 ζ設備的主要技術數據:1.被測光滑直管段:管徑d—0.0080(m)管長L—1.6(m)材料:不銹鋼管2.被測粗糙直管段:管徑d—0.0100(m)管長L—1.6(m)材料:不銹鋼管3.被測局部阻力直管段:管徑d—0.015(m)管長L—1.2(m)材料:不銹鋼管實驗四 流量計（文丘里）性能測定 （A）一、實驗目的 :熟悉節流式流量計的構造及應用掌握流量計標定方法之一---容量法。測定文氏流量計的流量系數與雷諾數的關系。二、實驗原理常用的流量計大都按標準規范制造 ,出廠前,廠家需通過實驗為用戶提供流量曲線 ,或給出規定的流量計算公式用的流量系數 ,或將流量讀數直接刻顯示儀表上。如果用戶遺失出廠的流量曲線 ,或被測流體的密度與工廠標定所用流體不同 ,或流量計經長期使用而磨損 ,或使用自制非標準流量計時 ,都必須對流量計進行標定。文丘里流量計是應用最廣的節流式流量計之一。本實驗內容有兩大部分 :1.對文丘里流量計用容量法進行標定 :這部分原理為在一定流量時 ,用U型管壓差計測量流量計上、下游高度差 R,同時用計量桶測量水在計量桶的初始高度 h1和終了高度 h2,并用秒表測定收集一定體積水所用的時間△ t,從而可由〈1〉式求算出體積流量vS。VS=△h·A/△t——(1)△h=h2-h1(mm)△t——t2-t1(s)A—計量桶計量系數 ,對于第一套實驗裝置 : A=0.1040 升/mm高度對于第二套實驗裝置 : A=0.1068 升/mm高度在對數坐標紙上 ,以測量到的流量計上、下游高度差 R為橫坐標,以由上式計算出的 vS為縱坐標,從而繪出標定曲線的一個點,改變流量,以相同方法即可測出其它實驗點,把這一系列實驗點連接成為流量標定曲線。流量系數C與雷諾數Re關系曲線的測定:這部分原理,依據流體通過文丘里流量計時 ,其上下游兩取壓口之間壓強差與流量有如下關系式 :2(P上P下)VsCA0若采用倒置U形管測定壓強差則:P上-P下=gRρ∴VsCA02gR若采用正U形管:P上-P下=gR(ρ汞-ρ水)12V則C2gR(A0

s汞 水)水Vs---被測流體的體積流量， m3/sA0------孔口截面積,m2C---流量系數P上-P下---- 流量計上、下游取壓口之間的壓強差， Pa3水---水的密度，kg/m汞---汞的密度，kg/mR---U形管壓差計讀數，mA0d02對于第一、二套裝置d0=0.015m4∵Reudd為試驗管內徑,對于第一,二裝置均為 d=0.026mu

Vsd2、ρ根據實驗溫度,查有關手冊。在單對數坐標紙上。以Re為橫標,以C為縱標從而即可繪出C—Re的關系曲線。三、實驗裝置與流程⑸F⑼A⑻⑹⑾⑺ED⑷⑽⑿BC ⑵⑶ ⑴圖一：流量計性能測定實驗流程示意圖1-貯水槽;2-溢流板;3-離心泵;4-流量調節閥;5-流量計(孔板或文丘里);6-U形管壓差計;7-倒置U形管壓差計;8-計量桶;9-液面計(帶刻度);10-檔板;11-回水桶;12-放水閥主要流程為離心泵將貯水槽中直接送到實驗管路中 ,經流量計后到回水桶 ,最后返回貯水槽。測量流量時把出口管移到計量桶處 ,用秒表測定收集一定體積水所用的時間 ,用離心泵出口流量調節閥來調節水的流量。流量計上、下游壓強差測量采用汞—水 U形管或水空氣倒置 U型壓差計。四、實驗方法及步驟1.啟動離心泵前,首先檢查流程中導壓管內是否有氣泡存在。檢查辦法是 (1)對于U形管壓差計可先夾緊平衡夾 F,后看U形管壓差的讀數是否為零 ,若為零,說明其導壓管內無氣泡。 (2)對于倒置 U形管壓差計,在夾緊夾子 A的條件下,打開通取壓口的夾子 D,E,看倒置U型管的讀數是否為零 ,若為零,則表示其導壓管內無氣泡。2.打開汞—水 U形管壓差計的平衡夾 F,關閉泵流量調節閥 4,啟動離心泵。133.若導壓管中有氣泡存在,可按下述方法進行趕氣操作:夾緊夾子B、C,打開關子D、E、A,將試驗管內流量開至最大的條件下,讓導壓管中的水經夾子A處流出。以便將導出壓管中所積存的氣泡帶出。若認為氣泡已經排盡 ,則夾緊夾 D、E,此時倒置 U形管內充滿水 ,此時分別緩慢打開夾子 B和C,將其部分水放出 ,使其液面在中點附近。4.