第一篇：氧解析化工原理吸收實驗報告

化工原理 氧解析 實驗報告 課程名稱：

化工原理實驗 學 校：

北京化工大學 _______

學 院：

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專 業：

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班 級：

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學 號：

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姓 名：

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實驗日期：

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同組人員：、實驗摘要 本實驗利用吸收柱使水吸收純氧形成富氧水，送入解析塔頂再用空氣進行解析，測定不 同液量和氣量下的解析液相體積總傳質系數，并進行關聯，同時對四種不同填料的傳質效果 及流體力學性能進行比較。

二、實驗目的及任務 1 熟悉填料塔的構造與操作。、觀察填料塔流體力學狀況，測定壓降與氣速的關系曲線。、掌握液相體積總傳質系數 K x a 的測定方法并分析影響因素。、學習氣-液連續接觸式填料塔，利用傳質速率方程處理傳質問題的方法。

三、基本原理 1、填料塔流體力學特性 氣體通過干填料層時，流體流動引起的壓降和湍流流動引起的壓降規律相一致。

填料層 “壓降一空塔氣速”關系示意如 圖 1 所示。

（1）

在雙對數坐標系中，此壓降對氣速作圖可得 斜率為 1.8~2 的直線（圖中 Aa 直線）。

（2）

當有噴淋量時，在低氣速下（c 點以前）壓降正比于氣速的 1.8~2 次方，但大于相 同氣速下干填料的壓降（圖中 be 段）。

（3）

隨氣速的增加，出現載點（圖中 e 點），持液量開始增大，“壓降一氣速”線向上 彎，斜率變陡（圖中 ed 段）。

（4）

到液泛點（圖中 d 點）后，在幾乎不變的氣速下，壓降急劇上升。

lg u

圖 1 填料層“壓降一空塔氣速”關系示意圖 2、傳質實驗 填料塔與板式塔氣液兩相接觸情況不同。

在填料塔中，兩相傳質主要在填料有效濕表面 上進行，需要計算完成一定吸收任務所需的填料高度，其計算方法有傳質系數、傳質單元法 和等板高度法。

本實驗是對富氧水進行解吸，如圖 2 所示。由于富氧水濃度很低，可以認為氣液兩相平衡關系服從亨利定律，即平衡線為直線，操作線也為直線，因此可以用對數平均濃度差計算 填料層傳質平均推動力。整理得到相應的傳質速率方程為

即 H OL Z / N

OL G A

K x aV p X m 即 K

x a G

A /V p X m r(X 2 X e2)(X 2 ln[-(X i(X i X ei)X e2)] G A

L X 2 X i 相關填料層咼度的基本計算式為: 圖 2 富氧水解吸實驗 Xi dx X2

X e X H OL N OL

N OL H OL

x1 dx x 1

x 2

X2

X e X X m

L K x a

G A 單位時間內氧的解吸量，kmol/（m 2 ?h）

;3

K x a 液相體積總傳質系數，kmol/（m 3 ?h）

； vp 填料層體積，m ； △ X m 液相對數平均濃度差 ； X 2 液相進塔時的摩爾分數（塔頂）

； X e2 與出塔氣相 y i平衡的摩爾分數（塔頂）

； X 1 液相出塔的摩爾分數（塔底）

； X e1 與進塔氣相 y i平衡的摩爾分數（塔底）

； Z 填料層高度，m ； 2 ? 塔截面積，m ； 2

L 解吸液流量，kmol/（m 2 ?h）

； H O L 以液相為推動力的總傳質單元高度，m N DL 以液相為推動力的總傳質單元數。

由于氧氣為難容氣體，在水中的溶解度很小，因此傳質阻力幾乎全部集中在液膜中，即 Kx=kx 由于屬液膜控制過程，所以要提高液相體積總傳質系數 Kxa, 應增大也想的湍動 程度即增大噴淋量。

在 y-X 圖中，解析過程的操作線在平衡線下方，本實驗中是一條平行于橫坐標的水平線（因氧氣在水中濃度很?。?。

本實驗在計算時，氣液相濃度的單位用摩爾分數而不用摩爾比，這是因為在 y-X 圖中，平衡線為直線，操作線也為直線，計算比較簡單。

四、實驗裝置及流程 氧氣吸收解吸裝置流程：

（1）氧氣由氧氣鋼瓶供給，經減壓閥進入氧氣緩沖罐，穩壓在 0.03 ? 0.04 Mpa 為確 保安全，緩沖罐上裝有安全閥，當緩沖罐在壓力達到 o.o8 MPa 寸，安全閥自動開啟。

