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1、化工原理实验操作说明书柏努利方程演示实验（流体转能实验）一、实验目的：1、了解在稳定流动过程中，各种形式的机械能（动能，位能，静压能）之间相互转化的关系和机械能的外部表现，并运用柏努利方程分析所观察到的各种现象。2、了解测压点的布置，几何结构对压力示值的影响。二、原理简述：当不可压缩流体在管内做稳定流动（同一种连续流体，定常流动，截面速度分布正常）时，两个截面1-1和2-2柏努利方程式为： 各点的静压强可直接由实验装置中测压管内的水柱高度测得，即可分析管路中任意两截面由于位置，速度变化以及两截面之间的阻力所引起的静压强变化。根据上BNL方程分析任意两测点的压力变化情况，再对比实际情况，进行分析
2、。在分析过程中区别压差与玻璃测压管中液面差之间的区别。三、实验装置（见上页图）1 / 51实验装置由循环泵、转子流量计、有机玻璃管路、循环水池和实验面板组成。管路上装有进出口阀门和测压玻璃管。管路中安装了23个测压点。在40管的突扩和突缩处设置有两个排气点，在40管下设置有放净口。四、实验方法与现象观察：循环水槽内无杂物，尽量灌满水。全开回路阀，全关进口阀和出口阀，启动泵；全开出口阀，全开进口阀，逐渐关小回路阀到全关，使管内水流量达到最大。此时可反复调节出口阀，观察系统内空气是否排出。若最后粗管内剩余气泡可采用放气孔排出。排净气体后全开出口阀。此阶段为排气阶段；逐渐开大回路阀，调节水流量。当调
3、到合适水流量时，可进行现象观察；建议，本实验可进行大流量和小流量两种情况演示。大流量以第1实验测压管内液面接近最大，小流量则以最后1个实验测压管内液面接近最低。除注意由于位能，动能（扩大或缩小）、动能转化为静压能、摩擦损失引起的静压示值变化外，还可注意由于引射，局部速度分布异常而引起的示值异常，了解测压点的布置，以及相对压力示值的可能影响。 同一流速下现象观察分析：1、 由上向下流动现象（1-2点）；2、 水平流动现象（3-4-5-6点）；3、 突然扩大旋涡区压力分布情况（6-7-8-9-10-11-12-13-15点）；4、 毕托管工作原理（13-14点）；5、 突然缩小的缩脉流区压力分布情
4、况（16-17-18-19-20点）；6、 由下向上流动情况（22-23点）；7、 直管阻力测定原理（1-2点，4-5-6点，18-19点，22-23点等）；8、 局部阻力测定原理（2-4点和21-22点的弯头测定原理，6-12点突扩和16-19点的突缩测定原理）。 阀门调节现象观察： 1、分别关小进、出口阀观察各点静压强的变化情况； 2、关小进口阀并开大出口阀（或关小出口阀并开大进口阀）维持流量与阀门改变前后相同，观察各点静压强的变化情况； 转子流量计现象观察：结构、原理、安装注意 操作时的补充说明1、排气操作：当溢流管有溢流时，关出口阀，完全开大进口阀（让水从各测压点流出）；然后开出口阀排
5、主管气（可以关小，开大，反复进行，直到排完为止），然后调节出口阀到合适位置；再关小进口阀到合适位置。注意事项1、使用勿碰撞设备，以免玻璃损坏。2、在冬季造成室内温度达到冰点时，应从放水口将玻璃管内水放尽。水箱内严禁存水。雷 诺 实 验一、实验目的1、了解流体在圆管内的流动形态及其与雷诺数Re的关系。2、观察流体在圆管内做稳定层流及湍流两种情况下的速度分布。3、观察湍流时壁面处的层流内层。二、实验原理2 / 51雷诺数Re=du/，一般情况下Re<（20003000）时，流动形态为层流，Re>4000时流动形态为湍流。测出水流量q，可计算出对应的Re。Re=2000时，管内水流量约为
6、140l/h； Re=4000时，管内水流量约为280l/h；三、实验装置在300×400×500的有机玻璃溢流水箱内安装有一根内径为25、长为1330毫米的长有机玻璃管，玻璃管进口作成喇叭形以保证水能平稳地流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂红墨水。自来水源源不断流入水箱，并从上部溢流口排出，管内水的流速可由管路下游的阀门控制。本实验消耗和自备设施：水和红墨水： 四、实验方法与现象观察1、开启上水阀至溢流槽出现溢流，为保证水面稳定，应维持少量溢流（溢流越小越好）。2、缓和开启实验出口阀门。开放气阀放出玻璃管内空气，调节红墨水阀（调解显示剂流速与管内