夾緊平衡夾 F,按流量從小到大的順序進行實驗 ,即測流量計兩側壓差計讀數 R,同時用體積法測量水的流量。流量較小時流量計兩側的壓差用倒置 U形管壓差計進行測量。流量較大時 ,流量計兩側壓差將改用汞—水 U形管壓差計進行測量。此時務必將倒置 U形管的夾子 D、E關死。流量大小可以從壓差計讀數反映。建議對于第一套實驗裝置測定的實驗點壓差計讀數分別為 12,34,67,104,112,139,182,224,270,331,464,616,(mmH2O←●→mmHg)65,94,145,195,240,295,366,415,448;對于第二套實驗裝置測定的實驗點壓差計讀數分別為 12,35,72,107,135,170,267,289,347,400,485,596(mmH2O←●→mmHg)64,85,115,143,177,217,261,343,470 。5.實驗結束后,關閉泵出口流量調節閥 4,停泵。打開平衡夾 F和倒置U形管夾子 D、E。五、實驗注意事項 :1.在啟動離心泵之前 ,務必打開汞—水 U形管壓管壓差計的平衡夾 F,以避免發生跑汞現象。2.測量時務必夾緊平衡夾 F,另外用汞—水 U形管壓差計測量時必須把倒置 U形管通取壓口的夾子 D、夾死。為了了解小雷諾數Re的關系,要求在做小流量時盡量用倒置U形管多測幾組數據。流量計的壓差計讀數可小至 20—30mmH2O。六、實驗數據處理1.將實驗測定的原始數據及計算所得到的流量 Vs,流速U,雷諾準數據及流量系數 C列于一表。2.以U形壓差計讀數 R為橫坐標,以流量Vs為縱坐標在對數坐標紙上繪制 Vs—R關系曲線。以雷諾準數Re為橫坐標,以流量系數C為縱坐標在半對數坐標紙上繪制C—Re關系曲線。七、思考題壓差與流量用何進行測量?大流量壓差用何進行測量?為什么?夾子F的作用是什么?實驗五. 流量計（孔板、轉子）性能測定（ B）一、實驗目的 :熟悉節流式流量計的構造、工作原理和主要特點。掌握流量計標定方法。測定節流式流量計的流量系數C與雷諾數Re的變化規律，掌握渦輪流量計儀表常數Ｋ的測定方法和變化規律。二、實驗原理常用的流量計大都按標準規范制造 ,出廠前,廠家需通過實驗為用戶提供流量曲線 ,或給出規定的流量計算公式用的流量系數 ,或將流量讀數直接刻顯示儀表上。如果用戶遺失出廠的流量曲線 ,或被測流體的密度與工廠標定所用流體不同 ,或流量計經長期使用而磨損 ,或使用自制非標準流量計時 ,都必須對流量計進行標定。本實驗內容有兩大部分 :在對數坐標紙上 ,以測量到的流量計上、下游高度差 R為橫坐標,以由上式計算出的 vS為縱坐標,從而繪出標定曲線的一個點,改變流量,以相同方法即可測出其它實驗點,把這一系列實驗點連接成為流量標定曲線。流量系數C與雷諾數Re關系曲線的測定:這部分原理,依據流體通過孔板流量計時 ,其上、下游兩取壓口之間壓強差與流量有如下關系式 :2(P上 P下)Vs CA0水Vs---被測流體的體積流量， m3/sA0------孔口截面積,m2C---流量系數14P上-P下---- 流量計上、下游取壓口之間的壓強差， Pa3水---水的密度，kg/m根據實驗溫度 ,查有關手冊。在單對數坐標紙上。以 Re為橫標,以C為縱標從而即可繪出 C—Re的關系曲線。三. 實驗裝置實驗流程示意圖見圖一圖一流量計實驗流程示意圖1- 渦輪流量計；2-放水閥；3-離心泵；4-溫度計；5-轉子流量計；6-孔板流量計； 8-儲水槽；9、10-流量調節閥；用離心泵 3將貯水槽 8的水直接送到實驗管路中 ,經渦輪流量計計量后分別進入到轉子流量計、孔板流量計,最后返回貯水槽 8。測量孔板流量計時把 9閥門打開；10閥門關閉。測量轉子流量計時把 10閥門打開；9閥門關閉。流量由調節閥 9或10來調節水的流量。溫度由銅電阻溫度計測量。四. 實驗方法及步驟1.啟動離心泵前, 關閉泵流量調節閥2.啟動離心泵。3.按流量從小到大的順序進行實驗。用流量調節閥調某一流量，待穩定后，讀取渦輪頻率數， （建議孔板流量計時 f為120,190,240,310,350,400,500,600,700,800,850,900,950,1000. 轉子流量計時 f為50,90,110,160,200,250,270,350,400,450,500,550,600 ）并分別記錄流量、壓強差。