化工原理实验讲义08.9.1
化工原理实验讲义
化工原理实验讲义化工原理实验讲义（新增）湖南大学化学化工学院实验中心2012.04目录实验1 雷诺实验 (1)实验2 柏努利实验 (3)实验3板式塔流体力学性能的测定 (5)实验4流体阻力测定实验 (9)实验5离心泵性能测定和流量计标定实验 (12)实验6传热实验 (18)实验7精馏实验 (22)实验8过滤实验 (26)实验9氧解吸实验 (29)实验10 液—液萃取实验 (36)实验11干燥速率曲线测定实验 (41)实验12 固体流态化实验 (45)实验13 化工管路拆装实训 (49)实验14 化工仪表综合实训 (54)实验1 雷诺实验一、目的1．观察流体在层流和湍流时两种不同的流动形态，观察层流时流体在导管中的速度分布。
2．测定各种流动状态下的Re，建立层流、湍流与Re之间的联系。
二、原理1．层流与湍流的根本区别，在于流体内部质点的运动方式不同。
层流时，流体的质点沿着与管轴平行的方向成直线运动，互不碰撞，互不混合，湍流时流体质点的运动是不规则的，质点之间发生剧烈的碰撞与混合并导致整个流体的湍动，无论层流和湍流，管壁处速度都为零，离开管壁以后速度渐快，管中心处速度最大。
层流时，速度沿管子的直径按抛物线的规律分布。
2．流体流动状态是由多方面因素决定的，把这些因素组合成，称为雷诺准数（Re），根据Re的数值，可判断流动属于层流还是湍流。
三、实验设备及流程实验装置如图所示。
试验时水由稳压水槽进入玻璃管，此玻璃管供观察流体流动形态和层流时导管中流速分布之用。
为了使玻璃管内的流动稳定，槽内设有缓冲器和溢流器，实验时应维持稳压水槽液面稳定。
雷诺实验装置四、实验步骤1．层流速度分布演示先将流量计后的出口调节阀关闭，将水加满整个试验系统，并保持溢流水槽内有一定的溢流量。
打开示踪剂管路阀，让示踪剂充满整个试验导管的截面，再调节自由夹至能观察到管内红色细流。
少许开启转子流量计调节阀，将流量调至最小，以便观察稳定的层流流型及层流时流体在管截面上的速度分布（切勿扰动）。
化工原理实验讲义(doc 55页)
化工原理实验讲义(doc 55页)化工原理实验讲义化工与环境学院化学工程与控制系化工原理实验室目录第 1 章........................化工基础实验技术41.1温度的测量41.2压力的测量91.3流量的测量13第 2 章.............. 实验数据分布及基本数据处理212.1实验数据的分布212.2实验数据的基本处理222.3实验报告的基本要求23第 3 章........................化工原理基本实验273.1流体流动阻力的测定273.2离心泵特性曲线的测定343.3对流传热系数的测定403.4填料塔压降曲线和吸收系数的测定453.5精馏塔效率的测定543.6干燥速率曲线的测定613.7扩散系数的测定663.8液—液萃取塔的操作72第 4 章............................... 演示实验784.1雷诺实验784.2机械能守恒与转换824.3边界层形成与分离85第 5 章.................... 化工流动过程综合实验87第 1 章化工基础实验技术1.1 温度的测量1.常用的温度计形式（1）膨胀式温度计实用的膨胀式温度计有玻璃管液体温度计，双金属片温度计和压力表式温度计。
（2）玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计利用液体的体积与温度之间的关系，用毛细管内液体上升的高度来指示被测温度。
一般测量范围在−100℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，测量精度较高（0.1~2.5级）。
工作液体多使用汞和酒精，封装时充入惰性气体，以防止液柱断开。
（3）双金属片温度计双金属片温度计制作成表盘指针形式。
双金属片结合成一体，一端固定，另一端自由。
由于不同金属的热膨胀系数的差异而产生弯曲变形，带动指针的位移。
一般测量范围在−80℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，但测量精度不高（1~2.5级）。
（4）压力表式温度计压力表式温度计的工作原理与机械式压力表相同。
化工原理实验讲义(上)
实验一 流体摩擦阻力系数测定一、实验目的及任务1、学习流体在管道内摩擦阻力f P ∆及摩擦阻力系数λ的测定方法；2、确定摩擦阻力系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度d ε之间的关系；3、在双对数坐标纸上绘出λ～Re 曲线并与莫迪图进行比较；4、测定局部（阀门）阻力系数ζ。
二、实验基本原理由于有粘性和涡流的影响，流体流动时会产生流动阻力。
其大小与管子的长度、直径、流体流速和管道摩擦阻力系数有关。
本实验分为直管摩擦系数λ和局部（阀门）阻力系数ζ两种情况。
1、直管摩擦系数与雷诺数Re 的测定直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。
流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：ρρff P P P h ∆=-=21 （1-1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）22u d l h fP f λρ==∆ （1-2） 整理（1-1）（1-2）两式得22uP l d f∆⋅⋅=ρλ （1-3） μρ⋅⋅=u d Re （1-4）式中：-d 管径，m ；-∆f P 直管阻力引起的压强降，Pa ；-l 管长，m ； -u 流速，m / s ；-ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N ·s / m 2。
