化工原理实验讲义
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）。
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1.雷诺演示实验一、实验目的1 观察流体流动时的不同流动型态2 观察层流状态下管路中流体的速度分布状态3 熟悉雷诺准数（Re）的测定与计算4 测定流动型态与雷诺数（Re）之间的关系及临界雷诺数二、实验原理流体在流动过程中由三种不同的流动型态，即层流、过渡流和湍流。
主要取决于流体流动时雷诺数Re的大小，当Re大于4000时为湍流，小于 2000 时为层流，介于两者之间为过渡流。
影响流体流动型态的因素，不仅与流体流速、密度、粘度有关，也与管道直径和管型有关，其定义式如下：1.1-1式中：d 管子的直径mu 流体的速度m/sρ 流体的密度kg/m 3μ流体的粘度 Pa· s三、实验装置雷诺演示实验装置如图1.1所示，其中管道直径为20 mm。
图1.1 雷诺演示实验装置图1—有机玻璃水槽；2 —玻璃观察管；3 —指试液；4，5 —阀门；6 —转子流量计四、实验步骤1 了解实验装置的各个部件名称及作用，并检查是否正常。
2 打开排空阀排气，待有机玻璃水槽溢流口有水溢出后开排水阀调节红色指示液，消去原有的残余色。
3 打开流量计阀门接近最大，排气后再关闭。
4 打开红色指示液的针形阀，并调节流量（由小到大），观察指示液流动形状，并记录指示液成稳定直线，开始波动，与水全部混合时流量计的读数。
5 重复上述实验3～5次，计算Re临界平均值。
6 关闭阀1、11，使观察玻璃管6内的水停止流动。
再开阀1，让指示液流出1～2 cm 后关闭1，再慢慢打开阀9，使管内流体作层流流动，观察此时速度分布曲线呈抛物线形状。
7 关闭阀1、进水阀，打开全开阀9排尽存水，并清理实验现场。
五、数据处理及结果分析1 实验原始数据记录见下表：序号 1 2 3 4 5 6q（l/h）U(m/s)Re2 利用Re的定义式计算不同流动型态时的临界值，并与理论临界值比较，分析误差原因。
六、思考题1雷诺数的物理意义是什么？2 有人说可以只用流体的流速来判断管中流体的流动型态，当流速低于某一数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以只用流速来判断流体的流动型态？2.流体流动阻力系数的测定一、实验目的1 学习管路阻力损失( h f ) 、管路摩擦系数（λ）、管件局部阻力系数（ζ）的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论的认识。
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化工原理实验（上、下）讲义专业:应用化学应用化学教研室2012.6实验一 流体机械能转化实验一、实验目的1、了解流体在管内流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对柏努利方程的理解。
2、了解流体在管内流动时，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， 因为存在内摩擦，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++=+++上式称为柏努利方程。
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2-2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。
2．流量调节阀开大时，应检查一下高位槽内的水面是否稳定，当水面下降时应适当开大泵上水阀。
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实验一 雷诺演示实验一、 实验目的1. 了解流体圆管内的流动形态及其与雷诺数Re 的关系；2. 观察流体在圆管内作稳定层流及湍流两种情况下的速度分布及湍流时壁面处的层流内层；3. 观察并测定流动形态发生临界变化时流量、流速与雷诺数。
二、 实验原理雷诺数μρdu =Re ，一般情况下Re ＜（2000～3000）时，流动形态为层流，Re ＞4000时，流动形态为湍流。
μπρμπρπμρd q d du d du 44141Re =∙∙==测定流体1升水所需时间，计算出q ，然后可计算出对应的Re 。
三、 实验装置在1700⨯500⨯500mm 的玻璃水箱内安装有一根内径为28mm 、长为1450mm 的长玻璃管，玻璃管进口做成喇叭形以保证水能平稳的流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂——红墨水。
