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 .............................................................................. 22 实验8过滤实验 .............................................................................. 26 实验9氧解吸实验 .......................................................................... 29 实验10 液—液萃取实验 ............................................................... 36 实验11干燥速率曲线测定实验 .................................................... 41 实验12 固体流态化实验 ............................................................. 45 实验13 化工管路拆装实训 ......................................................... 49 实验14 化工仪表综合实训 ........................................................... 54
实验1 雷诺实验
一、目的
1．观察流体在层流和湍流时两种不同的流动形态，观察层流时流体在导管中的速度分布。 2．测定各种流动状态下的Re，建立层流、湍流与Re之间的联系。
二、原理
1．层流与湍流的根本区别，在于流体内部质点的运动方式不同。层流时，流体的质点沿着与管轴平行的方向成直线运动，互不碰撞，互不混合，湍流时流体质点的运动是不规则的，质点之间发生剧烈的碰撞与混合并导致整个流体的湍动，无论层流和湍流，管壁处速度都为零，离开管壁以后速度渐快，管中心处速度最大。层流时，速度沿管子的直径按抛物线的规律分布。
2．流体流动状态是由多方面因素决定的，把这些因素组合成，称为雷诺准数（Re），根据Re的数值，可判断流动属于层流还是湍流。
三、实验设备及流程
实验装置如图所示。试验时水由稳压水槽进入玻璃管，此玻璃管供观察流体流动形态和层流时导管中流速分布之用。为了使玻璃管内的流动稳定，槽内设有缓冲器和溢流器，实验时应维持稳压水槽液面稳定。
示踪计储瓶转子流量计出口调节阀进水阀调节阀水槽试验观察管 稳压水槽雷诺实验装置
四、实验步骤
1．层流速度分布演示
先将流量计后的出口调节阀关闭，将水加满整个试验系统，并保持溢流水槽内有一定的溢流量。打开示踪剂管路阀，让示踪剂充满整个试验导管的截面，再调节自由夹至能观察到管内红色细流。少许开启转子流量计调节阀，将流量调至最小，以便观察稳定的层流流型及层流时流体在管截面上的速度分布（切勿扰动）。
2．测定各种流动状态下的雷诺数
（1）逐渐开启调节阀直至试验导管内直线流动的示踪剂细流开始发生波动，记录临界点水的流量和温度。
- 1 -
（2）继续缓慢增大调节阀的开度，当流量增大到某一数值后，示踪剂一进入试验导管，立即被分散，呈烟雾状，表明此时已是湍流流型，记下此时的流量和温度。
（3）反复进行3-4次操作，以取平均值。
（4）实验过程中应防止稳压槽内液面下降或溢出水槽。操作时要轻巧缓慢，切勿碰撞设备；待状态确实稳定之后再调节或记录数据。
五、实验报告内容
1．记述层流时导管中流速分布情况
2．列表记述流量，雷诺数和墨水线形状之间的关系。 3．以公式计算各组雷诺数数值。 式中：d——导管内径，m u——流体速度，m/s ——操作温度下的流体密度，kg/m3 ——操作温度下流体粘度，NS/m2 4．分析实验结果。 注：玻璃管内径20.0mm
- 2 -
实验2 柏努利实验
一、目的
1、验证柏努利方程。研究流体各种能量形式之间的关系及转换，加深对柏努利方程几何意义的理解和认识。
2、学会各种压头的测试和计量方法。
3、了解一种测量流体流速方法—皮托管测速方法的原理。
二、实验装置及工作原理
柏努利方程实验装置示意图如下图所示。主要由稳压水槽、实验导管、测压管等组成。恒定流以一定流量流经实验管道时，通过布设在实验管A、B、C、D四个截面上的测压管（8根），可以观察到相应截面上的各压头的高低，从而可以分析管道中稳定液流的各种能量形式、大小及其相互转化关系。实验管上每个测量截面上的一组测压管都相当于一个皮托管，实验测得的动压头代表了轴心处的最大流速。，为相应截而上两侧压管的动压头差（即流速水头）。
稳压水槽溢流槽测压管进水阀溢流阀A实验导管BCD出口阀柏努利实验装置三、实验操作
1、开进水阀门，将水灌满稳压溢流水槽，让水大流量通过试验导管，以赶走管内气泡。同时注意赶走测压管内气泡。
2、关闭进水阀和试验导管出口调节阀，观察和测定流体处于静止状态时A、B、C、D各点处的静压头。
3、调节进水管调节阀，使溢流水槽中有足够的水溢出，再缓慢开启试验导管出口调节阀，使管内水流动，待流动状态稳定，开始观察比较流体在流动状态下各测试点的压头变化。
4、连续缓慢的开启试验导管的出口调节阀，加大流量，测量流体在不同流量下各测试点的静压头、动压头和压头损失。
操作应谨慎，切勿损坏玻璃仪器，应待状态确实稳定后再观察实验现象或记录数据。
- 3 -