實驗結束后,關閉泵出口流量調節閥9、10后,停泵。.使用實驗設備應注意的事項閥門10在離心泵啟動前應關閉，避免由于壓力大將轉子流量計的玻璃管打碎。六、實驗數據處理孔板流量計流量系數C與Re的關系圖孔板流量計Vs—△p標定曲線轉子流量計的Vs—R流量標定曲線表一、孔板流量計性能測定實驗數據記錄渦輪流量計儀表常數 （s/l） 數字壓力表的初始讀數 KPa渦輪流量計 孔板流量計 孔板流量計 流量Q 流速u Re C(f) (kPa) (Pa) (m3/h) (m/s)1215表二、轉子流量計性能測定實驗數據記錄渦輪流量計 轉子流量計 流量Q 流速u(f) (m3/h) (m3/h) (m/s)12設備主要技術數據及其附件(1). 渦輪流量計：φ25，最大流量 10m3/h 渦輪流量計儀表常數為 842.09(次/L)(2). 孔板流量計：孔板孔徑 φ15，(3). 試驗管路: 內徑d＝26.0ｍｍ實驗六 離心泵性能測定實驗（A）一、實驗目的⒈熟悉離心泵的操作方法。⒉掌握離心泵特性曲線的測定方法、表示方法，加深對離心泵性能的了解。了解離心泵的構造與操作原理。二、實驗內容⒈練習離心泵的操作。⒉測定某型號離心泵在一定轉速下，H（揚程）、N（軸功率）、h（效率）與Q（流量）之間的特性曲線。三、實驗原理離心泵是最常見的液體輸送設備 ,在一定的型號和轉速下 ,離心泵的揚程 H,軸功率N及效率η均隨流量Q而改變,通常通過實驗測出 H—Q,N—Q,及η—Q關系,并用曲線表示之 ,稱為特性曲線。泵特性曲線的具體測定方法如下 :揚程H的測定:在泵的吸入口和壓出口之間列柏努利方程P入U入2HZ出P出U出2hf(入出)（1）Z入g2gg2gH（Z出Z入）PP入22hf(入出)U出U入出g2g上式中h是泵的吸入口和壓出口之間管路內流體流動阻力(不包括泵體內部的流動阻力所引起的壓頭f(入-出)損失),當所選的兩截面很接近泵體時,與柏努利方程中其它項比較,hf(入-出)值很小,故可忽略,于是上式變為:H(Z出Z入）P出P入U出2U入2g2g式中,H泵的壓頭(m),Z出-Z入——為兩側壓口之間的垂直高度之差。本裝置為Z出-Z入=0.18m,泵入口管內徑d1=0.041m,泵出口管內徑d2=0.021m,所以只要將測量到的P出和P入以及由流量換算出U出和U入代入上式,即可求出揚程H。泵的軸功率功率表測得的功率為電動機的輸入功率。由于泵由電動機直接帶動 ,傳動效率可視為 1.0,所以電動機的輸出功率等于泵的軸功率即 :泵的軸功率 N=電動機的輸出功率 ,KW。電動機的輸出功率 N=電動機的輸入功率×電動機的效率電動機的輸入功率 =電動機電路功率表的讀數泵的軸功率=功率表的讀數×電動機的效率本實驗,電動機效率為 60%泵的軸功率=功率表讀數×60%16泵的有效功率NeNe=QHρg/1000,KW=HQρ/102(KW)H—泵的壓頭(m) Q —泵的流量(m3/s) ρ—水密度(kg/m3)泵的效率η有效功率Ne 100%軸功率N三、實驗裝置與流程實驗裝置與流程如圖一所示。⑼⑽⑿6’5’⑺⑻⑾⑶⑹⒂⑴⑸⒀⒁⑵⑷圖一 ：離心泵特性曲線實驗流程示意圖1-離心泵；2-電動機；3-功率表；4-排氣嘴；5-泵入口真空度測試點； 5'-真空表；6-泵出口壓強測試點； 6'-壓強表；7-灌水閥；8-流量調節閥；9-轉子流量計；10-離心泵電源開關； 11-功率表電壓線圈接線柱； 12-功率表電流線圈接線柱； 13-貯水槽；14-放水口；15-泵出口導管上夾子。流量的測定是用兩個不同量程的轉子流量計讀得。泵的入口真空度和出口壓強 ,用真空表和壓強表來測量。電動機輸入功率用功率來測量。四、實驗方法及步驟向水槽內放水加到水槽八成滿即可。打開灌水閥7向水泵內加水,同時打開排氣量嘴4,待排氣嘴沒有氣體只有水連續地流出即可將其關閉。3.將功率表的電壓線圈和電流表線圈分別和板面上對應的接線柱聯接 ,注意不許接錯,以免損壞儀表。4.關閉泵出口調節閥8,然后啟動離心泵,用閥8調節流量。從流量為零至最大(閥全開)或流量從最大至零。測取15—20組數據.