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1、化工原理实验上册 知识点总结 归纳 华东理工大学 华理 实验考试适用化工原理实验上册知识点归纳 Veeny 量纲分析法 量纲分析法是通过将变量组合成无量纲数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数，不需要对过程机理有深刻全面的了解。可以由定理加以证明。缺点是降低的工作量有限、实验结果的应用仅限于实验范围，无法分析各种变量对过程的影响。 过程分解与合成法 将一个复杂的过程分解为联系较少或相对独立的子过程，再联系起来。优点是从简到繁，先局部后整体，大幅减少试验次数。na+nb 缺点是子过程的最优不等于整个过程的最优。 数据处理：列表法、图示法、数学函数法。 误差：系统误差、随机误差、过失
2、误差 压力： 液柱式压力计：U型液柱压力计、单管液柱压力计 、倾斜式压力计 优：精度高 弹簧式压力计：弹簧管 、膜式微压计、波纹管式 优：范围大、结构简单、便宜。缺：受温度影响。 电气式压力计：快速变化的。 稳定：3/4 不稳定：1/32/3 温度： 接触式： 热膨胀、热电偶、热电阻 非接触式：热辐射式高温计 流量： 速度式流量计：孔板和文丘利流量计、转子流量计(小流量)、涡轮流量计。粘度高：耙式 体积式流量计：湿式气体流量计、皂膜流量计 质量式流量计：直接式，补偿式。不受压强、温度、粘度等影响。 流体流动阻力摩擦系数的测定 实验内容：在管壁相对粗糙度/d 一定时，测定流体流经直管的摩擦阻力，
3、确定摩擦系数与雷诺数Re 之间的关系：测定流体流经阀门或弯头及其它管件时的局部阻力系数。 要求掌握用因次分析法处理管路阻力问题的实验研究方法， 并规划组织实验测定和 Re； 流量阀门开度 流速流量计 P：2个压差计 密度：温度计 再配上变频器、水槽、泵、阀门、管件等组建成以下循环管路。 1 DPu2durDPlu2=l 得与hf 同理h=z计算：u=q/A Re= 得Re hf =得 rd2r2m为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 掌握管“平衡阀”的功
4、能和用法； 用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 熟悉各种压力计、流量计的正确使用方法。 测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。 转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。 U形管压差计结构简单，使用方便、经济。 差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。 实验步骤 1. 关闭出口阀，打开两个
5、平衡阀，打开光滑管引压阀、光滑管切换阀、弯头引压阀，关闭其它所有阀；打开引水阀灌泵，放气，然后关闭引水阀；检查出口阀处于关闭状态；启动泵。 2. 系统排气 总管排气：出口阀开足5秒后关闭，重复三次，目的为了使总管中的大部分气体被排走。 引压管排气：依次对4个放气阀进行排气，开、关三次。 压差计排气：关闭2个平衡阀，重复步骤。 3. 检验排气是否彻底是将控制阀开至最大，再关至为零，看压差变送器计读数，若前后读数相等，则判断系统排气彻底；若前后读数不等，则重复上述23步骤。泵出口压力表最大，真空表最小。 4. 由于系统的流量计量采用涡轮流量计，其小流量受到结构的限制，因此，从大流量做起，实验数据比
6、较准确。 5. 实验布点 先将控制阀开至最大，读取流量显示仪读数qv大，在qv大和流量为0.2之间布15个点，考虑实验的合理布点，遵从大流量时少布点，小流量时多布点的原则。 6. 光滑管阻力和弯头局部阻力的实验结束后，打开平衡阀，关闭阻力控制阀； 7. 切换流体至粗糙管和阀门，关闭其它所有阀； 8. 重复步骤5，得到粗糙管阻力和弯头局部阻力的实验数据。 9. 实验结束后，打开平衡阀，关闭阻力控制阀，打开离心泵控制阀，进行离心泵特性曲线测定。 2 离心泵特性曲线的测定 实验内容：测定一定转速下的离心泵特性曲线泵的特性是指泵在一定转速下，其扬程、功率、效率 与流量关系。 要求熟悉离心泵的结构并掌握
7、其操作方法； 液体注满泵壳，叶轮高速旋转，液体在离心力作用下产生高速度，告诉液体经过逐渐扩大的泵壳通道，动压头转变为静压头。 1、 离心泵启动前为什么要先灌水排气？答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。 2、 启动泵前为什么要先关闭出口阀，待启动后，再逐渐开大？而停泵时，也要先关闭出口阀？ 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护底阀的作用。 3、 启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？ 答：为了保护功率表。 4、 离心泵特性曲线测定过程中Q=0点