水由水箱底部进入，并从上部溢流口排出，管内水流速可由管路下游的阀门控制。
本装置玻璃水箱主体由15mm的钢化玻璃粘接而成，所连接上下水管道均有不锈钢材质，下边的轮为能承重的加强轮，在做实验时，需要将轮刹车。
本实验其他设施：水、红墨水、秒表:1块、量筒：1000ml 1个四、实验步骤与现象观察1.开启上下阀门至溢流槽出现溢流。
2.缓和开启实验玻璃管出口阀门，为保证水面稳定，应维持少量溢流。
3.徐徐打开显示剂橡皮管上夹管，调整显示剂流速与管内水流速一致，观察显示剂流线，并记录一定时间内通过的水量和水温。
4.自小到大再自大到小调节流量，计算流型转变的临界雷诺数。
5.观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。
6.观察湍流时壁面处的层流内层。
五、注意事项1．由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从给针头出来的红墨水线不发生沉降，需要红墨水用水稀释50％左右。
2．在观察层流流动时，当把水量调得足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹动均会对线型造成影响。
为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。
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实验Ⅰ：实验一 流量计校核实验一、实验目的1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。
2．掌握流量计的标定方法。
3．测定节流式流量计的流量系数C ，掌握流量系数C 随雷诺数Re 的变化规律。
4．学习合理选择坐标系的方法。
5．学习对实验数据进行误差估算的具体方法。
二、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系：采用正U 形管压差计测量压差时，流量Vs 与压差计读书R 之间关系有： (1)式中： V s 被测流体（水或空气）的体积流量，m 3/s ； C 流量系数（或称孔流系数），无因次； A 0 流量计最小开孔截面积，m 2，A 0=(π/4)d 02； 下上－P P 流量计上、下游两取压口之间的压差，P a ；ρ 被测流体（水或空气）的密度，Kg/m 3； A ρ U 形管压差计内指示液的密度，Kg/m 3；ρ１ 空气的密度，Kg/m 3；R U 形管压差计读数，m ； 式3-1也可以写成如下形式：()ρ下上－P P CA V s 20=()ρρρ120-=A s gR CA V(1a)若采用倒置U 形管测量压差：ρgR P P ＝－下上（忽略空气对测量的影响）则流量系数C 与流量的关系为：(2)用体积法测量流体的流量V s ，可由下式计算：(3) (4)式中：V s 水的体积流量，m 3/s ；△t 计量桶接受水所用的时间，s ；A 计量桶计量系数；△h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm ，△h=h 2-h 1； V 在△t 时间内计量桶接受的水量，L 。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数 R 和流量V s 绘制成一条曲线即流量标定曲线。
同时用式（1a ）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C —雷诺数Re 的关系曲线。
(5)式中：d —实验管直径，m ； u —水在管中的流速，m/s 。
三、实验内容1、以涡轮流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。
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。
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实验一流体流动形态及雷诺数的测定一、实验目的1.观察层流湍流两种流动现象2.测定流型与雷诺数的关系二、基本原理流体有两种不同的流动形态即滞流（层流）和湍流（絮流）。
流体作滞流流动时，其质点作平行于管轴的直线运动，滞流时流体质点在沿管轴流动的同时，还作着杂乱无章的随机运动。
雷诺准数是判断流动形态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：μρduRe=式中d---管子的管径（m）u---流体的流速（m/s）ρ--- 流体密度（Kg/m3）μ---流体的粘度（NS/m2）一般认为：eR小于2000时，流动形态为滞流。
e R大于4000，流动为湍流。
