※实验一流体流动阻力测定 ※实验二离心泵特性曲线测定 ※实验三空气-蒸汽对流给热系教测定 ※实验四填料塔吸收传质系数的测定 ※实验五筛板塔精馏过程实验 ※实验六液液萃取实验 ※实验七膜分离实验 实验一流体流动阻力测定 实验目的 1.掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法 2.测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系,验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线 3.测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 4.学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。 识辨组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。 二、实验任务 冶金化工管路是由直管和各种管阀件构成,流体通过直管和各种管阀时,必定存在阻力(为什 么?)。因此,在进行管路的设计和流体机械的选型中,阻力的大小是一个十分重要的参数。如何 测定这些阻力?阻力的变化有何规律?它与哪些因素有关?另流体在输送过程还需要计量,请你利 用实验室现有的“全数字化流体流动阻力实验装置”装置,应用已学知识(包括实验所需的自学知 识)独立设计实验方案,完成以下实验: 1.不可压缩流体在不同的圆形直管中(管材不同)做层流或湍流流动时的沿程阻力随Re变化规 律的测定。 2.不可压缩流体在流过不同的管阀件(如截止阀、球阀、突然扩大、突然缩小、孔版流量计孔 口、弯头等,此处只以全开闸阀为实验对象)时的阻力损失的大小的测定 基本原理 流体通过由直管、管件(如三通和弯头等)和阀门等组成的管路系统时,由于粘性剪应力和涡 流应力的存在,要损失一定的杋械能。流体流经直管时所造成杋机械能损失称为直管阻力损失。流体 通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为: f p1-p2 2dA (1-2) 式中:λ—直管阻力摩擦系数,无因次 d—直管内径,m
※ 实验一 流体流动阻力测定 ※ 实验二 离心泵特性曲线测定 ※ 实验三 空气－蒸汽对流给热系数测定 ※ 实验四 填料塔吸收传质系数的测定 ※ 实验五 筛板塔精馏过程实验 ※ 实验六 液-液萃取实验 ※ 实验七 膜分离实验 实验一 流体流动阻力测定 一、实验目的 1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。 3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数x。 4．学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、实验任务 冶金化工管路是由直管和各种管阀件构成，流体通过直管和各种管阀时，必定存在阻力（为什 么？）。因此，在进行管路的设计和流体机械的选型中，阻力的大小是一个十分重要的参数。如何 测定这些阻力？阻力的变化有何规律？它与哪些因素有关？另流体在输送过程还需要计量，请你利 用实验室现有的“全数字化流体流动阻力实验装置”装置，应用已学知识（包括实验所需的自学知 识）独立设计实验方案，完成以下实验： 1．不可压缩流体在不同的圆形直管中（管材不同）做层流或湍流流动时的沿程阻力随Re变化规 律的测定。 2．不可压缩流体在流过不同的管阀件（如截止阀、球阀、突然扩大、突然缩小、孔版流量计孔 口、弯头等，此处只以全开闸阀为实验对象）时的阻力损失的大小的测定。 三、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡 流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体 通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1．直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： （1—1） （1—2） 式中：λ —直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m；
卹r—流体流经/米直管的压力降,Pa 力r—单位质量流体流经迷直管的机械能损失,Jkg; p-流体密度,kgm3 l—直管长度,m u—流体在管内流动的平均流速,m/s 由式(1-2)可知,欲测定λ,需确定l、d,测定r、l、p、μ等参数 l、d为装置参数(装置参数表格中给出),p、μ通过测定流体温度,再查有关手册而得,u通过 测定流体流量,再由管径计算得到。 aua 雷诺准数 (1-3) 例如本装置采用涡轮流量计测流量,V,m3/h。 1=900x2 卹r可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定,或采用差压变送器和二次仪表直接 显示数值。 将实验装置结构参数l、d,由流体温度査得的流体物性参数ρ、μ,及根据实验时测定的流量V计 算出的u、液柱压差计的读数R,流体流经米直管的压力降,代入式(1-2)和式(1-3)求取和 Re。因此,通过改变流体的流量可测定出不同Re下的摩擦阻力系数λ,即可在双对数坐标下得出一 定相对粗糙度的管子的Re元的关系 2.局部阻力系数ξ的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法,即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的杋槭能损失看作与某一长度为λ的同直径的管道所产生的机械能 损失相当,此折合的管道长度称为当量长度,用符号冫表示。这样,就可以用直管阻力的公式来计算 局部阻力损失,而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计 算,则流体在管路中流动时的总机械能损失Σγ为 2+∑ ∑"r=A-d (2)阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数, 局部阻力的这种计算方法,称为阻力系数法。即: (1-6) (1-7) 式中:ξ一局部阻力系数,无因次 4r一局部阻力压强降,Pa:(本装置中,所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降,直 管段的压降由直管阻力实验结果求取。) p一流体密度,kg/m3
