（能源化工行業(yè)）化工 單元操作實(shí)訓(xùn)講義化工單元操作實(shí)訓(xùn)講義 李薇高永利王宏王舜平合編 主審：化工原理教研室 目錄實(shí)訓(xùn)壹流體流動(dòng)類型和雷諾準(zhǔn)數(shù)的測(cè)定 3實(shí)訓(xùn)二流體機(jī)械能的轉(zhuǎn)化 6實(shí)訓(xùn)三流體流動(dòng)阻力的測(cè)定 10實(shí)訓(xùn)四離心泵性能曲線的測(cè)定 17實(shí)訓(xùn)五傳熱 22實(shí)訓(xùn)六精微 30實(shí)訓(xùn)七吸收系數(shù)的測(cè)定 35實(shí)訓(xùn)壹流體流動(dòng)類型和雷諾準(zhǔn)數(shù)的測(cè)定壹、實(shí)訓(xùn)目的1 、觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的倆種不同流動(dòng)類型；2、測(cè)定臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)；3、觀察流體在管內(nèi)層流流動(dòng)時(shí)的速度分布；4、熟悉雷諾準(zhǔn)數(shù)和流動(dòng)類型的關(guān)系；5、了解溢流裝置的結(jié)構(gòu)和作用，熟悉轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量校正方法。二、基本原理流體有倆種不同的流動(dòng)類型， 層流 （又稱滯流 ）和湍流（又稱紊流）。 層流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)作平行于管軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)。湍流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)除沿管軸線方向作主體流動(dòng)外，仍在各個(gè)方向上作劇烈的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。雷諾準(zhǔn)數(shù)能夠判斷流動(dòng)類型，若流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，則雷諾準(zhǔn)數(shù)Re 可用下式表示：Re=du /壹般認(rèn)為 Re<2000 時(shí)，流動(dòng)為層流， Re>4000 時(shí)，流動(dòng)為湍流， Re 在倆者之間時(shí)，有時(shí)為層流，有時(shí)為湍流，和環(huán)境有關(guān)。對(duì)于壹定溫度的某液體（ 和 壹定 ）， 在特定的圓管內(nèi) （d 壹定）流動(dòng)時(shí)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅是流速的函數(shù)。當(dāng)流速較小時(shí)（雷諾準(zhǔn)數(shù)也較小 ） ，染色液在管內(nèi)沿軸線方向成壹條清晰的細(xì)直線， 為層流流動(dòng)。 隨流速增大， 染色細(xì)線呈現(xiàn)波浪形，有較清晰的輪廓。當(dāng)流速增至某壹值以后，染色液體壹進(jìn)入玻璃管內(nèi)即和水完全混合， 為湍流流動(dòng)。 據(jù)此能夠觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的倆種不同流動(dòng)類型，測(cè)定臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)。三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程實(shí)訓(xùn)裝置由高位槽（槽內(nèi)有溢流和穩(wěn)流裝置） 、圓形玻璃管、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、染色液系統(tǒng)和調(diào)節(jié)閥等組成。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，染色液為墨水。實(shí)驗(yàn)時(shí)水由高位槽流入垂直玻璃管6，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)后，排入下水道，水量由流量調(diào)節(jié)閥控制。墨水由墨水瓶經(jīng)墨水調(diào)節(jié)閥和墨水排出針頭流入玻璃管，用墨水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)墨水量。實(shí)訓(xùn)時(shí)應(yīng)避免壹切震動(dòng)影響，才能獲得滿意的實(shí)訓(xùn)結(jié)果。實(shí)訓(xùn)裝置如圖 1圖1四、實(shí)訓(xùn)步驟1 、打開上水閥，為高位槽注水且保持有溢流；2、檢查轉(zhuǎn)子流量計(jì)是否正常；3 、慢慢打開流量調(diào)節(jié)閥，使水緩緩流過(guò)玻璃管。（開始時(shí)流量宜?。?；4、打開墨水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)墨水流速和水的流速基本壹致。如果墨水不成壹條細(xì)直線，用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，使墨水成壹條細(xì)直線。觀察流動(dòng)狀況，記錄觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)；5、緩慢增加水的流量，分別記錄當(dāng)細(xì)直線微動(dòng)、細(xì)直線開始呈波浪形前進(jìn)、細(xì)直線螺旋前進(jìn)、 細(xì)直線斷裂產(chǎn)生旋渦且混合、 墨水和主流混合均勻（墨水線的輪廓消失）時(shí)所觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)；6、逐漸關(guān)小流量調(diào)節(jié)閥，重復(fù)之上步驟，分別記錄觀察到的現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)；7、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，打開墨水調(diào)節(jié)閥，向玻璃管中靜止的水里注入墨水，使玻璃管上部的水染上顏色。慢慢打開流量調(diào)節(jié)閥，控制流量，使水作層流流動(dòng)，觀察層流時(shí)流體在管道橫截面上各點(diǎn)的速度變化（速度分布）；8、測(cè)量且記錄玻璃管的內(nèi)直徑和水的溫度，根據(jù)水溫查出水的密度和粘度。 五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理玻璃管的內(nèi)直徑：mm;水溫：C；水的密度：kg/m3;水的粘度：Pa.S。序 號(hào)讀數(shù)流量Vm3/ S流速 um/S 雷諾準(zhǔn)數(shù)Re現(xiàn)象觀察記錄由Re判斷的 流動(dòng)類型下臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)Rec=;上臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)Rec=。