在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。
若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。
所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降f P ∆与流速u （流量V ）之间的关系。
根据实验数据和式（1-3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-4）计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。
2、局部（阀门）阻力系数ζ的测定22'u P h ff ζρ=∆=' （1-5） 2'2u P f∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ （1-6）式中：-ζ局部阻力系数，无因次； -∆'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ；-'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。
化工原理实验讲义（应化）
化⼯原理实验讲义（应化）实验⼀雷诺实验⼀、⽬的与要求1、通过实验了解圆管内流体流动情况，建⽴流型概念。
2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。
3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。
⼆、实验原理流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。
流体流动的型态与流体的密度、粘度及流道的直径有关。
这可⽤雷诺准数来判断，⼀般为：Re≤2000为滞流Re≥4000为湍流2000三、实验主要仪器及主要技术数据实验主要仪器：雷诺仪、秒表、量筒实验主要数据：实验管道有效长度L=600mm外径d =30mm内径d i=26mm四、实验⽅法1、准备⼯作（1）向墨⽔储瓶中加⼊适量的⽤⽔稀释过的墨⽔。
（2）调整墨⽔细管出⼝的位置，使它位于实验管道的中⼼线上。
（3）轻轻打开墨⽔流量调节夹，使墨⽔从墨⽔咀流出，排出墨⽔管内空⽓，关闭调节夹。
2、雷诺实验过程（1）关闭流量出⼝调节阀，打开储⽔槽进⽔阀，使⾃来⽔充满⽔槽，并使槽内溢流堰具有⼀定的溢流量。
（2）轻轻打开管道出⽔阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内⽓体。
（3）调节储⽔槽下部的出⽔阀开度，调节储⽔槽液位，使其保持恒定。
（4）缓慢地适当打开墨⽔流量调节夹，墨⽔⾃墨⽔咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前⽔流量下实验管道中墨⽔的流线。
根据流线判断流型，并⽤秒表、量筒测定流体流量。
（5）适当的增⼤管道出⽔阀开度，通过调节储⽔槽下部的出⽔阀和进⽔阀控制储⽔槽液位，并维持⼀定的⽔槽溢流板溢流量。
适当调整墨⽔流量，使墨线清晰，稳定后，测定较⼤流量下实验管内的流动状况。
如此反复，可测得⼀系列不同流量下的流型，并判断临界流型。
3、速度分布图的测定与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出⽔阀的开度范围。
⾸先使储⽔槽液位恒定（此时，可通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀使液位稳定），瞬时开关墨⽔流量调节夹，在墨⽔咀出⼝处形成⼀个墨团，观察墨团端⾯特征，打开管道出⽔阀（使出⽔阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端⾯随流体流动时的变化，记下管道末端墨团端⾯的形态后，通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀调节储槽液位，使其恒定。
化工原理实验讲义(最终版)
C0 —— 流量系数
1．标定流量曲线 通过计量筒电子称和记时器可测量去流体的重量及对应的时间，从 而测取其质量流量qm，同时又通过压差计读出对应的上、下游压差值 △p；这样根据若干个实验点的qm与△p值，便可绘制流量标定曲线qm～ △p。
2．确定流量系数Co 根据以上流量计的计算式
2．测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，将所得的～Re方程与 公认经验关系式比较；
3．测定阀门的阻力系数； 4.了解阀门开度对管路压力的影响。 二、实验意义及原理
流体在管路中流动时，由于粘性剪切力和涡流的存在，不可避免地 要消耗一定机械能。这部分机械能是不能自发地转换成其它机械能形 式，或者说在机械能中“永久”消失了，故在利用柏努利方程解决工程中 流体输送及与流动有关问题时，不可避免地必须将阻力损失项计算出 来。管路通常由直管和管件（如三通、肘管及弯头等）、阀件组成。流 体在直管内流动造成的机械能损失称为直管阻力，而通过管件、阀件等 局部障碍时，因流道截面的方向与大小发生变化而造成的机械能损失称 为局部阻力。
（4-3） 由于差压流量计节流元件的截面A0是不变的，加之介质水的密度不 变。由上述流量曲线标定实验中各流量qm与压差△p之值，便可计算出 对应的流量系数C0值。 又由于雷诺数
（4-4）
其中管径d1为输送管道内径；ρ，μ为水的密度与粘度。流速u1可用下
式计算： （4-5）
故可将流量系数C0与对雷诺数Re的关系标绘在单对数坐标上，便可得 到C0与Re的关系曲线，从而可了解流量的变化规律。
（1-1） 式中：——圆管内径，m；