—流体流经l米直管的压力降，Pa； —单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg； ρ —流体密度，kg/m3 ； l —直管长度，m； u —流体在管内流动的平均流速，m/s。 由式（1—2）可知，欲测定λ，需确定l、d，测定 、u、ρ、μ等参数。 l、d为装置参数（装置参数表格中给出）， ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过 测定流体流量，再由管径计算得到。 雷诺准数 （1—3） 例如本装置采用涡轮流量计测流量，V，m3 /h。 （1—4） 可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表直接 显示数值。 将实验装置结构参数l、d，由流体温度查得的流体物性参数ρ、μ，及根据实验时测定的流量V计 算出的u、液柱压差计的读数R，流体流经l米直管的压力降 ，代入式 (1—2)和式 (1—3)求取λ和 Re。因此，通过改变流体的流量可测定出不同Re下的摩擦阻力系数 ，即可在双对数坐标下得出一 定相对粗糙度的管子的Re- 的关系。 2．局部阻力系数x 的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1) 当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为 的同直径的管道所产生的机械能 损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算 局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计 算，则流体在管路中流动时的总机械能损失 为： (1—5) (2) 阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数， 局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： (1—6) 故 (1—7) 式中：x —局部阻力系数，无因次； －局部阻力压强降，Pa；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直 管段的压降由直管阻力实验结果求取。） ρ —流体密度，kg/m3 ；
u—流体在小截面管中的平均流速,m/s 待测的管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失 所以,通过改变流体的流量可测定并计算出不同Re下的局部阻力系数,求其平均值。 四、实验装置与流程 实验装置 实验装置如图1-1所示: 流体流动阻力特性曲线测定实验 安[压室气 日有实验 光管 入力输 请入数据表 图1—1实验装置流程示意图 2实验流程 实验对象部分是由贮水箱,离心泵,不同管径、材质的水管,各种阀门、管件,涡轮流量计和 倒压力变送器等所组成的。管路部分有三段并联的长直管,分别为用于测定局部阻力系数,光滑管 直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管,其上装有待测管件(闸阀) 光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管,而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较 粗糙的镀锌管。 水的流量使用涡轮流量计测量,管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录 3.装置参数(装置参数如表1-1所示。) 表1—1装置参数表 管内径(m)测量段长度 名称 材质 管路号 管内径 cm 装置 局部阻力 闸阀 IA 100(其中 20.0 管长95cm) 光滑管 不锈钢管 19.0 100 粗糙管 镀锌铁管 IC 21.0 100 五、实验步骤 泵启动:首先对水箱进行灌水,然后关闭出口阀,打开总电源和仪表开关,启动水泵,待电 机转动平稳后,把出口阀缓缓开到最大
u —流体在小截面管中的平均流速，m／s。 待测的管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。 所以，通过改变流体的流量可测定并计算出不同Re下的局部阻力系数 ，求其平均值。 四、实验装置与流程 1．实验装置 实验装置如图1—1所示： 图 1—1实验装置流程示意图 2.实验流程 实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和 倒压力变送器等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管 直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)； 光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较 粗糙的镀锌管。 水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录 仪。 3．装置参数（装置参数如表1—1所示。） 表1—1 装置参数表 装置 1—1 名称 材质 管内径（mm） 测量段长度 管路号 管内径 （cm） 局部阻力 闸阀 1A 20.0 100（其中直 管长95cm） 光滑管 不锈钢管 1B 19.0 100 粗糙管 镀锌铁管 1C 21.0 100 五、实验步骤 1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电 机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大
