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化工原理概念华理适用

第一章流体流动

质点：含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

连续性假定：假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连

续介质。

拉格朗日法：选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数与时间的关系。

欧拉法：在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。

定态流动：流场中各点流体的速度u、压强p不随时间而变化。

轨线与流线：轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。

流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。

系统与控制体：系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。

理想流体与实际流体的区别：理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。

流体流动中的作用力—体积力+表面力

粘性的物理本质：分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体

分子间距离较大，以分子的热运动为主。

牛顿粘性定律指出：剪应力与法向速度梯度成正比。

总势能：流体的压强能与位能之和。花P除密度

可压缩流体与不可压缩流体的区别：流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。

牛顿流体与非牛顿流体的区别：流体行为是否符合牛顿粘性定律

伯努利方程的物理意义：流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。

平均流速：流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。

动能校正因子：实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。a层=2，a湍=1

均匀分布：同一横截面上流体速度相同。

均匀流段：各流线都是平行的直线并与截面垂直，在定态流动条件下该截面上的流体

没有加速度，故沿该截面势能分布应服从静力学原理。

层流与湍流的本质区别：是否存在流体速度u、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点

的脉动性。

稳定性与定态性：稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间

的变化情况。

边界层：流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。

湍流时层流内层是传递过程的主要助力所在。

边界层分离现象：在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界

层脱体的现象。边界层分离产生大量漩涡造成较大的能量损失。

雷诺数的物理意义：雷诺数是惯性力与粘性力之比。

因次分析实验研究方法的主要步骤：①经初步实验列出影响过程的主要因素；②无因次

化减少变量数并规划实验；③通过实验数据回归确定参数及变量适用范围，确定函数形式。摩擦系数λ：层流区，λ与Re 成反比，而与相对粗糙度无关；一般湍流区，λ随Re 增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大；充分湍流区，λ与Re 无关，λ随相对粗糙度增大而增大。

局部阻力当量长度：把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。

阻力损失表现为流体势能的降低。不论直管还是局部、层流或是湍流。

驻点压强：在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。皮托管特点：测量的是点速度，可以测得沿界面的速度分布。通过换算才能获得流量。

