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1、使学生掌握化工实验的基本方法，并通过实验操作进行实验技能的训练和培养。 4. 通过实验数据的分析处理，编写实验报告，培养、训练学生的实际计算能力和组织报告的能力。5. 通过实验逐步培养学生良好的思想作风和工作作风。以严谨、科学、求实的精神对待实验与研究工作。二 、实验的要求1. 实验准备实验前必须认真预习实验讲义和教材有关章节，很好了解所做实验的目的、要求、方法和基本原理。在全面预习的基础上写出预习报告（内容应包括：目的、原理、预习中的问题），并准备好记录用的表格。 进入实验室后，要详细了解实验装置的流程，主要设备的结构，测量仪表的使用及实验操作方法，并认真思考实验操作步骤，测量记录的内容和测

2、定数据的方法。对实验预期的结果，可能发生的故障和排除方法，作一些基本的分析和估计。 实验前小组成员必须分工明确，要协调一致。检查、调整设备进入可启动状态，然后再启动（送电、水、蒸汽等）运行。2. 实验进行中实验过程中，应全神贯注地精心操作，随时注意观察现象，注意发现问题。实验中要认真仔细的测定数据，将数据记录在规定的表格中。对数据要判断合理性，对实验过程中出现的数据重复性差，规律性差，应分析实验中的问题，找出原因加以解决，必要的返工是需要的。而任何草率，不负责任的学习态度是有害的。 做完实验后，要对数据进行初步检查，查看数据的规律性，有无遗漏或记错，一经发现应立即补正。实验记录，应请指导教师检

3、查同意之后，再停止实验，将设备恢复到实验前的状态。3. 实验记录实验记录是处理实验结果的依据。认真作好实验记录很重要，应按实验内容预先指定的表格记录，应认真仔细，整齐清楚。在实验中逐步养成良好的记录习惯。原始的记录要注意保存，以便查对核实时使用。根据以往实验的经验，提出以下几点参考意见：1） 稳定操作过程，在改变操作条件之后，一定要等待过程重新稳定，再开始读数记录。不稳定的操作过程，对过程熟悉之后，从过程开始，就进行读数记录。（应在实验前计划好记录的时刻或位置等）。2） 记录数据应是直读数值，不要经过运算后再记，例如停表读数1分38秒，就应记1、38 、，不应记98秒。又如U型压差计，两臂液柱

4、高差，应分别读数记录，不应只读或记液柱的差值。3） 根据测量仪表的精确度，正确读取有效数字。例如十分之一分度的温度计，读数是22.24有效数字为四位，可靠值为三位。读数的最后一位是带有读数误差的估计值，尽管带有误差，在测量工作还是进行估计，因为估计总比不估计好，一般读数误差不会超过最小刻度正负0.5。4） 对待实验记录应取科学的态度，不要主观臆测，修改记录数据，也不要随意弃舍数据。对可疑数据，除确有明显原因。如读错误记等。使数据不正常可以弃舍之外，一般应留在数据处理时检查处理，数据检查可以根据专业知识，如热量衡算原则、物料衡算原则或用误差理论。5） 记录数据应注意写清楚。记错的数字应划掉重写，

5、避免采用涂改的方法。涂改后的数字容易误读或看不清楚。4. 实验报告实验结束后。应及时处理数据。按实验报告要求，严肃认真地完成实验报告的整理、编写工作。实验报告是实验工作的总结，编写报告是对学生能力的训练，因此，要求学生应各自独立完成报告，应避免抄袭行为。实验报告应包括以下内容：1） 实验题目。2） 实验目的或任务。3） 实验的基本原理。4） 实验设备及流程，简要的操作说明。5） 原始记录表。6） 实验结果表格，图线或关系式等，并要求有一组实验数据的计算示例。7） 讨论实验报告应有分析和说服力，报告文句应力求简明，书写清楚，正确使用标点，图表应整齐的放在适当的位置，并装订成册。报告中应写出姓名、

6、班级、实验时间、同组人和指导教师姓名。报告应在指定时间叫指导教师批阅。实验数据的处理实验测定了大量数据，对这些原始数据通常都需要进行计算及处理，如作出图表进行分析比较。有时要从图中求出经验公式的系数，有时要与课本的公式或图线相对照。因此，取得的实验数据，要进行正确的处理，才能获得应有的结果。关于实验数据的计算、绘图及确定公式及其常数等方法，在此简要介绍如下。一、 数据的计算 由于计算机的普遍应用，实验数据的计算处理，完全可以编制程序有机器完成，但在编程之前，必须掌握手算方法，以便检查计算程序是否正确，而在没有条件使用计算机时仍要进行手算，故在此将实验数据计算技巧和要求作以说明。1） 实验目的要

