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1、化工原理实验 绪论,授课老师：王淑波,1）验证化工单元过程的基本理论2）熟悉实验装置的流程、结构以及化工中常用仪表的使用方法；3）掌握化工原理实验的方法和技巧。4）增强工程观点，培养科学实验能力。5）提高计算与分析问题的能力，运用计算机及软件处理实验数据，以数学方式或图表科学地表达实验结果，并进行必要的分析讨论，编写完整的实验报告。,一、实验目的,二、实验要求, 实验前必须到现场结合实验装置，进行实验预习，列出原始数据记录表，并经指导教师的检查提问合格后，方可实验。 实验操作中，要认真思考，严格操作。实验结束，正确停止设备；填写设备使用记录；整理记录数据，交指导老师检查并在原始数据上签字。离开
2、实验室前，将使用的仪器设备整理复原。检查水源、电源、汽源等是否已确认关闭，清理卫生。 注意：用计算机和色谱测定数据时，不要删减或增加文件，出现问题要及时报告老师。, 实验后要认真书写实验报告，报告要求独立完成，若发现彼此抄袭，对相关人员均降低10分以上。 实验报告中，除了包括实验数据与计算结果的表格以及需要的标绘曲线外，还必须有计算举例。同组人取实验的不同序号进行举例，列出全部运算过程；若发现同组中两人用相同的序号进行计算举例，则两人的报告均扣分（仅有1-2套数据除外）。 对实验所测得的数据结果做必要的分析、讨论。,预习报告的内容,实验目的与任务实验方法及理论依据实验设备装置及流程实验操作要点
3、及注意事项画好实验数据记录表格（物理量，符号，单位，实验现象）,实验报告要求,1.报告题目；2.实验时间，报告人和同组人姓名；3.实验目的；4.基本原理（要求简单、明了）；5.实验装置示意流程图及主要测试仪器仪表；6.实验操作要点(按实际操作书写）；7.原始数据整理列表、实验数据处理过程（举一示例）、实验结果列表；8.实验结果分析与讨论；9.思考题。,注意事项,必须做好预习，列出记录表格，熟悉装置和操作流程。操作一定要连续，同时做好记录。改变条件后，待读数和现象稳定后，方可记录数据，记录的数据要精确到仪表上最小分度的下1位；不正常现象及有明显误差的数据，也要如实记录。操作中遇到不正常现象及时跟
4、指导教师沟通解决。,三、实验室规则,1.准时进实验室，不得迟到，原则上不得缺课。病者需总辅导员批条；2.遵守纪律，严肃认真地进行实验，禁止在实验室大声喧哗；3.在没有弄清楚仪器设备的使用方法前，不得运转。在实验时要得到教师许可后方可开始操作。4.爱护仪器设备，节约水、电、气，开闭阀门不要用力过大，以免损坏。仪器设备如有损坏，立即报告指导教师，并于下课前填写破损报告单。,5.保持实验室及设备的整洁。实验完毕后将仪器设备恢复原状并做好现场清理工作，衣服应放在固定地点，不得挂在设备上。6.注意安全及防火，注意电机有无异常声音。实验室内及走廊不准吸烟。7.进实验室，要穿好实验服，不准穿拖鞋进入实验室；
5、不准将食物带入实验室。,四、 实验数据的有效数字与记数法,1.有效数字根据测量仪表的精度来确定，一般应记录到仪表最小刻度的十分之一位。例如，某液面计标尺的最小分度为1mm，则读数可以到0.1mm。如在刻度524mm与525mm的中间，则应记524.5mm，为4位有效数。如液位恰在524mm刻度上，则应记作524.0mm，若记为524mm，则失去了一位精密度。,在科学与工程中，为了清楚地表达有效数或数据的精度，通常将有效数写出并在第1 位数后加小数点，而数值的数量级由10 的整数幂来确定，这种以10 的数幂来记数的方法称科学记数法。例如：0.0088 应记为8.8103，88000(有效数3 位
6、)记为8.80104。应注意，科学记数法中，在10 的整数幂之前的数字应全部为有效数。,2.科学计数法,3.有效数的运算,(1)加减法运算。各不同位数有效数相加减，其和或差的有效数等于其中位数最少的一个。例如测得设备进出口的温度分别为65.58与30.4，则温度和：65.58(?)30.4(?)95.9(?)8(?)，温度差：65.58(?)30.4(?)35.1(?)8(?)。结果中有两位欠准值，这与有效值规则不符，故第二次欠准数应舍去，按四舍五入法，其结果应为96.0与35.2。,（2）乘除法计算。乘积或商的有效数，其位数与各乘、除数中有效数位数最少的相同，如测得管径D50.8mm，其面积
7、A 为：AD2/4=3.14/450.82mm2=2.03103mm2。注意：、e、g 等常数有效位数可多可少，根据需要选取。（3）乘方与开方运算。乘方、开方后的有效数与其底数相同。（4）对数运算。对数的有效数位与其真数相同。如lg2.353.7110-1；lg4.06.010-1。,（5）在四个数以上的平均值计算中，平均值的有效数字可较各数据中最小有效位数多一位。（6）所有取自手册的数据，其中有效数按计算需要选取，但原始数据如有限制，则应服从原始数据。（7）一般在工程计算中取三位有效数已足够精确，在科学研究中根据需要和仪器的可能，可以取到四位有效数字。,五、实验数据处理方法,数据处理方法主要