7、水流速度一致）。3、自小到大再自大到小调解流量，计算流型转变的临界雷诺数。4、观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。5、观察湍流时壁面处的层流内层。操作时的补充说明1、由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从针头出来的红墨水线不发生沉降，需对红墨水用水稀释50%左右。4 / 512、在观察层流流动时，当把水量调足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹皱均会对线型造成影响。为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。3、红墨水流量太大，超过管内实际水流速度，容易造成红墨水的波动；太小，红墨水线不明显不易观测。这需要教师的实际操作摸索。4、在观
8、察层流速度分布时，需预先将流量调节到层流，然后用手堵住出口，在喇叭口内注入大量红墨水，然后放开水流动，观测红墨水的形状；在观测湍流时的速度分布和层流底层现象时，需预先将流量调节到最大，方法同上。注意事项1、在移动该装置时，注意平稳；虽然玻璃厚度较厚且经过钢化处理，但毕竟是玻璃，严禁磕碰。2、长期不用时，应将水放净，并用湿软布轻擦拭玻璃箱，防止水垢等杂物粘在玻璃上；用布将上口盖住以免灰尘落入。3、在冬季造成室内温度达到冰点时，水箱内严禁存水。过滤实验一、实验目的1、了解板框过滤机的构造和操作方法；学习定值调压阀、安全阀的使用；2、学习过滤方程式中恒压过滤常数的测定方法；3、测定洗涤速率与最终过滤
9、速率的关系；4、了解操作条件压力对过滤速度的影响，并测定出比阻。二、实验装置实验装置由配浆槽、物料加压罐、洗水罐、板框过滤机、计量槽等部分组成。流程如图所示。4 / 511、物料加压罐罐300×450的总容积为28升，液面不超过进气口位置，有效容积约21升。2、配浆槽尺寸为350直筒高350锥高150，锥容积5升。为了配物料加压罐中21升，直筒内容积应为16升，直筒内液体高为166mm。因此，直筒内液面到上沿高应为350-166=184mm。为了配置约5%7%的质量百分比轻质MgCO3溶液，先将水加到一定，按21升水约21Kg，加MgCO3约1.5Kg。3、洗水罐：100×
10、450容积为10升。4、板框过滤机1#滤板（非过滤板）一块；3#滤板（洗涤板）二块；2#滤框四块；以及两端的两个压紧档板，作用同1#滤板，因此也为1#滤板。过滤面积滤框厚度=12mm；四个滤框总容积5、计量筒尺寸为133×2 ， 1个 8升，横截面=d2/4=*0.1292/4=0.01306m2 6、缓冲罐 133×300容积为4升。三、实验操作准备一：板框过滤机的滤布安装。按板、框的号数以123212321的顺序排列过滤机的板与框（顺序、方位不能错）。把滤布用水湿透，再将湿滤布覆在滤框的两侧（滤布孔与框的孔一致）。然后用压紧螺杆压紧板和框。过滤机固定头的4个阀均处于关闭
11、状态。准备二：加水。在配浆槽内加水使水面到上沿180mm处，为配制一定浓度加水约21升。在洗涤罐内加水约3/4，为洗涤做准备。准备三：清理缓冲罐。打开缓冲罐下的放液阀，将缓冲罐内积存的液体放入加压罐内，然后关闭放液阀。准备四：配原料滤桨。将固体粉末轻质碳酸镁约1.5Kg倒入配浆槽内，加盖。启动压缩机，逐渐开启配浆槽内的气动搅拌阀F3，使其气动搅拌使液相混合均匀。后关闭F3，将物料加压罐的放空阀F4打开，开F5将配浆槽内配制好的滤浆放进物料加压罐。料放完后关闭F4和F5。准备五：物料加压。开启F12。先确定在什么压力下进行过滤，本实验装置可进行三个固定压力下的过滤，分别由三个定值调压阀并联控制，
12、从下到上分别是0.1、0.15、0.2MPa。以实验0.2 MPa为例，全开定值调压阀前的F6-1，定值调压阀工作，压力指示在0.2 MPa，约1/3开启定值调压阀后的F7-1（这里一定要注意，若全开F7-1，会使定值调压阀下游压力急降而导致定值调压阀无法正常工作）。使压缩空气进入物料罐内下部的气动搅拌盘，使气体鼓泡搅动物料罐内的物料保持浓度均匀，同时将密封的物料罐内的料液加压。当物料加压罐内的压力维持在0.2 MPa时，可准备过滤。6 / 51过滤：开上边的两个出滤液出口阀，全开下方的滤浆进入球阀，滤浆便被压缩空气的压力送入板框过滤机过滤。滤液流入称量筒，可测取一定体积的滤液量所需要的时间（
13、本实验建议每升高50mm读取时间数据）。待滤渣充满全部滤框后（此时滤液流量很小，但仍呈线状流出）。关闭滤浆进入阀，停止过滤。洗涤：物料洗涤时，关闭物料罐进气阀，打开连接洗水罐的压缩空气进气阀，压缩空气进入洗涤罐，维持洗涤压强与过滤压强一致。关闭过滤机固定头右上方的滤液出口阀，启开其左下方的洗水进入阀，洗水经过滤渣层后流入称量筒，测取有关数据。卸料：洗涤完毕后，关闭进水阀，旋开压紧螺杆，卸出滤渣，清洗滤布，整理板和框。板框及滤布重新安装后，进行另一个压力操作。过滤：由于物料罐内有足够的同样浓度的料液，可调节过滤压力进行过滤操作，作出该压力下的过滤数据。完毕后卸料，再清洗安装，可作第三个压力下的过
