化工原理实验讲义(版本)

化工原理实验

实验讲义

西南科技大学材料科学与工程学院材料基础中心实验室

二O—三年十二月

目录

实验一、流体力学综合阻力实验A (2)

实验二、固体流态化的流动特性实验 (6)

实验三、除尘性能实验................................................... 1..1.实验四、圆球法测固体材料导热系数.. (13)

实验一、流体力学综合阻力实验A

实验前介绍

双台综合阻力实验台（图1）为流体力学综合性多用途教学实验装置。为双台型，可供两组学生同时进行实验。利用本装置可进行下列实验：

1•沿程阻力实验

2•局部（阀门）阻力实验

3•孔板流量计流量系数测定实验

4•文丘里流量计流量系数测定实验

实验装置

实验台的结构简图如图1所示。它主要由沿程阻力实验管路1、局部（阀门）阻力实验管

路2、孔板流量计实验管路3和文丘里流量计实验管路4等四路实验管所组成，并有水泵及其驱动电机5,塑料储水箱6,有机玻璃回水水箱及计量水箱7 （实测流量时用）、压差显示板8

（图中未示出）和一些闸门组成的实验水循环系统和压差显示系统等，双台实验装置安装在一个底架9和管道支架10上。

文丘里实验管路为所有其它实验管路共用的出流通道。

工业应用

以水泥工业的预热预分解系统为例：对于预热器系统来说，系统的阻力损失直接关系到能耗问题，因此在设计时就要充分考虑到局部阻力和沿程阻力等，所以了解这两种阻力的性质、可能出现的情况、以及如何减少这类损失等知识是很有必要的。对于其他生产工艺来说都是同样的重要。

在生产中经常要对系统的稳定运行进行热工标定，即：测定管道内的流体速度，以检测

系统是否正常稳定运行，并依此数据进行调节。这就会用到流量计和毕托管等测定流体速度,

所以掌握其操作方法对科学研究和指导生产都有着重要的意义。

（一）沿程阻力实验

1实验目的

（1）测定流体在等直流管中流动状态下，不同雷诺数Re时的沿程阻力系数，并确定它们之间的关系。

（2）了解流体在管道中流动时能量损失的测量和计算方法。

2.实验方法和操作

（1）实验前的准备。

①熟悉实验装置中用于沿程阻力实验的具体结构及流程。

②进行沿程阻力实施管路流体循环系统的试运转，并进行系统的排气处理；关闭局部阻力实验管路和孔板流量计（及毕托管）实验管路两端进水阀门和出水阀门，开启沿程阻力实验管路上两端的进水阀门（从水泵出口进水）和出水阀门；使沿程阻力实验管路和文丘里实验管路及其流体的出口和回水水箱（或计量水箱）形成沿程阻力实验系统的循环回路，然后启动水泵，用沿程阻力实验管路两端的阀门来调节流量（一般可开大进水阀门，再用出水阀门来控制和调节实验流量）。实验系统形成正常的水循环后，应仔细排除实验管路中，也包括导压胶管中存留的空气，以提高测试精度。

③用玻璃温度计测出实验水温。

（2）进行测试

①调节沿程阻力实验管路的出水阀门，先选定较小的流量，使沿程阻力实验系统的相应两根测压管所显示的压差h约200 mm水柱左右，以这个压差为起始测试点。并在此工况下

用计量水箱和秒表测量出相应的水流流量Q。

②然后逐次适量开大出水阀门的开度，逐次测读相应的阻力压差验做6~10个试验点，直至阻力压差达到接近最高的允许水柱高度为止。

③实验数据处理

实验测试数据和计算所得结果可填入建议的表格

根据达西公式，即可求出沿程阻力系数：

相应的雷诺数Re：Re ud。

式中：d -------- 阻力试验管内径，m;（本试验管内径d = 16mm）

L ――试验管道测试段长度，m;

g ---- 重力加速度，m/s2；

h ――测试段的沿程水头损失h i-h2, mH20;

u ――实验工况下管道中流体的平均流速，m/s; h和流量Q i。建议实

1中。2gd h Lu2

水的运动粘度，m2/s ［可查表或从水的粘温曲线上求得］。

可根据测算得到的Re和值，在双对数坐标纸上标绘出两者的关系点和关系曲线，并可与教材上的曲线相比较，作出分折和讨论。

(二)局部阻力实验

1.实验目的

掌握用实验方法测定阀门管件在流体流经管路时的局部阻力系数E。

2.实验方法和操作

实验方法和操作与上述沿程阻力实验基本相同，只是换用带有四个测压口的局部阻力实验管路系统测出阀门(球阀)的局部阻力损失h j，然后计算出阀门的局部阻力系数E。

阀门局部阻力试验管路如图2所示。测试时，为了消除沿程阻力的影响，先测出h I -h w

=△ h i和h n—h h2两个E (净)来，再用计算的方法求得只是阀门局部所引起的阻力损失

h j :

h j 2 h2h1

图2阀门局部阻力试验管路

3•试验数据处理

试验测试数据和计算结果可填入建议的表格 2中。

表2

项

测 目

试

阀 结 门 果

开 度

流量及流速

测压管水头

(m)

局部水

头损失 (m)

局部 阻力 系数

备注

接水 体积

V

(m 3)

接水 时间

t

(s)

体积 流量 Q (m 3/s)

平均 流速

u

(m/s)

h i

h

n

h

m

h w

h j E

全开

1

2

3

30°

1

2

3

45°

1

2

3

阀门局部的阻力系数可由下式求得：

2g hj,'u 2

h j 局部水头损失， m ；

u ---- 管路中流体的平均流速，

m/s 。

在不同的球阀开度(全开、30o 、45o)下，测得相应的局部水头损失，从而可以获得相应的 局部阻力系数E 。 4•思考题

1. 沿程阻力损失的大小与哪些因素有关？

2. 分析发生局部阻力损失的主要部位在哪里？工程中怎样减小局部阻力损失？

岀水5P

试验阀门

L L? r

£i 1J

z 平

一山・

式中 g ---- 重力加速度，m/s 2

;