化工原理實(shí)驗(yàn)講義VIP

1、化工原理實(shí)驗(yàn)講義北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院化學(xué)工程與控制系化工原理實(shí)驗(yàn)室編流體流動阻力的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握測定流體流經(jīng)直管、管件和閥門時(shí)阻力損失的一般實(shí)驗(yàn)方法。 2測定直管摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)系，驗(yàn)證在一般湍流區(qū)內(nèi)與Re的關(guān)系曲線。 3測定流體流經(jīng)管件、閥門時(shí)的局部阻力系數(shù)x。 4學(xué)會倒U形壓差計(jì)和渦輪流量計(jì)的使用方法。5識辨組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。2 基本原理流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統(tǒng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流應(yīng)力的存在，要損失一定的機(jī)械能。流體流經(jīng)直管時(shí)所造成機(jī)械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時(shí)因流體運(yùn)動方向和速度大小改

2、變所引起的機(jī)械能損失稱為局部阻力損失。 1直管阻力摩擦系數(shù)的測定 流體在水平等徑直管中穩(wěn)定流動時(shí)，阻力損失為：（1）即， （2）式中： 直管阻力摩擦系數(shù)，無因次；d 直管內(nèi)徑，m；流體流經(jīng)l米直管的壓力降，Pa；單位質(zhì)量流體流經(jīng)l米直管的機(jī)械能損失，J/kg； 流體密度，kg/m3；l 直管長度，m；u 流體在管內(nèi)流動的平均流速，m/s。滯流(層流)時(shí)，（3）（4）式中：Re 雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次； 流體粘度，kg/(m·s)。湍流時(shí)是雷諾準(zhǔn)數(shù)Re和相對粗糙度（/d）的函數(shù)，須由實(shí)驗(yàn)確定。由式（2）可知，欲測定，需確定l、d，測定、u、等參數(shù)。 l、d為裝置參數(shù)（裝置參數(shù)表格中給出），、

3、通過測定流體溫度，再查有關(guān)手冊而得，u通過測定流體流量，再由管徑計(jì)算得到。例如本裝置采用渦輪流量計(jì)測流量，V，m3/h。 (5)可用U型管、倒置U型管、測壓直管等液柱壓差計(jì)測定，或采用差壓變送器和二次儀表顯示。（1）當(dāng)采用倒置U型管液柱壓差計(jì)時(shí)(6)式中：R水柱高度，m。 （2）當(dāng)采用U型管液柱壓差計(jì)時(shí) (7)式中：R液柱高度，m；指示液密度，kg/m3。根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)l、d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性、)，及實(shí)驗(yàn)時(shí)測定的流量V、液柱壓差計(jì)的讀數(shù)R，通過式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re和，再將Re和標(biāo)繪在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上。2局部阻力系數(shù)x的測定 局部阻力損失通常

4、有兩種表示方法，即當(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法。 (1) 當(dāng)量長度法 流體流過某管件或閥門時(shí)造成的機(jī)械能損失看作與某一長度為的同直徑的管道所產(chǎn)生的機(jī)械能損失相當(dāng)，此折合的管道長度稱為當(dāng)量長度，用符號表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計(jì)算局部阻力損失，而且在管路計(jì)算時(shí)可將管路中的直管長度與管件、閥門的當(dāng)量長度合并在一起計(jì)算，則流體在管路中流動時(shí)的總機(jī)械能損失 為： (8) (2) 阻力系數(shù)法 流體通過某一管件或閥門時(shí)的機(jī)械能損失表示為流體在小管徑內(nèi)流動時(shí)平均動能的某一倍數(shù)，局部阻力的這種計(jì)算方法，稱為阻力系數(shù)法。即： (9)故 (10) 式中：x局部阻力系數(shù)，無因次； 局部阻力壓強(qiáng)降，Pa；（本裝置