結(jié)果分析：六、思考題1、不同的流動(dòng)類型對(duì)流體流動(dòng)和輸送過(guò)程、傳熱過(guò)程和傳質(zhì)過(guò)程有何影響？研究流動(dòng)類型對(duì)設(shè)計(jì)管路有何意義？2、能否只用流速的大小判斷流動(dòng)類型？為什么？影響流動(dòng)類型的因素有哪些？3、雷諾準(zhǔn)數(shù)為什么能判斷流動(dòng)類型？如何判斷？4、流量由大到小操作過(guò)程中，穩(wěn)定細(xì)直線剛剛恢復(fù)時(shí)的Re和流量由小到大操作過(guò)程中的細(xì)直線微動(dòng)前的Re相同嗎？如偏差較大，試分析其原因。實(shí)訓(xùn)二流體機(jī)械能的變化壹、實(shí)訓(xùn)目的1、加深對(duì)流體的各種機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化概念的理解；2、觀察流體流經(jīng)非等徑、非水平管路時(shí)，各截面上靜壓頭之變化；3、測(cè)定管路某截面的最大流速；4、了解流體靜止的條件；5、理解流體流動(dòng)阻力的表現(xiàn) （理解沿程阻力）。二、基本原理1、液體在管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于流通截面積的變化致使各截面上的流速不同，而引起相應(yīng)的靜壓頭之變化，其關(guān)系可由柏努利方程式描述，即+Z1+He=+Z2+Hf對(duì)于水平非等徑無(wú)泵玻璃管路，當(dāng)管段較短時(shí)，阻力很小，能夠忽略，則上 式變?yōu)?+=+ 因此，由于流通截面積的變化引起流速的變化，致使部分靜壓頭轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓 頭或部分動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)換為靜壓頭，它的變化可由測(cè)壓管中液柱高度表示出來(lái)。對(duì)于等徑不水平玻璃管路，當(dāng)管段較短時(shí)，阻力很小，能夠忽略，則上式變 為 +Z1=+Z2 因此，由于位置高度的變化引起位壓頭的變化，致使部分位壓頭轉(zhuǎn)換為靜壓 頭，它的變化也可由測(cè)壓管中液柱高度表示出來(lái)。2、當(dāng)流體靜止時(shí)，流速為零，則柏努利方程變?yōu)?Z1=+Z2即靜止流體內(nèi)部各截面的靜壓頭和位壓頭之和為常數(shù)，是流體靜止的條件。3、當(dāng)流量壹定時(shí)，某截面的活動(dòng)測(cè)壓頭的測(cè)壓孔方向變化，會(huì)引起測(cè)壓管內(nèi)液柱高度的變化。當(dāng)測(cè)壓孔的開孔方向和流動(dòng)方向垂直時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)液柱 高度即為測(cè)壓孔處液體的靜壓頭，測(cè)壓孔開孔方向轉(zhuǎn)為正對(duì)流體流動(dòng)方向 時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)液位上升，此時(shí)，測(cè)壓管內(nèi)液柱高度表示測(cè)壓孔處液體的靜壓頭和動(dòng)壓頭之和（即沖壓頭），液位升高值就是測(cè)壓孔處的動(dòng)壓頭，即：H= ；則 u= （注意 H 的單位）據(jù)此能夠測(cè)定測(cè)壓孔處流速或最大流速。4、實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使水平等徑直管?nèi)流體的靜壓頭不斷下降。三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程實(shí)訓(xùn)裝置由高位槽（有穩(wěn)流和溢流裝置）、玻璃管路、測(cè)壓管、活動(dòng)測(cè)壓頭、水槽、流量調(diào)節(jié)閥和循環(huán)水泵等組成。實(shí)訓(xùn)介質(zhì)為水?；顒?dòng)測(cè)壓頭的小管底端封閉，側(cè)身開有小孔，小孔中心在管子軸線上。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)壓頭可分別測(cè)定靜壓頭或沖壓頭。玻璃管路安裝四根測(cè)壓管，水槽中的水由循環(huán)水泵打入高位槽，流入玻璃管，用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量。實(shí)訓(xùn)裝置如圖 2 圖2四、實(shí)訓(xùn)步驟1 、為高位槽注水關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥 A ，啟動(dòng)循環(huán)水泵，排除管路和測(cè)壓管中的氣泡，調(diào)節(jié)上水閥 B 的開度使高位槽液面穩(wěn)定且有溢流；2 、 在流量調(diào)節(jié)閥 A 關(guān)閉時(shí) （管中流體靜止） ， 觀察且記錄各測(cè)壓管中的液柱高度 H ，旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭，觀察各測(cè)壓管中的液柱高度有無(wú)變化；3、打開流量調(diào)節(jié)閥A 、保持較小流量，旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭，使測(cè)壓孔正對(duì)水流方向，觀察且記錄各測(cè)壓管中的液柱高度H ；4 、保證測(cè)壓孔正對(duì)流動(dòng)方向，開大流量調(diào)節(jié)閥A ，觀察各測(cè)壓管中的液柱高度的變化，記錄各測(cè)壓管中的液柱高度H ；5 、 保持流量調(diào)節(jié)閥 A 的開度 （流量和步驟 4 相同 ）， 旋轉(zhuǎn)活動(dòng)測(cè)壓頭， 使測(cè)壓 孔和水流方向垂直，觀察各測(cè)壓管中的液柱高度的變化，記錄各測(cè)壓管中的液柱高度H” ；4和步驟5的流量（流量相同），可測(cè)量倆次取平6、用量筒和秒表，測(cè)量步驟 均值。五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理1、壓頭測(cè)量d1 = d4=mm; d2=mm;水溫:mm; d3=C序號(hào)液柱高代號(hào)壓頭測(cè)量值mm備注閥A狀態(tài)和測(cè)壓孔方向測(cè)壓點(diǎn)1測(cè)壓點(diǎn)2測(cè)壓點(diǎn)3測(cè)壓點(diǎn)41H閥關(guān)、先垂直后旋轉(zhuǎn)2Hz閥開、正對(duì)水流3H"閥再升大、正對(duì)水流4H" 閥不變、和水流垂直2、流量、流速的測(cè)量和計(jì)算序 號(hào)秒表讀數(shù)S里簡(jiǎn)，體積mm3平均體積流量m3/S測(cè)量占八、平均流速 m/s（1）點(diǎn)速度m/s平均流速 m/s（2）1點(diǎn)22點(diǎn)3注：平均流速（1）按體積平均流量計(jì)算；點(diǎn)速度按測(cè)量出的動(dòng)壓頭計(jì)算；平均流速（2）根據(jù)點(diǎn)速度計(jì)算。結(jié)果分析：六、思考題1、閥A全關(guān)時(shí)，各測(cè)壓管中液位是否在同壹水平面上？為什么？