8、不可丢，为什么？ 答：Q=0点是始点，它反映了初始状态。 5、 离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值如何变化？为什么？ 答：流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小。流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处压强就应该越小，而真空度越大，出口处压强表的读数变小。 6、 为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方法调节泵的流量？ 答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一
9、部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。 7、 什么情况下会出现“汽蚀”现象？ 答：当泵的高度过高，使泵内压力低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象。 8、 离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？ 答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。 9、 离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理？为什么？ 答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的
10、压强差，将水从水箱压入泵体，在进口管安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力，而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。 10、 为什么在离心泵进口管下安装底阀？从节能观点看，底阀的装设是否有利？你认为应如何改进？ 答：底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。 11、为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？ 答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护底阀的作用 学会用直接实验法规划实验并测定离心泵的特性曲线； 对泵的进出口取1-1截面与2-2
11、截面，建立机械能衡算式： 3 2u12u2P1P2+h1+He=+h2+ (1) 2g2grgrg2P2P1u2u12-+h2-h1+- He= (2) rgrg2g2g从方程式(2)可见，实验规划方法是： P1实验装置中在泵的进口管上装有真空表； P2实验装置中在泵的出口管上装有压力表； 和温度有关，由温度计测量流体温度； 由功率表计量电机输入功率Pa； u管路中需安装流量计，确定流体的流速u， 欲改变u需阀门控制；除以上仪表外，配上泵、变频器、管件、阀门、水槽等部件组合成循环管路。 实验操作原理是：按照管路特性曲线和泵特性曲线的交点作为泵的工作点这原理，改变管路阻力可以通过调节阀门开度加以
12、实现，使管路特性曲线上的工作点发生移动，再将一系列移动的工作点的轨迹连接起来，就是泵的扬程曲线。 2P真+P空u2-u12+计算： He= rg2g Pe=HeQg =Pe/P轴 熟悉功率表的正确使用方法； 选择-连接-读数 掌握通过实验误差分析确定直角坐标分度比例的方法。 为了得到理想的图形，在已知量和并且使，则 的误差与的情况下，比例尺的取法应使实验“点”的边长为，X轴的比例尺Mx为：1/X mm， 4 5 过滤常数的测定 实验内容：在恒压操作条件下测定过滤常数K和 qe。 要求掌握用数学模型法处理过滤问题的实验研究方法， 过滤问题的处理方法 (1) 过滤操作是非定态操作，但由于滤饼厚度变