孔板流量计的特点：恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较大。

文丘里流量计的特点：恒截面、变压差。阻力损失小，造价高。

转子流量计的特点恒流速，恒压差，变截面。大大减少阻力损失

非牛顿流体的特性

塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。

假塑性：剪切稀化】随剪切率增高，表观粘度下降的为假塑性。

涨塑性：剪切增稠】随剪切率增高，表观粘度上升的为涨塑性。

依时性：随剪应力τ作用时间的延续，流体表观粘度变小，当一定的剪

应力τ所作用的时间足够长后，粘度达到定态的平衡值，这一行为称为

触变性。反之，粘度随剪切力作用时间延长而增大的行为则称为震凝性。

粘弹性：不但有粘性，而且表现出明显的弹性。具体表现如：爬杆效应、

挤出胀大、无管虹吸。

湍流减阻：加入微量高分子物明显降低湍流时的阻力。

第二章流体流动输送机械

流体流动输送机械的主要技术指标是压头和流量。

流体流动输送机械的分类：动力式&容积式

离心泵主要构件：叶轮和蜗壳

离心泵理论压头的影响因素：离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。与液

体密度无关

叶片后弯原因：使泵的效率高。

离心泵效率：容积损失、水力损失和机械损失。

离心泵特性曲线：Hｅ～qv，qv↑，He↓

η～qv，有最高点。

Pａ～qv，单调递增，所以要关阀启泵。

离心泵工作点：管路特性方程和泵的特性方程的交点。

特性曲线影响：密度：只对Pa~qv有影响，因为Pa与密度成正比。

粘度

转速：比例定律。

离心泵的调节手段：调节出口阀，改变泵的转速。

气缚现象：因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。

措施：启动前灌泵排气。

汽蚀现象：液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。

措施：避免泵入口阻力过大保证流体的温度不要过高

必需汽蚀余量(NPSH)r：泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少。

离心泵的选型(类型、型号)：①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。

正位移特性：流量由泵决定，与管路特性无关。

提高管路流量均匀性：1、采用多缸往复泵2、装置空气室

往复泵的调节手段：旁路阀、改变泵的转速、活塞行程。

离心泵与往复泵的比较：前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。

气体输送机械的特点：大流量，高压头

分类：鼓风、通风、压缩

通风机的全压、动风压：通风机给每立方米气体加入的能量为全压(Pa=J/m3)，其中动能部分为动风压。

真空泵的主要性能参数：①极限真空；②抽气速率。

第三章搅拌

搅拌目的：均相液体的混合，多相物体的分散和接触，强化传热。

搅拌器按工作原理分类：旋桨式，大流量，低压头

涡轮式，小流量，高压头。

混合效果：搅拌器的混合效果可以用调匀度、分隔尺度来度量。

宏观混合：总体流动是大尺度的宏观混合；强烈的湍动或强剪切力场是小尺度的宏观混合。

微观混合：只有分子扩散才能达到微观混合。总体流动和强剪切力场虽然本身不是微观

混合，但是可以促进微观混合，缩短分子扩散的时间。

搅拌器的两个功能：产生总体流动；同时形成湍动或强剪切力场。

均相液体混合原理：1、低粘度液体的混合：总体流动+高度湍动

2、高粘度液体及非牛顿液体：主要是总体流动，同时希望在桨叶端部

有高剪切区。

均相液体混合原理：1、液滴或气泡的分散：界面张力的抗力。

2、固体颗粒的分散：打散细颗粒。粗颗粒则使操作转速大于悬浮临界转速。

改善搅拌效果的工程措施：增加搅拌转速；加挡板、偏心安装搅拌器；装导流筒等措施。混合器放大原则：混合效果不变。

第四章过滤

非球形颗粒：

当量直径：球形颗粒与实际非球形颗粒在某一方面相等，该球形的直径为

非球形颗粒的当量直径，如体积当量直径、面积当量直径、比表面积当量直径等。

形状系数：等体积球形的表面积与非球形颗粒的表面积之比。

筛分分析结果图示：

分布函数：小于某一直径的颗粒占总量的分率。

频率函数：某一粒径范围内的颗粒占总量的分率与粒径范围之比。

颗粒群平均直径的基准：比表面积相等。因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关。

床层特性：

床层比表面：单位床层体积内的颗粒表面积。

床层空隙率：单位床层体积内的空隙体积。

床层的各项同性：床层横截面上的空隙面积与床层界面之比等于空隙率

壁效应：近壁处流速大于床层内部，因为壁面附近孔隙率总是大于床层内部。

数学模型法的主要步骤：数学模型法的主要步骤有①简化物理模型②建立数学模型③模型检验，实验确定模型参数。

影响床层压降的因素：1、操作变量，2、流体物性，3、床层特性

架桥现象：尽管颗粒比网孔小，因相互拥挤而通不过网孔的现象。

过滤方式：滤饼过滤深层过滤

过滤过程的特点：过滤操作是非定态过程，可作为拟定态处理。

洗涤操作是定态过程。

过滤设备分类：1、压滤和吸滤。2、离心过滤

过滤常数及影响因素：K、qe。

K 与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；

qe与过滤介质阻力有关。它们在恒压下才为常数。

过滤机的生产能力：滤液量与总时间(过滤时间和辅助时间)之比。

最优过滤时间：恒压过滤中使生产能力达到最大的过滤时间。

加快过滤速率的途径：①改变滤饼结构；②改变颗粒聚集状态；③动态过滤。

第五章沉降

曳力：(表面曳力、形体曳力) 曳力是流体对固体的作用力，而阻力是固体壁对流体的力，两者为作用力与反作用力的关系。表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起，形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力的部分引起。

(自由)沉降速度：颗粒自由沉降过程中,曳力、重力、浮力三者达到平衡时的相对运动速度。沉降分离设备：重力沉降：降尘室、增稠器、分级器

离心沉降：旋风分离器、转鼓式离心机、碟式分离机

离心分离因数：离心力与重力之比。

旋风分离器主要评价指标：分离效率、压降。

总效率：进入分离器后，除去的颗粒所占比例。

粒级效率：某一直径的颗粒的去除效率。

分割直径：粒级效率为50%的颗粒直径。

流化床的特点：混合均匀、传热传质快；压降恒定、与气速无关。

可通过测量床层压降来判断流化的优劣。

两种流化现象：散式流化和聚式流化。

聚式流化的两种极端情况：腾涌和沟流。

起始流化速度：随着操作气速逐渐增大，颗粒床层从固定床向流化床转变的空床速度。

带出速度：随着操作气速逐渐增大，流化床内颗粒全被带出的空床速度。

气力输送：利用气体在管内的流动来输送粉粒状固体的方法。

第六章传热

传热目的：传热操作目的主要有①加热、冷却物料；②回收热量或冷量；③保温，减少

热量或冷量损失。

传热过程的三种基本方式：直接接触式、间壁式、蓄热式。

载热体：为将冷工艺物料加热或热工艺物料冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体称为载热体。用于加热的称为加热剂；用于冷却的称为冷却剂。