7、求，对实验数据进行整理和计算。由于实验数据较多。为了避免重复计算。减少计算错误，可将计算式中可合并的常数加以合并，然后逐一计算。例如雷诺数的计算：Re=式中d为管径，流体密度和粘度，在对同一物料同一设备，在恒温下进行实验时均为定值，可合为常数A=d ，故有Re=Au，A值确定后，改变u便可算出Re数。2.计算时应写出一组数据的完整计算过程，以便检查在计算方法和数字计算上有无错误。计算完一组数据后，就应该判断结果是否正确合理。例如，根据已有的专业知识，孔板流量系数在0.6-0.8左右，如果计算结果为0.035或其它离奇数字，那肯定是错了，如果是计算错误及时纠正过来，可以避免一错到底，如果是实验原

8、因，可以重新实验测定。3.计算过程使用SI单位，注意有效数字，一般工程计算有效数字取三位。运算过程中可以多保留一位不定数字，计算过程的有效数字取舍，可以按“四舍五入”的原则，即凡末位有效数字后边第一位数大于5，则进位，小于5舍去不计，等于5时如前一位为奇数则进位，前一位为偶数，则舍去。例如： 27.0246 取四位得27.02（四舍），取无位得27.025（五入）27.025 取四位得27.02（偶舍）二、 实验数据标绘获得计算结果后，大多数情况都需要将实验结果标绘在座标纸上，以便观察某两个实验参数之间的关系。用图形表示，可以明显地看出数据变化的规律和趋势，有利于分析讨论问题。利用图形表示还可

9、以帮助选择经验式的函数形式或求出经验式的常数，所以正确标绘实验结果也很重要，在数据标绘时应注意以下几点。1.座标纸选择处理化工实验数据，除使用普通直角座标纸外，经常使用单对数或双对数座标纸，在使用时应根据实验数据之间的关系和特点，选定一种。1）根据数据间的函数关系和图形选择座标纸例如符合线性方程y=mx+b 关系的根据，选普通座标纸绘可得一条直线。符合y=a xn 关系的数据，选普通直角座标纸标绘是一条曲线。若选取双多数座标纸标绘就会获得一条直线。由于直线的使用处理都比较方便，所以总希望所选用的座标纸，能使数据标绘后得到直线形式。2） 数据变化的大小选择座标纸如果实验数据的两个量，数量级变化很

10、大，一般是选用双对数座标纸来表示。如果实验数据的两个量，其中一个量的数量级变化很大，而另一个变化不大，一般是使用单对数座标纸表示。例如管内流体摩察系数与Re数的关系，由于Re从102-108变化，从0.008-0.1的变化，两个量的数量级变化都很大，所以用双对数座标纸表示。又如流量计实验测的孔流系数Co和Re数的一组数据。Co0.6600.6520.6350.5500.55Re5103104105106Co变化不大，Re数变化较大，所以选用单对数座标表示比较合适。2.座标纸的使用1） 标绘实验数据，应选适当大小的座标纸，使其能充分表示实验数据大小和范围。2） 依使用的习惯自变量取横轴，因变量取

11、纵轴，按使用要求注明各轴代表的物理量和单位。3） 根据标绘数据的大小，对座标轴进行分度，所谓座标轴分度就是选择座标每刻度代表的数值大小，一般分度原则是，座标轴的最小刻度能表示出实验数据的有效数字，分度以后，在主要刻度线上应标出便于阅读的数字。4） 座标原点，对普通直角坐标，座标原点不一定从零开始，可以从欲表示的数据中，选取最小数据原点移到适当位置。而对数座标，座标轴刻度是按1、2、3、.10的对数大小划分的，每刻度仍标记真数值。当用座标表示不同大小的数据时，可以将各值乘以10n倍（n取正、负整数）。所以，其分度要遵循对数座标规律，不能任意划分，因此，座标轴的原点，只能取对数座标轴上的值作原点，