e R 数值在两者之间时，有时为湍流，有时为滞流，其主要和环境有关。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅于流速有关，本实验是改变水在管内的速度，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
三、实验装置与流程1、实验装置的特点本设备为卧式装置，可视性好。
设备无动力装置，操作方便、稳定。
雷诺数的测量范围为：1000-10000。
2、主要技术数据1. 外形尺寸：2300×600×800mm2. 水箱（正面装有有机玻璃，可供观察）：670×600×600mm3. 有机玻璃实验管：Φ30×2.5 mm L=1200 mm4. 流量计：LZB-25 100-1000 1/HLZB-10 10-100 1/H3、实验装置实验装置由稳压溢流水槽、实验导管和转子流量计等部分组成，具体实验装置如图所示：1 示踪剂（红墨水）2,3,4,7,8 针形阀5,6 流量计实验装置流程四．实验方法及步骤：1. 水通过进水箱，充满水箱。
开启出水阀，排除管路系统中的空气。
2. 为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流入进水槽后由小孔流入水箱，其中多余的水经溢流口流入下水道中。
3. 测定水温（普通温度计）4. 将示踪剂（红墨水）加入储瓶中。
化工原理实验讲义
实验一 单相流动阻力测定一、实验内容1．测定给定管路内流体流动的直管摩擦系数λ及其与雷诺数Re 之间的关系曲线； 2．测定给定管路内阀门的局部阻力系数ξ。
二、实验目的1．掌握直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法及其工程意义，学会用量纲分析法规划实验； 2．掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数之间的关系及其变化规律，学会用双对数坐标纸绘图； 3．学习U 管压差计、压差传感器测量压差、流量计测量流量的方法； 4．学习局部阻力系数的测定方法。
三、实验原理流体管路是由直管、阀门、管件（如三通、弯头、大小头等）等部件组成。
实际流体具有粘性，流体在管路中流动时，由于流体本身的内摩擦和流动过程中产生的涡流，将导致一定的机械能损失，宏观上表现为流体流动过程中有阻力。
流体在直管中流动时所受到的阻力称为直管阻力（或沿程阻力），它所产生的机械能损失称为直管阻力损失。
流体流经各种阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力损失。
在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。
1.直管摩擦系数λ与雷诺数关系Re 的测定流体在水平的均匀管道中作稳定流动时，被测管道两截面间的阻力损失h f 表现为压强的降低，即：ρρp p p h f ∆=-=21 （1-1）影响阻力损失的因素很多，为减少实验工作量，降低实验实施难度，可采用量纲分析法来规划实验（量纲分析法参阅有关教材）。
由量纲分析法可以导出阻力损失的统一表达式（范宁公式）：22u d l h f λ= （1-2）由式（1-1）和（1-2）：22u p l d ∆=ρλ （1-3）而， μρdu =Re （1-4）λ是Re 和相对粗粗度ε/d 的函数，可表示为： ()dελRe,Φ＝ （1-5）对于给定的管路，λ～Re 关系可以由实验测定。
2.局部阻力系数ξ的测定局部阻力通常用当量长度或局部阻力系数法来表示。
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。
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
1 流体阻力测定实验1.1实验目的1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2）测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，将所得的λ~Re 方程与经验公式比较。
3）测定流体流经阀门时的局部阻力系数ξ。
4）学会倒U 形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。
5）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
1.2基本原理流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。
1)沿程阻力流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即 ρρpp p h f ∆=-=21 (1—1)影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。