（2）氧氣流量調節閥調節氧氣流量，并經轉子流量計計量，進入吸收塔中。

（3）

自來水經水轉子流量計調節流量，由轉子流量計計量后進入吸收塔。

（4）

在吸收塔內氧氣與水并流接觸，形成富氧水，富氧水經管道在解吸塔的頂部噴淋。

（5）

空氣由風機供給，經緩沖罐，由空氣流量調節閥調節流量經空氣轉子流量計計量，通入解吸塔底部，在塔內與塔頂噴淋的富氧水進行接觸，解吸富氧水，解吸后的尾氣由塔頂 排出，“貧氧水”從塔底通過平衡罐排出。

（6）由于氣體流量與氣體狀態有關，所以每個氣體流量計前均有表壓計和溫度計?？?氣流量計前裝有計前表壓計。為了測量填料層壓降，解吸塔裝有壓差計。

(7)在解吸塔入口設有入口采出閥，用于采集入口水樣，出口水樣在塔底排液平衡罐 上采出閥取樣。兩水樣液相氧濃度由 9070 型測氧儀測得。、氧氣鋼瓶 7、氧氣流量調節閥 13、風機 19、液位平衡罐 2、氧減壓閥 8、氧轉子流量計 14、空氣緩沖罐 20、貧氧水取樣閥 3、氧壓力表 9、吸收塔 15、溫度計 21、溫度計 4、氧緩沖罐 10、水流量調節閥 16、空氣流量調節閥 22、壓差計 5、氧壓力表 11、水轉子流量計 17、空氣轉子流量計 23、流量計前表壓計 6、安全閥 12、富氧水取樣閥 18、解吸塔 24、防水倒灌閥

五、實驗內容及步驟 1、流體力學性能測定(1)測定干填料壓降 ① 塔內填料事先已吹干。

② 改變空氣流量，測定填料塔壓降，測取 10 組數據。

(2)測定濕填料壓降 ① 固定前先進行預液泛，是填料表面充分潤濕。

② 固定水在某一噴淋量下，改變空氣流量，測定填料塔壓降，測取 6~8 組數據。

③ 實驗接近液泛時，氣體的增加量不要過大，否則圖 1 中的泛點不容易找到。

密切觀察 填料表面氣液接觸狀況，并注意填料層壓降變化幅度，務必等到各參數穩定后再讀數據，液 泛后填料層壓降在幾乎不變的氣速下明顯上升。

④ 稍增加氣量，再取一兩個點，注意不要使氣速過分超過泛點，避免沖破和沖跑填料。

排入地溝 圖 3 氧氣吸收解吸裝置流程圖

(3)注意空氣流量的調節閥要緩慢開啟和關閉，以免撞破玻璃管。、傳質實驗 ① 將氧氣閥打開，氧氣減壓后進入緩沖罐，罐內壓力保持 o.o4~o.o5 Mpa 氧氣轉子流 量計保持 0.3 L/Min 左右。為防止水倒灌進入氧氣轉子流量計重，開水前要關閉防倒灌閥，或先通入氧氣后通水。2 ② 傳質實驗操作條件選?。?/p>

水噴淋密度取 io~i5 m/(m-h)，空塔的氣速 o.5~o.8 m/s , 氧氣入塔流量為 o.oi~o.o2 m/h，適當調節氧氣流量，使吸收后的富氧水濃度控制在不大 于 19.9 mg/L ③ 塔頂和塔底液相氧濃度測定：分別從塔頂與塔底取出富氧水和“貧氧水”，用測氧儀 分析其氧的含量。

④ 實驗完畢，關閉氧氣時，務必先關氧氣鋼瓶總閥，然后才能關閉氧減壓閥及氧氣流 量調節閥。檢查總電源、總水閥及各管路閥門，確實安全后方可離開。

六、實驗數據處理 計算并確定干填料及一定噴淋量下的濕填料在不同空塔氣速 u 下，與其相應的單位填料 高度壓降厶 p/Z 的關系曲線，并在雙對數坐標系中作圖，找出泛點與載點。

表 1 :干塔數據：水流量 L=0 L/h 填料高度 h=0.75m 塔徑 d=0.1m 轉子流量計：空氣，T=20 C, P=101.325KPa 序號 空氣流量 V

(nP/h)空氣溫度 T 2(K)空氣表壓 P(kPa)全塔壓降 △ P(kPa)△ P/Z(Pa/m)實際空氣流量 V 2(m 3 /h)空氣流速 u(m/s)1 10 286.65 1.166 0.088 117 9.667 0.342 2 15 288.85 1.333 0.196 261 14.588 0.516 3 20 291.05 1.548 0.333 444 19.558 0.690 4 25 294.15 1.852 0.490 653 24.635 0.871 5 30 297.75 2.244 0.696 928 29.811 1.054 6 35 300.05 2.685 0.941 1254 34.899 1.234