5、中，所測得的壓降應(yīng)扣除兩測壓口間直管段的壓降，直管段的壓降由直管阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果求取。） 流體密度，kg/m3；g 重力加速度，9.81m/s2；u流體在小截面管中的平均流速，ms。 待測的管件和閥門由現(xiàn)場指定。本實(shí)驗(yàn)采用阻力系數(shù)法表示管件或閥門的局部阻力損失。根據(jù)連接管件或閥門兩端管徑中小管的直徑d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性、)，及實(shí)驗(yàn)時(shí)測定的流量V、液柱壓差計(jì)的讀數(shù)R，通過式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或閥門的局部阻力系數(shù)x。3 實(shí)驗(yàn)裝置與流程1 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示： 1水箱； 2管道泵；3渦輪流量計(jì)；4進(jìn)口閥；5均壓閥；6閘閥；7引壓閥；8壓力變送器；9出口閥

6、；10排水閥；11電氣控制箱圖1 實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖2.實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)對象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質(zhì)的水管，各種閥門、管件，渦輪流量計(jì)和倒U型壓差計(jì)等所組成的。管路部分有三段并聯(lián)的長直管，分別為用于測定局部阻力系數(shù)，光滑管直管阻力系數(shù)和粗糙管直管阻力系數(shù)。測定局部阻力部分使用不銹鋼管，其上裝有待測管件(閘閥)；光滑管直管阻力的測定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測定對象為管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。水的流量使用渦輪流量計(jì)測量，管路和管件的阻力采用差壓變送器將差壓信號傳遞給無紙記錄儀。3裝置參數(shù)裝置參數(shù)如表1所示。 由于管材的材質(zhì)會有不同，因而管內(nèi)徑也會有差別，我們會給出相應(yīng)

7、的數(shù)據(jù)，以供實(shí)驗(yàn)分析用，表1的數(shù)據(jù)只是參考。表1裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑（mm）測量段長度（cm）管路號管內(nèi)徑局部阻力閘閥1A20.095光滑管不銹鋼管1B20.0100粗糙管鍍鋅鐵管1C21.01004 實(shí)驗(yàn)步驟1泵啟動：首先對水箱進(jìn)行灌水，然后關(guān)閉出口閥，打開總電源和儀表開關(guān)，啟動水泵，待電機(jī)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后，把出口閥緩緩開到最大。2.實(shí)驗(yàn)管路選擇：選擇實(shí)驗(yàn)管路，把對應(yīng)的進(jìn)口閥打開，并在出口閥最大開度下，保持全流量流動510min。3. 排氣：在計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面點(diǎn)擊”引壓室排氣”按鈕,則差壓變送器實(shí)現(xiàn)排氣。4引壓：打開對應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路的手閥,然后在計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面點(diǎn)擊該對應(yīng),則差壓變送器檢測該管路壓差。5流

8、量調(diào)節(jié)：手控狀態(tài),變頻器輸出選擇100,然后開啟管路出口閥，調(diào)節(jié)流量，讓流量從1到4m3/h范圍內(nèi)變化，建議每次實(shí)驗(yàn)變化0.5m3/h左右。每次改變流量，待流動達(dá)到穩(wěn)定后，記下對應(yīng)的壓差值；自控狀態(tài)，流量控制界面設(shè)定流量值或設(shè)定變頻器輸出值，待流量穩(wěn)定記錄相關(guān)數(shù)據(jù)即可。6計(jì)算：裝置確定時(shí)，根據(jù)和u的實(shí)驗(yàn)測定值，可計(jì)算和，在等溫條件下，雷諾數(shù)Re=du/=Au，其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)管路流量，即可得到一系列Re的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，從而繪出Re曲線。7實(shí)驗(yàn)結(jié)束：關(guān)閉出口閥，關(guān)閉水泵和儀表電源，清理裝置。5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)填寫到下表：實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)人員： 學(xué)號： 溫度： 裝置號：直管

9、基本參數(shù)： 光滑管徑粗糙管徑 局部阻力管徑序號流量（m3/h）光滑管壓差（KPa）粗糙管壓差（KPa）局部阻力壓差（KPa）6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1根據(jù)粗糙管實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪出Re曲線，對照化工原理教材上有關(guān)曲線圖，即可估算出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。 2根據(jù)光滑管實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對照柏拉修斯方程，計(jì)算其誤差。 3根據(jù)局部阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出閘閥全開時(shí)的平均值。 4對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。 7 思考題 1在對裝置做排氣工作時(shí)，是否一定要關(guān)閉流程尾部的出口閥?為什么? 2如何檢測管路中的空氣已經(jīng)被排除干凈? 3以水做介質(zhì)所測得的Re關(guān)系能否適用于其它流體?如何應(yīng)用? 4在不同設(shè)備上(包括不同管