u —— 流速，m/s； —— 流体密度，kg/m3； ——流体粘度，Pa·s。 一般认为Re＜2000时，流动型态为层流；Re＞4000，流动型态为 湍流。Re数在两者之间时为过渡区，有时为层流，有时为湍流，流动型 态与环境有关。 对一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺数仅与流速有关。本 实验通过改变水在管内的流速，观察流体在管内流动型态的变化。 三、思考题 1．影响流动型态的因素有哪些？
实验讲义(化工原理)
实验一、雷诺实验一、实验目的1.了解管内流体质点的运动方式，认识不同流动形态的特点，掌握判别流型的准则。
2.观察圆直管内流体作层流、过渡流、湍流的流动型态。
观察流体层流流动的速度分布。
二、实验内容1. 以红墨水为示踪剂，观察圆直玻璃管内水为工作流体时，流体作层流、过渡流、湍流时的各种流动型态。
2.观察流体在圆直玻璃管内作层流流动的速度分布。
三、实验装置实验装置流程如图1-1所示。
图1-1 雷诺实验装置1 溢流管；2 墨水瓶；3 进水阀；4示踪剂注入管5水箱；6 水平玻璃管；7 流量调节阀实验管道有效长度: L＝600 mm外径: Do＝30 mm内径: Di＝24.5 mm孔板流量计孔板内径: do＝9.0 mm四、实验步骤1. 实验前的准备工作(1) 实验前应仔细调整示踪剂注入管4的位置，使其处于实验管道6的中心线上。
(2) 向红墨水储瓶2 中加入适量稀释过的红墨水，作为实验用的示踪剂。
(3) 关闭流量调节阀7，打开进水阀3，使水充满水槽并有一定的溢流，以保证水槽内的液位恒定。
(4) 排除红墨水注入管4中的气泡，使红墨水全部充满细管道中。
2. 雷诺实验过程(1) 调节进水阀，维持尽可能小的溢流量。
轻轻打开阀门7，让水缓慢流过实验管道。
(2) 缓慢且适量地打开红墨水流量调节阀，即可看到当前水流量下实验管内水的流动状况（层流流动如图1-2所示）。
用体积法（秒表计量时间、量筒测量出水体积）可测得水的流量并计算出雷诺准数。
因进水和溢流造成的震动，有时会使实验管道中的红墨水流束偏离管的中心线或发生不同程度的摆动；此时, 可暂时关闭进水阀3，过一会儿，即可看到红墨水流束会重新回到实验管道的中心线。
图1-2层流流动示意图(3) 逐步增大进水阀3和流量调节阀7的开度，在维持尽可能小的溢流量的情况下提高实验管道中的水流量，观察实验管道内水的流动状况（过渡流、湍流流动如图1-3所示）。
同时，用体积法测定流量并计算出雷诺准数。
化工原理实验讲义
(5)
可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。
（1）当采用倒置U型管液柱压差计时
(6)
式中：R－水柱高度，m。
（2）当采用U型管液柱压差计时
(7)
式中：R－液柱高度，m；
－指示液密度，kg/m3。
根据实验装置结构参数l、d，指示液密度 ，流体温度t0(查流体物性ρ、μ)，及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R，通过式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re和λ，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。
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?
离心泵特性曲线的测定
1
①掌握离心泵特性曲线的测定方法。
②了解离心泵的构造、安装、使用与操作。
1
离心泵的特性受泵的结构，叶轮形式与转速的影响，特性参数包括流量Ｑ、扬程H、功率N、效率，对确定的泵，在一定的转速下，H、N、都随流量Ｑ的改变而变化，以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线能清楚的反映离心泵的操作性能，是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算，只能通过实验来测定。
3.排气：在计算机监控界面点击”引压室排气”按钮,则差压变送器实现排气。
4．引压：打开对应实验管路的手阀,然后在计算机监控界面点击该对应,则差压变送器检测该管路压差。
5．流量调节：手控状态,变频器输出选择100,然后开启管路出口阀，调节流量，让流量从1到4m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值；自控状态，流量控制界面设定流量值或设定变频器输出值，待流量稳定记录相关数据即可。
化工原理实验讲义-化工本
化工原理实验讲义-化工本1. 实验目的本实验旨在通过对化工原理的实验操作，在实践中掌握化工原理的基本原理和实验技巧，培养学生的实验能力和综合素质。
2. 实验材料和仪器设备2.1 实验材料•硫酸铜•硝酸银•氢氧化钠•蒸馏水•滤纸2.2 仪器设备•量筒•试管•灯台•滴定管•镊子•烧杯3. 实验原理化工原理是化学工程中的基础课程之一，其实验实践主要涉及以化学反应为基础的物质转化过程。
本实验主要讲解了三个基本实验，包括硫酸铜溶液的制备、硝酸银与盐酸反应以及氢氧化钠的滴定。
3.1 硫酸铜溶液的制备硫酸铜溶液是一种常用的化学试剂，用于常规实验和工业生产中的染料、催化剂等。
制备硫酸铜溶液的原理是将硫酸铜与蒸馏水按一定的配比混合，并进行搅拌，最终得到所需的溶液。
3.2 硝酸银与盐酸反应硝酸银与盐酸反应是一种重要的化学反应，常用于药物合成、污染检测等领域。
此反应的原理是将硝酸银溶液与盐酸按一定的摩尔配比混合，通过氯化银的生成来观察反应的进行。
3.3 氢氧化钠的滴定氢氧化钠的滴定是一种常用的分析方法，可用于测定溶液中的盐酸含量。
滴定的原理是将酸溶液与氢氧化钠的溶液按一定的滴定体积比进行滴定，通过酸碱中和反应的终点变化来确定溶液中酸的浓度。
