化工原理实验多媒体裸件 化工原理教学实治中心 2002年1月
化工原理实验多媒体课件 化工原理教学实验中心 2002 年 1 月
序言 一、化工原理实验的特点 1.工程实验 工程实验与基础实验的区别： A.面对复杂的实际问题和工程问题； B.采用的方法是经验的或半理论半经验的： C.处理对象是复杂的（变量多、物料变化大、设备尺 寸悬殊)。 工程实验经常采用的方法为：因次分析法和数学模型法
序言 一、化工原理实验的特点 1.工程实验 工程实验与基础实验的区别： A. 面对复杂的实际问题和工程问题； B. 采用的方法是经验的或半理论半经验的； C. 处理对象是复杂的(变量多、物料变化大、设备尺 寸悬殊)。 工程实验经常采用的方法为：因次分析法和数学模型法
因次分析法： 黑箱法，不需要对过程的深入理解，不需要采用真 实的物料、真实流体或实际的设备尺寸，只需借助模拟 物料（如空气、水、黄砂等）在实验室规模的小设备中， 经一些预备性的实验或理性的推断得出过程因素，从而 加以归纳和概括成经验方程， 因次分析法的优点： 由小见大、由此及彼、威少工作量 因次分析法原理： (1).物理方程的一致性 (2).T定理：任一方程可写成无因次方程 (3).相似原理：工业上与实验室无因次准数相等
因次分析法： 黑箱法，不需要对过程的深入理解，不需要采用真 实的物料、真实流体或实际的设备尺寸，只需借助模拟 物料(如空气、水、黄砂等)在实验室规模的小设备中， 经一些预备性的实验或理性的推断得出过程因素，从而 加以归纳和概括成经验方程， 因次分析法的优点： 由小见大、由此及彼、减少工作量。 因次分析法原理： (1).物理方程的一致性 (2).π定理：任一方程可写成无因次方程 (3). 相似原理：工业上与实验室无因次准数相等
2.实验目的 掌握处理工程问题的实验方法；理论联系实际。 3.实验允许误差 3~5号，甚至可达20号
2. 实验目的 掌握处理工程问题的实验方法；理论联系实际。 3. 实验允许误差 3~5%，甚至可达20%
二、因次分析法 1.因次、基本因次、导出因次和无因次数 因次：量纲，物理量单位的种类； 基本因次：基本物理量的因次； 导出因次：导出物理量的因次，例如：速度ū 无因次数：因次为0，例如：雷诺数Re 2.物理方程因次一致性 例如： 1+28 S=1 s[L],u0[LT-1],t[T],g[LT-2]
二、因次分析法 1．因次、基本因次、导出因次和无因次数 因次：量纲，物理量单位的种类； 基本因次：基本物理量的因次； 导出因次：导出物理量的因次，例如：速度u 无因次数：因次为0，例如：雷诺数Re 2．物理方程因次一致性 例如： s [L]，u0 [LT-1]，t [T]，g[LT-2] 2 0 2 1 s = u t + gt
3.π定理及因次分析法 某一物理现象中有n个独立变量，x1,x2.xn, 因变量y可以用因次一致关系来表示： y=F (x1,x2...xn) 或f(y,x1,x2xn)=0 由于方程中各项因次一致，函数f可以改为 (n-m)个独立的无因次数间的关系。 f(1,几2，几3…兀n-m )=0
3．π定理及因次分析法 某一物理现象中有n个独立变量，x1，x2…xn， 因变量y可以用因次一致关系来表示： y=F（x1，x2…xn）， 或f（y，x1，x2…xn）=0 由于方程中各项因次一致，函数f可以改为 （n-m）个独立的无因次数间的关系。 f（ π1，π2 ，π3 … πn-m ）=0
因次分析的步骤： A.确定对所研究的物理现象有影响的独立变量，设有 个，f(x1,x2xn)=0; B.选择基本因次，力学中[M],[工]， [T],并用基本 因次表示出所有各变量的因次； c.选择个变量作为基本变量（相互独立），流体力学中可 选p,d,u为基本变量 D.列出无因次数，一般形式为： E.该物理现象可以用(n-m)个参数的函数F来表达： .改变无因次数进行实验，以求得的具体实现形式
