过程工程原理实验(甲)

0过程工程原理实验过程工程原理实验过程工程原理实验过程工程原理实验（（（（甲甲甲甲））））目目目目录录录录实验一实验一实验一实验一流体流动阻力测定流体流动阻力测定流体流动阻力测定流体流动阻力测定............................................................................................1实验二实验二实验二实验二离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定........................................................................................4实验三实验三实验三实验三过滤实验过滤实验过滤实验过滤实验--恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验真空过滤实验真空过滤实验真空过滤实验真空过滤实验...................................................7实验四实验四实验四实验四对流传热系数的测定对流传热系数的测定对流传热系数的测定对流传热系数的测定........................................................................................15实验五实验五实验五实验五填料塔吸收操作及体积吸收系数测定填料塔吸收操作及体积吸收系数测定填料塔吸收操作及体积吸收系数测定填料塔吸收操作及体积吸收系数测定.............................................................22实验六实验六实验六实验六筛板塔精馏操作及效率测定筛板塔精馏操作及效率测定筛板塔精馏操作及效率测定筛板塔精馏操作及效率测定.............................................................................28实验七实验七实验七实验七萃取塔萃取塔萃取塔萃取塔（（（（转盘塔转盘塔转盘塔转盘塔/脉冲塔脉冲塔脉冲塔脉冲塔））））操作及体积传质系数测定操作及体积传质系数测定操作及体积传质系数测定操作及体积传质系数测定...................................33实验八实验八实验八实验八计算机远程控制干燥实验计算机远程控制干燥实验计算机远程控制干燥实验计算机远程控制干燥实验................................................................................402015.9zzzPsgiolePfrp1实验一实验一实验一实验一流体流动阻力测定流体流动阻力测定流体流动阻力测定流体流动阻力测定1实验目的实验目的实验目的实验目的和要求和要求和要求和要求1)掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。2)测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。3)测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。4)识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。2实验仪器和设备实验仪器和设备实验仪器和设备实验仪器和设备2.1实验装置如下图所示实验装置如下图所示实验装置如下图所示实验装置如下图所示1—水箱2—离心泵3、10、11、12、13、14—压差传感器4—温度计5—涡轮流量计6—孔板（或文丘里）流量计7、8、9—转子流量计15—层流管实验段16—粗糙管实验段17—光滑关实验段18—闸阀19—截止阀20—引水漏斗21、22—调节阀23—泵出口阀24—旁路阀（流量校核）abcdefgh—取压点2.2装置装置装置装置结构说明及参数如下结构说明及参数如下结构说明及参数如下结构说明及参数如下：：：：名称类型直管规格管内径（mm）直管段长度（mm）光滑管不锈钢管光滑直管21ef=1000粗糙管镀锌铁管粗糙直管22bc=1000局部阻力截止阀截止阀两端直管（光滑管）21de=660闸阀闸阀两端直管（粗糙管）22ab=680zzzPsgiolePfrp23实验内容和实验内容和实验内容和实验内容和原理原理原理原理3.1流量计校核流量计校核流量计校核流量计校核通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。3.2Re数数数数：：：：Reduρμ=⑴2900Vudπ=⑵采用涡轮流量计测流体流量V（m3/h）3.3直管阻力摩擦系数直管阻力摩擦系数直管阻力摩擦系数直管阻力摩擦系数λ的测定的测定的测定的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：2122ffpppluhdλρρΔ-===⑶即22fdpluλρΔ=⑷fpΔ－直管（长度l）的压降。Pa；用压差传感器测量。3.4局部阻力系数局部阻力系数局部阻力系数局部阻力系数ζζζζ的测定的测定的测定的测定阻力系数法：流体通过某一管件（阀门）时的机械能损失可表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数。即：'2'2ffpuhggζρΔ==⑸故'22fpuζρΔ=⑹fp′Δ－局部阻力压力降，Pa；局部阻力压局部阻力压局部阻力压局部阻力压力力力力降降降降的的的的测量方法测量方法测量方法测量方法：测量管件及管件两端直管（总长度'l）总的压降pΣΔ，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力fpΔ（长度l）实验结果求取。ffPllppΔ-ΣΔ=′Δ'⑺pΣΔ－包含管件（阀门）与直管（长度为'l）的压降，Pa；用压差传感器测量。4实验实验实验实验方法和方法和方法和方法和步骤步骤步骤步骤1)离心泵灌水，关闭出口阀（23），打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，zzzPsgiolePfrp3把泵的出口阀（23）缓缓开到最大。2)对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。3)开启旁路阀（24），选定自最小到最大若干流量，对流量计做流量校核实验。4)开启流量调节阀（21），合理分配流量。每次改变流量，待流动达到稳定后，记录压差、流量、温度等数据。5)实验结束，关闭出口阀（23），停止水泵电机，清理装置。5实验报告实验报告实验报告实验报告1)根据光滑管、粗糙管的实验结果，在双对数坐标系上拟合出λ～Re的关系曲线，对照理论教材上的相关曲线图，估算出该管路的相对粗糙度和绝对粗糙度。