14、滤数据。结束一：全部过滤洗涤结束后，关闭洗涤进气阀，打开物料压力罐进气阀，盖住配浆槽盖，打开放料阀F14，用压缩空气将物料罐内的剩余悬浮液送回配浆槽内贮存，关闭物料进气阀。结束二：打开物料罐放空阀。清理缓冲罐-将缓冲罐下阀打开，将缓冲罐内积存的液体放入物料罐内，然后关闭阀门。清洗物料罐及其液位计-打开洗水罐进气阀，使物料罐保持常压。打开物料罐液位计上部旋塞，打开高压清水阀F16，让清水洗涤物料罐液位计，以免剩余悬浮液沉淀，堵塞液位计、管道和阀门等。结束三：关闭洗水罐进气阀，停压缩机。 四、实验原理1、恒压过滤方程式为：（V+Ve）2=KA2(+0)（1）式中：V滤液体积，m3； Ve过滤介质的
15、当量滤液体积，即虚拟的滤液体积，m3； K过滤常数，m2/s； A过滤面积，m2； 相当于得到滤液V所需的过滤时间，s； 0相当于得到滤液V0所需的过滤时间，s；上式也可以写为：(q+qe)2=K(+0) (2)式中：q=V/A，即单位过滤面积的滤液量，m；qe=Ve/A，即单位过滤面积的虚拟液量，m。2、 过滤常数K、qe、0测定法将式(2)对Q求导数，得（3）这是一个直线方程式，以d/dq对q在普通坐标纸上标绘必得一直线，它的斜率为2/K，截距为2qe/K，但是d/dq难以测定，故实验时可用/q代替d/dq即 （4）6 / 51因此，我们只需在某一恒压下进行过滤，测取一系列的q和、q值，然
16、后在笛卡儿坐标上以/q为纵坐标，以q为横坐标（由于/q的值是对q来说的，因此图上q的值应取其此区间的平均值）。即可得到一直线，这条直线的斜率为2/K，截距即为2qe/K，由此可求出K及qe，再以q=0, =0带入式（2）即可求得e。3、 涤速率与最终过滤速率关系的测定洗涤速率的计算（5）式中：Vw洗液量，m3 w洗涤时间，s。最终过滤速率的计算：（6）在一定压强下，洗涤速率是恒定不变的。它可以在水量流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定，因此它的测定比较容易。至于最终过滤速率的测定则比较困难。因为它是一个变数，过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满。此时的过滤速率 才是最终过滤速率。它可以从
17、滤液量显著减少来估计。此是滤液出口处的液流由满管口变成线状流下。也可以利用作图法来确定，一般情况下，最后的/q 对q在图上标绘的点会偏高，可在图中直线的延长线上取点，作为过滤终了阶段来计算最终过滤速率。至于在本板框式过滤机中洗涤速率是否是最终过滤速率的四分之一，可根据实验设备和实验情况，自行分析。4、滤浆浓度的测定如果固体粉末的颗粒比较均匀的话，滤浆浓度和它的密度有一定的关系，因此可以量取100毫升的滤浆称出重量，然后从浓度-密度关系曲线中查出滤浆浓度。此外，也可以利用测量过滤中的干滤饼及同时得到的滤液量来计算。干滤饼要用烘干的办法来取得。如果滤浆没有泡沫时，也可以用测比重的方法来确定浓度。本
18、实验是根据配料时加入水和干物料的重量来计算其实际浓度的：则单位体积悬浮液中所含固体体积：轻质MgCO2的密度P=5、比阻r与压缩指数的求取因过滤常数与过滤压力有关，表面上看只有在实验条件与工业生产条件相同时才可直接使用实验测定的结果。实际上这一限制并非必要，如果能在几个不同的压差下重复过滤实验（注意，应保持在同一物料浓度、过滤温度条件下），从而求出比阻r与压差7 / 51p之间的关系，则实验数据将具有更广泛的使用价值。 实验条件下水的粘度 Pa.S实验条件下物料的体积含量；K不同压差下的过滤常数 m2/s；p过滤压差 Pa根据不同压差下求出的过滤常数计算出对应的比阻r，对不同压差p与比阻r回归
19、，求出其间关系： s压缩指数，对不可压缩滤饼s=0，对可压缩滤饼s约为0.20.8。五、实验报告要求1、作出一定条件下/q与q的关系线，从图中得到其斜率和截距，计算出过滤常数K和虚拟滤液流量qe。2、分析不同条件（压力、温度、浓度）等可能带来的影响（本实验建议只作压力影响）；在条件许可情况下应作正交实验。原始数据记录表格：（一定条件下过滤常数测定） 液温： 压力： 滤浆浓度：No HmmhmmSvlql/m2ql/m2/ql.S/m2备注010012345678洞道干燥实验(基本型)一、 实验目的：1. 了解常压干燥设备的构造，基本流程和操作；2. 测定物料干燥速率曲线及传质系数；3. 研究气