液位高度 2、閥A打開后，流體開始流動(dòng)，什么地方供給能量？和測(cè)壓孔的方向有無(wú)關(guān)系？為什么點(diǎn)4的液柱高度比點(diǎn) 3的大壹些?3、為什么H>H，？為什么距高位槽越遠(yuǎn)，（H H，）的差值越大？這壹差值的物理意義是什么？4、為什么隨流速增大，測(cè)壓管中液位下降？5、2點(diǎn)和1、3、5點(diǎn)所測(cè)得的是否壹致？為什么？實(shí)訓(xùn)三流體流動(dòng)阻力的測(cè)定壹、實(shí)訓(xùn)目的1、熟悉流體流經(jīng)直管和管件、閥件時(shí)的阻力損失的測(cè)定方法；2、掌握摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)）和阻力系數(shù)的測(cè)定方法，了解摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn) 數(shù)和相對(duì)粗糙度關(guān)系圖（Moody圖）的繪制方法；3、學(xué)會(huì)壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法；4、認(rèn)識(shí)管路中各個(gè)管件、閥件且了解其作用。二、基本原理流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免地要消耗壹些機(jī)械能。流體在直管中流動(dòng)而損失的機(jī)械能稱直管阻力，流體流經(jīng)管件、閥件等局部障礙造成流動(dòng)方向和流通面積的突變而損失的機(jī)械能稱局部阻力。根據(jù)柏努利方程式Hf=Z1-Z2+當(dāng)流體在等徑水平直管作定常流動(dòng)時(shí)，由截面1 流到截面 2 時(shí)的阻力損失表當(dāng)下壓強(qiáng)的降低，即Hf=只要測(cè)出倆截面的壓強(qiáng)差（P1-P2）,就可確定直管阻力。根據(jù)直管阻力計(jì)算公式Hf=于是入=從上式得之，只要測(cè)得流體在壹定長(zhǎng)度、壹定管徑、壹定流速下流動(dòng)時(shí)的直管阻力，即可確定摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)僅是雷諾準(zhǔn)數(shù)和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，確定它們的關(guān)系只要用水作物系，在實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行有限量的實(shí)驗(yàn)即可得到。本實(shí)訓(xùn)測(cè)定光滑管的摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系且畫出關(guān)系曲線。根據(jù)局部阻力的計(jì)算公式Hf=只要測(cè)定出流速和流體流經(jīng)管件或閥件產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，即可確定阻力系數(shù)。三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程實(shí)訓(xùn)裝置由塑料管、螺紋管、細(xì)銅管、彎頭、閥門、流量計(jì)、壓差計(jì)、水槽和循環(huán)水泵組成。實(shí)訓(xùn)介質(zhì)為水。裝置流程見(jiàn)圖 31 Dg40塑料管；2 Dg6細(xì)銅管；3 Dg25塑料管；4一18螺紋管；5 孔板流量計(jì)；6文氏流量計(jì)；7 截止閥；8彎頭；9皮托管；10 突然擴(kuò)大； 11 調(diào)節(jié)閥；12 水位式測(cè)壓計(jì)；13倒 U 形管；14 U 形管；15量筒；16 活動(dòng)擺頭；17電氣盒； 18 水槽；19 計(jì)量槽水位計(jì)；20 測(cè)壓點(diǎn)； 21 閘閥；22、 23 閘閥；24針行閥；25 水泵。圖3 1本裝置能夠測(cè)定直管內(nèi)滯流和湍流的直管阻力損失、摩擦系數(shù)及摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系， 螺紋管阻力損失、 摩擦系數(shù)及摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系，管件和閥件的局部阻力損失和阻力系數(shù)及阻力系數(shù)的平均值。仍能夠進(jìn)行流量計(jì)的校正實(shí)驗(yàn)。塑料直管倆端的壓強(qiáng)差用 U 形管壓差計(jì)測(cè)量， 指示液為水銀。 彎頭倆端的壓強(qiáng)差用倒 U 形管壓差計(jì)測(cè)量，細(xì)銅管倆端壓強(qiáng)差用水位計(jì)式測(cè)壓計(jì)測(cè)量。實(shí)訓(xùn)前，應(yīng)根據(jù)測(cè)定目標(biāo)確定相應(yīng)流程，即打開某些閥門或關(guān)閉某些閥門，組成特定的測(cè)試回路，找好測(cè)試點(diǎn)安排專人記錄。注意排除管路和壓差計(jì)中的氣體， 排氣時(shí)要嚴(yán)防U 形管中水銀被沖走。 操作中應(yīng)緩慢改變調(diào)節(jié)閥開度，保證管內(nèi)流體流量緩慢變化。流量調(diào)節(jié)后須經(jīng)壹定時(shí)間的穩(wěn)定方可測(cè)取各有關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)。四、實(shí)訓(xùn)步驟（壹）湍流區(qū)摩擦系數(shù)的測(cè)定1、打開閘閥（21）,關(guān)閉截止閥（7）,組成如下圖的測(cè)試回路； 圖312、排除管路和 U形管壓差計(jì)中的氣泡；3、利用秒表、擺頭和計(jì)量槽測(cè)流量，記錄流量數(shù)據(jù)（也能夠讀取連接在孔板流量計(jì)處的壓差計(jì)讀數(shù)），同時(shí)讀取和記錄連接在塑料管倆截面的U形管壓差計(jì)的讀數(shù)；4、調(diào)節(jié)流量，記錄在不同流量下的流量數(shù)據(jù)和U形管壓差計(jì)的讀數(shù)。（二）彎頭阻力系數(shù)的測(cè)定在測(cè)定摩擦系數(shù)的同時(shí)，能夠測(cè)定彎頭白阻力系數(shù)。在記錄流量數(shù)據(jù)、U形管壓差計(jì)讀數(shù)的同時(shí)記錄連接在彎頭倆端的倒U形管壓差計(jì)的讀數(shù)。（三）滯流區(qū)摩擦系數(shù)的測(cè)定1、關(guān)閉閘閥（21）,打開截止閥（7）,組成如下圖的測(cè)試回路。圖32為使閥門調(diào)節(jié)性能良好和穩(wěn)定，須控制閥前壓力，方法是使閥 （22）半開，（例 如全程閥門手輪轉(zhuǎn) 7圈，半開為3.5圈。）