2.实验管路选择:选择实验管路,把对应的进口阀打开,并在出口阀最大开度下,保持全流量 流动5-10min 3.排气:在计算机监控界面点击“引压室排气”按钮,则差压变送器实现排气。 4.流量调节:手控状态变频器输岀选择100,然后开启管路岀口阀,调节流量,让流量从I到 4m3/h范围内变化,建议每次实验变化0.5m3h左右。每次改变流量,待流动达到稳定后,记 下对应的压差值;自控状态,流量控制界面设定流量值或设定变频器输出值,待流量稳定记录相 关数据即可。 5.计算:装置确定时,根据ΔP和u的实验测定值,可计算λ和ξ,在等温条件下,雷诺数 Re=dupμ=Au,其中A为常数,因此只要调节管路流量,即可得到一系列λ~Re的实验点,从 而绘出λ~Re曲线。 6.实验结束:关闭出口阀,关闭水泵和仪表电源,清理装置。 六、实验数据处理 根据上述实验测得的数据填写到下表: 实验日期: 实验人员 学号 直管基本参数 温度: 光滑管径 粗糙管径 局部阻力管径 表1—2实验数据表 局部阻力所测总压差 序号流量(m3)光滑管压差Pa粗糙管压差Pa P 七、实验报告 实验报告中要求写出你所采用的实验方案,试验中的具体实验步骤(不能照抄上述实验步 1.根据粗糙管实验结果,在双对数坐标纸上标绘出λ~Re曲线,对照化工原理教材上有关曲线 图,估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。 根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程,计算其误差。 3.根据局部阻力实验结果,求出闸阀全开时的平均ξ值 4.对实验结果进行分析讨论 八、思考题
2. 实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量 流动5－10min。 3. 排气：在计算机监控界面点击“引压室排气”按钮,则差压变送器实现排气。 4．流量调节：手控状态,变频器输出选择100,然后开启管路出口阀，调节流量，让流量从1到 4m3 /h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3 /h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记 下对应的压差值;自控状态,流量控制界面设定流量值或设定变频器输出值,待流量稳定记录相 关数据即可。 5．计算：装置确定时，根据 和u的实验测定值，可计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数 Re=duρ/μ=Au，其中A为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列λ～Re的实验点，从 而绘出λ～Re曲线。 6．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。 六、实验数据处理 根据上述实验测得的数据填写到下表： 实验日期： 实验人员： 学号： 温度： 装置号： 直管基本参数： 光滑管径 粗糙管径 局部阻力管径 表1—2 实验数据表 序号 流量(m3 /h) 光滑管压差Pa 粗糙管压差Pa 局部阻力所测总压差 Pa 七、实验报告 实验报告中要求写出你所采用的实验方案，试验中的具体实验步骤（不能照抄上述实验步 骤）。 1．根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ～Re曲线，对照化工原理教材上有关曲线 图，估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。 2．根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其误差。 3．根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值。 4．对实验结果进行分析讨论。 八、思考题
1.在对装置做排气工作时,是否一定要关闭流程尾部的出口阀?为什么? 2.如何检测管路中的空气已经被排除干净? 3.以水做介质所测得的入~Re关系能否适用于其它流体?如何应用? 4.在不同设备上(包括不同管径),不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上? 5.如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直,对静压的测量有何影响? ▲返回 实验二离心泵特性曲线测定 、实验目的 1.了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用 2.掌握离心泵特性曲线测定方法; 3.了解电动调节阀的工作原理和使用方法。 二、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程 H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由 于泵内部流动情况复杂,不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。 2.1扬程H的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面,列机械能衡算方程: P +H=z2+22+-2-+2 起2g 由于两截面间的管长较短,通常可忽略阻力项,速度平方差也很小故可忽略,则有 PI =H0+H1(表值)+H2 (2-2) 式中:B=z2-21,表示泵出口和进口间的位差,m p一一流体密度,kg/m3 g—一重力加速度m/s2 p1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压,Pa; H1、H2-—分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m; u1、u2-—分别为泵进、出口的流速,m/s; z1、z2-—分别为真空表、压力表的安装高度,m