20、流速度对干燥速率曲线的影响；（选作）4. 研究气流温度对干燥速率曲线的影响。（选作）二、 实验原理及说明：1、 干燥曲线干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间的关系曲线。它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间的变化关系：x=F()（1）典型的干燥曲线如图3-11所示。8 / 51实验过程中，在衡定的干燥条件下，测定物料总质量随时间的变化，直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达到平衡状态，物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后将物料的绝干质量，则物料的瞬间干基含水量为：（Kg水/kg绝干物料）（2）式中：W物料的瞬间质量（kg）WC物料的绝干质量（kg）将X对进行标绘，就得到如
21、下图所示的干燥曲线。图1、 干燥曲线和干燥速率曲线干燥曲线的形状由物料性质和干燥条件决定。2、干燥速率曲线干燥速率曲线是指在单位时间内，单位干燥面积上气化的水分质量。A干燥面积（m2）W从被干燥物料中除去的水分质量（kg） 干燥面积和绝干物料的质量均可测得，为了方便起见，可近似用下式计算干燥速率： kg/m2s 或 g/m2s （4）本实验是通过测出每挥发一定量的水分（w）所需要的时间（）来实现测定干燥速率的。影响干燥速率的因素很多，它与物料性质和干燥介质（空气）的情况有关。在干燥条件下不变的情况下，对同类物料，当厚度和形状一定时，速率Na是物料干基含水量的函数。Na = f(X) （5）3、
22、传质系数(恒速干燥阶段)干燥时在恒速干燥阶段，物料表面与空气之间的传热速率和传质速率可分别以下面两式表示： （6） （7）由空气传给物料的热量（KJ）对流传热系数（Kw/m2）t、tw空气的干、湿球温度（）9 / 51KH以湿度差为推动力的传质系数（kg/m2sH）Hw、H与t、tw相对应的空气的湿度（kg/kg干空气）当物料一定，干燥条件恒定时，KH的值也保持恒定。在恒速干燥阶段物料表面保持足够润湿，干燥速率由表面水分汽化速率所控制。若忽略以辐射及传导方式传递给物料的热量，则物料表面水分汽化所需要的潜热全部由空气以对流的方式供给，此时物料表面温度即空气的湿球温度tw,水分汽化所需热量等于空气
23、传入的热量，即： rwtw时水的 汽化潜热（KJ/Kg） （8）因此有：即： （9） （10）对于水空气干燥传质系统，当被测气流的温度不太高，流速5m/s时，上式（10）又可简化为： （11） KH的计算：（1）查H、Hw ：由干湿球温度t、tw，根据湿焓图或计算出相应的H，Hw； （2）计算流量计处的空气性质：因为从流量计到干燥室虽然空气的温度、相对湿度发生变化，但其湿度未变。因此，我们可以利用干燥室处的H来计算流量计处的物性。已知测得孔板流量计前气温是tL，则：流量计处湿空气的比体积：vH=(2.83×10-3+4.56×10-3H)(t+273) kg水/m3干气流量
24、计处湿空气的密度是：=（1+H）/vH kg/m3湿气（3）计算流量计处的质量流量mkg/s：测得孔板流量计的压差计读数为P Pa：流量计的孔流速度： m/s C0见P9流量计处的质量流量：m=u0×A0× kg/s A0为孔板孔面积（4）干燥室的质量流速Gkg/m2s：虽然从流量计到干燥室空气的温度、相对湿度、压力、流速等均发生变化，但两个截面的湿度H和质量流量m却一样。因此，我们可以利用流量计处的m来计算干燥室处的质量流速G：干燥室的质量流速为：G=m/A kg/m2s A为干燥室的横截面积（5）传热系数的计算：干燥介质（空气）流过物料表面可以是平行的，也可以是垂直的，
25、也可以是倾斜的。实践证明，只有空气平行物料表面流动时，其对流传热系数最大，干燥最快最经济。因此将干燥物料做成薄板状，其平行气流的干燥面最大，而在计算传热系数时，因为两个垂直面面积较小、传热系数也远远小于平行流动的传热系数，所以其两个横向面积的影响可忽略。11 / 51采用教材中P336中（1422）式可知其经验式：对水-空气系统，当空气流动方向与物料表面平行，其质量流速G=0.688.14kg/m2s；t=45150。 kw/m2（12）（6）计算KH：由（12）计算出代入（11）式即可用式计算出传质系数KH。三、实验装置本装置由离心式风机送风，先经过一圆管经孔板流量计测风量，经电加热室加热后
26、，进入方形风道，流入干燥室，再经方变圆管流入蝶阀可手动调节流量（本实验装置可由调节风机的频率来调节风量，实验时蝶阀处于全开状态），流入风机进口，形成循环风洞干燥。为防止循环风的湿度增加，保证恒定的干燥条件，在风机进出口分别装有两个阀门，风机出口不断排放出废气，风气进口不断流入新鲜气，以保证循环风湿度不变。为保证进入干燥室的风温恒定，保证恒定的干燥条件，电加热的二组电热丝采用自动控温，具体温度可人为设定。本实验有三个计算温度，一是进干燥室的干球温度（为设定的仪表读数），二是进干燥室的湿球温度，三是流入流量计处用于计算风量的温度，其位置如图所示。本装置管道系统均由不锈钢板加工，电加热和风道采用保温