13、化缓慢，可视为拟定态过程。 (2) 过滤操作阻力大，流体通过颗粒床层是一种极慢流动，视为爬流，阻力损失取决于颗粒表面积。 数学模型的步骤 将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式表达的物理模型； 对所得的物理模型进行数学描述，即建立数学模型； 通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。 过滤问题的数学模型方法 将流体通过真实的滤饼床层的复杂过程简化为流体通过一组平行管束的简单过程，后者一组平行管束即为简化了的物理模型，并假设前后二者：比表面积a相等；空隙率e相等。 t-t1q-q1=2q1(q+q1)+eKK并规划组织实验测定过滤常数 K和 qe； t：计算机采集 q：清液体积数 K：需
14、要恒定压力 步骤：1、安装过滤器，滤布滤框，分布板，盖板，螺母） 2、先把压力调到最大，开物料泵，均匀后测波美度(1.02%-1.04%)，检查滤液放尽阀是否关闭。 3、打开软件，输入。一个同学操作计算机，一个同学放气3次，然后一个同学调节压力，恒压后再按一下鼠标。 掌握用最小二乘法和作图法求取过滤常数的方法；熟悉过滤设备的一般构造。 6 1、 过滤刚开始时，为什么滤液经常是浑浊的？ 答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。 2、 在恒定过滤中，
15、初始阶段为什么不采取恒定操作？ 答：因为刚开始时要生成滤饼，等滤饼有一定厚度之后才能开始等压过滤。 3、恒压过滤时，随着过滤时间的增加，过滤速率如何变化？ 答：因为随着时间的推移，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，因而过滤速率逐渐变小。 4、 如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？ 答：使用助滤剂，改善滤饼特性；加热滤浆，降低滤液粘度； 使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态；限制滤饼厚度，降低过滤阻力、 5、 恒压过滤时,欲增加过滤速率,可行的措施有哪些? A.添加助滤剂 B.控制过滤温度 C.选择合适的过滤介质 D.控制滤饼厚度 6、 当操作压强增大一倍时，其K值是否也增大一倍，是得到同样
16、的过滤量时，其过滤时间是否缩短一半？ 答：不是的，dv/d=A2P/rv(v+ve), dv/d是代表过滤速率，它随着过滤的进行，它是一个逐渐减少的过程，虽然P增大一倍，表面上是时间减少一倍，但过滤速率减少，所以过滤得到相同的滤液，所需的时间不是原来的一半，比一半要多。 流体对流给热系数和总传热系数的测定 实验内容：测定饱和水蒸汽和冷水在套管换热器中对流传热管内、管外的对流给热系数i和o；测定总传热系数K。 要求掌握用因次分析法处理流体对流传热问题、用过程分解与合成的方法解决整个传热过程问题的实验方法，并规划组织实验测定1、0和 K， qc-空气流量计1个； t1、 t2 -冷流体进、出口温度
17、计2个； T-水蒸汽温度计1个； tw上、 tw下 -上壁温、下壁温 热电偶温度计2个； P -装1个压力表； 实验步骤： 流程：蒸汽发生炉电加热板产生蒸汽，通过管道输送到套管换热器，进入套管壳层，进行热交换产生冷凝液沿铜管管壁流回蒸汽发生炉。冷空气通过气源，经过流量计，送到换热器底部，热交换后到顶层。水蒸气温度设定为105，由温控仪控制。测壁温的2个热电偶温度计在铜管表面。一共5个温度。 t2稳定5分钟后采集一组。 7 配上套管换热器、蒸汽发生炉、疏水器、阀门管路、凉水塔系统组成如下实验装置。 通过作图和最小二乘法求取努塞尔准数Nu与雷诺准数Re和普兰特准数Pr 之间的关系； 了解并分析影响
18、对流给热系数的工程因素和强化传热的途径， A流体的物理性质：密度、比热容、导热系数、粘度 D、流体的相态变化 B 引起对流的原因：自然、强制 E、传热面的几何尺寸 C、流体的流动形态 层流 比湍流小 传热的阻力主要在边界层 强化传热： 1）增大传热面积A2）增大平均温度差 3）增大传热系数K 计算： 热量衡算式：Q=qcrccpc(t2-t1) 传热速率式：Q=KADtm 热量衡算式：Q=qcrccpc(t2-t1) 传热速率式： Q=acADtmc 其中：Dtmc(T-t)-(T2-t1)其中：Dtm=12 T1-t2lnT2-t1(tw上-t2)-(tw下-t1) =tw上-t2lntw下-t1adrducpm=f(,)Nu=a0RebPrc lml1、 蒸汽和空气进入通道，在测K和时为什么不同呢？ 答：因为在测给热系数K时仅考虑间壁一侧的传热，而传热系数则考虑了从热流体到冷流体的整个传热过程。 2、走向改变：影响平均温差 3、蒸汽冷凝时有不凝性气体：a、不凝气在换热器占据部分换热面积，导致蒸汽冷凝量达不到期望值，降低传热系数，造成冷却水的浪费。 B、增大了系统消耗：由于系统是自控的。C、长期的话会破坏设备 4、壁温接近于传热系数较大侧流体的温度，因为该侧的温度对传热壁的影响更大 8