針形閥（24）全開，然后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥 （11）,使細(xì)銅管的流量達(dá)最大（即水位計(jì)水位達(dá)最高點(diǎn)），此時(shí)閥前壓力適當(dāng)， 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥（11）的開度不變，靠閥（22）和針形閥（24）調(diào)節(jié)細(xì)銅管 中水的流量；2、排除管路和水位計(jì)中的氣泡；3、關(guān)閉針形閥（24）,倆水位計(jì)液面在同壹水平面上，調(diào)整標(biāo)尺使倆水位計(jì)標(biāo) 尺有相同的指示值；4、打開針形閥（24）,調(diào)節(jié)不同的流量，分別記錄倆水位計(jì)的讀數(shù)，同時(shí)用秒 表和量筒測(cè)量流量，記錄流量和有關(guān)參數(shù)值；5、實(shí)驗(yàn)時(shí)須保證細(xì)銅管內(nèi)的水是層流流動(dòng)，改變流量時(shí)應(yīng)慢慢調(diào)節(jié)針形閥， 使流量緩慢變化，減輕因流體對(duì)管路沖擊而產(chǎn)生的振動(dòng)，保證層流流動(dòng)狀態(tài) 和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理湍流區(qū)摩擦系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表L=m; d=mm; 1 格=L序號(hào)壓差計(jì)讀數(shù) mmHg流里記錄水溫Cm3/s雷諾準(zhǔn)數(shù)（R）摩擦系數(shù)（入）左右差值R時(shí) 間s始 格終 格體 積 升123456789彎頭阻力系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表d=mm序 號(hào)壓差計(jì)讀數(shù)mmH2O水溫 Cm3/s雷諾準(zhǔn)數(shù)(R)摩擦系數(shù)(入)左右差值R123456789滯流區(qū)摩擦系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)記錄整理表序 號(hào)水位計(jì)讀數(shù)mmH2O流量記錄m3/S水溫 C雷諾準(zhǔn)數(shù)R摩擦 系數(shù)入進(jìn)口出口差值R體積時(shí)間 秒123456789結(jié)果分析阻力系數(shù)的平均值滯流區(qū)摩擦系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系圖六、思考題1、如果細(xì)銅管不水平，倆水位計(jì)標(biāo)尺讀數(shù)值之差是否表示流過(guò)這段銅管的 阻力損失？為什么？2、彎頭倆測(cè)點(diǎn)且不在同壹水平面上，這樣測(cè)得的壓強(qiáng)差是否能表示水流過(guò) 彎頭而產(chǎn)生的阻力損失？為什么？3、彎頭倆側(cè)的測(cè)壓點(diǎn)距彎頭進(jìn)出口都有壹段直管段，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有 影響？為什么？4、以水為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)作出的 Moody圖，能否在輸油管路阻力計(jì)算中得到應(yīng)用？ 為什么？5、U形管壓差計(jì)上裝設(shè)“平衡閥”有何作用？在什么情況下它是開著的？ 又在什么情況下是關(guān)閉的？6、流速越大，則阻力損失越大，流速小，則管徑需要的大，生產(chǎn)如何實(shí)現(xiàn) 最佳化控制？實(shí)訓(xùn)四離心泵性能曲線的測(cè)定實(shí)訓(xùn)目的了解離心泵的特性；學(xué)習(xí)離心泵特性曲線的測(cè)定方法；熟悉離心泵操作方法和特性曲線的應(yīng)用。二、基本原理在生產(chǎn)上選用壹臺(tái)既能滿足生產(chǎn)要求，有經(jīng)濟(jì)合理的離心泵時(shí)，壹般總是根據(jù)生產(chǎn)所需要的壓頭和流量，參照泵的性能來(lái)決定其泵的型號(hào)。本實(shí)訓(xùn)旨在測(cè)定離心泵的特性曲線：H Q曲線;N Q曲線；刀一Q曲線。流量的測(cè)定和計(jì)算：本實(shí)訓(xùn)采用透明渦輪流量計(jì)來(lái)測(cè)定泵的送液能力，透明渦輪流量計(jì)由變送器 和顯示儀表組成，而變送器又由渦輪、磁電傳感器和前置放大器組成，其原 理是變送器內(nèi)的渦輪借助于流體動(dòng)能而旋轉(zhuǎn)，渦輪即周期性的改變磁電感應(yīng) 系統(tǒng)中的磁阻值，使通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生脈沖電訊號(hào)，經(jīng)前置 放大后，送二次儀表實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。此種流量計(jì)有測(cè)量范圍大精度等級(jí)高等 特點(diǎn)。本流量計(jì)的計(jì)算公式：式中：f流量計(jì)顯示儀表（頻率計(jì)）示值（ Hz）Q流量（m3/h）E流量系數(shù)（=73.01s/升）離心泵揚(yáng)程的測(cè)量和計(jì)算：離心泵入口處裝真空表（P1）,出口處裝壓力表（P2）。在倆測(cè)壓點(diǎn)處列柏努利方程式：由于倆測(cè)壓點(diǎn)相距很近， 且離心泵吸入管、 排出管管徑相同， 故忽略高度差、阻力損失、動(dòng)能差。上式簡(jiǎn)化為：（米）式中：入口測(cè)壓點(diǎn)真空表讀數(shù)（mmHg）出口測(cè)壓點(diǎn)壓力表讀數(shù)（kgf/cm2）離心泵軸功率的測(cè)量和計(jì)算：本實(shí)驗(yàn)采用馬達(dá)天平測(cè)定功率，馬達(dá)天平測(cè)功率的原理是根據(jù)泵軸轉(zhuǎn)矩的變化來(lái)測(cè)定軸功率的。此種方法具有使用可靠準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。其計(jì)算公式如下：由上倆式得： （千瓦）式中： M 轉(zhuǎn)矩（牛*米）n 轉(zhuǎn)速（1/60 赫茲即轉(zhuǎn)/分）P祛碼質(zhì)量（kg）L力臂長(zhǎng)（m）（本實(shí)驗(yàn)裝置=0.4869m）離心泵效率的計(jì)算：離心泵的效率是其有效功率（Ne）和軸功率之比（N）,有效功率是液體實(shí)際上自泵得到的功率。Ne=QH 因（瓦尸QH pg/1000（千瓦）則：轉(zhuǎn)速改變時(shí)的換算：特性曲線是某指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速和指定轉(zhuǎn)速有差異，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算成為指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)值。根據(jù)比例定律，轉(zhuǎn)速和流量、揚(yáng)程、軸功率的換算關(guān)系如下：式中：n實(shí)測(cè)得轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）n1 一泵指定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）H實(shí)測(cè)得揚(yáng)程（m）H1指定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程（m）N 實(shí)測(cè)得軸功率 （kW）N1 指定轉(zhuǎn)速下的軸功率（kW）三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程如圖所示，誰(shuí)從水槽15 經(jīng)泵 1，出口閥3（調(diào)節(jié)流量用）、渦輪流量計(jì)13 再返回水槽。