化工原理实验讲义李玉

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

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

重庆三峡学院化学与环境工程学院 梁克中

绪论

一、化工原理实验的意义及目的

化工原理是一门研究化工生产过程的工程学科，主要研究生产过程中各种单元操作的规律，并用这些规律解决生产中的工程问题。该课程紧密联系化工生产实际，是化工类各专业学生的一门重要技术基础课。

化工原理实验是配合化工原理课堂理论教学设置的实验课，是教学中的实践环节。化工原理实验不同于基础课实验，具有典型的工程实际特点。实验都是按各单元操作原理设置的，其工艺流程、操作条件和参数变量，都比较接近于工业应用。研究问题的方法是用工程的观点去分析、观察和处理数据。实验结果可以直接用于或指导工程计算和设计。学习、掌握化工原理的实验及其研究方法，是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。所以化工原理实验在教学过程中是十分重要的。通过实验达到以下教学目的：

1．配合理论教学，通过实验从实践中进一步学习、掌握和运用学过的基本理论。 2．运用学过的化工基本理论，分析实验过程中的各种现象和问题，培养训练学生分析问题和解决问题的能力。

3．了解化工实验设备的结构、特点，学习常用实验仪器仪表的使用，使学生掌握化工实验的基本方法并通过实验操

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

化工原理实验讲义

实验一 流体摩擦阻力系数测定

一、实验目的及任务

1、学习流体在管道内摩擦阻力?Pf及摩擦阻力系数λ的测定方法； 2、确定摩擦阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度?d之间的关系； 3、在双对数坐标纸上绘出λ～Re曲线并与莫迪图进行比较； 4、测定局部（阀门）阻力系数?。

二、实验基本原理

由于有粘性和涡流的影响，流体流动时会产生流动阻力。其大小与管子的长度、直径、流体流速和管道摩擦阻力系数有关。本实验分为直管摩擦系数?和局部（阀门）阻力系数?两种情况。

1、直管摩擦系数与雷诺数Re的测定

直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即??f(Re,?/d)，对一定的相对粗糙度而言，??f(Re)。

流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：

hf?P1?P2???Pf? （1-1）

又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）

hf?整理（1-1）（1-2）两式得

?Pf?lu2 （1-2） ??d2??2d?Pf?2

工 原 理 实

泉州师范学院化学与生命科学学院化工教研室2008.6

化 验

目 录

绪 论??????????????????????????????????1 实验一 伯努利方程实验???????????????????????????3 实验二 雷诺演示实验????????????????????????????6 实验三 节流式流量计的校核?????????????????????????8 实验四 流体流动阻力的测定?????????????????????????12 实验五 离心泵特性曲线测定?????????????????????????17 实验六 传热系数的测定???????????????????????????20 实验七 传热膜系数实验???????????????????????????22 实验八 二氧化碳吸收实验??????????????????????????26 实验九 筛板式精馏塔的操作及塔板效率的测定?????????????????31 实验十 填料精馏实验????????????????????????????32 实验十一 恒压过滤常数测定?????????????????????

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<Re<4000为过渡流 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 di=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

实验一 流体流动阻力的测定

1.1实验目的

(1) (2) (3)

熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织方法及测定摩擦系数的工程意义；

学会用因次分析方法解决工程实际问题；

学会压差计、流量计和变频器的使用方法，以及识别管路中各个管件、阀门的作用。

1.2基本原理

由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。其研究的基本步骤如下： 1. 寻找影响过程的主要因素

对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失hf与诸多影响因素的关系式应为：

h f =f (d, u,ρ,μ,l,ε) (1)

2. 因次分析法规划实验

当一个过程受多个变量影响时，通常用网络法通过实验以寻找自变量与因变量的关系，以（1）式为例，若每个自变量的数值变化10次，测取hf的值而其他自变量保持不变，6个自变量，实验次数将达106。为了减少实验工作量，需要在实验前进行规划，以尽可能减少实验次数。因次