化工原理实验课程简介.ppt
化工原理实验课程简介化工原理实验课程简介2017年4月一、实验课程性质一、实验课程性质l化工原理是化学工程与工艺、环境工程、制药工程等专业必修的基础技术课程。化工原理实验是化工原理课程的实验部分，它属于工程实验范畴，也是工程实践教学的开始。贯穿本课程的三大守恒定律为“质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律”。本课程主要介绍化工生产过程中所共有的典型的单元操作过程，它们在化学工业生产中占有非常重要的地位和意义。本课程作为化学工程与工艺专业的专业基础课，独立开设实验课城。二、实验课程目的二、实验课程目的l本课程的目的在于巩固和深化化工原理课程的理论知识、掌握化工原理的专业实验技术与实验研究方法。通过本课程的学习，使学生掌握化工原理实验的基本技术和操作技能、掌握化工原理实验研究的基本方法，深化对传递过程的理解，培养学生从事实验研究的能力、训练学生分析和解决问题的能力、使学生养成理论联系实际和严肃认真的学习态度，提高学生的独立思考能力和创新能力。 三、实验课程内容的教学要求三、实验课程内容的教学要求l本课程内容包括与化工原理课程密切相关的各个单元操作的实验部分。按动量传递、热量传递、质量传递的次序，由简入深的开设实验。具体内容包括：l实验实验1 雷诺实验：了解管内流体质点的运动方式，认识不同流动形态的特点，掌握判别流行的准则；观察圆直管内流体作层流、过渡流、湍流的流动形态；确定临界雷诺数；熟悉转子流量计的工作原理。l实验实验2离心泵特性曲线的测定：熟悉离心泵的结构与操作方法，了解常用的测压仪表；掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的认识；了解离心泵的气蚀现象；了解涡流流量计的工作原理。三、实验课程内容的教学要求三、实验课程内容的教学要求l实验实验3流体流动阻力的测定：学习直管摩擦阻力压力降Pf、直管摩擦因数的测定方法；掌握在不同流量下摩擦因数与雷诺数Re之间的关系及其变化规律；学习局部阻力系数的测定。l实验实验4 恒压过滤参数的测定：掌握恒压过滤常数K、通过单位过滤面积当量滤液量qe、物料的特性常数k和压缩指数s的测定方法，加深对过滤操作中各影响因素的理解；了解一般过滤设备的构造和操作方法。l实验实验5 流化床实验：观察流化床中气固两相的流动现象；测定最小流化速率umf；测定流态化过程曲线( lgp lg u )。三、实验课程内容的教学要求三、实验课程内容的教学要求l实验实验6换热器的操作和传热系数的测定：了解换热器的结构；掌握传热系数的测定方法；学会换热器的操作方法；了解电阻温度计的测温原理。l实验实验7填料塔精馏实验：熟悉填料塔的结构及精馏流程；掌握填料精馏塔的操作；学会测定填料等板高度(HETP )的实验方法。l实验实验8吸收总传质系数的测定：了解填料吸收塔的结构和吸收操作的基本流程；掌握总体积传质系数Kya的测定方法；测定空塔气速与吸收剂用量对总传质系数的影响。三、实验课程内容的教学要求三、实验课程内容的教学要求l实验实验9振动筛板塔萃取实验：了解振动筛板塔的结构特点；掌握振动筛板塔的萃取操作；掌握液液萃取时传质单元高度的实验测定方法。l实验实验10干燥操作和干燥特性曲线的测定：了解沸腾床干燥器结构特点与操作；学会干燥特性曲线的测定方法；了解干燥速率的影响因素；建立对于干燥操作过程的感性认识，加深对操作原理的理解四、考核方式及成绩评定标准四、考核方式及成绩评定标准l本门课程成绩评定以“4+3+3”的综合学习成绩统计，即平时成绩占40%(包括出勤率、课堂表现、积极回答问题及解决问题的能力等成绩)，实践成绩占30%（每个实验项目单独考核，包括实验报告的整理、实验结果的计算及讨论等成绩）；期末成绩占30%（考试形式为标准化闭卷笔试，百分制评分，主要考察化工原理实验的基本知识和基本理论）。五、教材及参考书五、教材及参考书 l实验教材：实验教材：l李思政编著：简明化工原理实验， 兰州大学出版社，2007年，西北民族大学“十一五”规划教材。l参考教材：参考教材：l1.雷良恒、潘国昌、郭庆丰，化工原理实验，清华大学出版社，1994年。l2.谭天恩、窦梅、周明华等编著，化工原理（第三版），化学工业出版社，2006年3月。实验实验3 流体流动阻力的测定流体流动阻力的测定 2011年4月l1.学习直管摩擦阻力压力降Pf、直管摩擦因数的测定方法；l2.掌握在不同流量下摩擦因数与雷诺数Re之间的关系及其变化规律；l3.学习局部阻力系数的测定。 一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理l管路阻力的计算是流体输送的核心问题之一，也是管路设计的重要内容，其计算方法建立在阻力实验测定的基础之上。l流体流过管路的流动阻力包括直管阻力和局部阻力两部分。