4. 实验步骤4.1 硫酸铜溶液的制备步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.称取一定质量的硫酸铜固体。
3.将硫酸铜固体倒入量筒中。
4.加入适量蒸馏水，使溶液浓度符合要求。
5.用玻璃棒搅拌溶液，直至硫酸铜溶解完全。
4.2 硝酸银与盐酸反应步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.取一定体积的硝酸银溶液并倒入试管中。
3.加入适量的盐酸溶液，等待反应进行。
4.观察反应的产物，记录颜色和形态的变化。
4.3 氢氧化钠的滴定步骤1.准备所需材料和仪器设备。
2.量取一定体积的盐酸溶液。
3.将盐酸溶液倒入烧杯中。
4.加入几滴酚酞指示剂。
5.取适量氢氧化钠溶液，并用滴定管滴定，直至颜色变化。
5. 实验结果分析通过对以上三个实验的操作和观察，我们可以得到以下实验结果：•硫酸铜溶液制备完全溶解，呈现蓝色。
化工原理实验讲义
目录实验守则 (2)前言 (3)实验一、流体流动型态及临界雷诺数的测定 (8)实验二、伯努利实验 (12)实验三、管路流体阻力的测定 (17)实验四、套管换热器液-液热交换实验 (24)实验五、纯净水的生产 (31)附录 (32)实验守则1、实验前应认真准备，弄清实验目的、任务和实验方法，写出预习报告，做好实验前的一切准备，以保证实验任务的胜利完成。
2、按时进入实验室，进入后要严肃认真，不得喧哗、嬉笑、打闹，不得抽烟和随地吐痰。
3、注意安全，不得赤足或穿拖鞋进入实验室，谨防触电，有辫子的女生应将辫子扎好，以防机械扎住，造成事故。
4、听从教师及工作人员指导。
5、遵守实验设备、仪器的操作规程，在弄清其流程和用法后，经教师同意方可启用。
6、节约水、电、汽及化学药品等物，爱护仪器设备。
7、如损坏仪器设备等，应立即报告教师，登记在册，按学校规定制度处理。
8、实验结束后，清理仪器设备，使之复原，并打扫场地。
前言化工原理是一门关于化学加工过程的技术基础课，是建立在实践基础上的科学。
它不仅有完整的理论体系，而且具有独特的实验方法。
让学生直接观察到某些生动现象，直接体验某些理论和规律，直接测取某些设备的性能参数，不仅是帮助加深对理论知识的理解和获得实践知识的重要手段，也是应用实验研究的独特方法和处理技巧以培养学生分析问题和实际操作能力的重要手段。
化工原理实验是教学过程中的重要环节。
一、化工原理实验的目的1、验证有关的化工单元操作的理论，巩固和加深对理论的认识和理解。
2、熟悉实验装置的结构、性能和流程，并通过实验操作和对实验现象的观察，使学生掌握一定的基本实验技能。
二、化工原理实验的要求为达到上述目的，要求学生做到以下几点：1、根据实验的要求，参照实验指导、教材，复习好有关的原理，了解实验目的要求、方法和步骤、设备的流程、仪器的使用方法，写出实验预习报告。
2、经教师考查达到要求后，方可进行实验，要认真进行操作，细心观察实验现象，如实记录实验数据，注意可能出现的问题，深入思考和分析。
化工原理9.1 概述
1、蒸馏的原理
蒸馏：分离液体。它是通过加热形成汽液两相体系，利用混合
物中各组分挥发度（沸点）的差别达到组分分离与提
纯的目的。 易挥发组分：沸点低的组分
A 易挥发组分
B 难挥发组分
难挥发组分：沸点高的组分
部分汽化 溶液 （ A+B ）
加热
乙醇水体系的蒸馏分离
乙醇水
加热
汽相: 醇富集
冷凝
乙醇 产品
液相:
水富集
冷却
水
2、蒸馏分离的特点
(1)通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，不需 要外加吸收剂或萃取剂，操作流程通常较为简单。
(2)蒸馏分离适用的范围广泛，可以分离液体、气态 或固态混合物。例如，将空气液化，精馏获得氧、氮 等产品；再如，脂肪酸的混合物加热熔化，减压蒸馏 分离。对于挥发度相等或相近的混合物，可采用特殊 精馏方法分离。
(3)蒸馏过程中的节能：混合物的加热，汽相冷凝液化， 消耗大量能量(包括加热介质和冷却介质)。加减压消 耗额外的能量。
3、分类 按操作方式分
按操作压力分 按组分数分
简单蒸馏 间歇操作
平衡蒸馏
精馏
连续 操作
特殊精馏
常压蒸馏 加压蒸馏 减压蒸馏
双组分蒸馏 多组分蒸馏
化工原理实验讲义
化工原理实验讲义一、引言化工原理是化学工程专业的核心课程，旨在通过实验教学形式，掌握化工原理的基本原理与操作技能。
本实验讲义将介绍一些常见的化工原理实验，以帮助学生更好地理解相关知识，并提高实验操作的能力。
二、实验一：物质的密度测定实验原理物质的密度是指单位体积物质的质量，可以通过以下公式计算：密度（ρ）= 质量（m）/ 体积（V）本实验将通过测量物质的质量和体积，计算物质的密度。
实验步骤1.准备一个空容器，并称重记录容器的质量（m1）；2.将容器装满待测物质，并再次称重记录质量（m2）；3.计算物质的质量（m）= m2 - m1；4.测量容器的体积（V），可以通过测量容器的长宽高，并计算体积；5.计算物质的密度（ρ）= m / V。
实验注意事项1.在称重过程中，应注意零点的调整，确保准确度；2.测量容器体积时，应尽量减少误差，可以多次测量并取平均值。
三、实验二：化学反应速率测定实验原理化学反应速率是指单位时间内反应产物浓度的变化量，可以通过以下公式计算：速率（v）= ΔC / Δt本实验将通过测量酶催化反应中产物的浓度随时间变化的曲线，计算化学反应速率。
实验步骤1.准备酶的溶液和底物的溶液，并将它们混合在一起；2.将混合溶液倒入试管中，并立即开始计时；3.每隔一段时间，取出试管，用分光光度计测量产物的浓度；4.将测得的产物浓度与时间绘制曲线图；5.根据曲线图上某一时间点的斜率，计算该时间点的反应速率。
实验注意事项1.在混合溶液时，要快速并彻底地混合，保证反应能够迅速发生；2.测量产物浓度时，要注意校正光度计，以消除干扰；3.绘制曲线图时，应注意选择合适的刻度和线条粗细。