表 2 :濕塔數據：

L=60 ? 250 L/h , h=0.75 m d=0.1m 轉子流量計：空氣，T=20 C, P=101,325KPa;水流量 80L/h。

序號 空氣流量 V 1（m 3 /h）

氣溫度 T 2（K）

空氣表壓 P（kPa）

全塔壓降 △ P（kPa）

△ P/Z(Pa/m)實際空氣流量 V 2（m 3 /h）

空氣流速 u（m/s）5 300.25 1.068 0.078 104 5.068 0.179 2 10 301.35 1.225 0.157 209 10.157 0.359 3 15 302.55 1.411 0.274 365 15.268 0.540 4 20 303.45 1.725 0.529 705 20.356 0.720 5 25 304.45 2.165 0.862 1149 25.421 0.899 6 30 305.65 2.744 1.274 1699 30.454 1.077 7 35 306.55 3.557 1.921 2561 35.359 1.251 8 40 307.75 4.665 2.861 3815 40.144 1.420（1）下以干塔數據中第一組為例，說明計算過程:

單位塔高壓降確定: P 88 z 0.75 3 286.65 101.3 10 3 3~ 293.15(1.166 10 +101.3 10)u V 9.667 2

0.332(m/s)A 3600(0.1/2)2

濕塔的計算過程與干塔一致，不再贅述。

（2）計算實驗條件下（一定噴淋量、一定空塔氣速）的液相體積總傳質系數 K x a 及液相總傳質單元數 H O L。

表 3 :氧解吸操作數據：

h=0.75m，d=0.1m w平衡 =11.03mg/L(y1=y2=0.21，P=101.3KPa)序 氧流量 L G 空氣表壓 全塔壓降 貧氧水氧含量 富氧水氧含量 含氧水溫度 號(L/min)(L/h)(m3 /h)P(Pa)△ P(Pa)C 1(mg/L)C 2(mg/L)T? C)1 0.3 80 20 1.744 0.549 11.69 24.80 10.95 流量校正: 流速確定: 9.667(m 3 /h)。

11.60 24.60 10.95 2 0.3 100 20 1.813 0.558 12.10 22.95 10.95 12.07 22.80 10.85 3 0.3 80 30 2.842 1.313 11.60 24.86 11.05 11.64 24.18 11.05

平衡濃度:

序 號 系統總壓 P(Pa)相平衡常數 m平衡 mol X e1(X e2)對數平均 △ X m 水流量 L(mol/h)氣體流率 G A(mol/h)傳質系數 K x a(kmol/m h)H bL(m)1 101.574 33417-6 6.28*10-6 2.28*10 4438.5 0.0328 2443 0.231 101.574 33417 ~-6~ 6.28*10 ~-6~ 2.15*10 4438.5 0.0325 2572 0.219 2 101.579 33415-6 6.28*10-6 2.42*10 5548.1 0.0339 2380 0.297 101.579 33341 6.30*10-6

2.35*10 -6

5548.1 0.0335 2422 0.292 3 101.957 33365-6 6.29*10-6 2.15*10 4438.5 0.0331 2615 0.216 101.957 33365 6.29*10-6

2.12*10 -6

4438.5 0.0313 2509 0.225 10 C 時的密度: 以第一組數據為實例, 塔溫：

X e1 X e2 0.21 33417 6 6.28 10 3 998.67kg/m。

系統總壓確定: 亨利系數確定: 亨利系數 ：

T平均 T 1 T 2 空空 10.95 P 大氣 0.5 E(8.6594 10-5

(8.6594 =3394300 P 塔 101.3 0.5 0.549=101.5745kPa T 2

0.07714 T 2.56)10 6-5

10.95 2

0.07714 10.95 2.56)10 6

竺空0

33417 101.625 0 頂 10 3

M c 頂 1 10 3

M O 2 兀。

塔頂(底)摩爾分率計算: 24.8 3― 32

1.40 10 5 24.8 1 998.67 10 3

18

平均推動力:(X i-X el)(X 2 X e2)冷 X 底 2.28 10 6

ln [(x 頂 心 ](X 底 Xj 同理: JV 望—-----------------------

------

% ] 1 就 P 1L69 10-x32 液體流率: 氣體流率: 填料塔體積: 10 J x3f o.IB L

V 液（L/h）

M H 2 O L(x 頂 x 底)