1．在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀?为什么? 2．如何检测管路中的空气已经被排除干净? 3．以水做介质所测得的λ～Re关系能否适用于其它流体?如何应用? 4．在不同设备上(包括不同管径)，不同水温下测定的λ～Re数据能否关联在同一条曲线上? 5．如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响? ▲ 返 回 实验二 离心泵特性曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用； 2. 掌握离心泵特性曲线测定方法； 3. 了解电动调节阀的工作原理和使用方法。 二、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程 H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由 于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 2.1扬程H的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： （2－1） 由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项 ，速度平方差也很小故可忽略，则有 （2－2） 式中： ，表示泵出口和进口间的位差，m； ρ——流体密度，kg/m3 ； g——重力加速度 m/s2 ； p1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa； H1、H2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m； u1、u2——分别为泵进、出口的流速，m/s； z1、z2——分别为真空表、压力表的安装高度，m
由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵 的扬程 2.2轴功率N的测量与计算 N=M电×k(W)(2-3) 其中,N电为电功率表显示值,k代表电机传动效率,可取k=0.95 2.3效率n的计算 泵的效率n是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获 得的实际功,轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机 械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算: Ne= hepg H≈g 故泵效率为: -×100% (2-5) 2.4转速改变时的换算 泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时,其转速 会有变化,这样随着流量Q的变化,多个实验点的转速n将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须 将实测数据换算为某一定转速n'下(可取离心泵的额定转速2900rpm)的数据。换算关系如下: 流量 Q (2-6) H=H 扬程 轴功率 M()3 (2-8) 2Hpg 效率 (2-9) 、实验装置与流程 离心泵特性曲线测定装置流程图如图2-1。 一 制江中控教但器设限公司 离心泵性能特性曲线测定实验 口请人教删表 图2-1实验装置流程示意图
由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵 的扬程。 2.2轴功率N的测量与计算 （W） （2－3） 其中，N电为电功率表显示值，k代表电机传动效率，可取 。 2.3效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获 得的实际功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机 械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算： （2－4） 故泵效率为： （2－5） 2.4转速改变时的换算 泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速 会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须 将实测数据换算为某一定转速n¢下（可取离心泵的额定转速2900rpm）的数据。换算关系如下： 流量 （2—6） 扬程 （2－7） 轴功率 （2－8） 效率 （2－9） 三、实验装置与流程 离心泵特性曲线测定装置流程图如图2-1。 图2－1 实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项 4.1实验步骤 1)清洗水箱,并加装实验用水。给离心泵灌水,排出泵内气体。 2)检査电源和信号线是否与控制柜连接正确,检査各阀门开度和仪表自检情况,试开状态下检査 电机和离心泵是否正常运转。 3)实验时,逐渐打开调节阀以増大流量,待各仪表读数显示稳定后,读取相应数据。(离心泵特 性实验部分,主要获取实验参数为:流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵 转速n,及流体温度t和两测压点间高度差H0。) 4)测取10组左右数据后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据(如离心泵型号,额定流量、扬 程和功率等)。 4.2注意事项 1)一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作,以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养, 防止叶轮被固体颗粒损坏。 2)泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。 五、数据处理 实验日期:实验人员:学号 班级 装置号:_离心泵型号:_额定流量: 额定扬程 额定功率: 泵进出口测压点高度差Ho 流体温度t: 5.1记录实验原始数据如表2一1 表2-1实验原始数据记录 实验次 泵进口压力 泵出口压力p 电机功率N 泵转速n (m3h) p1(kPa (kPa) 电(kW) (r/m) 5.2根据原理部分的公式,按比例定律校合转速后,计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率,如表2 表2一2各流量下的泵扬程、轴功率和效率 实验次数流量Q(m3/h)扬程H(m)轴功率N(kW)泵效率n(%) 六、实验报告