8、使用两种1.列表法 将实验数据列成表格以表示各变量间的关系。这通常是整理数据的第一步，为标绘曲线图或整理成方程式打下基础。 实验数据可分为原始记录表、中间运算表和最终结果表。 原始记录表必须在实验前设计好，可以清楚地记录所有待测数据。,注意：表头：物理量名称、符号、单位（符号/单位）注意记录数字应与测量仪表的准确度相匹配。科学记数法：物理量的符号10n/单位，10n记入表头物理量的实际值10n = 表中数据表号，表题（名），尽量不跨页“表注”实验条件，记录者，姓名,2.图示法将实验数据在坐标纸上绘成曲线，直观而清晰地表达出各变量之间相互关系，转折点变化率及其它特性，便于比较，还可以根据曲线回归
9、出相应的方程式。作图时注意：选择合适的坐标，尽量使图形直线化，以便求得经验方程式；坐标分度要适当，使变量的函数关系表现清楚。,1）坐标纸的选择 常用的坐标有直角坐标、对数坐标和半对数坐标。实验中常遇到的函数关系有： 直线关系：yabx，选用普通坐标纸； 幂函数关系：yaxb，选用对数坐标纸，因 lgylgablgx，在对数坐标纸上为一直线。 指数函数关系：yabx，选用半对数坐标纸，因lgy与x 呈直线关系。 此外，某变量最大值与最小值数量级相差很大时或自变量x 从零开始逐渐增加的初始段，x 少量增加会引起因变量极大变化。均可用对数坐标。,2）坐标分度的确定（1) 测量误差的倒数例如： 则Y轴
10、单位：（2）若未知误差，则实验曲线的坐标读数的有效数字位数与实验数据的位数相同。一般：M=（1，2，5）10n （n为正整数）,3）注意事项：（1）曲线光滑（2）定量绘制坐标图（变量名称，符号/单位）（3）图号，图名（4）数据点用等区别开，且有标注,实验目的,1.观察板式塔各类型塔板的结构，比较各塔板上的气液接触状况。2.实验研究板式塔的极限操作状态，确定各塔板的漏液点和液泛点。,实验三 板式塔流体力学实验,参考化工原理教材p211-216板式塔结构和板式塔类型,实验原理,各种塔板板面大致可分为三个区域，即溢流区、鼓泡区和无效区。,溢流区：降液管所占的部分。,鼓泡区：塔板开孔部分。,无效区（破
11、沫区）：阴影部分。,（A）泡罩塔 （B）筛板塔 （C）浮阀塔,液泛现象,漏液现象,雾沫夹带现象,注意事项,1.实验过程中，注意塔身与下水箱的接口处应有液封，以免漏出风量。2.在漏液点和液泛点附近数据应多取几个进行比较。3.因塔体材料为有机玻璃，所以在开启进气口阀门时，要一手轻扶塔体，一手开阀门。,装置及流程,装置主体由直径200mm，板间距为300mm的四个有机玻璃塔节与两个封头组成的塔体，配以风机、水泵和气、液转子流量计及相应的管线、阀门等部件构成。塔体内由上而下安装四块塔板，分别为有降液管的筛孔板，浮阀塔板,泡罩塔板，无降液管的筛孔板,降液管均为内径25mm的有机圆柱管。,增压水泵,调节阀
12、,转子流量计,有降液管筛孔板,有降液管浮阀塔板,有降液管泡罩塔板,无降液管筛孔板,转子流量计,风机,进气阀,实验目的,1 能进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图；2. 学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解玻璃转子流量计、压力表、倒U型差压计以及相关仪表的原理和操作；,实验五 离心泵特性曲线的测定,参考化工原理教材p44-48离心泵及其性能参数、曲线,实验原理,2.扬程H：离心泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量。 单位：m液柱。,1.流量Q：离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积。 单位：m3/h,3. 轴功率N：是单位时间
13、内泵轴从电机得到的功，单位W或kW。,4.效率：泵的效率是泵的有效功率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率，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。,注意事项,1. 一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。2. 泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。3. 不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。4.泵在启动前，必须检查泵的出口阀是否处于关闭状态，然后方可启动泵；泵在关闭时，首先关闭
14、离心泵的出口阀，然后再关泵。,数据记录,离心泵型号 额定流量 额定扬程,额定功率 泵进出口测压点高度差H0= 流体温度t ,装置及流程,1水箱；2离心泵；3进口压力表；4双金属温度计；5灌泵漏斗；6出口压力表；7玻璃转子流量计；8电气控制箱；9离心泵的管路（利用光滑管充当）；10光滑管管路球阀f2；11出口流量调节闸阀V2；,控制柜,水箱,离心泵,进口压力表,出口压力表,双金属温度计,局部阻力管,光滑管,粗糙管,管路选择球阀,局部管上的闸阀,出口流量调节闸阀,灌泵漏斗柜,实验目的,1.了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。 2.掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象