V p 傳質系數的確定: K x a 傳質單元高度: V P

Xm H oL 1L69 1x998 67 =&5Sxl ° 百3 X 32

+

is 80

“詢 4438.5mol/s 18 0.0328mol/s 0.75 0.05 2

5.89 10 3

0.044 5.89 10 3

2.28 10 6

2440kmol /(m 3

s)L K x a A 2.44 10 6

4438.5 0.05 2

0.231m 七、實驗結果作圖及分析 1、流體力學性能測定

濕塔填料層壓強 弓空氣流速關系圈

載點與泛點的位置：

如圖 6 所示 水流量為 80L/h 時 載點為 A 點(0.5571,380.68)泛點為 B 點(1.105,1603.04)2、傳質實驗：

液相體積總傳質系數 K

表 4 :不同氣、液量下的 K

八、結果討論及誤差分析 1、流體力學性能測定(1)無液體噴淋時如圖所示，在雙對數坐標下，干塔壓降與氣速呈線性關系，擬合關系 ?P 1.8302 「 式為: log(z)= 2.43 + 1.8302log?(u)，即與 u 呈正比。22(2)

當有噴淋量時(80L/h)，在低氣速下也與氣速呈線性關系，與 u.呈正比。

隨氣速的增加，出現載點，持液量開始增大，壓降-氣速線向上彎，斜率變陡。到液 泛點后，在幾乎不變的氣速下，壓降急劇上升。

(3)將干塔、濕塔填料塔壓降與氣速關系進行對比，見圖，可以看出，有液體噴淋時，填料層壓降均大于同一氣速下的干塔壓降。、傳質實驗 由數據可以看出，在氧氣-水系統中，液相體積總傳質系數 K < a 與液量正相關，而 與氣量基本無關。這是由于氧氣極難溶于水，因而本系統是液膜控制系統，K < a近似等 0.7?0.8 于 k < a ,而 k < a x L ,故液相體積總傳質系數 K < a 僅與液量有關，與氣量無關。、誤差分析(1)系統誤差：裝置整體氣密性不夠理想，造成流體流動時對整體系統帶來的波動 影響，轉子流量計在計量空氣流速時不夠穩定(2)主觀誤差：人為讀取壓差計及轉子流量計時存在主觀誤差。

(3)其他誤差：由于氧氣濃度測量儀與實驗裝置數量不匹配，導致在實驗后期不能 夠在得到待測液后一分鐘內得以測量，實驗室環境含氧量及溫度在此期間對燒杯內待測液 有所影響，導致最終溫度及含氧量的測定存在誤差。

九、思考題 1、闡述干填料壓降線和濕填料壓降線的特征 答：氣體通過干填料時，流體流動引起的壓降和湍流流動引起的壓降規律相一致，因此在對數坐標紙上作關系曲線，表現為一直線。當有噴淋量時，在低流速下壓降也正 在于氣速的 1.8 ? 2 次方，但大于同一氣速下干填料的壓降。隨氣速增加，出現載點，出現載點，持液量增大，曲線向上彎曲，斜率變陡，到達泡點后，壓降持續增大，出現液泛。、比較液泛時單位填料高度壓降和圖中液泛壓降值是否相符，一般亂堆填料液泛時單位填 料高度壓降為多少？ 答：實驗中發現，亂堆填料液泛時單位填料層高度的氣體壓降基本上為一恒值。

由此推 測，當操作氣速低于泛速時，其它等壓降曲線會有與泛點關聯圖線相像的曲線形狀。

實驗結 果證實了這一推測。亂堆填料液泛時單位填料高度壓降一般不低于 2kPa/m。、試計算實驗條件下填料塔實際氣液比 V/L 是最小氣液比（V/L）

min 的多少倍?

3 0.09593 /(2.911 10)3.30 10 4、工業上，吸收在低溫、加壓下進行，而解吸在高溫、常壓下進行，為什么? 答：相平衡常數 m=f（p,T）, 且溫度下降，壓力上升時，m 降低，氣體越易溶，越易被吸 收，因而吸收常在低溫、加壓下進行。反之，高溫、減壓對解吸有利，因而解吸在高溫、常 壓下進行。、為什么易溶氣體的吸收和解吸屬于氣膜控制過程，難溶氣體的吸收和解吸屬于液膜控制 過程？ 答：根據雙膜模型導出的結果可知總傳質阻力為氣膜傳質阻力與液膜傳質阻力之和，即 ①對于氣膜阻力控制，即 1 1 懇 時 時.k y k x 1 m k y 占 K yE，K

y K ’ 此時的傳質阻力主要 集中于氣膜，稱這種情況為“ ”氣膜阻力控制”。

1 1 1

②對于液膜控制，即 mk

mk y k x K x

k x 此時的傳質阻力只要 集中于液膜，稱這種情況為“液膜阻力控制”