为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。
根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (1)流体性质：密度ρ、粘度μ；(2)管路的几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε； (3)流动条件：流速μ。
可表示为：),,,,,(ερμu l d f p =∆ (1—2)组合成如下的无因次式：),,(2d d l du u p εμρρΦ=∆ (1—3)2),(2u d l d du p．．εμρϕρ=∆令 ),(ddu εμρϕλ= (1—4) 则式（1—1）变为：22u d l ph f λρ=∆= （1－5）式中，λ称为摩擦系数。
层流 (滞流)时，λ＝64／Re ；湍流时λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度的函数，须由实验确定。
2)局部阻力局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。
(1)当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le 表示。
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
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
化工原理实验讲义1.实验目的本实验旨在通过对化工原理的实际操作，探索化工原理的基本原理和实验方法，并培养学生的实验动手能力和观察数据分析能力。
2.实验材料和仪器材料：硫酸铜(CuSO4)、氢氧化钠(NaOH)、玻璃棒、试管、试管架、移液管等。
仪器：电子天平、热力学计算仪等。
3.实验步骤步骤一：制备硫酸铜溶液a.在一个容量为100mL的烧杯中，取适量的硫酸铜晶体。
b.用天平称取出硫酸铜晶体的质量，记录下来。
c.将烧杯放到电子天平上，用水慢慢加热烧杯底部，使其溶解。
d.待硫酸铜完全溶解后，用蒸馏水定容至100mL。
e.用玻璃棒搅拌均匀。
步骤二：制备氢氧化钠溶液a.在一个容量为100mL的烧杯中，取适量的氢氧化钠固体。
b.用天平称取出氢氧化钠固体的质量，记录下来。
c.用蒸馏水慢慢加热烧杯，使氢氧化钠溶解。
d.待氢氧化钠完全溶解后，用蒸馏水定容至100mL。
e.用玻璃棒搅拌均匀。
步骤三：制备氢氧化铜沉淀a.取两个试管，分别标记为“试管1”和“试管2”。
b.在试管1中取适量的硫酸铜溶液。
c.在试管2中取适量的氢氧化钠溶液。
d.将试管1和试管2并置，用试管架固定。
e.缓慢地将试管2中的氢氧化钠溶液滴入试管1中的硫酸铜溶液中。
f.观察试管1中的溶液的变化。
步骤四：观察、记录与分析a.观察试管1中的溶液是否发生颜色变化。
b.记录试管2中氢氧化钠溶液滴加进试管1中的滴数。
c.观察试管1中是否出现沉淀。
d.记录试管1中颜色变化的次数。
e.分析试管1中的反应是否达到平衡状态。
若没有达到平衡，需要继续添加氢氧化钠溶液。
4.结果与分析根据观察和实验记录，试验结果如下：a.试管1中的溶液从蓝色逐渐变为绿色，最后出现蓝色沉淀。
b.在添加氢氧化钠溶液的过程中，试管1中的溶液发生了颜色变化。
c.经过多次添加氢氧化钠溶液后，试管1中出现了蓝色沉淀。
根据观察结果，可以得出以下结论：反应过程为：硫酸铜(aq) + 氢氧化钠(aq) → 氢氧化铜(s) + 硫酸钠(aq)由此可见，试管1中的反应为硫酸铜与氢氧化钠的中和反应，生成了氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液。
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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、实验目得1、了解流体在管内流动情况下,静压能、动能、位能之间相互转化关系,加深对伯努利方程得理解。
2、了解流体在管内流动时,流体阻力得表现形式。
二、实验原理流动得流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。
对于实际流体, 因为存在内摩擦,流动过程中总有一部分机械能因摩擦与碰撞,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,实验测试导管得结构见图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、操作步骤在低位槽中加入约3/4体积得蒸馏水,关闭离心泵出口上水阀及实验测试导管出口流量调节阀与排气阀、排水阀,打开回水阀后启动离心泵。