10、徑)，不同水溫下測定的Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上? 5如果測壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對靜壓的測量有何影響?離心泵特性曲線的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针x心泵特性曲線的測定方法。了解離心泵的構(gòu)造、安裝、使用與操作。1 實(shí)驗(yàn)原理離心泵的特性受泵的結(jié)構(gòu)，葉輪形式與轉(zhuǎn)速的影響，特性參數(shù)包括流量、揚(yáng)程H、功率N、效率h，對確定的泵，在一定的轉(zhuǎn)速下，H、N、h都隨流量的改變而變化，以曲線形式表示這些參數(shù)之間的關(guān)系就是離心泵的特性曲線。離心泵的特性曲線能清楚的反映離心泵的操作性能，是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主要依據(jù)。對任意一臺離心泵的特性曲線不能用解析法進(jìn)行計(jì)算，只能通過實(shí)驗(yàn)來測定。（1） 流

11、量的測定通過離心泵的流量采用渦流流量計(jì)測量，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中流量計(jì)讀數(shù)與實(shí)際流量間的關(guān)系式為：（1）式中：流量， 渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，流量計(jì)校正系數(shù)，（2） 揚(yáng)程H的測定在泵的吸入口和排出口之間列柏努利方程：（2）（3）上式中是泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動阻力，與柏努利方程式中其它項(xiàng)比較，值很小，可以忽略，上式變?yōu)椋海?）式中：離心泵的揚(yáng)程， 出口、入口處壓強(qiáng)， 出口、入口處流速， 出口、入口測壓點(diǎn)高度，流體密度，重力加速度，將測得的和的值以及計(jì)算所得的代入上式即可求得H的數(shù)值。（3） 功率N的測定功率表測得的功率為電動機(jī)的輸入功率，泵由電動機(jī)直接帶動，傳動效率可視為1，電動機(jī)的輸出功率等于泵的軸

12、功率，即：（5）（6）所以（7）式中： 電動機(jī)效率，無因次（4） 泵效率 的測定（8）（9）式中：泵的效率泵的有效功率，（5） 轉(zhuǎn)速的測定1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定單級離心泵在不同轉(zhuǎn)速下的特性參數(shù)，繪制離心泵特性曲線。571234689101112圖3-2 離心泵性能測定實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1-離心泵 2-真空表 3-壓力表 4-變頻器 5-功率表 6流量調(diào)節(jié)閥 7-實(shí)驗(yàn)管路 8-溫度計(jì) 9-渦輪流量計(jì) 10-實(shí)驗(yàn)水箱 11-放水閥 12-頻率計(jì)1 實(shí)驗(yàn)裝置與流程（1） 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖（見圖3-2）（2） 流程簡介如圖3-2所示，水泵1將水槽10內(nèi)的水輸送到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用流量調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)流量，流體經(jīng)渦輪流量計(jì)9

13、計(jì)量后，流回儲水槽。（3） 設(shè)備的主要技術(shù)數(shù)據(jù)離心泵：流量，揚(yáng)程，軸功率。真空表測壓位置管內(nèi)徑。壓強(qiáng)表測壓位置管內(nèi)徑。真空表與壓強(qiáng)表測壓口之間的垂直距離。實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)徑 。電機(jī)效率為60%。渦輪流量計(jì)儀表常數(shù)：第1套77.910次/升，第2套77.920次/升。功率表型號為 PS-139，精度1.0級。泵吸入口真空表：測量范圍0.10MPa，精度1.5級。泵出口壓力表：測量范圍00.25MPa，精度1.5級。1 實(shí)驗(yàn)方法及步驟向儲水槽10內(nèi)注入清水。檢查流量調(diào)節(jié)閥6，壓力表3及真空表2的開關(guān)是否關(guān)閉(應(yīng)關(guān)閉)。啟動實(shí)驗(yàn)裝置總電源，用變頻調(diào)速器上、及鍵設(shè)定頻率后，按run鍵啟動離心泵，緩慢打開調(diào)節(jié)