建議的測量流量(m3/h)為5.7,5.5,5.0,4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0,1.5,1.0,0.6,0.4,0.2,0 。每一組數據應同時測量泵入口真空度 ,泵出口壓強,水流量,功率表讀數 4項內容。并記錄水溫。5.功率表的使用本裝置的面板上有 2個按扭開關,下面的一個為離心泵的開關 ,按下綠色為開,按下紅色為關。上面的一按扭開關是為保護功率表而設置的分流閘 ,測量讀數時,請按下紅色按扭 ,即電路關閉不進行分流。不讀數時,按下綠色開關 ,即電路接通進行分流。此時功率表指示值減小。因泵的功率讀數較小 ,在全部實驗過程中也可只按下紅色按扭進行連續測量。實驗結束后,關閉流量調節閥,停泵。五、實驗注意事項啟動離心泵前,先將泵出口導壓管上夾子17夾緊,以免損壞壓強表。要注意分流閘的使用方法,啟動泵和不測功率時按下綠色開關按鈕,測定功率時按下紅色開關按鈕。六、實驗數據處理1.將實驗數據和計算結果列在數據表格中，并以一組數據進行計算舉例。17在同一張坐標紙上描繪一定轉速下的H—Q,N—Q,η—Q離心泵特性曲線。七、思考題離心泵的底閥有何作用?為什么離心泵的入口管徑比出口管徑要大?3.試分析實驗數據，看一看，隨著泵出口流量調節閥開度的增大，泵入口真空表讀數是減少還是增加，泵出口壓強表讀數是減少還是增加。為什么?4.本實驗中，為了得到較好的實驗結果，實驗流量范圍下限應小到零，上限應盡量的大。為什么?5.離心泵的流量，為什么可以通過出口閥來調節?往復泵的流量是否也可采用同樣的方法來調節。為什么?實驗七 離心泵計算機數據采集及過程控制實驗（ B）.實驗目的：熟悉離心泵的操作方法。掌握離心泵特性曲線的測定方法、表示方法，加深對離心泵性能的了解。學習計算機數據采集及自動控制的系統操作。.實驗原理(一)離心泵特性工作原理以泵進、出口為截面列伯努利方程泵的揚程(P2P1)u2u1(Z2Z1)Hf12H2ggHf，1-2-泵進出口管路產生的阻力（由于管路很短忽略）。(P2P1)u2u1(Z2Z1)Hg2g泵的軸功率公式：Ｎ 軸＝Ｎ電*η電其中：Ｎ電－電機輸入功率（ Kw），η電－電機效率:60％泵的效率:HQgN1000(二)離心泵管路特性原理應用變頻調速器改變電機的頻率，相應改變了泵的轉速。分別測量泵的揚程、流量，即可得到管路特性曲線。(三)離心泵允許吸上真空度Hs值測定的原理Hs測定的方法:用增大流量的辦法來產生氣蝕.實驗的具體做法為:(1)先測定無氣蝕現象發生時的正常的H─Q曲線.(2)測定有氣蝕現象發生時的H─Q曲線和Hso曲線.?為此先將泵吸入管路上的閥門適當關小,讓離心泵底閥所在水池上方壓強為大氣壓強.然后讓流量從零開始逐斷增大,測定各測量Q下的H、Hso值,直至所測得的H─Q曲線出現明顯的由于氣蝕發生引起的"斷裂"現象.設P1v＝(Pa-P1)----泵吸入口處的真空度,Pa.吸上真空度HSO(PaP1)P1v(m水柱)gg(P2P1)u2u1(Z2Z1)泵的揚程Hg2g式中,下標1,2分別表示泵的入口和出口截面。三.實驗設備的流程圖(見圖1)水泵將儲水槽中的水抽出,送入實驗系統,經出口自動調節閥控制流量。流體流經輸送管路至文丘里流量計計量流量,經回流管路流回儲水槽流體循環使用。a)離心泵操作中一定的入口真空度是發生氣蝕的必要條件,因此,泵入口調節閥的安裝,目的是根據需要可任意調節泵入口真空度,人為地制造氣蝕發生.b)信號系統包括:入口真空度傳感器;出口壓強傳感器;流量測量傳感器;泵軸功率變送器;微信號18放大器;A／D;D／A轉換器.圖一.實驗裝置流程示意圖四. 實驗的操作步驟：（一）：人工手動操作實驗：（1）將流量控制儀表 (PT139E)調到手動的位置上，即同時按住 set、A/M鍵。（2）按照變頻調速器說明設定（ F0-11為0；F0- 10為0）后在并設定變頻調速器的頻率。3）啟動離心泵；用←、↑調節電動調節閥的開度。改變流量調節閥的位置，改變流體的流量待流體穩定后測量其流量、泵進出口壓力和電機輸入功率。（流量調節閥的位置從零位到最大）4）這樣可以得到離心泵特性曲線。5）將流量調節閥放在任何一位置，改變變頻調速器的頻率，流體穩定后分別測量其流量、泵進出口壓力，即可測得管路特性曲線。