15、。 3.学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。,实验六 空气-蒸汽给热系数测定,参考化工原理教材p112-133对流传热和传热计算,实验原理,间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。,在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。,达到传热稳定时，有,固体壁面与冷流体的对数平均温差,热流体与固体壁面的对数平均温差,热、冷流体逆流传热，其对数平均温差：,P38（T-TW)m中改m为M；P39及p40公式（3-28）中的m2修改为wc）,管内壁面与冷空气或
16、水的对流传热系数,由于测定管内壁的温度实验技术难度大，故采用试验研究的手段。,对流给热系数的计算,1）近似法求算对流给热系数,化简得到,2）传热准数式求算对流给热系数,对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时,Nu努塞尔准数，,Re雷诺数，,Pr普兰特数，,当流体被加热时n0.4，流体被冷却时n0.3；,C值为一常数，,管内径d2一定时，m也为常数。,冷流体质量流量的测定,实际被测流体的质量流量：,数据处理中“2”的解决方法,用1求得的对流传热系数，两边取对数，令,B=lgA,X=lgRe,则有,Y=mX+B,做出一条直线，斜率为m，当Re=1时，由纵坐标B求出A。,2.冷流体给热系数的准数式
17、： 由实验数据作图拟合曲线方程，确定式中常数A及m。,注意事项,1. 先打开水汽排空阀，注意开启程度，开的太大会使换热器里的蒸汽跑掉，开的太小会使换热不锈钢管里的蒸汽压力增大而使不锈钢管炸裂。2. 一定要在套管换热器内管输入一定量的空气后，方可开启蒸汽阀门，且必须在排除蒸汽管线上原先积存的凝结水后，方可把蒸汽通入套管换热器中。3. 刚开始通入蒸汽时，要仔细调节蒸汽进口阀的开度，让蒸汽徐徐流入换热器中，逐渐加热，由“冷态”转变为“热态”，不得少于10分钟，以防止不锈钢管因突然受热、受压而爆裂。 4. 操作过程中，蒸汽压力一般控制在0.02MPa（表压）以下，否则可能造成不锈钢管爆裂。5. 确定各
18、参数时，必须是在稳定传热状态下，随时注意蒸汽量的调节和压力表读数的调整。,记录数据,装置与流程,1风机 2冷流体管路； 3冷流体进口调节阀 4转子流量计； 5冷流体进口温度；6不凝性气体排空阀 7蒸汽温度； 8视镜； 9冷流体出口温度10压力表；11水汽排空阀；12蒸汽进口阀；13冷凝水排空阀；14蒸汽进口管路；15冷流体出口管路,装置与流程,仪表柜,冷流体管路,转子流量计,水汽排空阀,压力表,视镜,蒸汽发生器,冷流体进口调节阀,蒸汽进口阀,冷凝水排空阀,冷流体出口管路,风机,实验目的,1了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；2掌握总体积传质系数的测定方法；3了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。,
19、实验八 填料塔中气相传质系数的测定,参考化工原理教材p249-262填料层高度的计算及填料塔,实验原理,本实验采用水吸收空气中的CO2组分。,全塔物料衡算式：,因本实验用清水做吸收剂，所以有X2=0,低浓度吸收，则平衡关系,m 相平衡常数，m=E/P；,E 亨利系数，Ef(t)，Pa，根据液相温度由附录查得；,P 系统总压，Pa，取1atm,混合气体中溶质的吸收率,传质单元数也可以用脱吸因子法进行计算,脱吸因子,注意事项,（1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。（2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。（3）实验完成后我们一般先停止水的
20、流量再停止气体的流量，这样做的目的是为了防止液体从进气口倒吸，造成管路及仪器的破坏。,数据记录,大气压_kPa,装置与流程,1水箱；2排水阀；3水泵；4液体流量计；5液体进口阀；6液体温度计；7气体流量计；8气体进口阀；9气体温度计；10二氧化碳钢瓶；11二氧化碳流量计；12气体混合灌；13进塔气体取样口；14风机；15风机旁路；16喷淋头；17填料层；18液体再分布器；19塔底液封；20U型压差计；21出塔气体取样口；22气体出口阀；23液体出口阀,水泵,水箱,气体进口阀,液体进口阀,气体流量计,液体流量计,CO2流量计,控制柜,进气取样口,喷淋头,风机,塔底液封,液体出口阀,U型管压差计,尾气取样口,液体再分布器,填料层,气体混合灌,