三种传热机理的物理本质：传导的物理本质是分子热运动、分子碰撞及自由电子迁移；

对流的物理本质是流动流体载热；

热辐射的物理本质是电磁波。

间壁换热传热过程的三个步骤：热量从热流体对流至壁面，经壁内热传导至另一侧，由

壁面对流至冷流体。

平壁内的温度沿传热方向为线性分布。热流密度q不随x变化。

圆筒壁内温度沿传热方向按对数曲线分布。热流量Q不随r变化。

热阻：将传热速率表达成温差推动力除以阻力的形式，该阻力即为热阻。

推动力：高温物体向低温传热，两者的温度差就是推动力。

流动对传热的贡献：1、静止：热传导

2、层流：增加了壁面处的温度梯度，使壁面热流密度较静止时大。

3、湍流：使温度梯度更大

强制对流传热：在人为造成强制流动条件下的对流传热。

湍流对流给热的阻力主要是很薄的层流内层。

自然对流传热：因温差引起密度差，造成宏观流动条件下的对流传热。自然对流的强弱与加热面的位置密切相关。自然对流传热时，加热、冷却面的位置应该是加热面在下，制冷面在上，这样有利于形成充分的对流流动。

努塞尔数的物理意义是对流传热速率与导热传热速率之比。

普朗特数的物理意义是动量扩散系数与热量扩散系数之比，在α关联式中表示了物性对传热的贡献。

沸腾给热：

气泡形成的两个必要条件：过热度tw-ts、汽化核心。

核状沸腾：汽泡依次产生和脱离加热面，对液体剧烈搅动，使α随Δt急剧上升。工业操作控制在该阶段，因为α高而壁温低

膜状沸腾：由于汽泡在脱离加热面之前就连接成汽膜，把加热面与液体隔开，使传热条件变差。

临界点：从核状沸腾变为膜状沸腾的转折点。

沸腾给热的强化：改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面

张力。

蒸汽冷凝的两种形式：滴状冷凝，膜状冷凝。工业传热按膜状冷凝计算，因为滴状冷凝

不能持久。工业上常使用饱和蒸汽作为加热介质。因为温度恒定、α大。

排放不凝性气体：不凝性气体的存在，会降低蒸汽的压力，形成额外热阻。排放不凝性

气体的目的是避免其积累，提高α。

蒸汽过热的影响

蒸汽流速的影响

强化冷凝给热：1、降低液膜厚度，2、获得滴状冷凝

黑体：吸收率等于１的物体为黑体。

黑度：实际物体辐射能力与同温度黑体的辐射能力之比。是物体的一种性质，与外界无关。四次方定律：辐射传热对温度异常敏感

灰体：对各种波长辐射能具有同样吸收率的理想物体。

克希霍夫定律：同一灰体的吸收率与其黑度在数值上相等，ε=a。

同一温度下灰体的辐射能力比黑体低。

传热过程的控制步骤：该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。传热操作线：换热器同一横截面上热流体温度T 与冷流体温度t 的关系,它是换热器段的热量衡算结果。

第七章

蒸发过程实质是热量的传递。

蒸发过程中温位的降低用于1、传热所需推动力2、溶质造成的溶液沸点升高

蒸发器构件：加热室、流动通道、气液分离空间

蒸发器类型：循环型a增加给热系数，b降低单程汽化率

单程型

化工原理实验

流量计的种类很多，本实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。孔板流量计的缺点是阻力损失大，流体流过孔板流量计，由于流体与孔板有摩擦，流道突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示，实验中测定３、４两个截面的压力差，即为永久压力损失。对孔板流量计，测定孔板前为d１的地方和孔板后６d１的地方两个截面压差工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测定准确和使用方便，应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大时，也需要再一次校正。量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的《化工原理实验指导》李发永流量计原理工厂生产的流量计，大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核，并作出流量曲线，或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。如果用户丢失原厂的流量曲线图；或者流量计经长期使用，由于磨损造成较大的计量误差；或者用户自行制造非标准形式的流量计；或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同，则必须对流量计进行校核（或称为标定）。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系，作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此，流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。 Φ16×2.5 Ф：是表示外径 DN：公称直径（近似内径） “Φ”标识普通圆钢管的直径，或管材的外径乘以壁厚，如：Φ25×3标识外径25mm，壁厚为3mm的管材；以孔板流量计为例进行说明，文丘里流量计的原理与此完全一样，只是流量系数不同。

(完整版)化工原理概念汇总

化工原理知识绪论 1、单元操作：（Unit Operations）：用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12）质量守恒定律：输入=输出+积存能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法：实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B）数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法实验：寻找函数形式，决定参数