因次分析的步骤： A.确定对所研究的物理现象有影响的独立变量，设有n 个，f（x1，x2…xn）=0； B.选择基本因次，力学中[M], [L], [T]，并用基本 因次表示出所有各变量的因次； C.选择m个变量作为基本变量(相互独立),流体力学中可 选ρ,d ,u 为基本变量； D.列出无因次数，一般形式为： E.该物理现象可以用（n-m）个参数的函数F来表达； F.改变无因次数进行实验，以求得F的具体实现形式。 c C b B a i i A π =x x x x
实例：某厂采用·300的管道，将硫酸从A地输送到B地，距离为50m,求 该段距离的阻力损失？ 采用因次分析法： [1]流体性质：密度p,粘度μ；设备的几何尺寸：管径d, 管长1，管壁粗糙度e;流动条件：流速u;阻力损失hf; fhf,p,μ，d,1,e,u)=0七个变量，工作量106 [2]分析各变量的因次：p[L-3],μ[ML1T-1],d[L], 1[L],e[L],u[LT],hf[L2T-2]; [3]选定基本变量：p,d,u [4]确定无因次数： π1=4pud9 [ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]5[L]C=[MOLOTO]
实例：某厂采用φ300的管道，将硫酸从A地输送到B地，距离为50m，求 该段距离的阻力损失？ 采用因次分析法： [1]流体性质：密度ρ，粘度μ；设备的几何尺寸：管径d， 管长l，管壁粗糙度ε；流动条件：流速u；阻力损失hf； f (hf ,ρ, μ, d, l, ε, u)=0 七个变量，工作量106 [2]分析各变量的因次：ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]，d[L]， l[L]，ε[L]，u[LT-1]， hf[L2 T-2]； [3]选定基本变量：ρ，d， u； [4]确定无因次数： [ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c=[M0L0T0] a b c π = µρ u d 1
解之得：a=-1,b=-1,c=-1 所以 改写为熟悉的形式： pud pud π1= 同理可得： 2 π3 -d 4 =hf/u2 [5] F(π1，元2，π3，π4)=0 四个变量，工作量103 实验室选取：管径30的管子，可由)计算出管长为：5米 π2=l/d,50/300=L/30,L=5米 由兀计算出流速u,由兀4计算出hf
解之得：a=-1，b=-1，c=-1 所以 ，改写为熟悉的形式： 同理可得： π4 =hf/u2 [5] 四个变量，工作量103 实验室选取：管径φ30的管子，可由π2计算出管长为：5米 π2 =l/d, 50/300 = L/30, L=5米 由π1计算出流速u，由π4计算出hf ρud µ π 1 = µ ρ π ud 1 = d l π 2 = d ε π 3 = ( , , , ) 0 F π 1 π 2 π 3 π 4 =
流体流功力的则定 一、实验目的和内容 1.目的 [1]熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织 方法及测定摩擦阻力系数的工程意义； [2]学会压差计和流量计的使用方法： [3]识别组成管路的各个管件、阀门，并了解其作用： [4]学会用因次分析法分析规划实验 2.内容 [1]测定特定e下直管摩擦系数和雷诺数的关系： [2]测定流体流经阀门时的阻力系数
流体流动阻力的测定 一、实验目的和内容 1.目的 [1]熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织 方法及测定摩擦阻力系数的工程意义； [2]学会压差计和流量计的使用方法； [3]识别组成管路的各个管件、阀门，并了解其作用； [4]学会用因次分析法分析规划实验。 2.内容 [1] 测定特定ε/d下直管摩擦系数和雷诺数的关系； [2]测定流体流经阀门时的阻力系数