文档介绍:该【化工原理实验指导书 】是由【非学无以广才】上传分享,文档一共【33】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【化工原理实验指导书 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。《化工原理试验指导书》杜华、钤小平、毕研迎编整山东师范大学《化工原理》(柏努利)演示试验一、试验目的1、加深对能量转化概念的理解;2、观测流体流经扩大管、缩小管段时,各截面上静压变化。二、试验原理对于不可压缩流体,在导管内作定常流动,系统与环境又无功的互换时,若以单位质量流体为衡算基准,由于导管截面上的流速不一样,而引起对应静压头变化,其关系可由流动过程中能量恒算方程来描述,即:式中:——每公斤质量流体具有的位能,J/kg;——表达每公斤质量流体具有的动能,J/kg;——表达每公斤质量流体具有的压强能,J/kg;——表达每公斤质量流体在流动过程中的摩摖损失,J/kg。若以单位重量流体为衡算基准时,则又可体现为mm水柱(2)式中:Z—流体的位压头,m液柱;P—流体的压强,Pa;u—流体的平均流速,m·s–1;ρ-流体的密度,kg·m–3;—流动系统内因阻力导致的能量损失,J·kg–1;H—流动系统内因阻力导致的压头损失,m液柱。因此,由于导管截面和位置发生变化引起流速变化,致使部分静[-压头转化成动压头,它的变化可由各玻璃管中水柱高度指示出来。三、试验装置如图1-1所示,本试验装置重要由试验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所构成。试验导管为一水平装置的变径圆管,沿程分到处设置压管。每处测压管有一对并列的测压管构成,分别测量该截面处的静压头和冲压头。图1-1伯努利试验装置流程图1-转子流量计2-移动框架3-排污阀4-流量调整阀15-储水箱6-试验导管7-循环泵8-进口调整阀29-水箱放水调整阀310-溢流管11-稳压水槽12-水泵开关盒13-标尺14-压头测量管图1-2试验导管构造图试验装置的流程如图1-1所示。液体油稳压水槽流入试验导管,途径直径分别为19、32和19mm的管子,再通过一种19mm内径弯管,最终排除出设备。流体流量由出口调整阀调整。流量从转子流量计测定之。试验前,先将水充斥低位储水箱,然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调整阀,并将水灌满稳压流水水箱,最终,设法排尽系统中的气泡。试验时,先启动循环水泵,然后依次启动出口阀和调整阀,水由低位储水箱被送入稳压溢流水箱。流经试验导管后再返回低位储水箱中。流体流量可由试验管出口调整阀控制。泵出口阀控制溢流水箱的溢流量,以保持水箱内液面恒定,从而保证流动体系在整个试验过程中维持稳定流动。四、试验措施1、非流动体的机械能分布及其转换演示时,将泵的出口阀和试验导管出口的调整阀所有关闭,系统内的液体处在静止状态。此时,可观测到:试验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相似的,且其液面与溢流水箱内的液面平齐。2、流动体系的机械能分布及其转换启动循环水泵,将泵出口阀逐渐启动,调整流量至溢流水箱中有足够的溢流水溢出。缓慢地启动试验导管的出口调整阀,使导管内水开始流动,各测压管中的水柱高度将随之开始发生变化。可观测到:各截面上的水柱高度差伴随流体流量的增大而增大。这阐明,当流量加大时,流体流过导管各截面上的流速也随之加大。这就需要更多的静压头转化为动压头,体现为每对测压管的水柱高度差加大。同步,各对测压管的右侧管中水柱高度则随流体流量增大而下降,这阐明流体在流动过程中,能量损失与流体流速成正比。流速愈大,流体在流动过程中能量损失亦愈大。试验二压强及其测量演示试验装置一、试验目的:1)掌握绝对压强、表压强和真空度之间的区别与联络。2)掌握流体流柱高度、压头与压强之间的区别与联络。3)掌握流体压强的几种测量措施。二、试验装置流程及特点:装置由一容器装在可上下移动的道轨上,可对固定容器进行加压或减压操作。装置为挂壁式教仪设备,使用以便。,可视性好。。,可选用不一样的指示剂来测取容器内压力。。。外形尺寸:900×700mm挂壁镜框式。