四、实验三：蒸馏分离混合物实验原理蒸馏是利用液体的沸点差异，将混合物中的成分分离的常用方法。
蒸馏通常包括加热液体混合物，将产生的蒸汽冷凝并收集成为纯净的液体。
实验步骤1.将混合物加入蒸馏瓶中，并安装冷凝管；2.加热混合物，使其中沸点较低的成分先蒸发，然后冷凝成液体；3.收集冷凝液体，即得到分离的成分。
化工原理实验讲义全
化工原理实验讲义专业:环境工程应用化学教研室2015.3实验一 流体机械能转化实验一、实验目的1、了解流体在管流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。
2、了解流体在管流动时，流体阻力的表现形式。
二、实验原理流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。
对于实际流体， 因为存在摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。
所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有：2211221222f p v p v z z H g g g gρρ++=+++上式称为伯努利方程。
三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ）实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示：图1-1 能量转换流程示意图图1-2实验导管结构图四、操作步骤1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。
2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流管有液体溢流。
3.流体稳定后读取并记录各点数据。
4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。
5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。
五、数据记录和处理表一、转能实验数据表流量（l/h）压强mmH2O压强mmH2O压强mmH2O压强mmH2O压强mmH2O压强mmH2O测试点标号12345678五、结果与分析1、观察实验中如何测得某截面上的静压头和总压头，又如何得到某截面上的动压头？2、观察实验，对于不可压缩流体在水平不等径管路中流动，流速与管径的关系如何？3、实验观测到A、B截面的静压头如何变化？为什么？4、实验观测到C、D截面的静压头如何变化？为什么？5、当出口阀全开时，计算从C到D的压头损失？六、注意事项1．不要将离心泵出口上水阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。
化学工程实验室化工原理实验讲义
化工原理实验讲义西北民族大学化工学院化学工程实验室实验1 雷诺实验一、实验目的1.了解管内流体质点的运动方式，认识不同流动形态的特点，掌握判别流行的准则；2. 观察圆直管内流体作层流、过渡流、湍流的流动形态。
二、实验内容以红墨水为示踪剂，观察圆直玻璃管内水为工作流体时，流体作层流、过渡流、湍流时的各种流动形态。
三、基本原理流体流动时存在两种不同的型态：即层流和湍流。
层流时大多数流体服从牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律。
即动量传递量、热量传递量、质量传递量分别与速度梯度、温度梯度、浓度梯度成线性关系。
而湍流时流体不再服从这些定律，此时流体内会产生大量旋涡，以毫无秩序的方式快速运动，从而使过程变得复杂起来。
流动型态对传递过程有着非常显著的影响。
特别是,湍流流体中质点在径向的脉动，会造成垂直于主流方向上流体的强烈混合；这对减小边界层的厚度，进而降低传热与传质阻力，都是十分必要的。
在雷诺实验中，可以观察到层流和湍流的非常鲜明直观的流动现象。
低流量时着色水成一平稳的细线，在管心沿管轴流动；随着流量的逐渐增大，着色水便成为波浪形细线，并且不规则地波动；流量再增大，细线的波动加剧，进而形成许许多多旋涡向四周散开，致使着色水扩散至全管，从而使管内流体的颜色均匀一致。
实验中还可观察到湍流流体中不断有旋涡产生、移动、扩大、分裂和消失。
根据大量实验结果，发现影响流动状况的因素有：流体的性质ρ和μ、管内径d及流速u 。
雷诺数Re就是由这些影响因素组合成的一个无量纲群，即( [Re]=m 0kg 0s 0 )式中 d ——管子内径( m )u ——流体流速( m · s -1 ) ρ ——流体密度( kg · m -3 ) μ ——流体粘度 ( Pa · s )当流体在圆形直管内流动时，若Re ＜2000，流动型态为层流；而Re ＞4000时，则为湍流，并且随着雷诺数的增大，反映出湍动强度在加剧；Re 在2000～4000之间为过渡流，即可能是层流，也可能是湍流，即便是层流，流动也易受外界因素如噪声、震动等的影响而转变为湍流。
化工原理实验讲义(最终版)
目录绪论 (1)实验一雷诺实验 (3)实验二伯努利方程实验 (4)实验三流体流动阻力的测定 (6)实验四流量计校核实验 (10)实验六恒压过滤常数的测定 (15)实验七传热实验 (17)实验八精馏实验 (23)实验十干燥实验 (29)绪论一、化工原理实验的特点《化工原理》是化工、食品、生物工程、环境工程等专业的重要技术基础课，它属于工程技术学科，故化工原理实验也是解决工程问题必不可少的重要部分。
面对实际的工程问题，其涉及的物料千变万化，操作条件也随各工艺过程而改变，使用的各种设备结构、大小相差悬殊，很难从理论上找出反映各过程本质的共同规律，一般采用两种研究方法解决实际工程问题，即实验研究法和数学模型法。