四、实验步骤及注意事项 4.1实验步骤 1) 清洗水箱，并加装实验用水。给离心泵灌水，排出泵内气体。 2) 检查电源和信号线是否与控制柜连接正确，检查各阀门开度和仪表自检情况，试开状态下检查 电机和离心泵是否正常运转。 3) 实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取相应数据。（离心泵特 性实验部分，主要获取实验参数为：流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵 转速n，及流体温度t和两测压点间高度差H0。） 4) 测取10组左右数据后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、扬 程和功率等）。 4.2注意事项 1) 一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养， 防止叶轮被固体颗粒损坏。 2) 泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。 五、数据处理 实验日期： 实验人员： 学号： 班级： 装 置 号： 离心泵型号： 额定流量： 额定扬程： 额定功率： 泵进出口测压点高度差H0： 流体温度t： 5.1记录实验原始数据如表2－1 表2－1 实验原始数据记录 实验次 数 流量Q （m3 /h） 泵进口压力 p1 （kPa） 泵出口压力p2 （kPa） 电机功率N 电 （kW） 泵转速n （r/m） 5.2根据原理部分的公式，按比例定律校合转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率，如表2 －2 表2－2 各流量下的泵扬程、轴功率和效率 实验次数 流量Q（m3 /h） 扬程H（m） 轴功率N（kW） 泵效率η（%） 六、实验报告
1.分别绘制一定转速下的H~Q、N~Q、n~Q曲线。 2.分析实验结果,判断泵最为适宜的工作范围。 七、思考题 1.试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门? 2.启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来,你认为可能的原因是什么? 3.为什么用泵的出口阀门调节流量?这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调节流量? 4.泵启动后,出口阀如果不开,压力表读数是否会逐渐上升?为什么? 5.正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理?为什么? 6.试分析,用清水泵输送密度为1200Kgm3的盐水,在相同流量下你认为泵的压力是否变化?轴 功率是否变化? ▲返回 实验三空气一蒸汽对流给热系数测定 、实验目的 1.了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法。 2.掌握热电阻测温的方法,观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 3.学会给热系数测定的实验数据处理方法,了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。 二、基本原理 在工业生产过程中,大量情况下,冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热量交换,称 为间壁式换热。如图3-1所示,间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热,固体壁面的热传 导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成
1. 分别绘制一定转速下的H～Q、N～Q、η～Q曲线。 2. 分析实验结果，判断泵最为适宜的工作范围。 七、思考题 1. 试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？ 2. 启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 3. 为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调节流量？ 4. 泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？ 5. 正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？ 6. 试分析，用清水泵输送密度为1200Kg/ｍ 的盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴 功率是否变化？ ▲ 返 回 实验三 空气－蒸汽对流给热系数测定 一、实验目的 1. 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。 2. 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 3. 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。 二、基本原理 在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称 为间壁式换热。如图3－1所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传 导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成
6 图3-1间壁式传热过程示意图 达到传热稳定时,有: Q=m1(1-2)=m32(2-41) a,A(z-Iw)M=a,Aftw-4) KA△tn (3-1) 式中: O一传热量,J/s: m1一热流体的质量流率,kg/s; cnl-热流体的比热,J/(kgO 71一热流体的进口温度,℃ 72一热流体的出口温度,℃ m2一—冷流体的质量流率,kg/s cp2-冷流体的比热,J/(kg℃ 1—冷流体的进口温度,℃ 12-冷流体的出口温度,℃; a1一热流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2·℃) A1一热流体侧的对流传热面积,m2 (-)-热流体与固体壁面的对数平均温差,℃: a2一冷流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2℃) A2一冷流体侧的对流传热面积,m2 -+)-固体壁面与冷流体的对数平均温差,℃ K一以传热面积A为基准的总给热系数,W/(m2℃) 竺n一冷热流体的对数平均温差,℃ 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式(3-2)计算 (-2,)-n)--2) (3-2) 式中:Tnl一热流体进口处热流体侧的壁面温度,℃ Tπn2一热流体出口处热流体侧的壁面温度,℃