三、试验装置构成:????本装置重要由平衡杯、反应器、和U形液柱压差计等构成。其流程如图所示。????主体设备为一有机玻璃制造的反应模型,平衡杯与反应器底部相连,并运用平衡杯的位置高下来调整反应器内的液位,使液面上方产生不一样的压强。????反应器顶部装有一种放空阀和两个测压口,试验前,先打开放空阀,水由平衡杯中加入,加水量以使平衡杯与器内液面平齐,液面达反应器高度的1/2处为宜。一种测压口直接联接一联程弹簧压力表。另一种测压口联接三支U形管压差计,压差计中分别装有水银和水两种指示剂,微差压计中同步装有四氯化碳和氯化钙水溶液两种指示剂。每支压差计上各装一旋塞用来进行开闭控制。图:流体静力学演示试验装置四、演示操作环节:1)绝对压强、表压强和真空度之间的关系(1)将器顶放空阀打开,并将平衡杯置于反应器相似高度,使杯内液面与器内液面平齐,再将水银柱压差计上的旋塞打开,观测弹簧压力表和水银柱压差计的读数。可观测到:弹簧压力表和水银柱压差计显示的读数为零。(2)将器顶放空阀关闭,使器内成为密闭体系,然后将平衡杯缓慢举起,并置于最高位置上,观测弹簧压力表和水银柱压差计的读数。可观测到:伴随平衡杯的位置提高,液面上方压强不停提高,同步,水银压差计中液柱向左侧(连接大气一侧)上升一定的高度。(3)将平衡杯放回到起始位置上,再观测弹簧压力表和压差计上读数。可观测到:伴随平衡杯位置的减少,器内液面也随之减少,液面上方空气膨胀而压强减少,平衡杯恢复到起始位置时,弹簧压力表和水银压差计又显示为零,阐明反应器内压强与大气压强相似。(4)将平衡杯缓慢放下,并置于最低位置上,观测弹簧压力表与水银压差计的读数。可观测到:弹簧压力计显示出负的读数,同步,水银压差计中液柱向右侧(连通测压口一侧)上升一定高度。这阐明反应器内的操作压强低于大气压强。压力表显示的读数即为器内压强低于大气压强的数值。2)以液柱高度表达的压强与液柱压力计????先将放空阀关闭,再略为提高平衡杯的位置,然后依次打开水银柱压差计、水柱压差计和微压差计上的旋塞。可观测到:在测量同一压强时,水银压差计显示的水银柱高度差最小,水柱压差计显示的水柱高度差中等,而微压差计显示的液柱高度差最大。这阐明:当用液柱高度来表达流体压强时,其值的大小还取决于液柱的高度。为了提高测量精度,压差计的指示剂选择必须合适。试验三雷诺试验指导一、。。二、基本原理流体流动有两种不一样型态,即层流(滞流)和湍流(紊流)。流体作层流流动时,其流体质点作直线运动,且互相干行;湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动,但流体的主体向某一方向流动。雷诺准数是判断流动型态的准数,若流体在圆管内流动,则雷诺准数可用下式表达: 式中,Re——雷诺准数,无因次;d——管子内径,;u——流体流速,m/s;ρ——流体密度,kg/m3;μ——流体粘度;Pa·s。对于一定温度的流体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流体流速有关。本试验通过变化流体在管内的速度,观测在不一样雷诺准数下流体流型的变化,一般认为Re<时,流动型态为层流;Re>4000时。流动为湍流;<Re<4000时,流动为过渡流。三、试验装置与流程试验装置如图1所示。重要由玻璃试验导管、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽以及流量计等部分构成。试验前,先将水充斥低位贮水槽,然后关闭泵的出口阀和流量计后的调整阀,再将溢流水槽到缓冲水槽的整个系统加满水。最终,设法排尽系统中的气泡。试验操作时,先启动循环水泵,然后启动泵的出口阀及流量计后的调整阀。水由稳压溢流水槽流经试验导管、缓冲槽和流量计,最终流回低位贮水槽。水流量的大小,可由流量计后调整阀调整。泵的出口阀控制溢流水槽的溢流量。示踪剂采用红色墨水,,注入试验导管。细孔玻璃注射管(或注射针头)位于试验导管人口的轴线部位。图1雷诺演示试验装置1-可移动框架2-循环水泵3-低位贮水槽4-流量调整闸阀5-旁路阀门6-转子流量计7-溢流水槽8-红墨水贮瓶9-红墨水喷针10-玻璃试验导管11-低位贮水槽排污阀四、,先少许启动凋节阀,将流速调至所需要的值。