14、閥6至全開。待系統(tǒng)內(nèi)流體穩(wěn)定，打開壓力表和真空表的開關(guān)，方可測取數(shù)據(jù)。測取數(shù)據(jù)的順序可從最大流量至0，或反之，一般測1020組數(shù)據(jù)。每次在穩(wěn)定的條件下同時(shí)記錄流量、壓力表、真空表、功率表的讀數(shù)及流體溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵，切斷電源。1 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)該裝置電路采用五線三相制配電，實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)良好地接地。使用變頻調(diào)速器時(shí)一定注意FWD指示燈亮，切忌按FWD REV鍵REV指示燈亮，電機(jī)會反轉(zhuǎn)。 啟動離心泵前，關(guān)閉壓力表和真空表的開關(guān)以免損壞壓力表。1 思考題測定離心泵的特性曲線并繪出曲線圖時(shí)為什么要注明轉(zhuǎn)速數(shù)值？隨著離心泵流量的增大，進(jìn)口真空表和出口壓力表指示的數(shù)值怎么變化？功率表讀數(shù)

15、如何變化？離心泵怎樣啟動？為什么？離心泵啟動后，如不打開出口閥會有什么結(jié)果？為什么離心泵可用出口閥來調(diào)節(jié)流量？對流傳熱系數(shù)的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諏α鱾鳠嵯禂?shù)的測定方法，測定空氣在圓形直管內(nèi)的強(qiáng)制對流傳熱系數(shù)，驗(yàn)證準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。 了解套管換熱器的結(jié)構(gòu)及操作，掌握強(qiáng)化傳熱的途徑。 學(xué)習(xí)熱電偶測量溫度的方法。1 實(shí)驗(yàn)原理冷熱流體在間壁兩側(cè)換熱時(shí)，傳熱基本方程及熱衡算方程為：（1）換熱器的總傳熱系數(shù)可表示為：（2）式中：換熱量， 總傳熱系數(shù)，換熱面積，平均溫度差，比熱，質(zhì)量流量，換熱器壁厚，、 內(nèi)、外流體對流傳熱系數(shù)，依據(jù)牛頓冷卻定律，管外蒸汽冷凝，管內(nèi)空氣被加熱，換熱量亦可表示為：（3）式中：、管內(nèi)（

16、冷側(cè)）、管外（熱側(cè)）壁溫，、管內(nèi)（冷側(cè)）、管外（熱側(cè)）流體溫度，測定空氣流量、進(jìn)出口溫度、套管換熱面積，并測定蒸汽側(cè)套管壁溫，由于管壁導(dǎo)熱系數(shù)較大且管壁較薄，管內(nèi)壁溫與外壁溫近似相等，根據(jù)上述數(shù)據(jù)即可得到管內(nèi)對流傳熱系數(shù)，由于換熱器總傳熱系數(shù)近似等于關(guān)內(nèi)對流傳熱系數(shù)，所以亦可得到套管換熱器的總傳熱系數(shù)。流體在圓形直管強(qiáng)制對流時(shí)滿足下述準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式:（4）式中：努塞爾特準(zhǔn)數(shù)，無因次 雷諾準(zhǔn)數(shù)，無因次 普蘭特準(zhǔn)數(shù)，無因次測定不同流速條件下的對流傳熱系數(shù)，在雙對數(shù)坐標(biāo)中標(biāo)繪-關(guān)系得到一條直線，直線斜率應(yīng)為0.8。1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定不同空氣流量下空氣和水蒸汽在套管換熱器換熱時(shí)內(nèi)管空氣的對流傳熱系數(shù)，推算總