1 離心泵2進(jìn)口閥3出口閥4真空表5壓力表6轉(zhuǎn)速表7轉(zhuǎn)速傳感器8冷卻風(fēng)機(jī)9灌水閥 10頻率表 11透明渦輪變速器12計(jì)量槽13水槽14溫度計(jì)四、實(shí)訓(xùn)步驟1 、檢查：檢查泵軸承潤(rùn)滑情況，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器檢查轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，填料是否松動(dòng)。2、灌泵：打開加水漏斗閥門和泵殼頂部的排氣考克，向泵內(nèi)灌水，到進(jìn)水管和泵體內(nèi)充滿水為止。然后關(guān)閉加水閥和排氣考克。3、啟泵：關(guān)閉泵出口閥門，經(jīng)指導(dǎo)教師許可后，接通電機(jī)電源，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)2到3分鐘后，若無(wú)異?，F(xiàn)象，便可慢慢開啟出口閥，使其有較小的流 量，排去管路中的氣體。讀取數(shù)據(jù)：(1)在出口閥門完全關(guān)閉時(shí)讀取壓力表、真空表、流量計(jì)顯示儀表、轉(zhuǎn)速 計(jì)及馬達(dá)天平的祛碼數(shù)值。(2)用出口閥門調(diào)節(jié)流量，在每壹次流量調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，讀取之上參數(shù)。直至出口閥全開為止，應(yīng)讀取五到十組數(shù)據(jù)。關(guān)小入口閥，觀察氣蝕現(xiàn)象。關(guān)閉出口閥，停電動(dòng)機(jī)。測(cè)量水溫及設(shè)備方面的有關(guān)數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理離心泵性能曲線的測(cè)定泵的類型規(guī)格轉(zhuǎn)速葉輪直徑流量系數(shù)X檔測(cè)功機(jī)臂長(zhǎng)水溫號(hào)流量計(jì)讀數(shù) f ( Hz)真空表P11 (mmHg)壓力表P21 (kgf/cm2)轉(zhuǎn)速 nl l/min )天平祛 碼質(zhì)里P(kg)油Q揚(yáng)程H軸功率N效率T12345678910六、思考題：試從所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，離心泵為什么要在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)？離心泵啟動(dòng)前為什么必須灌水排氣？試從理論上加以分析，用實(shí)驗(yàn)用的這臺(tái)泵輸送密度為1280 (kg/m3)的鹽水(忽略粘度的影響)，在相同流量下你認(rèn)為泵的壓頭是否變化？同壹溫度下的吸入高度是否會(huì)變化？同壹排量時(shí)的功率是否會(huì)變化？離心泵的送液能力，為什么能夠通過(guò)出口閥的調(diào)節(jié)加以改變？往復(fù)泵的送液能力是否也可采用同樣的調(diào)節(jié)方法？為什么？實(shí)訓(xùn)五傳熱壹、實(shí)訓(xùn)目的測(cè)定空氣在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的給熱系數(shù)。用準(zhǔn)數(shù)法把測(cè)得的數(shù)據(jù)整理成描述過(guò)程規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式，確定通用的給熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的系數(shù)，且和教材中相應(yīng)的公式進(jìn)行比較。了解影響給熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途經(jīng)。二、基本原理套管式換熱器：空氣在管內(nèi)流動(dòng)，環(huán)隙中為飽和蒸氣加熱。1、加熱量： Q=WCCC （t1-t2） =KiAi tm在空氣和蒸汽冷凝傳入過(guò)程中，熱阻主要集中在管內(nèi)空氣壹側(cè)，而管外壹側(cè)蒸汽冷凝和銅管熱阻遠(yuǎn)比空氣的熱阻小，即： ivv。所以：iK即：綜上所述， 只要在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得空氣流量WC 和進(jìn)出口溫度t1 、 t2, 飽和蒸汽的溫度T （或壓力）及傳熱面積A,就能夠求得空氣壹側(cè)的傳熱系數(shù)。式中：Q 單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量（ KJ/s ）WC 空氣質(zhì)量流量（Kg/s ）Cp一空氣進(jìn)出口溫度下的平均比熱（ KJ/Kg. C）t1、t2一空氣進(jìn)出口溫度（C）Ki 總傳熱系數(shù)（ KW/m2. ）Ai 以園關(guān)內(nèi)徑為基準(zhǔn)的傳熱面積（ m2 ） tm 對(duì)數(shù)平均傳熱溫度差（ ）2 、根據(jù)廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)在管長(zhǎng)大于管內(nèi)徑50倍時(shí)的傳熱膜系數(shù)能夠由以下準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式表示：Nu=bRemPrn式中： b、 m 、 n 均是能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。對(duì)氣體而言， 從理論上分析， 原子數(shù)相同的氣體Pr 準(zhǔn)數(shù)應(yīng)為常數(shù)， 不隨溫度、壓力而變。根據(jù)實(shí)際測(cè)定，基本上符合理論分析，干空氣在各種不同溫度下的 Pr 數(shù)值基本不變。設(shè)： b1=bPrn 則： Nu=b1Rem倆端取對(duì)數(shù)： logNu=logb1+mlogRe其中：用 logNu 對(duì) logRe 在坐標(biāo)紙上作圖可得壹直線，直線的斜率為 m,m 確定后，b1 可由計(jì)算求得：式中：“一空氣和管壁間的傳熱膜系數(shù)（w/m2. C ）d管內(nèi)徑（m）de當(dāng)量直徑（m）入一空氣導(dǎo)熱系數(shù)（w/m. C ）流量的測(cè)量：本試驗(yàn)裝置采用孔板流量計(jì)測(cè)定空氣的流量，其流量計(jì)算公式為：式中：Vs一流量（m3/s）Co孔流系數(shù)（Co=0.855）dO一孔板噴嘴口直徑(dO=20.32mm) 壓差計(jì)指示液密度(kg/m3) 被測(cè)介質(zhì)密度(kg/m3)R 壓差計(jì)計(jì)算值(R=1.01R1) (單管壓差計(jì))R1 壓差計(jì)示值( m )溫度的測(cè)量：本試驗(yàn)裝置采用UJ36 型直流式電位差計(jì)，測(cè)量空氣進(jìn)出口、蒸汽、管壁的溫度。 