化工原理实验考试

实训一 四位一体多功能管路拆装实训

一、实训项目

1. 掌握流程图的识读

2. 认识管路拆装设备的管件

3. 根据提供的流体输送流程图，准确填写安装管线所需管道、管件、阀门、仪表的规格型号及数量等的材料清单；准确列出组装管线所需的工具和易耗品等领件清单并正确领取工具和易耗品。

4. 进行管线的组装、管道的试压、管线的拆除。

二、实训要求

1. 化工管路装拆的基本要求

化工管路布置的一般要求：在管路布置及安装时，主要考虑安装、检修、操作的方便及安全，同时尽可能减少基建费用，并根据生产的特点、设备的布置、材料的性质等加以综合考虑。

1) 化工管路安装时，各种管线应成平行铺设，便于共用管架，要尽量走直线，少拐弯，

少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观；

2) 为便于操作及安装检修，并列管路上的零件与阀门位置应错开安装；

3) 管子安装应横平竖直，水平管其偏差不大于15mm/10m，垂直管其偏差不大于

10mm/10m；

4) 管路安装完毕后，应按规定进行强度和严密度试验；

5) 管路离地面的高度以便于检修为准，但通过人行道时,最低点离地面不得小于2m 2. 常见管件及阀门、流量计的安装要求：

转子流量计是用来测量管系中流体流量的，其安装有

实训一 四位一体多功能管路拆装实训

一、实训项目

1. 掌握流程图的识读

2. 认识管路拆装设备的管件

3. 根据提供的流体输送流程图，准确填写安装管线所需管道、管件、阀门、仪表的规格型号及数量等的材料清单；准确列出组装管线所需的工具和易耗品等领件清单并正确领取工具和易耗品。

4. 进行管线的组装、管道的试压、管线的拆除。

二、实训要求

1. 化工管路装拆的基本要求

化工管路布置的一般要求：在管路布置及安装时，主要考虑安装、检修、操作的方便及安全，同时尽可能减少基建费用，并根据生产的特点、设备的布置、材料的性质等加以综合考虑。

1) 化工管路安装时，各种管线应成平行铺设，便于共用管架，要尽量走直线，少拐弯，

少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观；

2) 为便于操作及安装检修，并列管路上的零件与阀门位置应错开安装；

3) 管子安装应横平竖直，水平管其偏差不大于15mm/10m，垂直管其偏差不大于

10mm/10m；

4) 管路安装完毕后，应按规定进行强度和严密度试验；

5) 管路离地面的高度以便于检修为准，但通过人行道时,最低点离地面不得小于2m 2. 常见管件及阀门、流量计的安装要求：

转子流量计是用来测量管系中流体流量的，其安装有

化工原理实验

实验一 流体流动形态的观察和测定

实验内容：测定流体流动的形态和层流时流体在管路中的速度分布形态。

实验原理:流体流动有两种不同的形态，层流和湍流。流体作层流流动时，流体质点沿轴向做直线运动；流体作湍流流动时，流体质点沿轴向和径向脉动。对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，Re仅与流速有关。本实验通过改变流体在圆管内的流速，观察不同Re下流体的流型及其变化。 实验过程：

1、水槽中充满水，保持液面稳定；

2、调节流量计，使水从圆管内平稳地流动，并保持一定的流量； 3、打开控制红墨水流出的阀门，观察流体流动形态； 4、加大流量，观察红墨水的流动形态； 思考题：

1、 研究流体流动形态对生产有何实际意义？

流体的流动形态分为层流和湍流，在生产过程中需要确定管道的管径、流体的流速等多个参数。当流量恒定时，流速大，则管径小，雷诺数大，为湍流；反之亦然。两种流型的运动方式会影响流体的速度分布，进而影响到流体阻力的计算和流体中的热量传递。所以在实际化工生产过程中，为了优化操作条件，要选择适宜的流体流速。 2、 影响流体流动的因素有哪些？

由Re=duρ/μ得，影响因素有管径、流速、流体密度和粘度。 3、 在什么前提条件下，只用流速的数值判

第3部分 化工原理基本实验

3.1 流体流动阻力的测定

3.1.1 实验目的

(1) 学习管路阻力损失(hf)、管路摩擦系数(λ)、管件(阀件)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；

(2) 了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理，学会其使用方法。

3.1.2 实验原理

实际流体沿直管壁面流过时因粘性引起剪应力，由此产生的阻力损失称为直管阻力损失

hf。流体流过管件、阀门或突然扩大(缩小)时造成边界层分离，由此产生的阻力称为局部

阻力。上述两种阻力的测定原理如下：

(1) 直管阻力损失

为了测定流体流过长为l、内径为d的直管的阻力损失，在其两端安装一个U形管压差计。在压差计的上、下游取压面1-1与2-2间列伯努利方程：

2u12p2u2hf?gz1???(gz2??) (3-1)

?2?2p1对于水平等径直管，有z1?z2，u1?u2，所以

hf?p1?p2? (3-2)

流体流过直管的压降由压差计测定，即

p1?p

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

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 ..........

化工原理实验讲义

(两个演示实验+实验Ⅰ+实验Ⅱ)

本学期开设八个实验，即实验Ⅰ+实验Ⅱ，请同学们在实验之前做好预习工作，其中，干燥速率曲线的测定实验需要综合预习实验四、五。请班长或者学习委员将本班学生按照学号分为四组进行实验。 吕老师：流量计+过滤； 张老师：干燥+吸收； 孙老师：流阻+离心泵； 马老师：传热+精馏；

演示实验：

实验一 雷诺演示实验

一、实验目的和任务

1．观察流体在管内流动的两种不同流型，建立层流和湍流流动型态的感性认识； 2．熟悉雷诺准数的测定和计算方法；

3．测定临界雷诺数，熟悉流动类型与雷诺准数之间的关系； 4．了解层流时流体在管道中的速度分布情况； 5．了解溢流装置的作用，正确判断稳流。

二、基本原理

流体流动有两种不同型态，即层流(滞流)和湍流(紊流)。流体作层流流动时，其流体质点作直线运动，且互相干行；湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动，但流体的主体

向某一方向流动。

雷诺准数是判断流动型态的准数，若流体在圆管内流动，则雷诺准数可用下式表示：

Re?du??

式中，Re——雷诺准数，无因次

实验四

1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?

无影响。因为Q=αA△tm，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△tm不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。

2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？

不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。

3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？

冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。

4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k接近于哪种流体的

壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系

数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温 度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数

5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？

基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强 对α关

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：

Re?du??

式中

d---管子的管径（m）

u---流体的流速（m/s）

?--- 流体密度（Kg/m3） ?---流体的粘度（NS/m2）

一般认为：Re 小于2000时，流动形态为滞流。Re大于4000，流动为湍流。Re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：2300×600×800mm

2. 水箱（正面装有有机玻璃，可供观察）：670×600×600

化工2004／02

化工原理实验

福州大学化工原理实验室

二〇〇四年二月

前 言

实施科教兴国战略和可持续发展战略，迎接知识经济时代的到来，建设面向知识经济时代的国家创新体系，要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此，作为高级人才的培养基地，高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节，更能贯穿对学生创造力的开发，其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学，其内容是以验证前人知识为主的验证型实验，其方法是教师手把手地教，这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究型实验，是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。

《化工原理实验》是一门技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前，第一期投入100万元的化工