化工原理实验报告.pdf
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实验一
伯努利实验
一、实验目的
1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。
2、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。
二、实验原理
1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件(如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处,虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律)。
2、对于实际流体,由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等,两者的差值即为机械损失。
3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示,分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔)与水流方向垂直时,测压管
内液柱高度(位压头)则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值,则为损失压头。
4、柏努利方程式
f
h p u
gz We p u
gz 2
22
2
1
21
12
2
式中:
1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离
(m )
1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度(可通过流量与其截面
积求得) (m/s)
1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由
U 型压差计的液位
差可知)(Pa )
对于没有能量损失且无外加功的理想流体,上式可简化为
2
22
2
1
2
1
1
2
2
p
u
gz
p u
gz
测出通过管路的流量,即可计
算出截面平均流速ν及动压g 22
,从而可得到各截面测管水头和总水头。
三、实验流程图
3
2
1
6
574
81、低位水箱2、水泵3、计量水箱4、高位水箱5、流量控制阀6、变径管7、测压管
泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管:内径15mm 。四、实验操作步骤与注意事项
1、熟悉实验设备,分清各测压管与各测压点,毕托管测点的对应关系。 2
、打开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流后,检查泄水阀关闭时所有测
压管水面是否齐平,若不平则进行排气调平(开关几次)。
3
、打开阀5,观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头
之间的相互关系,观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。
4、将流量控制阀开到一定大小,观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀,测压孔正对水流方向,观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。
5、实验完毕停泵,将原始数据整理。
实验二
离心泵性能曲线测定
一、实验目的
1.了解离心泵的构造和操作方法
2.学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法二、实验原理
离心泵的主要性能参数有流量Q (也叫送液能力)、扬程H(也叫压头)、轴功率N 和效率η。离心泵的特性曲线是Q-H 、Q-N 及Q-η之间的关系曲线。
泵的扬程用下式计算:
He=H 压力表+H 真空表+H 0+(u 出2-u 入2
)/2g
式中:H压力表——泵出口处压力
H真空表——泵入口处真空度
H0——压力表和真空表测压口之间的垂直距离
泵的总效率为:
Ne
Na
其中,Ne为泵的有效功率:
Ne=ρ●g●Q●He
式中:ρ——液体密度
g——重力加速度常数
Q——泵的流量
Na为输入离心泵的功率:
Na=K●N电●η电●η转
式中:K——用标准功率表校正功率表的校正系数,一般取 1 N电——电机的输入功率
η电——电机的效率
η转——传动装置的传动效率
三、实验设备及流程:
涡轮流量计
卧式离心泵
设备参数:
泵的转速:2900转/分额定扬程:20m
水温:25℃泵进口管内径:41mm
泵出口管内径:35.78mm 两测压口之间的垂直距离:0.35m
四、实验操作
1.灌泵
因为离心泵的安装高度在液面以上,所以在启动离心泵之前必须进行灌泵。
2.开泵
注意:在启动离心泵时,主调节阀应关闭,如果主调节阀全开,会导致泵启
动时功率过大,从而可能引发烧泵事故。
3.建立流动
4.读取数据
等涡轮流量计的示数稳定后,即可读数。注意:务必要等到流量稳定时再读数,否则会引起数据不准。
五、作业
序号涡轮流量计(m3/h) P真(Pa) P表(Pa) N(kw)
以一组数据计算Q、He、Ne、η
实验三过滤实验
一、实验目的
1.了解板框过滤机的构造和操作方法。
2.掌握恒压过滤常数的测定方法测定恒压过滤常数;虚拟滤液体积;虚拟过
滤时间。
二、基本原理
对于不可压缩滤渣,在恒压过滤情况下,滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:
(V+Ve)2=KS2(t+te)
上式也可写成:
(q+q e)2=K(t+t e)
微分后得到:
dt / dq= 2q / K+2q e / K
该微分式为一直线方程,其斜率为2/K,截距为2q e/K。实验中△t/△q代替dt/dq,通过实验测定一系列的△t与△q值,用作图的方法,求出直线的斜率、截距,进而求出恒压过滤常数K,虚拟滤液体积q e。
只考虑介质阻力时:qe2=Kte
将q e代入上式可求出虚拟过滤时间t e。
三、实验设备
板框过滤机的过滤面积为0.12m2。由空压机提供压力,并恒压可调。以碳酸钙和水混合成悬浮液,可完成过滤常数的测定实验。孔板孔口径:8mm,文丘里
管喉径:8mm,φ20×2不锈钢管。
四、实验步骤
1、先将板框过滤机的紧固手柄全部松开,将板、框清洗干净。
2、将干净滤布安放在滤板两侧,注意必须将滤布四角的圆孔与滤板四角的圆