UJ36 型電位差計(jì)采用補(bǔ)償原理， 使被測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和恒定的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)相互比較，是壹種高精度測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法，查毫伏數(shù)和溫度的關(guān)系表，即可求出所測(cè)溫度。注：毫伏數(shù)和溫度關(guān)系表附后。例：所測(cè)電動(dòng)勢(shì)=3.8816mv,根據(jù)毫伏數(shù)和溫度關(guān)系表，查得溫度T和修正值。則所測(cè)溫度為：T1=T+修正值=92+1.18=93.18( C)三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程本試訓(xùn)裝置是由倆個(gè)套管換熱器組成，其中壹個(gè)內(nèi)管是光滑管，另壹個(gè)是螺旋管，如圖所示(圖中只畫出壹個(gè)套管，另壹個(gè)套管流程完全相同) ?？諝庥娠L(fēng)機(jī) 1 輸送，經(jīng)孔板流量計(jì)2，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3，再經(jīng)套管換熱器內(nèi)管后，排向大氣。蒸汽由鍋爐供應(yīng)，經(jīng)蒸汽控制閥 11 進(jìn)入套管換熱器環(huán)隙空間，不凝性氣體由放氣旋塞12 排出，冷凝液由疏水器 13 排出。1 風(fēng)機(jī)2流量計(jì)3調(diào)節(jié)閥4蒸汽套管5視鏡6溫度計(jì)7熱電偶8安全法9壓力表10壓差計(jì)11蒸汽閥 12放氣旋塞13疏水器14熱點(diǎn)偶轉(zhuǎn)換開關(guān)15電位計(jì)16冰瓶設(shè)備主要數(shù)據(jù)：光滑管內(nèi)經(jīng)d=17.8mm螺旋管內(nèi)經(jīng)dZ=17.4mm有效傳熱管長(zhǎng)L=1.224m孔板流量計(jì)噴嘴直徑dO=20.32mm四、實(shí)訓(xùn)步驟先見(jiàn)實(shí)訓(xùn)講義，了解實(shí)訓(xùn)目的和原理后，到實(shí)訓(xùn)室觀察實(shí)訓(xùn)裝置，明確實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)的測(cè)量方法。實(shí)訓(xùn)前接好UJ36 型電位差計(jì)測(cè)量?jī)x器，檢查單管壓差計(jì)及供水供電情況。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，打開蒸汽控制閥門 11，排放不凝性氣體，然后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)訓(xùn)從大風(fēng)量做起，用風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，蒸汽壓力壹般控制在0.5 到1kgf/cm2( 表壓 )左右，不宜太高。實(shí)訓(xùn)共測(cè)取5 個(gè)不同風(fēng)量下的數(shù)據(jù)， 做好后切斷電熱鍋爐電源， 切斷蒸汽源，然后停風(fēng)機(jī)。五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理圓形直管中氣體傳熱膜系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)加 熱管 內(nèi)經(jīng)mm ； 加 熱管 長(zhǎng)度m ； 加熱 面積m2；加熱管材料；Pr=Pr0.4=; Cp=; = =kg/m3序 號(hào)孔板流量 計(jì) mmH2O質(zhì)量 流量Kg/s加熱蒸汽空氣溫 度C傳執(zhí) 八、里Qc傳熱膜系數(shù)NuRe左右壓力溫度進(jìn) 口出 口12345678910在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以 Re和Nu為坐標(biāo)，描出光滑管或螺旋管的ReNu圖。求出其斜率 m值及bl值。六、思考題有人提出以下幾個(gè)方案來(lái)強(qiáng)化本實(shí)驗(yàn)裝置的傳熱強(qiáng)度(Q/A),試聯(lián)系傳熱方稱式加以分析比較，見(jiàn)見(jiàn)這些方案各有何優(yōu)缺點(diǎn)，且和螺旋管強(qiáng)化傳熱方案 比較，得出什么結(jié)論。四種方案如下：提高空氣流速；提高蒸汽壓強(qiáng)；采用過(guò)熱蒸汽提高蒸汽溫度；在蒸汽壹測(cè)管壁上加裝翅片，增大冷凝面積，導(dǎo)走冷凝液。求管壁、管外、管內(nèi)的熱阻及其所占總熱阻的百分比。附：毫伏表和溫度關(guān)系表毫伏數(shù)(mv)溫度T(C)修正值 (C)毫伏數(shù)(mv)溫度T(C)修正值 (C)0003.071874r 1.240.038910.113.1167751.250.077920.223.1608761.110.116730.333.205577r 1.160.155540.523.2507781.010.194750.833.2952790.840.233860.723.3393801.060.273070.833.3845811.170.312480.963.4289821.150.351790.773.474283P 1.060.3911100.933.5192841.110.4207110.843.5643851.220.4705120.93.608986r 1.050.5101130.813.653787P 1.290.5496140.943.6997881.120.5896150.933.7446891.060.6294160.953.791290P 1.180.6696170.833.8357911.200.7090180.683.8816921.180.7495190.513.927693P 1.520.7899200.563.9728941.410.8300210.534.0199951.340.6704220.74.067096P 1.880.9113230.524.114197r 1.910.9532240.434.1597981.870.9919250.44.2021991.891.0324260.524.2511100r 2.201.0732270.64.26961012.221.1142280.644.34371022.791.1549290.564.3904103P 2.791.1962300.64.43301042.821.2373310.634.48251052.831.2781320.624.5285106r 2.811.3189330.654.57601072.891.3607340.74.62181082.951.4007350.724.6708109P 2.891.4432360.534.7154110r 2.91.4842370.574.76421112.721.5259380.574.81101122.821.5673390.574.86121132.661.6093400.634.90701142.651.6512410.594.95461152.741.6939420.575.0016116P 2.891.7356430.475.04891172.751.7776440.435.07901182.692.2879560.855.11491192.632.3312570.795.19191202.882.3741580.715.24031212.892.4174590.745.28901222.962.4606600.725.33621232.962.5039610.665.38551242.962.5467620.675.43381252.852.5897630.695.47731262.812.6336640.545.52611272.972.6765650.565.56961282.992.72056610.515.6238129P 2.982.7636671 0.745.67241301 3.012.7636680.695.71921312.902.8519690.655.7701322.792.8950700.675.8207133:2.682.9397710.595.86961342.782.9833721.015.91801352.793.92857310.875.9681136r 2.80實(shí)訓(xùn)六精福壹、實(shí)訓(xùn)目的1、了解篩板式精儲(chǔ)塔的結(jié)構(gòu)。