2.将实验管路得流量调节阀全开,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、数据记录与处理五、结果与分析1、观察实验中如何测得某截面上得静压头与总压头,又如何得到某截面上得动压头？2、观察实验,对于不可压缩流体在水平不等径管路中流动,流速与管径得关系如何？3、实验观测到A、B截面得静压头如何变化？为什么？4、实验观测到C、D截面得静压头如何变化？为什么？5、当出口阀全开时,计算从C到D得压头损失？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。
2.流量调节阀开大时,应检查一下高位槽内得水面就是否稳定,当水面下降时 应适当开大泵上水阀。
3.流量调节阀须缓慢地关小以免造成流量突然下降测压管中得水溢出管外。
4.注意排除实验导管内得空气泡。
5.离心泵不要空转与出口阀门全关得条件下工作。
实验二 流体阻力得测定一、实验目得1、学习直管摩擦系数λ得测定方法2、掌握摩擦系数λ与雷诺数Re 之间得关系 二、实验原理流体在圆管内流动时,由于本身具有黏性及涡流得影响,会产生摩擦阻力。
流体在管内流动阻力得大小与管长、管径与摩擦系数有关,它们之间存在着如下关系:22f L v H d gλ=⋅⋅ (1)对于管路得两截面有:2211221222f p v p v z z H g g g gρρ++=+++ (2)如果管路水平并且粗细均匀,有:12z z =,12v v =则(2)式化简为:12f p p H gρ-=(3) 采用倒U 型压差计测量压差,则有:'11p gh p ρ=+;'22p gh p ρ=+ (4) 其中'p 代表压差计上方压强将(4)代入(3)式中,则:12f H h h R =-=(5)综合(1)与(5)式,则有:22dRgLv λ=, Re dv ρμ= ;其中v q v A= 三、实验装置8号管:L=1.2m,d=0.015m;9号管:L=1.49m,d=0.010m;10号管:L=1.49m,d=0.0078m图2-1 流体综合实验装置流程图1-水箱;2-离心泵;3-功率表;4-变频器;5-涡轮流量计;6-文丘里流量计;7-局部阻力被测阀门;8-局部阻力测量段;9-直管阻力粗糙测量管;10-直管阻力光滑测量管;11-切换阀;12-流量调节阀;13-转子流量计;14-流量调节阀图2-2 倒U型压差计四、实验步骤1.打开电源总开关,启动泵前要检查各阀门得开关,尤其阀门12与阀门14应关闭,以防止转子流量被损坏。
2.针对某一测试对象选择对应得流向导通阀,逆时针全开。
3.在进行阻力测定之前,应检查导压系统内有无气泡存在。
当流量为零时,打开A,A’两阀门,若空气-水倒置U型管内两液柱得高度差不为零,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测试数据。
赶气泡得方法:将流量调至较大,打开阀门A,A’与C,C’,打开压力平衡罐得排气阀,使水完全充满管路,排出导压管内得气泡,将流量关为零,关闭A,A’,缓慢打开阀门D,通过打开B,B’让倒置U型管内得水流出再关D,判断倒置U型管内两液柱得高度差就是否为零,若不为零,重复上述操作直至排净为止。
调节阀门14测取数据,顺序可从大流量至小流量,反之也可,由13号转子流量计记录流量,通过倒U管测量h1,h2,管9与10各测量8组数据5.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,相关阀门,泵,切断电源。
五、数据记录与处理六、思考题1、在圆直管内及导压管内可否存有积存得空气？如有,会有何影响？2、讨论λ与Re得关系(坐标上画出关系图)？七、注意事项1.启动离心泵之前,必须检查所有流量调节阀就是否关闭。
2.调节流量计阀门要缓慢,调节后应等待流量与直管压降得数据稳定后,方可记录数据。
3.在计算时,要统一为国际单位制进行计算。
实验2-2 文氏流量计校正系数得测定一、实验目得1、了解文氏流量计得构造、工作原理与主要特点2、测定文氏流量计校正系数Co二、实验原理文氏流量计流量计算式为:0v q c a =因为12()i p p p gR ρρ∆=-=- 综合可以得到:0v q c a =从而得到校正系数0c =其中v fq K=式中f 代表涡轮流量计得频率Hz,实验时Hz 小于120 K 代表涡轮流量计得仪表常数,77、842(s/l) 2004d a π=式中0d 代表喉管截面积,0、0195m三.实验装置同上 四、操作步骤1、打开电源总开关,仪表预热10分钟,启动泵前检查各阀门得开关,尤其阀门12与阀门14应关闭,以防止转子流量被损坏;2、将管道内得空气排出,打开文氏流量计得测压口阀门;3、调节阀门12测取数据,共测定10组数据,数据包括:Hz,△p;4、待数据测量完毕,关闭流量调节阀,相关阀门,泵,切断电源。