6）把流量調至零位后，停泵。（二）計算機過程控制實驗：1）.設定變頻調速器（F0-11為2；F0-10為1）后。打開計算機、顯示器，進入離心泵計算機數據采集和過程控制軟件。按照軟件提示進行操作。必須先啟動泵后進行下面實驗。2）離心泵特性曲線自動控制點擊離心泵特性曲線自動控制后，計算機自動調節流量并繪出離心泵特性曲線。 （全部實驗由計算機自動完成）。實驗完畢后，點擊結束當前實驗，回到主菜單。（3）管路特性曲線自動控制將流量控制儀表 (PT139E)調到手動的位置上，即同時按住 set、A/M鍵, 將閥門調到任意位置后，點擊管路特性曲線自動控制。計算機發出命令改變頻率并測定其流量、壓頭（全部實驗由計算機自動完成） 。（三）計算機采集數據： （手動—人工調節流量）1）.離心泵正常特性曲線實驗：實驗時，在泵入口閥全開的狀態下，人工改變流量調節閥的開度、計算機對泵出、入壓強、泵的軸功率和流量進行數據采集、數據處理并在屏幕上顯示出泵的特性曲線。按照計算機提示打印實驗數據和特性曲線圖。.實驗注意事項1.實驗前應檢查水槽水位、流量調節閥關閉到零位。泵入口調節閥全部打開。2. 注意變頻調速器的使用方法。 計算機自動控制（F0-3為1；F0-11為2；F0-10為1）、手動測量（F0-3為1；F0-11為0；F0-10為0）其余為變頻器原有設置，不要隨意改動。六、實驗數據處理1.將實驗數據和計算結果列在數據表格中，并以一組數據進行計算舉例。在同一張坐標紙上描繪一定轉速下的H—Q,N—Q,η—Q離心泵特性曲線。實驗裝置結構參數19流量公式：Vsf、儀表常數k=76.724(次/升)k泵入口，出口測壓點間的距離 (Z2-Z1)=0.180 米泵入口，出口管內徑 d1、d2=0.026米七、思考題離心泵的底閥有何作用?為什么離心泵的入口管徑比出口管徑要大?3.試分析實驗數據，看一看，隨著泵出口流量調節閥開度的增大，泵入口真空表讀數是減少還是增加，泵出口壓強表讀數是減少還是增加。為什么?4.本實驗中，為了得到較好的實驗結果，實驗流量范圍下限應小到零，上限應盡量的大。為什么?5.離心泵的流量，為什么可以通過出口閥來調節?往復泵的流量是否也可采用同樣的方法來調節。為什么?實驗八 旋風分離器的原理及操作（ A一、實驗目的 :掌握旋風分離器的結構以及利用它分離氣—固相對運動路線。學會旋風分離器操作原理。了解分離含塵氣體時,影響分離效果的一些因素。二、實驗原理 :旋風分離器是由進氣口 ,筒體、錐體、排氣管、集灰斗等部分組成。如圖 -1所示。其基本原理是 ,當含塵氣流從進氣口切向進入除塵器后 ,沿壁面自上而下作旋轉運動。氣流被迫一邊旋轉一邊向下由筒體到達到錐體。下旋氣流到達錐體端部后 ,就折轉方向,旋轉上升,通過排氣管離開除塵器。含塵氣流作旋轉運動時,其中塵粒(固相)在離心力的作用下,向壁面移動,到達壁面的塵粒,在氣流和重力的作用下,沿壁面流入灰斗。三、實驗裝置基本流程:⑷⑶⑺⑹ ⑸⑵⑻⑼⑴圖一旋風分離器演示實驗裝置的流程示意圖1-鼓風機(旋渦氣泵);2-流量調節閥;3-文丘里管;4-進料漏斗;5-壓降測量U型管壓差計;6-靜壓測量U型管壓差計;7-靜壓測量探頭;8-旋風分離器;9-集塵器。主要是鼓風機鼓出的空氣在管路的 A點處,一部分經流量調節閥 2放空,一部分流向文丘里管 ,后者的流量隨流量調節閥的開度而變。氣體流過文丘里管時 ,與經進料漏斗加入的固體粉狀物料混合 ,形成“含塵氣體”。含塵氣體流經旋風分離器 8時,氣固被分離、固體落入集塵器內 ,氣體從分離器的排氣管流出。四、實驗方法與步驟 :20讓流量調節閥2處于全開狀態,接通鼓風機的電源開關,開動鼓風機。2.逐漸關小流量調節閥 2,增大通過旋風分離器的風量 ,同時觀察分離器壓降測量 U形管讀數的變化 ,了解壓降隨氣體流量的變化趨勢。3.將流量調至壓降讀數為 140mm水柱左右,將實驗用的固體物料 (精鹽面等)倒入進料漏斗 4,觀察、分析含塵氣體及其中的塵粒和氣體在分離器中的運動情況 ,為了能夠在較長的時間內連續地觀察到上述情況 ,可用手輕輕地拍打漏斗 ,也可用細鐵絲插至漏斗下方連接處并上下移動 ,推動塵粒連續加入 ,雖然觀察者實際上所看到的是塵粒的運動軌跡 ,但因塵粒沿器壁的向下螺旋運動是由于氣流帶動所致 ,故完全可以由此推斷出含塵氣流和氣體的流動路線。 