17、傳熱系數(shù)。 在雙對數(shù)坐標(biāo)中標(biāo)繪-關(guān)系，驗(yàn)證準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。1 實(shí)驗(yàn)裝置與流程（1） 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖107圖3-3 傳熱實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖1蒸汽發(fā)生器 2水位指示管 3風(fēng)機(jī) 4風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 5孔板 6U型管 7空氣進(jìn)口溫度計(jì) 8空氣出口溫度計(jì) 9熱電偶測量系統(tǒng)10冷凝回水管 11外管 12內(nèi)管13411591026812（2） 流程簡介如圖3-3所示，鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入換熱器內(nèi)管，風(fēng)量由閥門4進(jìn)行調(diào)節(jié)，并采用孔板流量計(jì)5計(jì)量流量，進(jìn)出換熱器的溫度分別由進(jìn)出口的溫度計(jì)7、8讀出；蒸汽發(fā)生器1將產(chǎn)生的蒸汽送入套管，套管壁溫采用熱電偶溫度測量系統(tǒng)進(jìn)行測量。1 實(shí)驗(yàn)方法及步驟向電加熱釜加水至接近液位計(jì)上端紅線。

18、向保溫瓶中加入適量的冰水，并將冷端補(bǔ)償熱電偶插入其中。將空氣流量旁路調(diào)節(jié)閥4全開，電壓調(diào)節(jié)電位器旋至最小值（逆時(shí)針方向）。檢查數(shù)字電壓表的測量訊號線是否接好，接通電源，至少預(yù)熱5分鐘。順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器，使電壓表的示值為180V，待水沸騰，水蒸氣進(jìn)入玻璃套管。 加熱約10分鐘后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，待空氣入口溫度穩(wěn)定后開始測試。 調(diào)節(jié)空氣流量旁路閥的開度，使壓差計(jì)的讀數(shù)為所需的空氣流量值（注意旁路閥全開時(shí)，空氣流量為最小值，全關(guān)時(shí)為最大值）。 待玻璃套管中充滿蒸汽并有適量冷凝液時(shí)算起，約5分鐘后可讀取數(shù)值。 重復(fù)步驟7、8，分別取10個(gè)以上空氣流量值（應(yīng)包括最大和最小流量值）。 測試結(jié)束

19、后，將加熱電壓調(diào)節(jié)電位器旋至最左端（逆時(shí)針方向），使電壓表、電流表的示值為零；約5分鐘后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，并將旁路閥全開，切斷總電源，停止實(shí)驗(yàn)。1 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)過程中，蒸汽發(fā)生器中的水位不能低于液位計(jì)下端的紅線，否則螺旋形電熱管將被燒壞；液位亦不能過高，否則會使水溢入套管。啟動風(fēng)機(jī)時(shí), 空氣流量旁路閥不能關(guān)上，否則會把U型壓差計(jì)中的液體沖出。附：實(shí)驗(yàn)裝置流量與溫度校正數(shù)據(jù)空氣流量公式：，R單位為mm蒸汽側(cè)壁溫與測溫?zé)犭娕茧妱蓐P(guān)系：， E單位為mv空氣進(jìn)出口溫度校正：1 思考題本實(shí)驗(yàn)要想提高K值應(yīng)當(dāng)增加哪一個(gè)管內(nèi)的流體流量？銅管內(nèi)壁的溫度與哪一種流體的溫度相接近？本實(shí)驗(yàn)中若套管間隙中有不凝性氣體存

20、在，對傳熱有什么影響？實(shí)驗(yàn)中所測的壁溫接近蒸汽側(cè)溫度還是空氣側(cè)溫度？傳熱過程的穩(wěn)定性受哪些因素的影響？填料塔壓降曲線和吸收系數(shù)的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馓盍衔账慕Y(jié)構(gòu)、性能、基本流程與操作。熟悉填料式傳質(zhì)設(shè)備的流體力學(xué)性能。掌握總傳質(zhì)單元高度和總體積傳質(zhì)系數(shù)的測定方法。2 實(shí)驗(yàn)原理填料塔通常采用圓柱形塔體，在塔內(nèi)，填料裝填在帶孔的支撐板上形成填料層，裝填方式多種多樣，一般可采用“亂堆”方式。氣體一般由塔的下放進(jìn)入，通過支撐板向上通過填料層；液體入塔后通過塔上方的分布器均勻噴灑在填料層上，在填料表面形成液膜，與通過床層縫隙向上流動的氣體進(jìn)行接觸，完成傳質(zhì)。填料塔傳質(zhì)性能好壞與操作條件密切相關(guān)，該方