第二章：流体输送机械一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）：离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头：理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止：气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。效率：轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程：开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N =

化工原理公式和重点概念

《化工原理》重要公式第一章流体流动牛顿粘性定律 dy du μτ= 静力学方程 g z p g z p 2211 +=+ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 2 32d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章流体输送机械管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η

最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章流体通过颗粒层的流动物料衡算：三个去向：滤液V ，滤饼中固体）（饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ，其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+ 恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑=V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章颗粒的沉降和流态化斯托克斯沉降公式 μρρ18)(2 g d u p p t -=， 2R e

化工原理试验试题集

化工原理实验试题3 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。 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

化工原理实验指导

化工2004／02 化工原理实验福州大学化工原理实验室二〇〇四年二月

前言实施科教兴国战略和可持续发展战略，迎接知识经济时代的到来，建设面向知识经济时代的国家创新体系，要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此，作为高级人才的培养基地，高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节，更能贯穿对学生创造力的开发，其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学，其内容是以验证前人知识为主的验证型实验，其方法是教师手把手地教，这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究型实验，是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。《化工原理实验》是一门技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前，第一期投入100万元的化工原理实验室建设工作已经完成，第二期投入147万元的建设工作正在进行中。已建成具有国内先进水平的实验装置18套，其中有6套是我校与北京化工大学、天津大学共同联合研制的，有2套是我们自行研制的。这些装置将化工知识与计算机技术紧密地结合起来，同时还融合了化学、电工电子、数学、物理及机械等多学科的知识，具有计算机数据采集、处理和控制等功能，能够针对不同专业的要求开出不同类型的“三型”实验。有了这些高新技术装备的实验装置，我们还必须花大力气进行化工原理实验内容、方法的改革，必须以当代教育思想、教育方法论及教育心理学为指导，研究以学生自主学习为主的启发式、交互式、研讨式、动手式的实验教学方法，从实验方案拟定、实验步骤设计、实验流程装配、实验现象观察、实验数据处理和实验结果讨论等方面有效地培养学生的创造性思维和实践动手能力。《化工原理实验讲义》就是为了适应化工原理实验教学内容、方法、手段的改革要求而编写的。《化工原理实验讲义》由施小芳高级实验师执笔主编，李微高级实验师、林述英实验师参与编写工作，阮奇教授主审。叶长燊等老师参加了编写讲义的讨论，并提出许多宝贵意见。在此，对本讲义在编写过程中给予热心帮助和支持的老师，表示衷心的感谢。本讲义在编写过程中，参阅了有关书籍、杂志、兄弟院校的讲义等大量资料，由于篇幅所限，未能一一列举，谨此说明。本讲义难免存在不妥之处，衷心地希望读者给予指教，使本讲义日臻完善。福州大学化工原理实验室 2004．2．5

化工原理重要概念和公式

《化工原理》重要概念第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。拉格朗日法选定一个流体质点 , 对其跟踪观察，描述其运动参数 ( 如位移、速度等 ) 与时间的关系。欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。总势能流体的压强能与位能之和。可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。均匀分布同一横截面上流体速度相同。均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直 , 在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度 , 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。

层流与湍流的本质区别是否存在流体速度 u 、压强 p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。第二章流体输送机械管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 (J/N) 。离心泵主要构件叶轮和蜗壳。离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。叶片后弯原因使泵的效率高。气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指 H ｅ～ q V ，η～ q V ， P ａ～ q V 。离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。汽蚀现象液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。必需汽蚀余量 (NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少离心泵的选型 ( 类型、型号 ) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。离心泵与往复泵的比较 ( 流量、压头 ) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压 (Pa=J/m 3 ) ，其中动能部分为动风压。

化工原理实验指导(1)

实验1 雷诺实验一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象，记录实验数据。 4、分析计算实验数据，提交实验报告。三、实验仪器 1、雷诺实验装置（套）， 2、蓝、红墨水各一瓶， 3、秒表、温度计各一只， 4、卷尺。四、实验原理流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速u，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水成一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管道中流动。此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。

雷诺数：γ d u ?= Re 连续性方程：A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出，即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 4 2 d A ?=π 式中：A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度五、实验步骤 1、连接水管，将下水箱注满水。 2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱，微启水阀，观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失，再微调水阀至带色水直线重新出现，重复步骤4。 6、层流到紊流；紊流到层流各重复实验三次。六、数据记录与计算 d= mm T （水温）= 0C 七、实验分析与总结（可添加页） 1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。 2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。