2、熟悉篩板式精儲(chǔ)塔的操作方法。3、測(cè)定全回流時(shí)的總塔板效率。二、基本原理在板式精微塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，氣液倆相在塔 板上層層接觸，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)、傳熱過(guò)程而達(dá)到分離的目的。如果在每層塔板上 液體和其上升的蒸汽處于平衡狀態(tài)，則該塔板成為理論版，然而在實(shí)際操作 的塔中，由于接觸時(shí)間有限，氣液倆相不可能達(dá)到平衡，即實(shí)際塔板的分離 效果達(dá)不到壹?jí)K理論版的作用，因此精微塔所需的實(shí)際板數(shù)總是比理論板數(shù) 要多。對(duì)二元物系，尚已知?dú)庖浩胶鈹?shù)據(jù)，在全回流時(shí)，根據(jù)塔頂、塔頂、 塔底液相組成可求得理論板數(shù)。理論板數(shù)NT和實(shí)際塔板數(shù)N之比，稱作塔的總板效率刀,表不為：N n NT/N 三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程本實(shí)訓(xùn)裝置為壹小型篩板塔，見(jiàn)圖，共有 7層篩板，板上開有。2mm篩孔 12個(gè)，塔徑為50mm,板間距為100mm。塔管部分上、中、下端各裝有壹玻 璃段，用以觀察塔板上的氣液鼓泡接觸情況和回流情況。塔底有壹加熱釜， 裝有液面計(jì)、 WZB-BA玻璃鉗電阻溫度計(jì)、 YEJ-101型壓力指示儀接管，加 料接管和釜液取樣考克。塔頂為壹蛇管式冷凝器，冷卻水走管內(nèi)，酒精蒸氣 在管外冷凝，冷凝液可由塔頂全部回流，也能夠由塔頂取樣管將冷凝液（儲(chǔ) 出液）全部放出。另外，加熱釜裝有 700W電爐絲，用TDGC1/0.5型調(diào)壓器控制電加熱量， 塔頂溫度、塔釜溫度根據(jù)動(dòng)圈指示儀記錄，塔釜壓差根據(jù)壓力指示儀記錄。1 一取樣考克2液面計(jì)3加熱器4塔釜5釜溫接管6加料口 7玻璃塔節(jié)8液流擋板9一降液管10塔板11不銹鋼塔節(jié)12一塔頂取樣口13冷凝器14一放空口 15測(cè)溫口 16冷卻水出口17冷卻水進(jìn)口 18測(cè)壓管19儀表柜四、實(shí)訓(xùn)步驟1、先見(jiàn)實(shí)訓(xùn)講義，了解實(shí)訓(xùn)目的和原理后，到實(shí)訓(xùn)室熟悉精儲(chǔ)塔設(shè)備的結(jié) 構(gòu)和流程，且了解各部分的作用，檢察加熱釜中的料是否適當(dāng)，壹般控制在 約為液面計(jì)的2/3左右。2、檢察供電、供水情況，經(jīng)輔導(dǎo)老師檢查同意后，然后打開電源，進(jìn)入實(shí) 驗(yàn)。3、精微塔通常正常擔(dān)任的條件為：物料乙醇水（工業(yè)酒精即可）釜中料液量約5公斤料液中的乙醇濃度1025% （重量）加熱器功率700W左右（2.54A ）冷卻水量50100升/小時(shí)釜壓差60130mm水柱4、注意觀察塔頂、塔釜的溫度變化和塔頂?shù)谝級(jí)K塔板的情況，當(dāng)上升蒸汽 的冷液開始回流時(shí)，打開冷卻水閥，冷卻水量可由轉(zhuǎn)子流量計(jì)觀察，其用量 能將全部酒精蒸氣冷凝下來(lái)即可，不必將水閥全部打開，以免造成浪費(fèi)，但 也要注意勿因冷卻水過(guò)少而使蒸汽從塔頂噴出。5、當(dāng)塔板上氣浪鼓泡正常，操作穩(wěn)定，且待塔頂、塔釜溫度恒定不變，即 可開始取樣。6、由塔頂取樣管和釜底取樣考克用錐瓶取適量試樣，取樣前應(yīng)先取少量試 樣沖洗壹、二次，取樣后用塞子將錐瓶蓋上，且使其冷卻，用比重天平稱出 比重，且用酒精組分對(duì)照表查得酒精重量百分比濃度。7、取樣后，加熱電流調(diào)到 5安培左右，能夠觀察到液泛現(xiàn)象，此時(shí)塔內(nèi)壓 力明顯增加，現(xiàn)象觀察后，將加熱電流緩慢減小到零，切斷調(diào)壓器電源，待 塔內(nèi)沒(méi)有回流時(shí)將冷卻水閥門關(guān)閉。五、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果處理1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計(jì)算精儲(chǔ)塔的總板效率。2、討論試驗(yàn)結(jié)果。精福實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)記錄表塔徑:mm板間距：mm塔板數(shù)：塊序 號(hào)加執(zhí) 八、電流A電 功 率 W溫度塔內(nèi) 壓強(qiáng) mmH 2O塔頂樣品塔底樣品總 板 效 率備 注塔 頂 C塔 釜 C溫 度 C比重重 量 %分 子 %溫 度 C比重重 量 %分 子 %12345678910六、思考題1、精儲(chǔ)塔實(shí)驗(yàn)裝置由哪幾個(gè)主要部分組成？試述其基本流程?2、測(cè)全回流總板效率時(shí)，如何操作？需測(cè)取哪幾個(gè)參數(shù)？3、取樣位置如何？取樣時(shí)應(yīng)注意什么？4、比重天平如何使用？酒精溶液重量、容量百分濃度沸點(diǎn)比重表重 量容量沸點(diǎn)c在15 C 時(shí)比重重量容量沸點(diǎn)c在15c時(shí) 