再调整红墨水贮瓶的下口旋塞,并用自由夹作精细调整,使红墨水的注人流速与试验导管中主体流体的流速相适应,一般略低于主体流体的流速为宜。。此时,在试验导管的轴线上,就可观测到一条平直的红色细流,好象一根拉直的红线同样。,使水流量平稳地增大。玻璃导管内的流速也随之平稳地增大。同步,对应地合适凋节泵出口阀的开度,以保持溢流水槽内仍有一定溢流量,以保证试验导管内的流体一直为稳定流动。可观测到:玻璃导管轴线上呈直线流动的红色细流,开始发生波动。伴随流速的增大,红色细流的波动程度也随之增大,最终断裂成一段段的红色细流。当流速继续增大时,红墨水进入试验导管后。立即呈烟雾状分散在整个导管内,进而迅速与主体水流混为—体,使整个管内流体染为红色,以致无法辨别红墨水的流线。试验四流体流动阻力测定一、,通过试验理解流体流动中能量损失的变化规律。,将所得的λ~Re方程与公认经验关系比较。。。、阀件,并理解其作用。二、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,不可防止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变化所引起的局部阻力。,阻力损失体现为压力减少。即影响阻力损失的原因诸多,尤其对湍流流体,目前尚不能完全用理论措施求解,必须通过试验研究其规律。为了减少试验工作量,使试验成果具有普遍意义,必须采用因次分析措施将各变量综合成准数关联式。根据因次分析,影响阻力损失的原因有,(1)流体性质:密度ρ,粘度μ;(2)管路的几何尺寸:管径d,管长l,管壁粗糙度ε;(3)流动条件:流速μ。可表达为:组合成如下的无因次式:令则式中——压降Pa hf——直管阻力损失J/kg, ρ——流体密度kg/m3λ——直管摩擦系数,无因次l——直管长度md——直管内径mu——流体流速,由试验测定m/sλ——称为直管摩擦系数。滞流(层流)时,λ=64/Re;湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数,,即当量长度法和阻力系数法。当量长度法流体流过某管件或阀门时,因局部阻力导致的损失,相称于流体流过与其具有相称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表达。这样,就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失,、阀门的当量长度合并在一起计算,如管路中直管长度为乙多种局部阻力的当量长度之和为,则流体在管路中流动时的总阻力损失为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小的动能系数来表达,这种计算局部阻力的措施,称为阻力系数法。即式中:ξ——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。,可以忽视不计。因此hf之值可应用柏努利方程由压差计读数求取。三、-1试验装置流程图试验装置如图1-1所示。重要部分由离心泵,不一样管径、材质的管子,多种阀门或管件,转子流量计等构成。从上向下第一根为不锈钢光滑管,第二根为镀锌铁管,分别用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。第三根为不锈钢管,其上装有待测管件(闸阀),用于局部阻力的测定。流体温度有热电阻,流体流量由涡轮番量计测量,压差有压差变送器测量。本试验的介质为水,由离心泵供应,经试验装置后的水通过管道流入储水箱内循环使用。-1所示。表1-1装置参数名称材质管内径(mm)测试段长度(m)装置(1)装置(2):图1-21、空气开关2、3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪(单位m3/h):第一通道测量离心泵进口压力(单位:kpa),第二通道测量离心泵出口压力(单位:kpa),第三通道测量离心泵转速(单位:r/min)第四通道测量流体阻力压差(单位:pa)第五通道测量流体温度(单位:摄氏度),第六通道没用,7、功率表(单位:KW)8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关,10、变频器电源指示灯,11、变频器电源开关,12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运行转换开关,14、离心泵启动按钮,15、离心泵停止按钮。