化工基础实验指导书

《化工基础实验指导书》 实验一
一、实验目的
1．通过实验静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和伯努利方 程。 2．通过实测流速的变化与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。 （测定文氏管的 孔流系数 Cv） 3．观察流体流经收缩、扩大管段时，各截面上静压之关系。
伯努利方程实验
二、实验原理
流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以相互转化。在没有 摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过的各截面上的机械能总和是相等 的；在有摩擦没有外功输入时，任意两截面间机械能的差即为摩擦损失。 机械能可用测压管中液柱的高度来表示。 取任意两测试点，列出能量衡算式：
2 u12 P1 u2 P Z1 g    Z2 g   2  hf 2  2 
（1-1）
式中，Z1，Z2——两测试点距基准面的高度； u1，u2——两点的流速；
h
f
——两点的阻力损失。
对于水平测试管，Z1=Z2，则
2 u12 P1 u 2 P    2  hf 2  2 
（1-2）
（1） 有阻力损失情况下，若 u1=u2，则 P2h
f
=0，若 u1  u2，则 P1

pa-po——截面 a 与截面 o 间的压强差，单位为 Pa，其值大小由压差计读数 R 来确定； 三、实验装置
装置如图：一个液面高度保持不变的水箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验 管上取有不同的测试点。水的流量由入口阀和出口阀门调节，出口阀关闭时流体静止。
转子流量计 E 出口阀 D C B A
泵开关
入口阀
低位槽
图 1-1 伯努利方程实验装置图
四、实验步骤
1．向水箱注入清洁的水至 2/3 左右。 2．检查出口阀和入口阀是否关闭。 （正确为关闭） 3．接通电源，按电源开关启动水泵后，立即打开入口阀到 120L/h，让水充满测试管并 排尽管内的空气（包括测压管内） 。 （为什么？） 4．缓慢打开出口阀，使各点的测压液柱控制在标尺范围内（约 2/3 的高度） ，稳定后， 记录各测压管的读数。 5．逐步调节入口阀和出口阀，改变管道内的流量，仔细观察不同导管截面处产生的不 同静压强变化规律，测取若干点流量下，动能与压能的变化规律并加以计算。 6．实验结束，关入口阀后，马上关电源按钮。清理现场，填写实验记录。
五、实验数据处理
1. 实验记录 序号 1 2 流量（L/h） 160 120 hA（cm） hB（cm） hC（cm） hD（cm） hE（cm）

3 4 5
80 40 20
2. 数据处理 序号 1 2 3 4 5 流量 （m3/s）
h
f AB
h
f AC
h
fDE
h
f CE
Re
Cv
将 Cv ~Re 关系标绘在半对数坐标纸上。
*根据 Re 
du

，求得雷诺数，其中 d 取对应的 d0 值。
*六、实验注意事项
1．严禁泵在无液体状态下运转。 2．必须将管中存在的气体排净。
七、思考题
1．如果 C 截面变得更小，那么 hC 会如何变化？ 2．孔流系数 Cv 与哪些因素有关？ 3.关闭入口阀，各测压管内液位是否相同，为什么？

实验二
一、实验目的
1．掌握列管换热器传热系数的测定。
传热系数的测定
2．通过实验确定流速对传热系数的影响。
二、实验原理
热流体在列管热交换器的管内流过，而冷流体在管外流过（逆流） ，通过固体壁面传递 热量。 穿热过程由热流体对壁面的对流传热、 间壁的固体热传导和壁面对冷流体的对流传热。 热流体的热量： q  C p qm (T1  T2 ) （J/S） 传热速率： q  KATm （J/S） 式中： Tm 
t1  t 2 ， t1  T1  t 2 ， t 2  T2  t1 t1 ln t 2
所以，传热系数 K 
qm C p (T1  T2 ) ATm
（W/m2.K）
三、实验装置
图 6-1 传热系数实验装置简图
四、实验步骤
1.打开进水阀门，控制水流量在 200L/h。 2.启动气源气泵后，马上打开进气阀，控制空气流量在 25m /h。 3.接上电源，按绿钮开启加热电源，待控温仪上温度（120℃左右）稳定后（约 5~10 分钟） ，进行实验测定，记下各流量及温度读数。 4.测定传热系数 K 时，在维持水流量不变的情况下，改变空气流量，测定组数据。 5.实验结束，按红钮关闭加热电源，继续通空气和水（5 分钟） ，直至空气出口温度低
3

于 50℃，关闭水和空气调节阀后，马上关闭空气和电源。切断总电源，排尽管道中的 积水，作好清洁工作，填写使用记录。
五、实验数据处理
1.数据记录 热流体（空气） 序 号 空气流量 （m /h）
1 3
冷流体（水） 水流量 （L/h） 温度（℃）
温度（℃）
T
T2
t1
t2
1 2 3 4 5 注：内管为不锈钢，管径 10  1m m，测试长度 l=1000mm，管数 20 根，管外测传热 总面积 0.62m2 2.数据处理 序 号 1 2 3 4 5
q（W）
t m 逆
（℃）
K（W/m2 . ℃）
K 平均（W/m2 . ℃）
六、实验注意事项
1.控温仪上的表键严禁触摸！ 2.气源不可在 0 流量下工作，应用旁路阀来调节。 3.停止实验时，必须先停热电源，待管内热水被冷却后，再停止通冷水。 4.加热时以设定 120℃为宜，不得大于 130℃。 5.实验用的加热空气，温度达 100℃以上时要注意安全！
七、思考题：
1.本实验中你是如何判断系统达到稳定状态？