化工原理基本概念

基本定义理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。

化工原理实验思考题答案

化工原理实验思考题实验一：柏努利方程实验 1．关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题：（1）各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化这一现象说明了什么这一高度的物理意义是什么答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。（2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度为什么答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2．当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回答以下问题：（1）各H /值的物理意义是什么答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。

（2）对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。（3）为什么离水槽越远H 与H /差值越大（4）答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ??=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u =22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145.036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半（m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145 .036004 16.0360042 2=???=???=ππd Vs u A 全（m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 半（m/s ）

化工原理实验实验报告

篇一：化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、实验名称：吸收实验二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理：对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。（一）、空塔气速与填料层压降关系气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段，液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。姓名专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算（二）、吸收系数与吸收效率本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算：

化工原理概念汇总

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理蒸馏––––基本概念和基本原理利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。一、两组分溶液的气液平衡 1．拉乌尔定律理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： p A =p A 0x A p B =p B 0x B =p B 0（1—x A ）根据道尔顿分压定律：p A =Py A 而P=p A +p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： x A =（P—p B 0）/（p A 0—p B 0）———泡点方程 y A =p A 0x A /P———露点方程对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。

2．用相对挥发度表示气液平衡关系溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有： α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 3．气液平衡相图（1）温度—组成（t-x-y）图该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。（2）x-y图

化工原理实验模拟试题

流体流动阻力实验一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上 A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体 A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。七、什么是光滑管 A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力不再减小的管子）。八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA

化工原理实验指导书

目录实验一流体流动阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸收实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14)

雷诺实验 (16)

实验一流体流动阻力的测定、实验目的 1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、确定摩擦系数入与雷诺数 Re 的关系。二、基本原理由于流体具有粘性，在管内流动时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流动时，质点间不断相互碰撞，弓I 起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和流体的涡流产生了流体流动的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得: △ P f = △ P ’ P f L u 2 h f d 2 L —两侧压点间直管长度（m ） 2d P f d —直管内径（m ）入一摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） △ P f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ）厂流体粘度（Pa.s ） p — 流体密度（kg/m 3 ）本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系列流量下的△ P f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入和 Re ,在双对数坐标纸上绘出入?Re 曲线。三、实验装置简要说明水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。被测直管段流体流动阻力△ P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气一水倒置 U 型管来测量。四、实验步骤： 1、向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。 2、大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热10-15分钟，观擦数字仪表的初始值并记录后方可启动泵做实验。 3、检查导压系统内有无气泡存在 .当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气一水倒置 U 型管内两液柱的高度差不为 0，则说明系统内有气泡存在，需要排净气泡方可测取数据。排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测 15?20组数，建议当流量读数小于300L/h 时，用空气一水倒置 U 型管测压差△ P 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。 Re du

化工原理实验试卷

1 化工原理实验试卷注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。

9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对

化工原理实验讲

1流体阻力测定实验实验目的 1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2 ）测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，将所得的入~Re方程与经验公式比较。 3 ）测定流体流经阀门时的局部阻力系数E。 4 ）学会倒U形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。 5 ）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。基本原理流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1）沿程阻力流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即 h f 仏上厘（1 —1）影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有，（1）流体性质：密度P、粘度卩；（2）管路的几何尺寸：管径d、管长I、管壁粗糙度￡；（3）流动条件：流速卩。可表示为： p f (d,l,,,u,)(1—2)组合成如下的无因次式： p 2 (du I J d ,—)(1—3) u d p du I u2 (,—)? d d 2 du 令( , d )/ (1 — 4) 则式（1 —1）变为： 2 h f P 1u(1 - 5) d2 式中，入称为摩擦系数。层流（滞流）时，入=64/R e；湍流时入是雷诺准数R e和相对粗糙度的函数，须由实验确定。

2) 局部阻力局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时.可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为I,各种局部阻力的当量长度之和为le，则流体在管路中流动时的总阻力损失h f为 I leu2 h f(1 —6) d 2 (2)阻力系数法\ 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。即 2 . u h f (1 —7) 2 式中，E――局部阻力系数，无因次；u 在小截面管中流体的平均流速，m/ s。由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短?引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此h f'直可应用柏努利方程由压差计读数求取。实验装置与流程 1)实验装置实验装置如图1 —1所示。主要由水箱、管道泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件，转子流量计等组成。第一根为粗糙管，第二根为光滑管。第三根不锈钢管，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 1、水箱 2、管道泵 3、5、6、球阀 4、均压环7、系统排水阀8闸阀9、流量调节阀 10、排污水阀11倒U形差压计12、不锈钢管13、粗糙管14、光滑管15、转子流量计16、导压管17、温度计18、进水阀

化工原理概念 华理适用