12、而不能任意确定。5） 座标轴的比例关系。座标轴的比例关系是指横轴和纵轴每刻度表示的毫米数的比例关系。一般来说，正确的选用座标轴比例关系，有助于判断两个量之间的函数关系。例如标绘层流摩察系数关系式=64/Re，以对Re作图。在等比轴双对数座标纸上，是一条斜率-45。的直线，容易看出与Re指数关系为负一次方。若用不等比轴双对数座标纸标绘，也绘得一条直线。但斜率不一定为-45。，不容易看出与Re的函数关系，一般市面出售的都是等比轴的对数座标纸，不等比轴的座标纸在教材上有时可以遇到。3.标绘数据和描线将实验结果，依自变量和因变量关系，逐点标绘在座标纸上。在同一张图有不同组数据点，应使用不同符号加以区别

13、，如用叉号、方块口、圆圈、三角，画出点子后，根据点子的分布作出一条光滑的直线或曲线，该图线应通过或接近多数实验点。个别离图线太远的点应加以剔除，作图应认真仔细，避免徒手勾画。实验一 流体阻力实验一、实验目的 测定流体在圆形直管内流动的摩摩擦阻力，确定摩擦系数和流体雷诺数Re之间的关系。二、 基本原理 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响产生阻力。阻力表现为流体能量的损失。其大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数等有关。阻力计算的各种形式常表示为：hf= J/kgHf= m液柱以上各式称为范宁公式。式中：hf以能量损失表示的阻力Hf以压头损失表示的阻力为直管摩擦系数，由于流动类型

14、不同，产生阻力的原因也不同，层流时流体流动主要克服液体粘性作用的内摩擦力，湍流时还包括涡流及管壁粗糙度的影响，因此的计算式也各不相同。层流时可以利用计算压力降的哈根泊谡叶式：=湍流时为雷诺数Re和管壁的相对粗糙度的函数，此函数的具体关系通过实验确定所得的摩擦系数图或经验公式确定。 本实验是在管长、管径和管壁粗糙度一定的条件下，用水做实验，改变流量，测定直管阻力，即流体压力降P=P1-P2，然后在分别计算和Re值。三 、实验装置 本实验装置和流程为两条水平直管道，管径202和142，测量段长1.5和1.1m，均为不锈钢光滑圆管。管路出口各自连接一只转子流量计，可计量流量。管路上还安装有球型阀、闸

15、板阀和各种管件，可以用作测量局部阻力。阻力的测量用U型和倒U型压差计。直管测量段上的测压接头，一般要求应离开进出口管件有一段直管距离，以消除流体在进出口产生的不稳定流动，通常经验认为，测压接头离开入口处和出口处分别应保持有20-40倍和4-5倍管内径d的一段直管距离。 测压接头是焊接在管壁面一短管，管壁面开有直径不大于十分之一管内径的圆孔，孔径不宜过大，表面应光滑无毛刺，否则流体流过可能冲击孔表面造成压力损失，使测量不准确。 U型和倒U型压差计两臂通过尼龙测压导管联结于测压接头上，本实验装置，U型压差计联在202的直管上，用水银作指示液。为了使用需要，装有排气夹和平衡夹。在142直管和其他管件

16、上装有一组倒U型压差计，用实验流体即水作指示液，还装有一个排气夹。 实验用水，由水泵自贮水槽输入实验管道，泵的出口及管道入口装有阀门，可控制和调节流量，实验水循环使用。四、实验方法1.实验前的准备工作：1）熟悉实验装置及流程，观察倒U型和U型压差计与测量管道的连接及测压接头在管道上的位置，弄清放水、排气、平衡夹的作用和使用方法。2）排气。打开U型压差计的平衡夹和排气夹。打开倒U型压差计组的排气夹。检查关闭泵的出口阀，启动水泵。然后慢慢打开泵的出口阀，让水流入管道和测压导管，排出管道和测压导管，排出管道和测压导管中气体。排气时可以反复调节泵出口阀和有关管道上其它阀门，使积存系统中的气体全部被流动

17、的水带出。确信系统中的气体被排净后。首先将U型压差计上部的排气夹关闭。关闭后此时U型压差计与大气不再连通（平衡夹可以待使用时再关闭），接着，关闭泵的出口阀，联接于142直管小转子流量计的阀门和202直管入口阀。然后，再慢慢开小转子流量计的阀门，此时可以看到倒U型压差计玻璃管的液体被排出，当液面降低到较低位置时，可关闭该阀，随后关闭U型压差计上部的排气夹，切断与大气连通，此时如果打开泵的出口阀，可以发现玻璃管内水面上升到适当位置，如果水面继续上升充满整个玻璃管内，说明排气夹没有关闭，排气失败，需关闭泵出口阀，重新排气处理。2.实验数据测定a） 定142直管阻力。可打开泵的出口阀，开度适当小些。然