27、。有关参数：11 / 51 中压风机：全风压2KPa， 风量22m3/min ，750w 圆管内径：73.6 mm 方管尺寸：150×200 mm （宽×高） 孔板流量计：全不锈钢，环隙取压，孔径57.01mm，m=0.6 C0=0.74 电加热：二组2×1.5 Kw，自动控温 压差传感器：无锡梅园WMF2000，05000 Pa 压差显示仪表：宇电501 热电阻传感器：Pt100 温度数显仪表：宇电501 温度控制器：宇电518 称重传感器：北京正开MCLL ，01000g 称重显示仪表：北京正开MCKZS 干燥湿物料：羊毛毡，尺寸为130×80
28、15;10（长×宽×厚），绝干重21克 本实验消耗和自备设施： 电负荷：3+0.75Kw 四、实验步骤：1、 将待干燥试样浸水，使试样含有适量水分约70克左右（不能滴水），以备干燥实验用。2、 检查风机进出口放空阀应处于开启状态；往湿球温度计小杯中加水；3、 检查电源连接，开启仪控柜总电源。启动风机开关，并调节阀门，使仪表达到预定的风速值，一般风速调节到600900Pa；4、 风速调好后，通过温控器仪表手动调节干燥介质的控制温度（一般在8095之间）。开启加热开关，温控器开始自动控制电热丝的电流进行自动控温，逐渐达到设定温度。5、 放置物料前调节称重显示仪表显示回零。6、
29、状态稳定后（干、湿球温度不再变化），将试样放入干燥室架子上，等约2分种，开始读取物料重量（最好从整克数据开始记录），记录下试样质量每减少3克时所需时间，直至时间间隔超过6分钟左右时停止记录；7、 取出被干燥的试样，先关闭加热开关。当干球温度降到60以下时，关闭风机的开关，关闭仪表上电开关。友情提示1、干球温度一般控制在8095之间。2、放物料时，手要用水淋湿以免烫手；放好物料时检查物料是否与风向平行。注意事项1、在总电源接通前，应检查相电是否正常，严禁缺相操作。2、不要将湿球温度计内的湿棉纱弄脱落，调试好湿球温度后，最好不要让学生乱动。3、所有仪表按键最好由老师提前设定或调节好，学生不要乱动。
30、4、开加热电压前必须开启风机，并且必须调节变频器有一定风量，关闭风机前必须先关闭电加热，且在温度降低到60以下时再停风机。本装置在设计时，加热开关在风机通电开关下游，只有开启风机开关才能开电加热，若关闭风机，则电加热也会关闭。虽然有这样的保护设计，但是我们还是希望用户在操作时按照说明书进行。五、调试记录与计算示例本实验在厂内经过调试数据见附页，现以第1组数据为计算示例：1、干燥速率曲线12 / 51 干基湿含量： 干燥速率： 式中：物料表面积A=2（0.13*0.08+0.08*0.01+0.13*0.01）=0.0250 m22、KH的计算：（1）计算H、Hw ：查得湿球温度tw下：饱和蒸汽
31、压Ps= 7113 Pa 汽化潜热rw=2402 KJ/Kg（2）计算流量计处的空气性质：流量计处湿空气的比体积： 流量计处湿空气的密度是：=（1+H）/vH =(1+0.02)/1.041=0.980 kg/m3湿气（3）计算流量计处的质量流量mkg/s：流量计的孔流速度： 式中：流量计处的质量流量：m=q×=0.08528×0.980=0.08357 kg/s（4）干燥室的质量流速Gkg/m2s：干燥室的质量流速为：G=m/A=0.08357/0.03=2.786 kg/m2s A=0.15×0.2=0.03 m2 干燥室的流速为：u=q/A=0.08528/
32、0.03=2.843 kg/m2s（5）传热系数的计算： kw/m2（6）计算KH： 3、实测恒速干燥阶段的传质系数 从干燥速率曲线图中可得恒速阶段的平均干燥速率：Na=0.72 g/m2S 实测传质系数为：13 / 51数据记录表格1：设备物料有关恒定数据物料尺寸干燥室尺寸孔板尺寸长宽厚绝干重高宽孔径管径13080102120015057.0173.6数据记录表格2：测量过程有关恒定数据干球温度t湿球温度tw流量计处温度tL压差计读数P开始时结束时平均数据记录表格3：测量过程有关数据NoWWXNaNoWWXNa01211321431541651761871982092110221123离心泵
33、性能测定与孔板流量计标定实验-基本型一、实验目的1、了解离心泵的操作及有关仪表的使用方法。2、测定离心泵在固定转速下的操作特性，作出特性曲线。3、测定孔板流量计的孔流系数C0，了解孔板流量计的操作原理和特性。二、实验原理提示 1、离心泵性能曲线测定离心泵的特性曲线取决于泵的结构、尺寸和转速。对于一定的离心泵，在一定的转速下，泵的扬程H与流量q之间存在一定的关系。此外，离心泵的轴功率和效率亦随泵的流量而改变。因此H-q,P-q和-q三条关系曲线反应了离心泵的特性，称为离心泵的特性曲线。由于离心泵内部作用的复杂性，其特性曲线必须用实验方法的测定。1 流量q测定： 流量测定一般有称重法、体积法和流量