对于实验研究法，在析因实验基础上应用因次分析法规划实验，再通过实验得到应用于各种情况下的半理论半经验关联式或图表。
例如找出流体流动中摩擦系数与雷诺准数和相对粗糙度关系的实验。
对于数学模型法，在简化物理模型的基础上，建立起数学模型，再通过实验找出联系数学模型与实际过程的模型参数，使数学模型能得到实际的应用。
例如精馏中通过实验测出塔板效率将理论塔板数和实际塔板数联系起来。
可以说，化工原理实验基本包含了这两种研究方法的实验，这是化工原理实验的重要特征。
虽然化工原理实验测定内容及方法是复杂的，但是所采用的实验装备却是生产中最常用的设备和仪表，这是化工原理实验的第二特点。
例如流体阻力实验中，虽然要测定摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的复杂关系，但使用的却是极其简单的泵、管道、压力计、流量计等设备仪表。
化工原理实验的这些特点，同学们应该在实验中认真体会，通过化工原理实验对这些处理工程问题的方法加深认识并初步得以应用。
1二、化工原理实验的要求1.巩固和深化理论知识。
化工原理课堂上讲授的主要是化工过程即单元操作的原理，包括物理模型和数学模型。
这些内容是很抽象的，还应通过化工原理实验及实习这些实践性环节，深入理解和掌握课堂讲授的内容。
化工原理实验简明讲义
化工原理实验简明讲义实验目的：通过本实验，学生将了解化工原理中的一些基本概念、实验方法和实验技巧。
实验设备和材料：1.进样泵和进样泵管2.液相色谱仪3.毫升量筒4.烧杯和试管5.甲醇和乙酸乙酯6.试剂：硝酸银溶液、氢氧化钠溶液、硫酸、氯化钠溶液、酸碱指示剂等。
实验步骤：1.实验前准备：清洗实验器材，准备好实验所需的试剂和溶液。
2.加样进样泵：将所需的溶液倒入进样泵中，并连接进样泵管到液相色谱仪。
3.开启液相色谱仪：按照仪器说明书正确操作，打开电源，启动仪器。
4.进样操作：调整进样泵的进样流量和进样时间，使得待测样品能够正常进入色谱柱。
5.数据采集：根据仪器的要求，设置采集数据的时间间隔和仪器参数。
开始采集数据。
6.分析结果：通过液相色谱仪上的显示屏或计算机软件，实时观察实验结果，并记录下峰值的时间和峰面积。
7.数据处理：根据实验结果，计算得到所需的数据，并进行后续的分析和处理。
8.清洗仪器：实验结束后，关闭液相色谱仪，按照仪器说明书正确进行仪器的清洗和保养工作。
实验注意事项：1.实验操作要规范，注意安全，佩戴好实验室所需的个人防护设备。
2.实验器材和试剂要洁净，避免杂质和外部因素对实验结果的影响。
3.操作仪器时要仔细阅读仪器说明书，并按照要求正确操作。
4.实验过程中要注意观察，并记录下实验现象、数据和结果。
5.实验结束后要及时清洗仪器，归位器材，并按照实验室规定进行废物处理。
实验原理和应用：液相色谱法是一种常用的化工分析方法，广泛应用于制药、环保、食品、化工等领域。
该方法通过采用不同的液相固定相和流动相，利用了不同物质的分配行为，实现了对复杂混合物中化合物的定性和定量分析。
液相色谱法具有灵敏度高、分离效果好、分析速度快等优点，适用于分析复杂的有机物和无机物混合物。
总结：通过本实验，学生了解到了液相色谱法的基本原理和应用，并掌握了液相色谱仪的操作方法和实验技巧。
这些知识对于今后的化工原理实验和研究工作具有重要的指导意义。
化工原理实验讲义(学生版)
化工原理实验实验一 流体力学综合实验一、实验目的1、了解管路粗糙度及管件对流动阻力的影响。
2、测定水在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re 的关系曲线。
3、测定水在管道内流动时的局部阻力损失，测量和计算不同开度下截止阀的局部阻力系数ζ或当量长度l e 。
4、测定一定转速下，离心泵的特性曲线。
二、实验原理1. 摩擦阻力系数 λ～Re流体在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量损耗，此损耗能量为直管阻力损失。
根据柏努利方程，对等直径的1、2两截面间的直管阻力损失为：图1 直管阻力测量原理示意图ρph f ∆=（1）由因次分析法得22u d l h f ⋅⋅=λ（2）22d pl u λρ∆=⋅ （2） μρ⋅⋅=u d Re （3）⎪⎭⎫ ⎝⎛=d f ελRe,（4）式中： h f − 直管阻力损失 (J/kg)； λ − 摩擦阻力系数；l 、d 、ε − 直管的长度、管内径和绝对粗糙度 (m)； ∆p − 流体流经直管的压降 (Pa)；ρ 、μ − 分别是流体的密度 (kg/m 3) 和粘度 (Pa ⋅s)； u − 流体在管内的平均流速 (m/s)。
由公式（2）可以看出，流体流动时的摩擦阻力损失与管道的长度成正比，与管道的直径成反比。
流体的平均速度越高，阻力损失越大。
利用公式（2）计算直管阻力损失时，需要知道不同雷诺数下摩擦阻力系数的值。
穆迪图给出了λ~Re 的关系曲线。
本实验装置可以利用上面的公式来验证直管阻力损失计算，测定λ~Re 的关系曲线。
流体在长度和直径一定的管道内流动时，利用U 型管压差计实验测出一定流量下流体流经该长度管段所产生的压降，即可算得 h f ，利用公式（2）可得到λ，根据流速和物性数据可按公式（5）计算出对应的雷诺数Re ，从而关联出 λ 与Re 的关系曲线。
改变实验管可得出不同粗糙度（不同材质直管）的λ 与Re 的关系曲线。
2. 当量长度l e 和局部阻力系数 ζ流体在流经阀门、管件时，由于流道方向或大小的改变，造成流体的剧烈湍动，造成的能量损失称为局部阻力损失。
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化工原理实验讲义合肥学院化学与材料工程系化工实验教研室编2007.8．实验二 离心泵特性曲线测定一、实验目的1. 了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；2. 掌握离心泵特性曲线测定方法。