18、后调节小转子流量计的阀门，在较小流量范围内，可测定层流时直管的摩擦系数，测量结束后关闭转子流量计阀们，关闭泵的出口阀门。b） 测定202直管阻力，首先关闭U型压差计的平衡夹，使测量两臂不再联通。打开泵的出口阀，并调节流量，可以测定在不同流速下的直管压降。 实验结束后，关闭泵的出口阀或直接停泵，然后再打开平衡夹和系统的排气夹。注意：必须弄清U型压差计上的平衡夹和排气夹的作用。在排气和使用时注意开关先后顺序，防止操作失误，可能发生冲走水银的事故。c） 局部阻力的测定可以利用装置上联接于各管件的倒U型压差计，测定不同流速下的压降，计算管件在各种条件下的局部阻力系数。d） 数据测定，层流由于流量范围较

19、小。只少取三组数据，湍流一般取8-10组数据。实验开始与结束后，都应关闭泵的出口阀检查压差计读数是否相等，否则是排气过程气泡没有排净或实验过程有气泡进入测量系统。实验结束后，请指导教师检查实验数据，通过后，停止实验，将装置恢复到实验前的状态。五、实验数据处理根据测定的数据，计算Re和值，在双对数座标纸上标绘二者的关系，并与教材比较，或按经验式关联，并与层流理论和湍流的柏拉修斯公式比较。六、 讨论1.实验中如何选择使用U型和倒U型压差计？为什么？写出压差计计算公式。2.测压导管的粗细、长短对测量有无影响？3.U型压差计的平衡夹和排气夹起什么作用？怎么使用？在什么情况下会冲走水银？如何防止？实验二

20、 离心泵性能实验1. 熟悉离心泵的操作2. 测定一定转速下的离心泵特性曲线 二、基本原理 在一定转速下，离心泵的压头H、轴功率N及效率均随实际流量Q的大小而改变。通常用水实验测出H-Q，N-Q及-Q之间的关系，并以曲线表示之，称为特性曲线，特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。 如果在泵的操作中，测得其流量Q，进出口的压力和泵消耗的功率（轴功率），则可求得其特性曲线。泵的压头为：H1泵出口处的压力表读数，以m水柱（表压）表示；H2泵入口处的真空表读数，以m水柱（表压）表示；h0压力表和真空表测压接头之间的垂直距离，m；u2压出管内水的流速，m/s；u1吸入管内水的流速，m/s；

21、 轴功率N，就是泵从电机接受到的实际功率。在本实验中不直接测量轴功率，而是用瓦特计测得电机的输入功率，再由下式求得轴功率。N轴=N电电传N电电动机的输入功率，Kw；电电动机的效率，由电动机效率曲线求得，无因次；传联轴节或其它传动装置的传动效率，无因次。联轴节取传=1。泵的效率即为有效功率与轴功率之比，由下式求得：=100%Q泵的流量，m3/s；H泵的压头，m；水的密度，kg/m3；三、实验装置 本实验用1BA-6离心泵进行实验。离心泵用三相电动机带动，将水从水槽吸入，然后由压出管排至水槽。在吸入管进口处装有滤水器，以免污水物进入水泵，滤水器上带有单向阀，以使在启动前可使泵内灌满水，在泵的吸入口

22、和压出口处，分别装有真空表和压力表，以测定水的进出口处的压力。泵的出口管线装有文氏流量计，用来计量水的流量，装有阀门用来调节水的流量或管内压力。另用三相瓦特计测量电动机输入功率。1. 了解设备，熟悉流程及所用设备。2. 检查轴承润滑情况，用手转动联轴节视其否转动灵活。3. 旋开加水漏斗及泵壳上部的放气旋塞，向泵内灌水至满，然后关闭漏斗和旋塞。4. 充满水后，关闭泵的出口阀门。此时U型压差计的平衡夹和放气夹都要打开。上述工作准备妥当，经指导教师同意，可接通电源启动电动机，使泵运转，在运转中要注意安全，防止触电及注意电机是否有过热、过大噪音或其它故障，如有不正常现象，应立即停车。与指导教师讨论其原