34、计法测量。本实验采用体积法： 式中：h1、h2计量槽中接水前后的液面读数 m q 管内体积流量 m3/S S 计量槽横截面积 S=0.3×0.57=0.171 m214 / 51 t 接水时间 S。 扬程的计算：可在泵的进出口两测压点之间列柏努利方程求得。 P2、 P1压力表和真空表表头读数 MPa流体（水）在操作温度下的密度Kg/m3 电功率电动机的功率，用三相功率表直接测定Kw。 泵的总效率： 转速效核：应将以上所测参数校正为额定转速2900rpm下的数据来作特性曲线图。 2、孔板流量计标定孔板流量计是利用动能和静压能相互转换的原理设计的，它是以消耗大量机械能为代价的。孔板的开孔
35、越小、通过孔口的平均流速u0越大，孔前后的压差P也越大，阻力损失也随之增大。其具体工作原理结构见右图。为了减小流体通过孔口后由于突然扩大而引起的大量旋涡能耗，在孔板后开一渐扩形圆角。因此孔板流量计的安装是有方向的。若是方向弄反，不光是能耗增大，同时其流量系数也将改变，实际上这样使用没有意义。其计算式为（具体推导过程见教材）： 在实验中，只要测出对应的流量q和压差P，即可计算出其对应的孔流系数Co。 管内Re的计算 以上在计算过程中用到的q均应为实际流量。三、实验装置流程示意图实验装置示意图如下。离心泵、循环水池、计量槽、管道及架子等均为不锈钢材质。工作流体为水。15 / 51其流程为：循环水池
36、离心泵调节阀孔板上弯摆管计量槽（或导流管）循环水池。有关参数： 离心泵：材质为全不锈钢，型号：MS250型，1.5Kw，20m，15m3/h 循环水池：1220×580×500 （长×宽×高） 计量槽：300×550×560 （长×宽×高） 压差计：±5000 Pa U型管（一个） 管内径：40mm 孔板流量计：全不锈钢，环隙取压，孔径=25.3mm m=0.4 三相电功率表：2Kw 光电转速测定仪表： 本实验消耗和自备设施： 水： 电负荷：1.5 Kw 水银：250克 秒表：1块四、操作步骤1、熟悉：按
37、事先（实验预习时）分工，熟悉流程，搞清各仪表、阀门的作用。2、检查：检查压差计平衡阀是否处于开启状态；3、灌泵：泵的位置高于水面，为防止泵启动发生气缚，应先把泵灌满水： 打开泵出口阀，打开灌泵阀，灌泵，当水不流入时，关闭灌泵阀，关闭泵出口阀，等待启动离心泵。4、开车：启动离心泵，当泵出口压力表读数明显增加（一般大于0.15MPa），说明泵已经正常启动，未发生气缚现象，否则需从新灌泵操作。17 / 515、排气：(1) 打开泵出口阀调流量到最大进行排气。 (2) 检查系统内空气是否排尽：关闭泵出口阀和U形管平衡阀，此时压差计读数应为零（液面平），若不平继续排气。6、测量：为了取得满意的实验结果，
38、必须考虑实验点的布置和测量次数。（1）在每定常流量下，应尽量同步地读取各测量值。包括：计量槽接水前后的液面读数、计量时间、真空表、压力表、功率表、转速表读数。（2）每次改变流量，应u型管压差计显示读数来调节。为同时考虑到泵性能曲线测定和流量计标定，建议按下压差进行：PHgPa=0, 100, 200, 500, 1000, 2000，3000，4000，5000，6000，最大7、停车：实验完毕后，关闭出口阀，,开启平衡阀，然后再停泵。说明：第一次的灌泵操作一般由教师进行，以后只要按操作步骤则不需灌泵。友情提示：1、本实验装置具有工程特点，在测取每个定常状况下，数据需同时测取，因此需要分工。最
39、后数据进行汇总处理。2、启动泵前盘动泵，是指长时间停用后，在启动前需用手先转动泵轴以防止泵内异物卡住而烧坏电机，若连续使用可省去此步骤。3、测流量时，为保证测量数据的误差小于2%，测量时，每次的液面差必须大于100mm，计量时间必须大于10s，这两个要求应都满足。且要求卡表与摆头的动作快速同步。4、测量压差计的液面时，小流量时，波动小但液面要读准确；大流量时，液面波动大，从中间估读注意上下波动位置。5、对于灌泵操作，只需要第一次灌好后，按上述操作步骤停车后，泵内是充满水的，下次运行时可以不进行灌泵操作。6、最大流量时，为防止计量槽中的水过满溅出，接水时间可以不超过10秒。注意事项1、因为泵是机
40、械密封，必须在泵充满水时使用，若泵内无水空转，易造成机械密封件升温损坏而导致密封不严，需专业厂家更换机械密封。因此，严禁泵内无水空转！2、在启动泵前，应检查三相动力电是否正常，若缺相，及易烧坏电机；为保证安全，检查接地是否正常；准备好上面工作后，在泵内有水情况下检查泵的转动方向，若反转流量达不到要求，对泵不利。3、为防止U型管内水银冲出，在非测量读取数据状态，U型管平衡阀处于开启状态。特别是在启动泵一定要检查平衡阀是否处于开启状态。在调节流量时，泵出口调节阀应徐徐开启，严禁快开快关。4、长期不用时，应将槽内水放出，并用湿软布擦拭水箱，防止水垢等杂物粘在上面。5、严禁学生进入操作面板后，以免发生