二、基本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与泵的流量V 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。
由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。
1．扬程H 的测定与计算在泵进、出口取截面列柏努利方程： gu u +Z Z +g ρp p =H 221221212式中：p 1,p 2——分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ——流体密度 kg/m 3u 1, u 2——分别为泵进、出口的流量m/sg ——重力加速度 m/s 2当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：gp p H ρ'1'2-=由上式可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。
2．轴功率N 的测量与计算轴的功率可按下式计算：w N ∙=94.0 式中，N —泵的轴功率，Ww —电机输出功率，W由上式可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。
3．效率η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 是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N 是单位时间内泵从电机得到的功，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： Ne=HV ρg 故η=Ne/N=HV ρg/N 4．速改变时的换算泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。
但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。
换算关系如下：流量n n VV '=' 扬程 2)(n n H H '='轴功率 3)(n n N N '=' N 效率 ηρρη=='''='N gVH N g H V离心泵功率转换系数＝0.89三、实验装置与流程离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1：图2-1 离心泵实验装置流程示意图3．仪表控制柜面板如图2-2所示：图2-2 流体力学综合实验装置仪表面板1、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、实验步骤及注意事项1．灌泵储水箱中出水到适当位置（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。
2．启动水泵打开控制柜上1空气开关，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。
3.打开离心泵监控软件，输入班级、姓名、学号等信息，进入离心泵监控界面，打开阀1到最大，每隔2m3／h采集一组数据（等数据稳定之后再采集），从最大流量做到0。
4.数据采集完毕后，按离心泵停止按钮，泵停止。
5、打开数据处理软件，打开采集的数据，进行数据处理，计算出数据处理结果，绘出离心泵特性曲线。
实验完毕注意事项：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。
实验数据记录离心泵原始数据水温：℃五、实验报告1．在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H～V、N～V、η～V曲线2．分析实验结果，判断泵较为适宜的工作范围。
六、思考题1．试从所测实验数据分析，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？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？3．为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？十分还有其他方法调节流量？4．泵启动后，出口阀如果打不开，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（忽略密度的影响），在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否变化？实验七筛板式精馏塔实验一、实验目的1．了解筛板精溜塔和附属设备的基本结构。
2．掌握精溜过程的基本操作方法。
3．测定塔顶、塔底及塔板上的液相组成，据此求取全回流工况下的理论塔板数全塔效率和单板效率。
4．调节精溜塔的进、出料量和塔釜加热功率，使精溜塔稳定达到所需回流比下的部分回流工况。
5．测定塔顶、塔底液相组成，据此求取回流比下的理论塔板数和全塔效率。
6．调节精流塔使其稳定操作于不同的回流比工况，求取相应的全塔效率。
7．分析实验结果，归纳总结回流比对精流塔分离效率的影响二、基本原理在板式精流塔的精溜过程中，每一层塔板的汽、液相间进行着热、质传递，。
通常用塔的塔板效率表示塔板上传质的完善程度。
最常用的有单板效率和全塔效率。
单板效率直接反映单独一层塔板上传质的优劣，常用于塔板研究中，而全塔效率是反映整个塔的平均传质效果，常用于板式塔的设计中。
1．全回流操作时的单板效率和全塔效率。
1.1 单板效率单板效率指气相（或液相）经过实际塔板的组成变化值与经过理论板所达到的组成变化值之比，单板效率统称由实验测的。