2)根据局部阻力的实验结果，求出局部阻力（阀门）的阻力系数ξ值，并与经验值做比较。3)对以上实验结果的合理性进行分析讨论。4)实验心得6思考题思考题思考题思考题1)在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？2)如何检测管路中的空气已经被排除干净？3)以水做介质所测得的λ～Re关系能否适用于其它流体？如何应用？4)在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ～Re数据能否关联在同一条曲线上？5)如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？zzzPsgiolePfrp4实验二实验二实验二实验二离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线测定1实验目的实验目的实验目的实验目的和要求和要求和要求和要求1)了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；2)测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线；3)了解差压变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。2实验仪器和设备实验仪器和设备实验仪器和设备实验仪器和设备实验流程图见实验一。实验装置是由贮水箱、离心泵，涡轮流量计和压差传感器等组成的。水的流量使用涡轮流量计进行测量，泵进出口压差pΔ采用压差传感器（3）进行测量，泵的轴功率由功率表测量，流体温度采用Pt100温度传感器测量。3实验内容和实验内容和实验内容和实验内容和原理原理原理原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵流量Q之前的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内流动复杂，不能使用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。3.1扬程扬程扬程扬程H的测定与计算的测定与计算的测定与计算的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面（流程图中的h和g），列机械能衡算方程：2211221222pupuzHzggggρρ+++=++⑴若泵进出口速度相差不大，则速度平方差可忽略，则有2121()ppHzzgρ-=-+=H0+∆P/ρg⑵式中：021Hzz=-，表示泵出口（g）和进口（h）的位差，本实验为0.1m；ρ——流体密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；p1、p2——分别为泵进口的真空度和泵出口的表压，Pa；u1、u2——分别为泵进、出口的流速，m/s；z1、z2——分别为真空表、压力表的安装高度，m；∆P——泵的出口和进口之间的压差，Pa，用压差传感器测量。3.2轴功率轴功率轴功率轴功率N的测量与计算的测量与计算的测量与计算的测量与计算

电电传⑶其中，
电——电功率表显示值，WzzzPsgiolePfrp5电——电机效率，可取电0.8；传——传动效率，因电机与泵直连，故传13.3效率效率效率效率η的计算的计算的计算的计算泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率Ne可用下式计算：NeHQgρ=⑷故泵效率为100%HQgNρη=×⑸3.4转速改变时的换算转速改变时的换算转速改变时的换算转速改变时的换算泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n’下（可取离心泵的额定转速）的数据。流量''nQQn=⑹扬程''2()nHHn=⑺轴功率''3()nNNn=⑻效率''''QHgQHgNNρρηη===⑼4操作方法和操作方法和操作方法和操作方法和实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤1)离心泵灌水，关闭泵出口阀（23），开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关，启动水泵，待电机转动平稳后，把泵的出口阀（23）缓缓开到最大。2)对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。3)缓缓开启流量调节阀（22），合理分配流量。每次改变流量，待流动达到稳定后，记录压差、流量、电机功率、流体温度等数据。记录设备数据（如离心泵型号，额定流量、扬程和功率等）。4)实验结束，关闭泵出口阀（23），关闭水泵电机，关闭仪表电源和总电源开关，将装置恢复原状。5实实实实验报告验报告验报告验报告1)在同一坐标系拟合出一定转速下泵的特性曲线（H～Q，N～Q，η～Q）。2)分析实验结果，判断泵的最适宜的工作范围。3)实验心得zzzPsgiolePfrp66思考题思考题思考题思考题1)试从所测试验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？2)启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后仍然启动不起来，你认为可能的原因是什么？3)为什么用阀门（22）调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调解流量？4)泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？5)正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？6)试分析，用清水泵输送密度为1200kg/m3的盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否变化？zzzPsgiolePfrp7实验三实验三实验三实验三过滤实验过滤实验过滤实验过滤实验--恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验真空过滤实验真空过滤实验真空过滤实验真空过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验恒压过滤实验1实验目的实验目的实验目的实验目的1)熟悉板框压滤机的构造和操作方法。2)通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。3)学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数s的方法