23、因及处理方法。5. 慢慢开启出口阀，使流量计测压接头处保持正压，让水流经测压导管，以排出测压导管的空气。排气结束，关闭U型压差计上的放气夹，再关闭平衡夹，关闭出口阀，检查压差计两臂读数是否相等，否则应重新排气。6. 用出口阀调节流量，从零到最大，取8-10组数据。数据取完后关闭出口阀，检查U型压差计两臂读数是否相等，否则可能是实验过程中有漏气现象，应检查原因，并考虑是否重做实验。7. 实验结束后，停电动机，打开U型压差计上部的平衡夹和放气夹。五.数据处理在方格座标纸上作泵的特性曲线，并根据所得曲线，标示适宜操作区。六.讨论1. 为什么流量越大，入口处真空表的读数越大？出口处的压力表读数越小？2

24、. 你对离心泵的操作，如先充液，封闭启动，选在高效区操作等如何理解？3. 指出离心泵的设计点及其对应的参数值（Q、H、N）。实验三 圆形直管气体传热膜系数的测定一 、实验目的 测定空气在圆形直管内强制湍流的传热膜系数，并用准数方程整理经验公式。 由因次分析得到流体在无相变化的稳定传热中，传热膜系数准数方程的一般形式为：Nu=f（Re ，Pr ，Gr），对强制湍流Gr准数可以忽略，即Nu=f（Re ，Pr）或Nu=BRem Pr n _（1）系数B、m、n可以由实验来决定。管内传热膜系数可以由下列方程求出，由传热量：Q = W Cp （t2t1）（2）和传热基本方程：Q=KAtm （3） 求出K

25、=上式中的符号分别表示：Q单位时间传热量J/S ，W空气流量Kg/S Cp空气进出口温度下的平均比热J/ Kgt1、t2空气的进、出口温度K换热器的总传热系数W / m2A 传热面积（以管内径为基准）m2tm对数平均温度差tm=，t1=T-t1 , t2=T-t2T饱和水蒸气温度 再根据总传热系数计算式，求管内空气传热膜系数1 =+（4）上式中：1管内空气传热膜系数W / m22管外水蒸气传热膜系数W / m2b管壁厚度m管材导热系数W / m由于空气和蒸汽冷凝的传热过程中，热阻主要集中在管内空气一侧，而管外冷凝和管壁热阻远比空气侧热阻小，可近似取1K 实验测定空气的流量、进出口温度求出不同流

26、速下的1，同时求出Nu、Re，由于气体被加热，已知Prn的指数n=0.4，将（1）式改写，并取对数得 log（Nu/Pr0.4）=logB+mlogRe由此可见，若以Nu/Pr0.4与Re在双对数座标纸上标绘，应得一直线，其斜率为m再由式（1）求得B，即：B=由此可以确定出经验公式的B和m。研究结果，当Re10000，Pr=0.7-2500时，B=0.023 ，m=0.8经验公式可表示为：Nu=0.023Re0.8Prn二、实验装置 本实验装置为一单套管换热器，主要部分为一水平放置的加热黄铜管，内径d=24mm，壁厚b=3.5mm，加热部分管长 l=1.59mm（另一组为紫铜管，内径d=28m

27、m，b=3mm，管长l=1.6mm）外套2英寸水蒸汽管，并用保温材料保温。空气由叶式鼓风机送入管内，进出口处装有温度计测量温度，用文氏流量计测量流量，蒸汽由锅炉送来，经针型阀调节进入套管环隙空间，套管上装有压力表，监视蒸汽的压力，并由此蒸汽压力确定冷凝温度。三、实验方法1. 熟悉空气系统和蒸汽系统的流程，了解空气流量的调节和计量方法，了解蒸汽压力的控制和调节方法。2. 将空气系统的空气调节阀（支路阀），完全打开，此时进入换热器系统的空气最小，然后再启动风计，实验时空气流量由空气调节阀控制和调节。3. 慢慢打开针型阀。通入蒸汽，控制一定压力，让蒸汽进入套管加热实验装置，稍等片刻压力表便有指示，注意控制好针型阀，避免蒸汽量过多，压力过大，使压力表指针超过最大值。打开套管上的放气旋塞，排除蒸汽，让蒸汽将套管中空气带出，排尽套管中空气，关小旋塞，使其稍有泄漏，用以排放蒸汽中夹带的不凝气体，打开冷凝水贮水罐旋塞（或阀门）放净罐内冷凝液，然后关闭旋塞。4. 调节空气流量，用针型阀控制加热蒸汽压力，并保持压力恒定，传热稳定后测定实验数据，记录空气的流量，蒸汽压力和进、出口空气温度，改变空气流量从小到大，测