汽相单板效率：Emv=(yn-yn+1)/(yn’-yn+1)液相单板效率：Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn’)式中：yn，yn+1 ---------离开第块塔板的蒸汽组成，摩尔分数xn-1,xn------离开第块塔板的液体组成,摩尔分数y*n--------与成平衡的气相组成,摩尔分数xxn*------与T成平衡的液相组成,摩尔分数考虑到全回流操作时的操作线方程:则5-1式可以写成:Emv = (xn-1-xn)/(yn*-xn)1.2 全塔效率ET = (NT-1)/NP ×100%式中：NT----一定分离任务所需要的理论塔板数，包括蒸馏釜NP-----完成一定分离任务所需要的实际塔板数，本装置NP=8在精流塔中全回流操作时，操作曲线在图上为对角线，根据塔底的组成在操作线和平衡线见作梯级，即可得到理论塔板数。
2、部分回流操作是全塔效率的测定2.1 精馏段操作线方程yn+1 =Rxn/（R+1）+ XD/（R+1）2.2 提馏段操作线方程ym+1 =L’xm/（L’-W）-Wxw/(L’-W)2.3 线方程y = qx/（q-1）-XF/（q-1）2.4 回流比R的确定R = L/D2.5 理论塔板数根据以上计算得到的精馏段操作向方程和q线方程，以及取样得到的馏出液组成Xd，塔釜组成XW和进料液组成XF，在y--x图上用图解法即可得到理论塔板数NT。
2.6 全塔效率ET` = （NT -1）/NP ×100%3、精馏过程稳定连续操作条件3.1 物料衡算: F=W+D(1)总物料不平衡时,进料量大于出料量,回引起淹塔,相反会引起干塔,最终会导致破坏精馏塔的正常操作.(2)各物料的平衡:FXF=WXW+DXD当进料量F,进料组成XF以及产品的分离要求XW,XD一定的情况下,应严格保证馏出液D和釜液W的采出率.3.2 分离能力3.3 正常的汽、液负荷量精馏塔操作时,应有正常的气、液负荷量，避免发生以下不正常的操作。
（1）液末夹带（2）漏夜（3）溢流液泛三、实验装置及流程本塔为精馏筛板塔，全塔共有八块塔板，全塔高度为2.5米，塔身的尺寸结构为：塔径φ57×3.5mm,塔板间距为80mm，溢流管截面积为80mm2，溢流堰高度为10mm，塔板间距为4mm，每块塔板上开有直径为1.5mm的小孔，正三角形排列，空间距为6mm.蒸馏釜尺寸为：φ108×4×400mm.冷凝器为溢蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，管外走蒸汽，管内走冷却水，原料液槽为一#300×3×350mm不锈钢容器，顶部有放空管及与泵相连得入口管，下部有向塔供料得出口管.本实验采用的旋涡式水泵，型号为20W—20，流量为0.72m3/h，扬程为精馏装置流程示意图四、实验方法及注意事项熟悉本实验装置的设备结构，流程和测量仪表，了解各部件的作用和仪表的使用方法。
预见配制15%乙醇-丙醇于料液槽内，启动旋涡泵，将料液打入高位槽。
启动总电源开关，启动塔釜加热及塔身伴热，观察塔釜、塔身、塔顶温度及塔板上的气液接触状况，发现塔顶温度开始上升时，打开塔顶冷凝装置。
测定全回流条件下的单板效率及塔板效率：在一定回流量下，全回流一段时间，待该塔操作参数稳定后，即可杂塔顶、塔釜及塔板山个取样，用阿贝折光仪进行分析。
测定部分回流条件下的全塔板效率。
建议进料量维持在3L/h，回流比2-4。
实验完毕，停止加热，关闭塔釜加热及塔身伴热，待无下降液时，关闭冷凝装置。
注意：（1）塔釜液位应在250-300毫米之间，不要过低，以免加热时烧坏电加热器。
（2）做实验时，要开启塔顶防空阀，以保证精馏塔的常压操作。
（3）正常操作事塔板压降小于180mmH2O若操作时塔板压降过高，请及时增加冷却水量，并对塔釜加热量进行调节。
五、报告要求1、直角坐标纸上绘制X-Y图，用图解法求出理论塔板数。
2、求出全塔效率和单板效率。
六、思考题1、试分析产品不合格的原因及调节方法。
2、怎样的鼓泡状况才算正常，正常是塔内气液两相流动的特点是什么？3、分析影响精馏塔操作稳定的因素有那些？如何判断已达到稳定？4、改变回流比对塔的操作有何影响？5、影响全塔效率的主要因素有那些？6、精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数？塔釜压力与哪些因数有关？7、板式塔汽液两相的流动特点是什么？8、操作中增加回流比的方法是什么？能否采用减少塔顶出料量D的方法？9、精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格，恢复正常的最快、最有效的方法是什么？10、本实验中，进料状况为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流又没有出料的现象？应如何调节？11、在部分回流操作时，你是如何根据全回流的数据，选择一个合适的回流比和进料口位置的？如果在精馏操作中，回流比等于或者小于最小回流比，是否表示精馏操作无法进行？12、如果增加本塔的塔板数，在相同的操作条件下是否可以得到纯乙醇？为什么？13、总板效率、单板效率、点效率有何不同？若测定部分回流时的效率需要测定哪些组成？14、为什么一般可以把塔釜当成一块理论板处理？附录：技术参数和指标（一）乙醇-丙醇平衡数据（摩尔分率）以上平衡数据摘自：J.Gembling,U.Onken Vapor-Liquid Equilbrium Data Collection-Organic Hydroxy Compounds:Alcohol(p.336)（二）乙醇-丙醇折光率与溶液浓度的关系（以乙醇的浓度为基准）折光率与质量分率间的关系可按下列回归式计算：25 ℃W=56.60579-40.84584n d40℃W=59.28144-42.76903n d其中：W为乙醇的质量分率：n d为折光率读数。