比重0.0010.00124047.2983.100.93990.010.01254552.6282.550.92970.050.06255057.7881.900.91900.100.1255562.8081.400.90780.400.50099.480.99926067.5481.050.89650.500.62599.360.99906572.3280.600.88491.001.2598.760.99807076.8580.200.87301.501.87598.200.99727581.2179.750.86112.002.50097.790.99638085.4179.500.84892.503.12597.350.99548186.2179.400.84673.003.75096.880.99468287.0479.300.84403.504.37596.400.99378387.8579.180.84154.005.0095.800.99288488.6379.150.83904.505.62595.400.99218589.4179.120.83655.06.2595.000.99138690.1879.080.83405.506.9094.630.99058790.9579.030.83146.007.9494.160.98978891.7178.980.82886.508.1093.660.98908992.4778.930.82617.008.71493.300.98839093.2578.880.82347.509.32592.950.98759193.9478.830.82088.009.9492.600.98679294.6778.780.81818.5010.5692.270.98609395.3878.730.81539.0011.1691.780.98549496.0878.680.81249.5011.7791.550.98479596.7778.630.809610.0012.3991.300.98439697.4478.580.80671518.4088.60.97799798.1078.530.80372024.4687.000.97179898.7578.480.80062530.3685.700.96539999.3878.430.7973036.1684.700.957910010078.350.7943541.8083.650.9494實(shí)訓(xùn)七吸收系數(shù)的測(cè)定壹、實(shí)訓(xùn)目的了解填料吸收裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)；掌握吸收系數(shù)的測(cè)定方法；了解空塔氣速和噴淋密度對(duì)總吸收系數(shù)的影響；了解氣體空塔流速和壓強(qiáng)降的關(guān)系。二、基本原理根據(jù)傳質(zhì)速率方程：即；所以；通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定和計(jì)算（單位時(shí)間吸收的組分量）、（氣液倆相接觸面積）、（平均傳質(zhì)推動(dòng)力）的值，便可代入上式計(jì)算得吸收系數(shù)的值。單位時(shí)間吸收的組分量 G （Kmol/h）上式中：V（惰性氣體流量）用空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)定；Y1（進(jìn)塔氣體組成）可通過(guò)測(cè)定進(jìn)塔時(shí)氨及空氣流量來(lái)計(jì)算得到；Y2（出塔氣體組成）采用化學(xué)法進(jìn)行尾氣分析測(cè)定和計(jì)算得到。氣液倆相接觸面積 F（m2）上式中：V一填料的總體積（m3）Z一填料層高度（m）D一吸收塔的內(nèi)徑（m）a一有效比表面積（m2/m3）式中：at一干填料的比表面積（m2/m3）刀一填料的表面效率，可根據(jù)最小潤(rùn)濕分率查圖表（參見(jiàn)教材）最小潤(rùn)濕分率=式中：填料的最小潤(rùn)濕分率=0.08m3/m2.h（規(guī)定的最少潤(rùn)濕率）操作的北濕率 =W/at（m3/m2.h）式中：W噴淋密度，每小時(shí)每平方米塔截面上的噴淋的液體量。平均傳質(zhì)推動(dòng)力本實(shí)驗(yàn)的吸收過(guò)程處于平衡線是直線的情況下，所以可用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算。上式中：P二大氣壓+塔頂表壓+1/2塔內(nèi)壓差液相濃度5%以下時(shí)亨利系數(shù)和溫度的關(guān)系:溫度(oC)01020253040E(atm)0.2390.5020.7780.9471.2501.938本實(shí)驗(yàn)中：X1由公式計(jì)算，其中：X2=0轉(zhuǎn)子流量計(jì)的計(jì)算公式：實(shí)驗(yàn)中用的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以20oC,1atm的空氣為介質(zhì)來(lái)標(biāo)定刻度的，如果工作介質(zhì)不是該狀態(tài)下的空氣，可用下式來(lái)?yè)Q算刻度指示值：如果仍需要將 Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0oC,1atm）下的體積Q,則代入下式計(jì)算： 如果測(cè)定的是其它氣體，而且是非20oC,1atm狀態(tài)空氣下則代入下式計(jì)算：如果仍需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值：上式中：分別表示 20oC,1atm狀態(tài)下標(biāo)定氣體和被測(cè)氣體的密度。5、尾氣分析法計(jì)算 Y2以稀硫酸（0.02N）為指示液，酚酬:為指示液，將經(jīng)計(jì)量的尾氣通入裝有紅 色的吸收液（稀硫酸和酚酗0的吸收瓶中，吸收液和尾氣中的氨反應(yīng)當(dāng)達(dá)到 終點(diǎn)時(shí)，吸收液變?yōu)榧t色，立即關(guān)閉氣體進(jìn)口考克，記錄尾氣進(jìn)入量，且根 據(jù)硫酸的濃度先將濕式氣體流量計(jì)口讀得的空氣流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 體積流量V0:（V 空氣流量讀數(shù)）氨的體積：V=22.4VSNS（VS 硫酸溶液的體積 ml；NS 硫酸溶液的當(dāng)量濃度 N毫克當(dāng)量 /毫升） 最后：三、實(shí)訓(xùn)裝置及流程如圖為吸收實(shí)訓(xùn)設(shè)備流程圖?？諝庥娠L(fēng)機(jī)1供給，閥2用于調(diào)節(jié)空氣流量（放空法）。在氣管中空氣和氨混合入塔，經(jīng)吸收后排出，出口處有尾氣調(diào)壓閥 9,這個(gè)閥在不同的流量下能自動(dòng)維持壹定的尾氣壓力，作為尾氣通過(guò)分析器的 推動(dòng)力。水經(jīng)總閥15進(jìn)入水過(guò)濾減壓器 16,經(jīng)調(diào)解器17及流量計(jì)18入塔。氨氣由 氨并2 23供給，開啟氨瓶閥24,氨氣即進(jìn)入自動(dòng)減壓閥 25中，這法能自動(dòng)將 輸出氨氣壓力穩(wěn)定在范圍內(nèi)，氨壓力表 26指示氨瓶?jī)?nèi)部壓力，而氨壓力表27則指示減壓后的壓力。為了確保安全，緩沖罐上仍裝有安全閥29,以保證進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的氨壓不超過(guò)安全允許規(guī)定值（1.2kg/m2）,安全閥的排出口用塑料管引到室外。為了測(cè)量塔內(nèi)壓力和填料層壓力降，裝有表壓計(jì)20和壓差計(jì)19。此外，仍有大氣壓力計(jì)測(cè)量大氣壓力。1風(fēng)機(jī)2空氣調(diào)節(jié)閥3油分離器4空氣流量計(jì)5填料塔6柵板7排液管8蓮蓬頭9一尾氣調(diào)節(jié)閥10尾氣取樣管11穩(wěn)壓瓶12一旋塞13吸收盒14 濕式氣體流量計(jì) 15總閥16水過(guò)濾減壓閥17一水調(diào)節(jié)閥18水流量計(jì)19一壓差計(jì)20塔頂表壓計(jì)21一表壓計(jì)22一溫度計(jì)23一氨瓶24氨瓶閥25氨自動(dòng)減壓閥26氨壓力表27氨壓力表28緩沖罐29膜式安全閥30轉(zhuǎn)子流量計(jì)31表壓計(jì)32空氣進(jìn)口閥四、實(shí)訓(xùn)步驟1 、填料塔流