五、数据记录与处理实验三 离心泵特征曲线测定一、实验目得1、了解离心泵得构造及送液原理。
2、掌握离心泵特征曲线得测定方法、表示方法,加深对离心泵性能得了解。
二、实验原理离心泵就是最常见得液体输送设备。
对于一定型号得泵在一定得转速下,离心泵得扬程He,轴功率N,及效率η均随流量q v 得改变而改变。
通常通过实验测出q v -He,q v -N,q v -η关系,并用曲线表示,称为特征曲线。
下面介绍具体得测定方法。
(1)He 得测定在泵得吸入口与压出口之间列柏努利方程:2211221222f p v p v z He z H g g g gρρ+++=+++ (1)由于进出口管路粗细均匀,有:12v v =又因为所选得两截面与泵体接近,H f 值可以忽略 所以(1)式可以化简为:2121()p p He z z gρ-=-+式中,21()z z -为泵进出口测压点间得距离(21p p -)为泵进出口测压点间得压强差(2)N 轴得测定N N η=⨯电电轴N 电为电动机得输入功率;η电为电机效率,60%(3)η得测定N N η=有效轴,v N Heq g ρ=有效(4)q v 流量v fq K=,f 为自动调节阀开度Hz;K 为仪表常数,77、902(次/升) 电机频率45Hz 三、实验装置图3-1 实验装置流程示意图四、操作步骤1. 打开电源总开关,设备调于计算机采集自控操作;2. 将泵得入口调节阀全部打开;3. 打开计算机,进入离心泵计算机数据采集与过程控制软件,按照软件提示进行操作;4. 点击离心泵特征曲线自动控制后,计算机自动调节流量,并记录原始数据;5. 实验完毕后,点击结束当前实验,回到主菜单。
五、数据记录与处理1. 跟据计算机自动采集数据表,在坐标纸上画出离心泵特征曲线图。
2. 以第四组为例,写出q v , He, N 轴,η得具体计算过程 六、思考题1. 如何选用离心泵？2. 随着泵出口流量调节阀开度增大,泵得流量增加时,入口真空度及出口压力如何变化？并分析原因。
七、注意事项1. 实验前应检查水槽水位、流量调节阀关闭到零位,泵入口调节阀全部打开; 2、 由于本次实验计算机自动控制与采集,关闭计算机后,所有数据不予保留。
实验四 传热实验一、实验目得1、通过对空气-水蒸气简单套管换热器得实验研究,掌握对流传热系数αi 得测定方法,加深对其概念与影响因素得理解。
并应用线形回归分析方法,确定关联式0.4Re Pr m u N A =中常数A 、m 得值。
2、通过对管程内部插有螺旋圈得空气-水蒸气强化套管换热器得实验研究,测定其准数关联式Re m u N B =中常数B 、m 得值,了解强化传热得基本理论与基本方式。
二、实验原理1、对流传热系数αi 得测定对流传热系数αi 可以根据牛顿冷却定律,用实验来测定,即ii mi iQ t S α=∆⨯ ①式中:i α-管内流体对流传热系数,[2/()W m C ︒] i Q -管内传热速率,[W] i S -管内换热面积,[m 2]mi t ∆-管内流体空气与管内壁面得平均温差,[℃] 平均温差由下式确定:12()2i i mi W t t t t +∆=-② 式中:12,i i t t -冷流体空气得入口、出口温度,[℃] W t -壁面平均温度,[℃] 管内换热面积i i i S d L π= ③式中 i d -传热管内径,[m],d 光=20mm,d 粗=50mm i L -传热管测量段得实际长度,[m],L =1m 由热量衡算式21()i i pi i i Q W c t t =- ④ 其中质量流量由下式求得3600i ii V W ρ=⑤ 式中:i V -冷流体在套管内得平均体积流量,[m 3/h] pi c -冷流体得定压比热,[/()kJ kg C ︒] i ρ-冷流体得密度,[kg/m 3]pi c 与i ρ可根据定性温度m t 查得,122i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。
2、对流传热系数准数关联式得实验确定流体在管内作强制湍流时,处于被加热状态,准数关联式得形式为Re Pr m n i i i Nu A = ⑥其中i i ii d Nu αλ=,Re i i i i i u d ρμ=,Pr pi i i ic μλ= 物性数据i λ、pi c 、i ρ、i μ可根据定性温度m t 查得。
经过计算可知,对于管内被加热得空气,普朗特准数Pr i 变化不大,可认为就是常数,则关联式得形式简化为0.4Re Pr m i i i Nu A = ⑦这样通过实验确定不同流量下得Re i 与i Nu ,然后用线性回归方法确定A 与m 得值。