（易溶氣體多為氣膜阻力控制，難溶氣體多為液膜控制）、填料塔結構有什么特點？ 答：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板。上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。氣體與液體呈逆流連續通過 填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。

填料塔具有生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優點。

填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，7、若要實現計算機在線采集和控制，應如何選用測試傳感器及儀表？ 答：根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測 位置對傳感答: min y 2e y i 1.6282 10 5

6.5630 10 61.6282 10 5

33399 0.21 2.911 10-5，實際氣液比: 17.5/22.4 8.1441 0.09593，故 :V/ V L L m in

器體積的要求；測量方式；信號的輸出方法；傳感器的來源。

在動態測量中，應根據信號的特點（穩態、瞬態、隨機等），以免產生過大的誤差。

壓力檢測儀表的正確選用主要包括確定儀表的型式、量程、范圍、準確度和靈敏度、外 形尺寸以及是否需要遠傳和具有其他功能。

第二篇：化工原理實驗報告評分標準

化工原理實驗報告評分標準

化工原理實驗報告評分分為五部分：

預習20%，考勤10%，實驗操作10%，實驗數據處理40%，思考題20%。

1.預習評分標準

進實驗室之前，仔細閱讀實驗講義相關內容，認真寫好實驗預習報告。完整的預習報告應包括如下內容：實驗名稱、實驗班級、姓名、學號以及實驗目的、實驗內容、基本原理、設備流程(設備工藝流程圖)、實驗步驟及注意事項等。缺內容者酌情扣分。

2.考勤評分標準

按時到實驗室簽到，著裝整齊者為10分。每遲到一分鐘扣一分。

3.實驗操作評分標準

正確操作實驗裝置者得10分。

4.實驗數據處理評分標準

實驗數據及中間處理過程表格化，每一計算步驟需要有詳細的計算舉例，計算公式正確，結果合理40分。

5.思考題評分標準

結合實驗，認真完整地回答實驗講義后面的思考題，且回答正確20分。

第三篇：四川大學化工原理流體力學實驗報告

化工原理實驗報告

流體力學綜合實驗

姓名：

學號：

班級號：

實驗日期：2016

實驗成績：

流體力學綜合實驗

一、實驗目的：

1.測定流體在管道內流動時的直管阻力損失，作出λ與Re的關系曲線。

2.觀察水在管道內的流動類型。

3.測定在一定轉速下離心泵的特性曲線。

二、實驗原理

1、求

λ

與Re的關系曲線

流體在管道內流動時，由于實際流體有粘性，其在管內流動時存在摩擦阻力，必然會引起流體能量損耗，此損耗能量分為直管阻力損失和局部阻力損失。流體在水平直管內作穩態流動（如圖1所示）時的阻力損失可根據伯努利方程求得。

以管中心線為基準面，在1、2截面間列伯努利方程:

圖1

流體在1、2截面間穩定流動

因u1=u2，z1=z2，故流體在等直徑管的1、2兩截面間的阻力損失為

流體流經直管時的摩擦系數與阻力損失之間的關系可由范寧公式求得，其表達式為

由上面兩式得：

而

由此可見，摩擦系數與流體流動類型、管壁粗糙度等因素有關。由因此分析法整理可形象地表示為

式中：-----------直管阻力損失，J/kg；

------------摩擦阻力系數；

----------直管長度和管內徑，m；

---------流體流經直管的壓降，Pa；

-----------流體的密度，kg/m3；

-----------流體黏度，Pa.s；

-----------流體在管內的流速，m/s；

流體在一段水平等管徑管內流動時，測出一定流量下流體流經這段管路所產生的壓降，即可算得。兩截面壓差由差壓傳感器測得；流量由渦輪流量計測得，其值除以管道截面積即可求得流體平均流速。在已知管徑和平均流速的情況下，測定流體溫度，確定流體的密度和黏度，則可求出雷諾數，從而關聯出流體流過水平直管的摩擦系數與雷諾數的關系曲線圖。

2、求離心泵的特性曲線

三、實驗流程圖

流體力學實驗流程示意圖

轉子流量計

離心泵

壓力表

真空壓力表

水箱

閘閥1

閘閥2

球閥3

球閥2

球閥1

渦輪流量計

孔板流量計

?35×2鋼管

?35×2鋼管

?35×2銅管

?10×2鋼管

四、實驗操作步驟

1、求

λ

與Re的關系曲線

1)

根據現場實驗裝置，理清流程，檢查設備的完好性，熟悉各儀表的使用方法。

2)

打開控制柜面上的總電源開關，按下儀表開關，檢查無誤后按下水泵開關。

3)