应用摩狄摩擦系数图计算直管阻力，以及应用当量长度法或阻力系数法计算局部阻力。实验实验2 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 2011年4月l1.熟悉离心泵的结构与操作方法，了解常用的测压仪表；l2.掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的认识；l3.了解离心泵的气蚀现象；l4.了解涡流流量计的工作原理。一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理l离心泵是依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的。叶轮内的液体受到叶片的推动与叶片共同旋转；在离心力作用下，液体由叶轮中心向叶轮外周运动，并被甩出至蜗壳形的泵壳流道中；同时在叶轮吸入口形成低压，使吸入池中的液体被源源不断地吸入，从而产生连续的抽送作用。二、实验原理二、实验原理l1.离心泵方程l式中： HT - 理论压头； r2 - 叶轮半径； - 叶轮旋转角速度； QT - 理论流量； 2 - 叶片出口端的倾角； b2 - 叶轮出口处叶轮宽度。2222cot2TTrHQgb g二、实验原理二、实验原理l2.离心泵的主要性能参数l离心泵的主要性能参数包括流量Q、压头H、有效功率Ne、轴功率N、效率 。 泵的最佳参数，即最高效率点(也称设计点)所对应的参数，标明在离心泵的铭牌上。l由实验测定的HQ曲线、 NQ曲线、Q曲线，反映离心泵的基本性能，称作离心泵的特性曲线。 HNQ NQQHQ图1 离心泵特性曲线二、实验原理二、实验原理l3.流量测量 泵的流量由涡轮流量计测定： Q = 10-3 ( f / ) ， m3s-1 式中： f - 涡轮流量计二次仪表显示的脉冲数； - 涡轮流量计的流量系数，例如，实验装置中某仪表： =317.74 。l4.轴功率测定 电机功率由功率表(单相)测定，故采用三相电时： N电机 = 3N读数 二、实验原理二、实验原理l5.泵的效率l泵轴转动所做的功并不是全部转化为流体的能量，泵在运转中存在种种机械能损失，包括容积损失、水力损失和机械损失。所以泵的效率为： = Ne / Nl由压头H和流量Q可计算出泵的有效功率: Ne = HQgX10-3 ( kw )l式中： Ne - 泵的有效功率 ( kw )； Q - 泵的排出量 (m3 s-1) 。 二、实验原理二、实验原理l6.流量调节l离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点，输送系统的流量调节实际上就是改变泵的工作点的位置。离心泵的流量调节方式较多，如通过出口阀、改变转速、车削叶轮等方式进行流量调节。 HQ图 2 离心泵的流量调节三、实验装置4562137891. 离心泵 2. 真空表 3. 压力表 4. 涡轮流量计5. 流量调节阀 6. 引水阀 7. 灌水阀 8. 上水阀9. 排水阀 10.水箱图3 测定离心泵特性曲线的实验装置A流程三、实验装置图3 测定离心泵特性曲线的实验装置B流程水 槽 离 心 泵 功 率 传 感 器 涡 轮 流 量 计 四、操作步骤l1.实验前先熟悉设备上各个仪表和部件的使用方法，了解有关注意事项。l2.将水槽加满水，注意检查水槽内是否有大块的固体颗粒。l3.将“流量调节阀”关闭，开启“总开关”，再开启“离心泵开关”，缓慢调节流量调节阀，调节流量至所需流量。l4.待系统稳定（约5分钟），记录流量、功率、泵出口压力、泵入口真空度。l5.改变流量，重复步骤4。l6.实验结束，关闭电源，一切复原。五、注意事项l保持水箱清洁，不允许有纤维状杂质，以防涡轮流量计的涡轮被卡住；应定期将涡轮传感器从管路上拆卸下来进行清洗，去除缠绕在位于涡轮前后的导流器上的纤维状杂质；安装时要注意传感器上用箭头标明的安装方向，避免反向安装；l实验前注意仪表的辅助电源(12V稳压电源)的开启；l启动离心泵前, 引水灌泵 ，关闭流量调节阀 ，拉下功率表开关；l停泵前应先关闭出口阀，以避免排出管路的流体倒流入泵内，使叶轮受到冲击而损坏；l开或关流量调节阀时,动作要轻柔,慢慢调节,以避免管路上的涡轮传感器受到剧烈冲击而影响测量精度。特别提示：严禁在无液时启动离心泵!六、实验记录与处理两测压口之间垂直高度差： m水的平均温度： 序号流量，m3/h压力，kPa真空度，kPa电机功率，W12七、思考题l为什么在启动离心泵前要引水灌泵?l为什么在启动离心泵前要关闭出口阀和拉下功率表开关?l为什么离心泵的流量调节阀安装在出口管路上?l为什么离心泵的吸入管路的管径大于排出管路的管径?l为什么严禁在无液情况下启动离心泵?l离心泵的流量能不能超过铭牌上的标示值?l测量时流量显示仪表上的光柱在最大流量下应是满刻度吗?还是在仪表量程的中间为宜?