达到传热稳定时，有： （3－1） 式中： Q － 传热量，J / s； m1 － 热流体的质量流率，kg / s； cp1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T1 － 热流体的进口温度，℃； T2 － 热流体的出口温度，℃； m2 － 冷流体的质量流率，kg / s； cp2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t1 － 冷流体的进口温度，℃； t2 － 冷流体的出口温度，℃； a1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m2 ∙℃)； A1 － 热流体侧的对流传热面积，m2 ； － 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃； a2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m2 ∙℃)； A2 － 冷流体侧的对流传热面积，m2 ； － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃； K － 以传热面积A为基准的总给热系数，W / (m2 ∙℃)； － 冷热流体的对数平均温差，℃； 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（3—2）计算， （3－2） 式中：TW1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃； TW2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式(3-3)计算, ,-+ 式中:l1一冷流体进口处冷流体侧的壁面温度,℃ tn2一冷流体出口处冷流体侧的壁面温度,℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式(3-4)计算 (T1-t2)-(T2-t1) In 当在套管式间壁换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定 实验时,则由式(3-1)得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数, A, 实验中测定紫铜管的壁温Mwl、l2;冷空气或水的进出口温度1、n2;实验用紫铜管的长度l、内 径山,A=双2;和冷流体的质量流量,即可计算a2。 然而,直接测量固体壁面的温度,尤其管内壁的温度,实验技术难度大,而且所测得的数据准 确性差,带来较大的实验误差。因此,通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固 体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段 由式(3-1)得 k=m22-41) A△Em (3-6) 实验测定冷、热流体的一些参数m2、t2、并查取坳-21+2)下冷流体对应的 、换热面积A,即可由上式计算得总给热系数K。 下面通过两种方法来求对流给热系数。 2.1近似法求算(冷流体)对流给热系数2 以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为: 11 +R2+-2+R (3-7) 式 d1-换热管外径,m d2-换热管内径,m dn一换热管的对数平均直径,m; b一换热管的壁厚,m λ一换热管材料的导热系数,W/(m℃) Ra-换热管外侧的污垢热阻,m2K/W E832-换热管内侧的污垢热阻,m2·KW
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（3—3）计算， （3－3） 式中：tW1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃； tW2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式（3—4）计算， （3－4） 当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定 实验时，则由式（3－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数， （3－5） 实验中测定紫铜管的壁温tw1、tw2；冷空气或水的进出口温度t1、t2；实验用紫铜管的长度l、内 径d2， ；和冷流体的质量流量，即可计算a2。 然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准 确性差，带来较大的实验误差。因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固 体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。 由式（3－1）得： （3－6） 实验测定冷、热流体的一些参数 、 、并查取 下冷流体对应的 、换热面积A，即可由上式计算得总给热系数K。 下面通过两种方法来求对流给热系数。 2.1近似法求算（冷流体）对流给热系数 以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为： （3－7） 式中： d1 － 换热管外径，m； d2 － 换热管内径，m； dm － 换热管的对数平均直径，m； b － 换热管的壁厚，m； l － 换热管材料的导热系数，W / (m℃)； － 换热管外侧的污垢热阻， ； － 换热管内侧的污垢热阻，