打開球閥1，調節流量調節閘閥2使管內流量約為10.5，逐步減小流量，每次約減少0.5，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4后停止實驗。

4)

打開球閥2，關閉球閥1，重復步驟（3）。

5)

打開球閥2和最上層鋼管的閥，調節轉子流量計，使流量為40，逐步減小流量，每次約減少4，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4時停止實驗。完成直管阻力損失測定。

2、求離心泵的特性曲線

1)

根據現場實驗裝置，理清流程，檢查設備的完好性，熟悉各儀表的使用方法。

2)

打開控制柜面上的總電源開關，按下儀表開關，先關閉出口閥門，檢查無誤后按下水泵開關。

3)

打開球閥2，調節流量調節閥1使管內流量，先開至最大，再逐步減小流量，每次約減少1，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4后停止實驗，記錄9-10組數據。

4)

改變頻率為35Hz，重復操作（3），可以測定不同頻率下離心泵的特性曲線。

五、實驗數據記錄

1、設備參數：；

；

2、實驗數據記錄

1）求

λ

與Re的關系曲線

銅管湍流

鋼管湍流

序號

qv(m3h)

?p(kpa)

序號

qv(m3h)

?p(kpa)

8.7

3.14

11.1

4.65

8.3

2.90

10.5

4.20

7.9

2.66

9.9

3.78

7.5

2.40

9.3

3.38

7.1

2.21

8.7

3.00

6.7

1.97

8.1

2.61

6.3

1.77

7.5

2.25

5.9

1.55

6.9

1.97

5.5

1.38

6.3

1.68

5.1

1.21

5.7

1.40

4.7

1.04

5.1

1.16

鋼管層流

序號

qv(Lh)

?p(pa)

935

701

500

402

340

290

230

165

116

582、求離心泵的特性曲線

30Hz離心泵數據記錄

序號

流量

真空表

壓力表

電機功率

15.65

-2200

28000

694

14.64

-2000

31000

666

13.65

-1800

37000

645

12.65

-1200

40000

615

11.62

200

42000

589

10.68

0

47000

565

9.66

50000

549

8.67

1000

51000

521

7.67

1500

55000

488

6.63

1800

59000

468

5.62

1800

60000

442

4.58

2000

67000

388

0.08

0.0022

0.083

166.9

35Hz離心泵數據記錄

序號

流量

真空表

壓力表

電機功率

18.27

-500

42000

1052

17.26

-400

48000

998

16.24

-300

51000

972

15.26

-300

56000

933

14.27

-200

61000

906

13.28

-200

65000

861

12.27

-200

68000

824

11.27

-100

71000

798

10.26

0

76000

758

9.26

-100

80000

725

8.26

0

82000

682

7.26

-100

89000

653

6.27

150

90000

626

5.26

180

100000

585

4.43

200

110000

528

六、典型計算

1、求

λ

與Re的關系曲線

以銅管湍流的第一組數據為例計算

T=22℃時，ρ≈997.044kg/m3

μ≈1.0×10-3Pa?s

以管中心線為基準面，在1、2截面間列伯努利方程

P1ρ+u12+gz1=P2ρ+u22+gz2+hf

因u1=u2，z1=z2，故流體在等徑管的1、2兩截面間的阻力損失為

hf=?Pρ=3.14*10001000=3.15J/kg

u=qvA=qvπ4d12=8.73600×0.0007548=3.202m/s

;

Re=duρμ=0.031×3.202×997.0440.001=98960.27

因為hf=λ?Pρ

;

所以λ=?Pρd1l2u2=3.15×0.0311.2×23.2022=0.01587

其他計算與此相同。

2、求離心泵的特性曲線

湍流銅管：管長L2=1.2m；管內徑d2=31mm

銅管湍流

序號

qv(m3h)

?p(kpa)

u(ms)

Re

λ

8.7

3.14

3.202

98960.27

0.01587

8.3

2.90

3.055

94410.37

0.01611

7.9

2.66

2.907

89860.48

0.01631

7.5

2.40

2.760

85310.58

0.01633

7.1

2.21

2.613

80760.68

0.01677

6.7

1.97

2.466

76210.78

0.01679

6.3

1.77

2.318

71660.89

0.01706

5.9

1.55

2.171

67110.99

0.01704

5.5

1.38

2.024

62561.09

0.01745

5.1

1.21

1.877

58011.19

0.01780

4.7

1.04

1.730

53461.3

0.01801

鋼管湍流

序號

qv(m3h)

?p(kpa)

u(ms)

