化学与生物农学系
《化学工程基础》
实验指导书
陈红亮编写
适用专业：化学
安顺学院 二OO 九年八月
前言
化工基础实验作为理科化工基础课程教学的重要组成部分，属于工程实验的范畴，面对的是复杂的工程问题，涉及诸多变量和大小各异的设备与流程，是一门工程技术实验课程。开设化工基础实验课程，可以对学生进行工程技术的基本技能，研究工程问题的思维方法及创新能力等综合素质训练，加深学生对化学工程基本原理和基本概念的理解，提高他们分析实际问题的能力，为学生今后在实际工作中设计新实验和从事科学研究与开发工作打下良好的基础。
学习化工实验的研究方法，使学生在科学实验方法和实验技能等方面得到系统的训练；理论联系实际，培养和提高学生在实践中综合应用所学的知识去发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及创新意识和创新能力；培养科学的思维方法、科学态度和科学作风；加深对化工操作过程原理的理解，增强工程观点，了解典型化工设备的结构、性能和操作方法；掌握化工实验的基本方法和测量技术；学习实验数据处理的基本方法；正确书写实验报告，掌握正确表达实验结果的方法。
2
目录
实验一、流体流动型态及临界雷诺数的测定????????????????????????????????????????????????? 1 实验二、伯努利方程实验????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???? 5 实验三、管道流体阻力实验??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 实验四、套管换热器液－液热交换系数及膜系数的确定??????????????????????????????? 14 实验五、填料塔液侧传质膜系数的测定???????????????????????????????????????????????????????? 21 实验六 填料塔连续精馏实验?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28
3
实验一、流体流动型态及临界雷诺数的测定
实验学时：3 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的
研究流体流动的型态，对于化学工程的理论和工程实践都具有决定性的意义。1883年雷诺（Reynolds）首先在实验装置中观察到实际流体的流动存在两种不同型态——层流和湍流，以及两种不同型态的转变过程。
本实验的目的，是通过雷诺试验装置，观察流体流动过程的不同流型及其转变过程，测定流型转变时的临界雷诺数。 二、实验内容
1、观察流体在管内流动的两种不同形态，层流和湍流； 2、确定临界雷诺数（Re=dρu/μ）。 三、实验原理、方法和手段
经许多研究者实验证明：流体流动存在两种截然不同的型态，主要决定因素为流体的
密度和粘度、流体流动的速度，以及设备的几何尺寸（在圆形导管中为导管直径）。
将这些因素整理归纳为一个无因次数群，称该无因次数群为雷诺准数（或雷诺数），即
Re?d?u ?1? ?
式中d一导管直径，m
ρ一流体密度，kg·m-3； μ一流体粘度，Pa· s； u一流体流速，m· s-1；
大量实验测得：当雷诺准数小于某一下临界值时，流体流动型态恒为层流；当雷诺数大于某一上临界值时，流体流型恒为湍流。在上临界值与下临界值之间，则为不稳定的过渡区域。对于圆形导管，下临界雷诺数为2000，上临界雷诺数为
- 1 -
10000。一般情况下，上临界雷诺数为4000时，即可形成湍流。
应当指出，层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相隔一个不稳定过渡区域，因此，临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度上受一些不稳定的其他因素的影响。 四、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”。 五、实验条件
仪器：雷诺实验仪、量筒（2000ml）。 试剂：蒸馏水（或软水）、红墨水。 六、实验步骤
雷诺试验装置主要由稳压溢流水槽、试验导管和转子流量计等部分组成，如下图所示。自来水不断注人并充满稳压溢流水槽。稳压溢流水槽的水流经试验导管和流量计，最后排入下水道。稳压溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。水流量由调节阀调节。
雷诺实验装置
1.示踪剂瓶；2.稳压溢流水槽；3．试验导管； 4．转子流量计；V01．示踪剂调节阀；V02．上
水调节阀；V03．水流量调节阀；V04，V05-泄水阀；V06一放风阀。
（一）实验前准备工作：
1、实验前，先用自来水充满稳压溢流水槽．将适量示踪剂（红墨水）加入贮瓶内备用，并排尽贮瓶与针头之间管路内的空气。
- 2 -