若想觀察很小流量下的操作情況 ,可在完全打開流量調節閥之后 ,再用硬紙板擋住鼓風機進風口的一部分。4.考察靜壓強在分離器內的分布情況。此時可維持壓降測量用 U型管讀數為 140mm左右,但不必向文丘里管內加入固體物料。在分離器筒部分高度的中部,用靜壓測量探頭考察靜壓在徑向上的分布情況。(2)讓靜壓測量探頭緊貼器壁 ,從圓筒部分的上部至圓錐部分的下面端面 ,考察沿器壁表面從上到下靜壓的分布情況。(3)在分離器的軸線上 ,從氣體出口管的上端面至出灰管的上端面 ,用靜壓測量探頭 ,考察靜壓強的軸線上的分布情況。實驗結束時,若今后一段時間長期不用,則在壓降△P=140mm水柱的風量下,將漏斗內未用完的固體粉粒逐漸全部加入文丘里管內 ,最后仃車后從集塵室內取出 ,仃車時,宜先將流量調節閥全開 ,后切斷鼓風機的電源開關。五、實驗注意事項 :1.開車和仃車時,均應先讓流量調節閥處于全開狀態,后接通或切斷鼓風機的電源開關,以免U型管內的水被沖出。分離器的排灰管與集塵室的連接應比較嚴密,以免因內部負壓漏入空氣而將已分離下來的塵粒重新吹起被帶走。實驗時,若氣體流量足夠小,且固體粉粒比較潮濕,則固體粉粒會沿著向下螺旋運動的軌跡貼附在器壁上,若想去掉貼附在器面壁上的粉粒,可在壓降△P=140mm水柱的流量下,向文丘里管內加入固體粉粒,用從含塵氣體中分離出來的高速旋轉的新粉粒,將原來貼附在器壁上的粉粒沖刷掉。六．實驗數據處理對實驗觀察到的現象說明與討論,同時作為本實驗的實驗報告。七、思考題1.簡述強風分離器所依據的原理是什么 ?何為氣芯?氣芯處靜止有何特點?實驗九 恒壓過濾常數測定實驗（ B）.實驗目的：了解板框過濾的原理及板框過濾機構造。2. 加深恒壓過濾常數 K，qe，θe的概念和影響因素的理解并掌握 :K，qeθe的測定方法。學習濾餅的壓縮性指數s和物料常數k的測定方法。4.學習d q一類關系的實驗實確方法dq二.實驗原理恒壓過濾常數K，qe，θe的測定方法：根據恒壓過濾方程 :(q＋qe)2＝K(θ＋θe) (1)式中:q ─單位過濾面積獲得的濾液體積 m3/m2;qe─單位過濾面積的虛擬濾液體積 m3/m2;θ─實際過濾時間 S; θe─虛擬過濾時間 S;K ─過濾常數 m 2/S。將(1)式微分得:21d22(2)dqkqkqe此為直線方程，于普通坐標系上標繪d對q的關系，所得直線斜率為:2，截距為2qe，從而求2dqkk出，K，qe由式qe＝Kθe(3)得:θed當各數據點的時間間隔不大時， 可以用增量之比來代替即 : 與q作圖。dq q壓縮性指數s和物料常數k的測定方法過濾常數的定義式:K＝2k△p1-s(5)兩邊取對數:LgK＝(1-s)Lg(△p)＋Lg(2k)(6)因k＝1＝常數，--流體粘度，r--單位壓強差下濾餅的比阻1/m2v--濾餅體積與相應的濾rv液體積之比無因次m2/m2故K與△P的關系，在雙對數坐標上標繪是一條直線。直線的斜率1-S，截距的讀數為2k，由此可計算出壓縮性指數S和物料特性常數k。三. 設備的流程15圖一 恒壓過濾實驗流程示意圖1─調速器;2─電動攪拌器;3、4、6、11、14─閥門;5、7─壓力表8─板框過濾機;9─壓緊裝置;10─濾漿槽;12─旋渦泵；13-計量桶 。15—泵進料閥如圖一所示，濾漿槽內配有一定濃度的石灰或碳酸鈣懸浮液（濃度在 4%左右），用電動攪拌器進行均勻攪拌(漿液不出現旋渦為好 )。啟動旋渦泵，調節閥門 3使壓力表 5指示在規定值。濾液在計量桶內計量。過濾、洗滌管路如圖二示22四. 實驗方法及操作步驟1.系統接上電源，打開攪拌器電源開關，啟動電動攪拌器 2。將濾液槽 10內漿液攪拌均勻。板框過濾機板、框排列順序為：固定頭-非洗滌板-框-洗滌板-框-非洗滌板-可動頭。用壓緊裝置壓緊后待用。3.使閥門3、15處于全開、閥 4、6、11處于全關狀態。打開泵進口閥，啟動旋渦泵 12，調節閥門 3使壓力表 5達到規定值。4.待壓力表 5穩定后，打開過濾入口閥 6過濾開始。當計量桶 13內見到第一滴液體時按表計時。記錄濾液每增加高度 20mm時所用的時間。