Re

λ

11.1

4.65

4.085

126259.7

0.01444

10.5

4.20

3.864

119434.8

0.01458

9.9

3.78

3.643

112610

0.01476

9.3

3.38

3.423

105785.1

0.01495

8.7

3.00

3.202

98960.27

0.01517

8.1

2.61

2.981

92135.43

0.01522

7.5

2.25

2.760

85310.58

0.01530

6.9

1.97

2.539

78485.73

0.01583

6.3

1.68

2.318

71660.89

0.01620

5.7

1.40

2.098

64836.04

0.01649

5.1

1.16

1.877

58011.19

0.01706

湍流鋼管：管長L3=1.2m；管內徑d32=31mm

鋼管層流

層流鋼管：管長L1=2m；管內徑d1=6mm

序號

qv(Lh)

?p(pa)

u(ms)

Re

λ

935

0.393

2351.03

0.06084

701

0.353

2111.74

0.05631

500

0.314

1878.43

0.05083

402

0.275

1645.12

0.05338

340

0.236

1411.81

0.06145

290

0.196

1172.52

0.07547

230

0.157

939.22

0.09353

165

0.118

705.91

0.11928

116

0.079

472.60

0.18869

0.039

233.31

0.377372、離心泵的特性曲線

以第一組數據為例，n=30Hz

T=23℃時，ρ≈997.044Kg/m3

μ≈1.0×10-3Pa?s

以水平地面為基準面，離心泵進口壓力表為1-1截面，離心泵出口壓力表為2-2截面，在此兩截面之間列伯努利方程

P1ρg+u12g+z1+H=P2ρg+u22g+z2+Hf

因為

Hf≈0

;

所以H=

P2-P1ρg+u2-u12g+?Z

?Z=Z2-Z2=0.2m

;

進口直徑D=50mm

;

出口直徑d=40mm

u1=qvA1=qvπ4D2=15.653600×π4×0.052m/s=2.215m/s

;

u2=qvA2=qvπ4d2=15.653600×π4×0.042m/s=3.458m/s、H=3.647mH2O

N=N電?η電?η傳

;

η電=0.75

;

η傳=0.95

N=694×0.75×0.95=494.5W

η=NtN

;

Nt=qHρg=3.647×15.65×997.044×9.81/3600W=155.26W

η=155.26494.5×100%=31.36%

序號

流量Qv(m3h)

揚程

軸功率

效率

15.65

3.647

494.5

31.36%

14.64

3.889

474.5

32.60%

13.65

4.440

459.6

35.83%

12.65

4.647

438.2

36.45%

11.62

4.672

419.7

35.15%

10.68

5.173

402.6

37.29%

9.66

5.439

391.2

36.49%

8.67

5.422

371.2

34.41%

7.67

5.756

347.7

34.50%

6.63

6.113

333.5

33.02%

5.62

6.197

314.9

30.04%

4.58

6.876

276.45

30.95%

30Hz離心泵的特性曲線

35Hz離心泵的特性曲線

序號

流量Qv(m3h)

揚程

軸功率

效率

18.27

5.036

749.55

33.35%

17.26

5.586

711.08

36.84%

16.24

5.833

692.55

37.16%

15.26

6.298

664.76

39.28%

14.27

6.756

645.53

40.58%

13.28

7.125

613.46

41.91%

12.27

7.394

587.10

41.99%

11.27

7.656

568.58

41.23%

10.26

8.125

540.08

41.94%

9.26

8.515

516.56

41.47%

8.26

8.684

485.93

40.11%

7.26

9.387

465.26

39.80%

6.27

9.444

446.03

36.07%

5.26

10.446

416.81

35.82%

4.43

11.455

376.20

36.65%

七、實驗結果分析與討論

1、求

λ

與Re的關系曲線

實驗結果：由關系曲線可以看出，鋼管層流實驗中，雷諾數與摩擦阻力系數在雙對數坐標中呈線性關系，摩擦阻力系數只與流動類型有關，且隨雷諾數的增加而減小，而與管壁粗糙度無關；在銅管湍流與鋼管湍流實驗中，摩擦阻力系數隨雷諾數增加而趨于一個定值，此時流體進入完全阻力平方區，摩擦阻力系數僅與管壁的相對粗糙度有關，與雷諾數的增加無關。

結果分析：實驗結果基本與理論相符合，但是也存在誤差，如：在鋼管層流實驗中，在雷諾數在1870~2000范圍內，雷諾數Re增大，λ并不隨Re增大而減小，反而增大。產生這種現象可能是因為在Re為1870~2000范圍內時已經非常接近于湍流，導致其規律與理論出現偏差。此外，還有可能是因為設備本身存在的誤差，即流量調小至一定程度時，無法保證對流量的精準調節，使結果出現誤差。