41、触电。6、在冬季造成室内温度达到冰点时，设备内严禁存水。五、调试记录与计算示例本实验在厂内经过调试数据见附页，现以第2组数据为计算示例： 2011-8-28日调试，南方泵MS250-基本型Ad1mmd0mm0.17140.025.317 / 51水温tCP25997.10.892238 第2组原始数据：流量测量扬程测量转速功率压差Noh1mmh2mmtsP1-MPaP2MPanr/minPKwPPa2128.0 243.0 33.40.00850.228029450.978100 计算示例如下1、离心泵性能曲线测定 管内体积流量： 扬程： 电功率： P电=0.978 Kw 泵总效率： 转速校核
42、： 2、孔板流量计标定 管内雷诺数： 孔流系数：结果汇总为：中间泵性能曲线孔板标定ql/sq,l/sHmP，KwRe×E-4Co0.5890.58023.450.7940.1682.090.738全部调试数据如下：18 / 51水温tCPAd1mmd0mm25997.10.8922380.17140.025.3流量测量扬程测量转速功率压差Noh1mmh2mmtsP1-MPaP2MPanr/minPKwPPa10.0 0.0 1.00.00300.237029640.99702128.0 243.0 33.40.00850.228029450.9781003243.0 391.0 31
43、.40.00950.227029511.054200442.0 203.0 22.10.01200.223029441.1025005203.0 375.0 16.90.01600.215029371.2351000638.0 350.0 21.50.02700.195029271.2922000745.0 305.0 14.60.03600.175029221.3873000842.0 359.0 15.40.04600.155029121.3964000942.0 364.0 14.30.05600.136029081.47050001043.0 363.0 12.60.06600.115
44、029021.52060001142.0 343.0 11.00.08000.089028981.5967400计算结果：中间泵性能曲线孔板标定ql/sql/sHmPKwRe×E-4Co0.0000.00023.490.7940.0000.000.0000.5890.58023.450.7940.1682.090.7380.8060.79223.350.8500.2132.870.7141.2461.22723.310.8950.3134.430.6981.7401.71823.021.0110.3836.190.6902.4812.45922.281.0680.5028.830.6
45、953.0453.02221.251.1530.54510.830.6973.5203.50520.381.1720.59612.520.6973.8503.84019.521.2390.59213.700.6824.3434.34018.481.2890.60815.450.7034.6794.68217.301.3590.58316.640.68219 / 51附：数据记录表原始数据记录表格：（泵特性曲线+流量计标定） 水温： 管径： 孔径： m=No流量扬程电功率nr/min流量计h1mmh2mmSql/SP1MPaP2MpaHmP电KwPHgPa123456789101120 / 51
46、实验结果：No泵特性曲线（校正后）流量计标定曲线备注ql / sHmPKwReC012传热实验（双套管）一、实验目的1、 了解实验流程，各设备（风机、蒸汽发生器、套管换热器）结构；2、 用实测法和理论计算法给出管内传热膜系数测、计、Nu测、Nu计及总传热系数K测、K计的值，进行比较；并对光滑管与螺纹管的结果进行比较。3、 在双对数坐标纸上标出Nu测、Nu计与Re关系，最好用计算机回归出Nu测与Re关系，并给出回归的精度（相关系数R及方差比F）；并对光滑管与螺纹管的结果进行比较。 4、比较K更接近i或0。二、实验原理1、管内Nu、的测定计算、管内空气质量流量的计算G Kg/S 空气转子流量计的标
47、定条件：P0=101325 Pa T0 =273+20 K 0=1.205 Kg/m3 空气转子流量计的实际条件：P1=P0+P Pa P为进气压力表读数 T1 =273+t1 K t1为进气温度21 / 51 Kg/m3 则实际风量为：管内空气的质量流量为：G=V1*1 Kg/S、管内雷诺数Re的计算因为空气在管内流动时，其温度、密度、风速均发生变化，而质量流量却为定值，因此，其雷诺数计算按下式进行：上式中的物性数据可按管内定性温度t定=(t2+t4)/2求出。、热负荷计算套管换热器在管外蒸汽和管内空气的换热过程中，管外蒸汽冷凝释放出潜热传递给管内空气，我们以空气为恒算物料流进行换热器的热负