當計量桶 13讀數為160mm時停止計時，并立即關閉入口閥6。打開閥門3使壓力表5指示值下降。開啟壓緊裝置卸下過濾框內的濾餅并放回濾漿槽內，將濾布清洗干凈。放出計量桶內的濾液并倒回槽內，以保證濾漿濃度恒定。改變壓力，從（2）開始重復上述實驗。每組實驗結束后應用洗水管路對濾餅進行洗滌，測定洗滌時間和洗水量。8. 實驗結束時閥門 11接上自來水、閥門 4接通下水，關閉閥門 3對泵及濾漿進出口管進行沖洗。.操作時應注意的事項過濾板與框之間的密封墊應注意放正，板與框的濾液進出口對齊。用搖柄把過濾設備壓緊，以免漏液。計量桶的流液管口應貼桶壁，否則液面波動影響讀數。實驗結束時關閉閥門3。用閥門11、4接通自來水對泵及濾漿進出口管進行沖洗。切忌將自來水灌入儲料槽中。電動攪拌器為無級調速。使用時首先接上系統電源，打開調速器開關，調速鈕一定由小到大緩慢調節，切勿反方向調節或調節過快損壞電機。啟動攪拌前，用手旋轉一下攪拌軸以保證順利啟動攪拌器。.實驗數據處理對原始數據進行列表計算2.作出θ/q——q曲線和P--K曲線3.計算恒壓過濾常數K，qe，θe和濾餅的壓縮性指數s和物料常數k的值。實驗裝置結構參數工業用；過濾面積0.0475m2。過濾板:規格:160×180×11（mm）。濾布：型號計量桶：（根據計量桶大小自己測量）長mm、寬mm實驗十 氣---汽對流傳熱實驗 A）一、實驗目的掌握對流傳熱系數a的測定方法。加深對對流傳熱系數a的概念及其影響因素的理解。m n學會應用多元線性回歸分析方法,確定Nu=A·Re·Pr關聯式中常數A,m,n。二、實驗原理對流傳熱是流體和壁面之間的傳熱過程。對流傳熱系數是評估對流傳熱過程的不可缺少的數據。一、對流傳熱系數 αi的測定對流傳熱系數可以根據牛頓冷卻定律，用實驗來測定i

Qiαi----管內流體傳熱系數-W/（2.℃mtmSiQi---管內傳熱速率，W2i管內傳熱面積mS---△tm℃---對數平均溫差，對數平均溫差由公式確定：tmtwti1twti2twti1twti223式中ti1，ti2---冷流體的入口出口溫度 ℃tw---壁面平均溫度，℃因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度相等,用tw來表示,由于管外使用蒸汽，近似等于熱流體的平均溫度。管內換熱面積：SidiLi式中：di----內管管內徑、m。Li-------傳熱管測量段的實際長度，m。由熱量衡算式：QiWiCpitti2ti1其中質量流量由下式求得：WtVii3600式中：Vi—冷流體在套管內的平均體積流量，2m/h。Cpi---冷流體的定壓比熱，kJ/（kg.℃）t--冷流體的密度，kg/m3。Cpi和t---可根據定性溫度tm查得：tmti1ti2為冷流體進出口平均溫度。ti1；ti2；tw；vi2可采取一定的測量手段得到。對流傳熱系數準數關聯式的實驗確定：流體在管內作強制湍流，被加熱狀態，準數關聯式的形式為：NuimnAReiPri其中：NuiidiReiuidiiCpiipriiii物性數據iCpiii可根據定性溫度tm查得。經過計算可知，對于管內被加熱的空氣，普蘭特準數pr變化不大，可以認為是常數，則關聯式的形式簡化為：Nuim0.4AReiPri這樣通過實驗確定不同流量下的Nui，Rei，然后用線性回歸方法確定A和m的值。三、實驗裝置實驗裝置的主要有鼓風機、孔板流量計、調節閥、用于測量空氣進、出口溫度t1和t1的二支玻璃溫度計；玻璃套管和傳熱紫銅管(測量段長1.13米，外徑21.5mm,內徑18mm),傳熱管的平均壁溫T熱的測定使用銅——康熱電偶,冷端溫度補償器(冰桶)及mv測量儀表。蒸汽發生器及電熱器、調壓器,電壓表、電流表等作為飽和蒸汽源。⑶⑸⑴⑷⑹⑵⒃⒅⑺⒄⑻⒁⒀⒂⑼⑾⑽⑿24實驗設備流程圖溫度計:測t2；2.傳熱紫銅管；3.銅-康銅熱電偶:測T(E)；4.玻璃套管；5.不凝氣出口；6.溫度計:測t1；7.孔板；8.U形管壓差計；9.空氣旁路出口；10.空氣流量旁路調節閥；11.鼓風機；12.加熱釜放空閥；13.電加熱釜(蒸汽源)；14.液位計；15.螺旋形電熱器；16.加水閥(實驗過程中應關閉)；17.上升蒸汽管；18.冷凝液回流入釜膠管。