減小誤差的措施：a.在實驗正式開始前對設備進行檢查，確認設備無漏水等現象再開始實驗；b.進行流量調節時，每次應以相同幅度減小c.調節好流量后，應等待3分鐘，等讀數穩定后再進行讀數。

2、離心泵的特性曲線

實驗結果：有實驗數據和曲線圖可以看出，揚程隨流量的增加而降低，軸功率隨流量的增加而升高，效率隨流量的增加先升高后降低。隨著轉速增大，三者均增大，由實驗結果可以看出，基本符合Qv＇Qv=n＇n、H＇H=n＇n2、N＇N=n＇n3的速度三角形關系。

結果分析：實驗結果與理論規律基本符合，在轉速為35Hz時結果較理想，但是在轉速為30Hz時，雖然符合基本規律，但是效率明顯過低。造成這種現象的主要原因是轉速過低，設備存在的設備誤差更大，改善方法是在較高轉速下進行實驗。

減小誤差的方法：a.在實驗正式開始前對設備進行檢查，確認設備無漏水等現象再開始實驗；b.進行流量調節時，每次應以相同幅度減小c.調節好流量后，應等待3分鐘，等讀數穩定后再進行讀數。d.在轉速稍高的條件下進行實驗。e.讀數壓力表時指針擺動幅度大，應在均勻擺動時取其中間值。

六、實驗思考與討論問題

1、直管阻力產生的原因是什么？如何測定與計算？

答：流體有粘性，管壁與流體間存在摩擦阻力。用壓力計測定所測流體在所測水平等徑管內流動的壓差,一定要水平等徑，△p=ρhf就可求得直管阻力。

2、影響本實驗測量準確度的原因有哪些？怎樣才能測準數據？

答：管內是否混入氣泡，流體流動是否穩定。排出管內氣泡，改變流速后等待2~3min待流體流動穩定后記錄數據。

3、水平或垂直管中，對相同直徑、相同實驗條件下所測出的流體的阻力損失是否相同？

答：不同，根據伯努利方程可知，垂直管高度差將影響阻力損失。

根據實驗測定數據，如何確定離心泵的工作點？

答：離心泵的工作點就是離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點，此時泵給出的能量與管路輸送液體所消耗的能量相等。

第四篇：化工原理實驗報告封面格式

課程名稱： 化工原理實驗 課題

系院：

專業：

實驗人員：

學號：

同組人員：

實驗時間：

指導教師：流體流動阻力的測定生物與化學工程系11級應用化學朱穎妍1***

47、戴軍凡

49、陳謝萍

51、徐曉麗

52、丁忱2014年2 月 25 日楊金杯

第五篇：中南大學化工原理仿真實驗報告

化工原理計算機仿真實驗

班級：化學工程與工藝1102班

姓名：王翔

學號：1505110321

日期：2014年1月1日

本套軟件系統包括8個單元仿真實驗：

實驗一 離心泵性能的測試

實驗二 管道阻力實驗

實驗三 傳熱實驗

實驗四 吸收實驗

實驗五 流體流動形態的觀測

實驗六 柏努利方程實驗

實驗七 干燥實驗

實驗八 精餾實驗

以下是實驗模擬觀測過程和計算機生成的實驗報告。

圖1 離心泵性能的測試 觀察氣蝕現象（1）

圖2 離心泵性能的測試 觀察氣蝕現象（2）

圖3 離心泵性能的測試 離心泵特性曲線測定實驗報告（1）

圖4 離心泵性能的測試 離心泵特性曲線測定實驗報告（2）

圖5 離心泵性能的測試 離心泵特性曲線測定實驗報告（3）

圖6 離心泵性能的測試 離心泵特性曲線測定實驗報告（4）

圖7 管道阻力的測定實驗報告（1）

圖8 管道阻力的測定實驗報告（2）

圖9 管道阻力的測定實驗報告（3）

圖10 傳熱實驗

圖11 傳熱實驗報告（1）

圖12 傳熱實驗報告（2）

圖13 傳熱實驗報告（3）

圖14 傳熱實驗報告（4）

圖15 吸收實驗 觀察液泛現象

圖16 吸收實驗報告

圖17 液體流動形態的觀測 觀察滯留形態

圖18 液體流動形態的觀測實驗報告

圖19 柏努利方程實驗 觀察測壓孔與水流方向方位角與水位變化（1）

圖20 柏努利方程實驗 觀察測壓孔與水流方向方位角與水位變化（2）

圖21 干燥實驗報告（1）

圖22 干燥實驗報告（2）

圖23 干燥實驗報告（3）

圖24 干燥實驗報告（4）

圖25 精餾實驗 動態平衡調整

圖26 精餾實驗報告（1）

圖27 精餾實驗報告（2）