48、荷计算：根据热量衡算式： q=G*Cp*tt空气的温升 t=t4-t2 Cp定性温度下的空气恒压比热KJ/Kg . kG空气的质量流量Kg/s 管内定性温度t定=(t2+t4)/2、测定、努塞尔特准数Nu测定值又由传热速度方程：q=Atm测定=式中：A管内表面积 A=diL m2 di=18mm L=1000 mmtm管内平均温度差tm= 、经验计算、努塞尔特准数Nu计算值：=0.023Re0.8Pr0.4 上式中的物性数据，Pr均按管内定性温度求出。 Nu计算=0.023 Re0.8Pr0.42、管外的测定计算22 / 51、管外测定值已知管内热负荷q 管外蒸汽冷凝传热速率方程为：q=0At
49、m0测定=式中：A管外表面积 A=d0L m2 do=22mm，L=1000mmtm管外平均温度差、管外的计算值根据蒸汽在单根水平圆管外按膜状冷凝传热膜系数计算公式计算出：上式中有关水的物性数据均按管外膜平均温度查取。 3、总传热系数K的测定（1）K测定：已知管内热负荷q ，又据总传热方程：q=KAtm 式中：A管外表面积 A=d0L m2tm管外平均温度差tm= （2）K计算：（以管外表面积为基准）23 / 51式中： 管内外污垢热阻，可忽略不计。铜导热系数380 w/m2K 由于污垢热阻可忽略，而铜管管壁热阻也可忽略（铜导热系数很大且铜壁不厚，若同学有兴趣完全可以计算出来此项比较），上式可
50、简化为：三、实验装置 双套管传热实验流程图温度：t1风机出口气温（校正用）；t12光滑管进气温度， t22螺纹管进气温度；t13光滑管进口截面壁温，t23螺纹管进口截面壁温； t14光滑管出气温度， t24光滑管出气温度；t15光滑管出口截面壁温，t25螺纹管出口截面壁温t6蒸汽发生器内水温=管外蒸汽温度 说明：因为蒸汽与大气相通，蒸汽发生器内为接近常压，因此t6也可看作管外饱和蒸汽温度。压力：进气压力膜盒压力表（校正流量用），蒸汽发生器膜盒压力表（控制蒸气量用）阀门：F1F2放空阀，F3F4冷空气进口阀，F5F6蒸汽进口阀 说明：在风机启动时，必须保证F1F2是开启状态，F3或F4有一个是全
51、开，一个全关闭。在启动加热电源时，必须保证F5或F6一个全开，一个全关。25 / 51流程说明：本装置主体套管换热器内由一根紫铜管，外套管由抛光不锈钢制作。两端法兰连接，在外套管上为方便观察管内蒸汽冷凝情况，设置有两对视盅，后视盅有源照明。管内铜管测点间有效长度1000（毫米）。下套管换热器内有弹簧螺纹，作为管内强化传热与上光滑管内无强化传热进行比较。空气由风机送来，经转子流量计后进入被加热铜管进行加热升温，自另一端排出放空。在进出口两个截面上，在铜管管壁内和管内空气中心分别装有2支热电阻，可分别测出两个截面上的壁温和管中心的气温；一个热电阻t1可将转子流量计前进口的气温测出，一个热电阻可将蒸
52、汽温度t6测出，其分别用1、2、3、4、5、6来表示，如图示。蒸汽来源蒸汽发生器，内装有一组2KW加热源，由调压器控制加热电压以便控制加热蒸汽量。蒸汽进入套管换热器的铜管外套，冷凝释放潜热，为防止蒸汽内有不凝气体设置有放空口，以排出少部分蒸汽为代价，而冷凝液则回流到蒸汽发生器内再利用。有关设备仪表参数： 旋涡气泵：风压14KPa， 风量72m2/h ，750w 套管换热器：内加热紫铜管：22×2，有效加热长1000 mm 外抛光不锈钢套管：100×2 蒸汽发生器：容积10 升，可调电加热：2 Kw 操作压力：常压（配02500Pa膜盒压力表） 转子流量计：LZB-40，44
53、0m3/h 调压器：2Kw固态模块调压 电阻传感器：Pt100 温度数显仪表：温度巡检仪表，显示精度0.1 膜盒压力表：02500Pa膜盒压力表：016KPa 本实验消耗和自备设施： 蒸馏水： 电负荷：2.75 Kw四、实验方法1、 检查检查阀门：风机放空阀F1和F2是否处于全开状态；F4全开F3全关；F6全开F5全关；（先作上边光滑管）检查水位：蒸汽发生器内的水是否合适（液面应处于液位计的70%90%，水少需要补充蒸馏水）。检查安全水封内谁是否合适（液位约70%90%）。 安全水封注水：向安全水封注入约400mm高蒸馏水。2、打开电加热开关，将电位器加热电流满负荷，等蒸汽发生器器内有蒸汽时，关小加热电压，将蒸汽压力控制在10001500Pa之间。3、当t398时，启动风机开关，逐渐关小放空阀F1或F2开始送气，调节风量至予定值，当t398时时，即可记录数据，一般稳定时间很快，调节过风量后，只要按顺序记录风量V、风压P、t1、t12、t13、t14、t15、t6等数据即可。