四、實驗方法及步驟1.向蒸汽發生器加水至液位計兩道紅線之間。 接通MV測量儀表的電流予熱 15分鐘后,檢查儀表的“零點”。2.檢查空氣流量旁路調節閥是否全開 ,電壓調節電位器是否旋至最左端 (逆時針方向)。接通電源總閘。4.順時針方向緩慢旋轉電壓調節電位器,使電壓表的示值為180伏,一段時間后水沸騰,水蒸汽自行充入玻璃套管。啟動鼓風機,調節空氣流量為需要的值。5.待玻璃套管中充滿蒸汽并有適量溢出后,等5分鐘左右,待操作穩定后可讀取t、t,E值和U型管壓12差計的高度 R(mmH2O)。重新調節空氣流量,重復上述操作共做5—6個空氣流量值。7.測定的流量值,可由R值反映,對于第一套裝置建議測定的R值為15,37,71,124,187,286(mmH2O);對于第二套裝置,建議測定的R值為15,35,75,121,183和277mmHO。注意最小、最大流量值一定要做。實驗結束時,應先將調壓器調回零位,過5分鐘后,再關閉鼓風機,并將旁路閥全開。拉下電閘。一切復原。五、實驗注意事項1.在實驗過程中要注意蒸氣發生器的液位是否正常。如低于下面的一道紅線 ,應立即加水。2.數字電壓表的信號輸入端不能“開路” 。盡量避免在旁路閥全閉的情況下啟動鼓風機。六、實驗數據處理1．根據測定的數據 ,求算操作條件下 ,空氣的體積流量 vt,冷熱流體間的平均溫度差 tm,空氣流過測量段上的平均體積 v(m3/h),以及傳熱速率 Q,傳熱系數α,給熱準數 Nu,測量段空氣的平均流速 u雷諾準數Re。并列于一表。2。寫出求算的各數據計算舉例。3.通過實驗確定不同流量下的 Nui，Rei，然后用線性回歸方法確定 A和m的值。七、思考題:1.為什么在旁路閥全開下才啟動鼓風機 ?2.本實驗空氣流量是由什么流量計測定的 ?實驗十一. 氣─汽對流傳熱綜合實驗（ B）一、實驗目的掌握對流傳熱系數a的測定方法。加深對對流傳熱系數a的概念及其影響因素的理解。m n學會應用多元線性回歸分析方法,確定Nu=A·Re·Pr關聯式中常數A,m,n。二、實驗原理對流傳熱是流體和壁面之間的傳熱過程。對流傳熱系數是評估對流傳熱過程的不可缺少的數據。強化傳熱又被學術界稱為第二代傳熱技術，它能減小初設計的傳熱面積，以減小換熱器的體積和重量；提高現有換熱器的換熱能力；使換熱器能在較低溫差下工作；并且能夠減少換熱器的阻力以減少換熱器的動力消耗，更有效地利用能源和資金。強化傳熱的方法有多種，本實驗裝置是采用在換熱器內管插入螺旋線圈的方法來強化傳熱的。螺旋線圈的結構圖如圖1所示，螺旋線圈由直徑3mm以下的銅絲和鋼絲按一定節距繞成。將金屬螺旋線圖1螺旋線圈內部結構圈插入并固定在管內，即可構成一種強化傳熱管。在近25壁區域，流體一面由于螺旋線圈的作用而發生旋轉，一面還周期性地受到線圈的螺旋金屬絲的擾動，因而可以使傳熱強化。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細，流體旋流強度也較弱，所以阻力較小，有利于節省能源。螺旋線圈是以線圈節距 H與管內徑d的比值技術參數，且長徑比是影響傳熱效果和阻力系數的重要因素。科學家通過實驗研究總結了形式為同。

Nu BRem的經驗公式，其中 B和m的值因螺旋絲尺寸不同而不采用實驗 3-1中的實驗方法確定不同流量下得 Rei與Nui，用線性回歸方法可確定 B和m的值。單純研究強化手段的強化效果（不考慮阻力的影響） ，可以用強化比的概念作為評判準則，它的形式是：NuNu0，其中Nu是強化管的努塞爾準數，Nu0是普通管的努塞爾準數，顯然，強化比NuNu0＞1，而且它的值越大，強化效果越好。一、對流傳熱系數 αi的測定對流傳熱系數可以根據牛頓冷卻定律，用實驗來測定i

Q itm Si式中管內流體傳熱系數W/（m2.℃）Q---管內傳熱速率，WiSi---管內傳熱面積m2△tm---對數平均溫差，℃對數平均溫差由公式確定：tmtwti1twti2twti1twti2式中ti1，ti2---冷流體的入口出口溫度℃tw---壁面平均溫度，℃因為換熱器內管為紫銅管，其導熱系數很大，且管壁很薄，故認為內壁溫度、外壁溫度和壁面平均溫度相等,用tw來表示,由于管外使用蒸汽，近似等于熱流