化工原理实验指导书..doc

化工原理 实 验 指 导 书 编写 浙江师范大学与科学学院 系 201.6目 录 实验一 雷诺实验 1 实验二 流体流动阻力测定 4 实验三 离心泵特性曲线测定 8 实验四 气液传热实验 11 实验五 填料塔吸收实验 14 实验六 18 实验七 筛板精馏塔精馏实验 21 实验一 雷诺实验 实验目的 观察流体在管内流动的两种不同形态。 确定临界雷诺数。 实验原理 层流时，流体质点做直线运动，即流体分层流动，与周围的流体无宏观的混合，湍流时，流体质点呈紊乱地向各方向作随机的脉动，流体总体上仍沿管道方向流动。 雷诺准数是判断实际流动类型的准数。若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示： ?????? ???? ?????????????????????（1-1） 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，当Re≤2000时，流体流动类型属于层流；当Re≥4000时，流动类型属于湍流；而Re值在2000～4000范围内是不稳定的过渡区，可能是层流也可能是湍流，取决于外界干扰条件。如管道直径或方向的改变、管壁粗糙，或有外来振动等都易导致湍流。 ????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。 实验装置 外形尺寸：2300×600×800 mm 水箱：670×600×600 mm 有机玻璃实验管：φ30×2.5，L=1000 mm 流量计：LZB-25，60-600 L/h 图1－1 雷诺实验示意图 1－墨水罐；2－针型阀；3－高位水槽；4－溢流管； 5－流态观察管；6－转子流量计；7－流量调节阀 实验步骤 打开进水阀，使自来水充满高位水箱，开启排水阀，排除管路系统中的空气。 待有溢流后，打开流量调节阀。 测定水温（普通温度计）。 缓慢地打开红墨水调节阀，调节针型阀，控制着色水的注入速度。 调节流量调节阀，并注意观察着色水流的变化。 由转子流量计测得流体的流量并计算出雷诺准数。 关闭红墨水调节阀，然后关闭进水阀，待玻璃管中的红色消失，关闭流量调节阀门，结束本次实验。 数据记录与结果处理 管径d______m 水温T____oC 流体密度ρ_____kg/m3 流体黏度μ____pa.s 表 实验数据记录表 序号 流量计读数qv（L/h） 平均流速u （m/s） 雷诺数Re×103 实验现象 流型 1 2 3 4 思考题 流体的流动类型与雷诺准数的值有什么关系？ 影响流体流动类型的因素有哪些？ 流体在圆管内的速度分布时观察红墨水顶部形状如何，此形状说明什么问题？实验二 流体流动阻力测定 一、实验目的 掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。 测定直管摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门局部阻力系数ζ。 测定流体在圆形直管内流动时λ、ζ与雷诺数Re的关系。 二、实验原理 1. 直管摩擦阻力 流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，因此不可避免地要消耗一定机械能。管路是由直管和管件（如阀门）组成。流体在直管中流动造成的机械能损失称直管阻力损失，而流体在通过阀门、管件等的局部障碍，引起流动方向和流动截面的突然改变而造成的机械能损失称局部阻力损失。 （2－1） （2－2） 式中 λ——直管摩擦系数； d——直管内径，m； l——直管长度，m； u——流体流速，m/s； ρ——流体密度，kg/m3； ρHg——水银密度，kg/m3， g——重力加速度，m/s2 △hHg——水银压差计高差，m； △P——直管沿程压力降，N/m2。 当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U型压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可以得出某一相对粗糙度下管子的λ～Re关系。 湍流区摩擦阻力系数λ（Blasius公式） （2－3） 2. 局部阻力 （2－4） 三、实验装置 图2－1 流体流动阻力实验示意图 1－水箱; 8－温度计 2－控制阀 9－泵 3－放空阀 10－涡轮流量计 4－直管