四、(大概三分之二处)关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀,用水杯从灌水阀灌水,气体从排汽阀排出,直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕,关闭排气阀和灌水阀。,打开9仪表电源开关,仪表指示灯10亮,仪表上电,显示被测数据。把转换开关转到直接位置,指示灯12亮,按一下离心泵启动按钮,离心泵运转,启动按钮指示灯亮,水泵启动完毕。,粗糙管和局部阻力与差压变送器相连的阀门关闭,打开阀3和阀2,排出光滑管中的气体,关上阀2,打开差压变送器的两个排汽阀,排出管道中的气体,直到没有气泡排出为止,关闭差压变送器上的两个排汽阀,光滑管排气完毕。、姓名、学号等信息,进入流体阻力试验,点击光滑管,调整阀2,每隔1m3/h采集一组试验数据(等数据稳定之后再采集),从2m3/h开始到最大流量,但注意最大流量时压差不能超过10kpa,假如超过调整阀门2,使压差不超过10kpa。光滑管数据采集完毕后,先关闭阀2和阀3,再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。,先打开粗糙管与差压变送器相连的两个阀门,再打开阀4和阀2,排出粗糙管中的气体,关闭阀2,打开差压变送器的两个排汽阀,排出管道中的气体,直到没有气泡排出为止,关闭差压变送器上的两个排汽阀,粗糙管排气完毕。点击粗粗管,调整阀2,,每隔1m3/h采集一组试验数据(等数据稳定之后再采集),从2m3/h开始到最大流量,但注意最大流量时压差不能超过10kpa,假如超过调整阀门2,使压差不超过10kpa。粗糙管数据采集完毕后,先关闭阀2和阀4,再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。,先打开局部阻力与差压变送器相连的两个阀门,再打开阀5和阀2,排出粗糙管中的气体,关闭阀2,打开差压变送器的两个排汽阀,排出管道中的气体,直到没有气泡排出为止,关闭差压变送器上的两个排汽阀,局部阻力排气完毕。点击局部阻力,调整阀2,,每隔1m3/h采集一组试验数据(等数据稳定之后再采集),从2m3/h开始到最大流量,但注意最大流量时压差不能超过10kpa,假如超过调整阀门2,使压差不超过10kpa。局部阻力数据采集完毕后,先关闭阀2和阀5,再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。流体阻力试验完毕。,打开数据处理软件,打开试验数据,执行对应的软件功能,就可算出流体雷诺系数与摩擦因数的关系,执行绘图功能,就可绘出雷诺系数与摩擦因数的曲线关系,执行打印功能就可打印试验数据和试验处理成果。五、,在双对数坐标纸上标绘出λ~Re曲线,对照化工原理教材上有关图形,即可估出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。,对照柏拉修斯方程,计算其误差。,求出闸阀全开时的平均ξ值。。试验五流量计校核算验一、、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用措施。。,掌握流量系数C随雷诺数Re的变化规律。。。二、试验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差,它与流量有如下关系:采用正U形管压差计测量压差时,流量Vs与压差计读书R之间关系有:式中:Vs——被测流体(水或空气)的体积流量,m3/s;C——流量系数(或称孔流系数),无因次;A0——流量计最小开孔截面积,m2,A0=(π/4)d02;——流量计上、下游两取压口之间的压差,Pa;——被测流体(水或空气)的密度,Kg/m3;——U形管压差计内指示液的密度,Kg/m3;1——空气的密度,Kg/m3;R——U形管压差计读数,m;式3-1也可以写成如下形式:若采用倒置U形管测量压差:(忽视空气对测量的影响)则流量系数C与流量的关系为:用体积法测量流体的流量Vs,可由下式计算: