化工单元操作实训

数据处理结果表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 流量
m3/h
光滑管
粗糙管 Re
λ
λ
闸阀阻 力系数
Re
离心泵特性曲线测定实验
一、实验目的 （1）了解离心泵结构与特性，掌握离心泵开停车步骤； ）了解离心泵结构与特性，掌握离心泵开停车步骤； （2）测定恒定转速下离心泵扬程、轴功率、效率与流量之 ）测定恒定转速下离心泵扬程、轴功率、 间的关系； 间的关系； （3）学会离心泵流量调节方法，掌握涡轮流量计的使用方 ）学会离心泵流量调节方法， 法； （4）学会用马达天平法测量轴功率的方法。 ）学会用马达天平法测量轴功率的方法。
（4）泵的效率计算 ）
N e = Hqρg
式中q的单位为 3/s。 式中 的单位为m 。 的单位为
Hqρg η= N
三、实验装置 四、实验步骤及注意事项 （1）打开总电源开关，仪表上电；将离心泵电源转换 ）打开总电源开关，仪表上电； 开关旋到直接位置，即为直接启动， 开关旋到直接位置，即为直接启动，此时离心泵停止按钮 灯亮。 灯亮。 （2）打开离心泵进口阀和出口阀，打开离心泵灌水阀， ）打开离心泵进口阀和出口阀，打开离心泵灌水阀， 对离心泵进行灌水。注意灌水阀不要开的太大，否则会损 对离心泵进行灌水。注意灌水阀不要开的太大， 坏真空表。灌水结束后关闭灌水阀和出口阀。 坏真空表。灌水结束后关闭灌水阀和出口阀。 （3）检查马达天平上的砝码是否已经取下。 ）检查马达天平上的砝码是否已经取下。 （4）开启计算机，打开“离心泵性能特性曲线测定实 ）开启计算机，打开“ 组态软件， 验MCG”组态软件，按提示输入班级、姓名、学号以及装 组态软件 按提示输入班级、姓名、 置号，按确定进入离心泵特性曲线实验软件，点击“恒定 置号，按确定进入离心泵特性曲线实验软件，点击“ 转速下离心泵性能曲线测定”按钮，进入实验界面。 转速下离心泵性能曲线测定”按钮，进入实验界面。 （5）按下离心泵启动按钮，启动离心泵，运行正常后， ）按下离心泵启动按钮，启动离心泵，运行正常后， 将出口阀开到最大。开始进行离心泵实验。 将出口阀开到最大。开始进行离心泵实验。
λ=
2 gH f d lu 2
根据流体温度，查取流体的密度、黏度， 根据流体温度，查取流体的密度、黏度，计算该流量下 的流动雷诺数Re。 的流动雷诺数 。 计算光滑管、 计算光滑管、粗糙管每一个流量下的摩擦系数λ和雷诺 将处理结果列入计算结果表中（表的格式见书）。 数Re ，将处理结果列入计算结果表中（表的格式见书）。 注意：在实验报告中仅写出一组实验数据的计算过程， 注意：在实验报告中仅写出一组实验数据的计算过程， 其他只要在计算结果表中表达出来即可。 其他只要在计算结果表中表达出来即可。 将计算结果在 图上标点， 将计算结果在λ ~Re图上标点，并连成曲线。 图上标点 并连成曲线。
∆p f u2 H ′f = =ξ 2g ρg
m
测定阀门在一定开度下所对应的压强降， 测定阀门在一定开度下所对应的压强降，由上述公式根 据对应的管内流速确定阻力系数。 据对应的管内流速确定阻力系数。 三、实验装置 本装置由离心泵、各种阀门和管件、转子流量计、U形 本装置由离心泵、各种阀门和管件、转子流量计、 形 管压差计，不锈钢光滑管、镀锌粗糙管等构成。 管压差计，不锈钢光滑管、镀锌粗糙管等构成。 实验介质为水，水从循环水箱由离心泵送入实验装置， 实验介质为水，水从循环水箱由离心泵送入实验装置， 经过管道系统后返回循环水箱。 经过管道系统后返回循环水箱。 流量可由转子流量计读得，压头损失可由倒 压差计或 流量可由转子流量计读得，压头损失可由倒U压差计或 压差传感器和数显表测得。 由1151压差传感器和数显表测得。装置结构尺寸见讲义。 压差传感器和数显表测得 装置结构尺寸见讲义。
单元操作实训
流动阻力测定实验
一、实验目的 （1）掌握直管与阀门阻力损失的测定方法； ）掌握直管与阀门阻力损失的测定方法； （2）测定摩擦系数与雷诺数、管壁粗糙度之间的关系； ）测定摩擦系数与雷诺数、管壁粗糙度之间的关系； （3）测定阀门的阻力系数与开度之间关系； ）测定阀门的阻力系数与开度之间关系； 形压差计和转子流量计的使用方法。 （4）学会倒 形压差计和转子流量计的使用方法。 ）学会倒U形压差计和转子流量计的使用方法 二、基本原理 （1）直管阻力摩擦系数测定原理 ） 流体在圆形管内作层流流动时λ=64/Re，湍流流动时λ ， 与雷诺数和相对粗糙度有关，要实验测定， 与雷诺数和相对粗糙度有关，要实验测定，本实验要验证 与雷诺数之间的关系。 不同管路λ与雷诺数之间的关系。
Q Ki = Si ∆tm
式中
Q = qV,s ρcp (t2 − t1 )
(T − t1 ) −(T − t2 ) ∆tm = T − t1 ln T − t2
Si = πdi L
由此可见只要测得冷流体的进出口温度t1、t2；蒸汽 由此可见只要测得冷流体的进出口温度 冷凝温度T；冷流体流量q ， 换热管内径以及管长L， 冷凝温度 ；冷流体流量 V，s、换热管内径以及管长 ， 分别求得Q， 再由流体的平均温度确定冷流体的密度ρ，分别求得 ， Si，∆tm，代入传热速率方程即可求得传热系数 i。改变 代入传热速率方程即可求得传热系数K 冷流体流量后可得到新的一组数据， 冷流体流量后可得到新的一组数据，由此得到不同的传 热系数，根据结果分析传热系数随流量的变化关系。 热系数，根据结果分析传热系数随流量的变化关系。
（6）调节出口阀开度以改变流量，每调节好一个流量， ）调节出口阀开度以改变流量，每调节好一个流量， 待流量稳定之后，在马达天平上添加砝码，当平衡臂对准 待流量稳定之后，在马达天平上添加砝码， 准星后，读取砝码重量P、转速n、流量q、水温t、 准星后，读取砝码重量 、转速 、流量 、水温 、真空表 读数p 压力表读数p 并做记录。流量由大到小， 读数 1、压力表读数 2并做记录。流量由大到小，重复以 上操作，并读取及记录每个流量下对应的数据， 上操作，并读取及记录每个流量下对应的数据，数据记录 列表格见表。一般要测8~9组数据，直到流量为零。 组数据， 列表格见表。一般要测 组数据 直到流量为零。 （7）每调节好一个流量，读取和记录数据之后，可点 ）每调节好一个流量，读取和记录数据之后， 离心泵特性曲线实验软件界面上的“数据采集”按钮， 击离心泵特性曲线实验软件界面上的“数据采集”按钮， 以将实验数据记入软件数据库。 以将实验数据记入软件数据库。 （8）实验完毕后，将砝码取下，关闭离心泵出口阀， ）实验完毕后，将砝码取下，关闭离心泵出口阀， 按下离心泵停止按钮。 按下离心泵停止按钮。 （9）停泵后，通知指导老师检查数据。按指导老师要 ）停泵后，通知指导老师检查数据。 提取计算机中已经存入的实验数据进行处理， 求，提取计算机中已经存入的实验数据进行处理，显示处 理结果（特性曲线），经指导老师检查并符合要求后， ），经指导老师检查并符合要求后 理结果（特性曲线），经指导老师检查并符合要求后，切 断仪表电源及总电源，将所有阀门关闭。 断仪表电源及总电源，将所有阀门关闭。
二、基本原理 （1）流量 的测定 ）流量q 由涡轮流量计测量流量，智能流量积分仪显示流量值。 由涡轮流量计测量流量，智能流量积分仪显示流量值。 （2）扬程 的测定与计算 ）扬程H的测定与计算 由于泵的进出口管径相同， 由于泵的进出口管径相同，压力表和真空表安装在同一个 高度上，只要读出压力表和真空表上的数值， 高度上，只要读出压力表和真空表上的数值，由下式即可计 算得扬程。 算得扬程。 p表 + p真 H= ρg （3）轴功率的测定 ）
全开闸阀阻力系数实验数据处理： 全开闸阀阻力系数实验数据处理： 根据流量、管径确定流速， 根据流量、管径确定流速，根据该流量下所对应的闸 阀阻力（ 阀阻力（mH2O）代入下式，确定阻力系数ξ。 ）代入下式，
ξ=
2 gH ′f u2
计算三个流量下的阻力系数， 计算三个流量下的阻力系数，并将其平均得全开闸阀平 均阻力系数ξ。
直管阻力的计算可用范宁公式
∆p f l u2 Hf = =λ ρg d 2g
m
实验是对一定长度l和管径 的水平管路进行测定 实验是对一定长度 和管径d的水平管路进行测定，在一 和管径 的水平管路进行测定， 定流量下，利用U形压差计测出对应的压强差 形压差计测出对应的压强差， 定流量下，利用 形压差计测出对应的压强差，由于管道 为水平等径管，压强差在数值上就等于压强降∆ 为水平等径管，压强差在数值上就等于压强降∆pf。由范 宁公式就可求得某一雷诺数下的摩擦系数值。 宁公式就可求得某一雷诺数下的摩擦系数值。 本实验要分别对光滑管和粗糙管进行测定。 本实验要分别对光滑管和粗糙管进行测定。 （2）局部阻力测定原理 ） 局部阻力计算有当量长度和阻力系数两种方法， 局部阻力计算有当量长度和阻力系数两种方法，当量 长度和阻力系数均要进行实验测定， 长度和阻力系数均要进行实验测定，本实验仅测定阀门 在不同开度的阻力系数。 在不同开度的阻力系数。 局部阻力可由下式进行计算
实验数据记录表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 流量
m3/h 光滑管阻力 mmH2O 粗糙管阻力 mmH2O 闸阀阻力 mmH2O
五、实验报告编写 （一）实验目的 （二）实验原理 （三）实验装置 （四）实验数据记录表 （五）实验数据处理 （六）思考题
实验数据处理
直管阻力实验数据处理： 直管阻力实验数据处理： 根据流量、管径确定流速，根据管长、 根据流量、管径确定流速，根据管长、该流量下所对 应的直管阻力（ 应的直管阻力（mH2O）代入下式，确定摩擦系数λ。 ）代入下式，
五、实验数据处理
H=
p表 + p真
ρg
Hqρg η= N
根据实验数据用以上公式计算每一个流量q下的 、 、 根据实验数据用以上公式计算每一个流量 下的H、N、 下的 η 。并将处理结果列表。根据表中数据画出离心泵的特性 并将处理结果列表 根据表中数据画出离心泵的特性 处理结果列表。 曲线。 曲线。