21、面性能的直接體現(xiàn)就是填料塔的流體力學(xué)特性，包括填料層壓強(qiáng)降和液泛規(guī)律。氣體通過填料層的壓降與空塔氣速的關(guān)系可表示為 （1）在雙對數(shù)坐標(biāo)中-u應(yīng)為一條直線，直線斜率為。-u關(guān)系曲線受噴淋密度影響，對干填料層，值為1.82.0，在有噴淋液時(shí)，隨噴淋量增加，值增加，最大可達(dá)到10左右。在取值較大時(shí)，隨空塔氣速增加，床層壓降迅速增加，直至造成液泛，破壞操作。測定填料層-u曲線成為控制操作氣速和噴淋密度的必要前提。填料塔在特定條件下的吸收能力可以填料層的體積吸收系數(shù)表示。在滿足低濃度吸收假定，塔正常逆流操作時(shí)，填料層高度的計(jì)算式可分別表示為：（2）（3）式中：通過單位面積床層的氣體流量（氣流密度），通過

22、單位面積床層的液體流量（液流密度），、 入、出塔的氣相摩爾分率，無因次、 入、出塔的液相摩爾分率，無因次、氣、液相傳質(zhì)單元高度，、 氣、液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次、 氣、液相體積傳質(zhì)系數(shù)，計(jì)算式中、分別為氣相或液相傳質(zhì)平均推動力，其計(jì)算式為：（4）（5）若氣液平衡關(guān)系可表示為，逆流操作時(shí)，氣、液推動力可表示為：測定吸收塔穩(wěn)態(tài)操作時(shí)進(jìn)出塔的氣、液濃度；操作溫度以及床層直徑和填料層高度，進(jìn)而確定平衡常數(shù)，氣、液流密度、，即可得到氣、液相總傳質(zhì)單元數(shù)、和總體積吸收系數(shù)、。3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定干填料層及不同液體噴淋密度下單位床層阻力降與空塔氣速的關(guān)系曲線，并確定液泛氣速。測量在固定液體噴淋量、不同氣體流量時(shí)，

23、用水吸收空氣氨混和氣體中氨的總傳質(zhì)單元數(shù)和總體積吸收系數(shù)。4 實(shí)驗(yàn)裝置與流程（1） 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖91881771615141321562041211自來水放空12圖3-4 填料吸收塔實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1-鼓風(fēng)機(jī)、 2-空氣流量調(diào)節(jié)閥、 3-空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 4-空氣溫度傳感器、5-液封管、 6-吸收液取樣口、 7-填料吸收塔、 8-氨氣瓶閥門、 9-氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 10-氨氣流量調(diào)節(jié)閥、 11-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)、 12-水流量調(diào)節(jié)閥、 13-U型管壓差計(jì)、14-吸收瓶、 15-量氣管、 16-水準(zhǔn)瓶、 17-氨氣瓶、 20-吸收液溫度傳感器、21-空氣進(jìn)入流量計(jì)處壓力16310（2） 流程簡介如圖

24、3-4所示，空氣由鼓風(fēng)機(jī)1送入空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)3計(jì)量流量，流量由放空閥2調(diào)節(jié)，溫度由流量計(jì)處的溫度溫度傳感器4傳送至顯示儀表。氨氣由氨瓶送出,經(jīng)過氨瓶總閥8進(jìn)入氨氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)9計(jì)量流量，其流量由閥10調(diào)節(jié)，然后進(jìn)入空氣管道與空氣混合后進(jìn)入吸收塔7的底部，由于氨氣通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)處的溫度不易測量，由實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫近似代替。混合氣經(jīng)填料層后由塔頂放空。水來自自來水管，由閥12調(diào)節(jié)流量并經(jīng)水轉(zhuǎn)子流量計(jì)11計(jì)量流量后進(jìn)入塔頂，噴灑經(jīng)過填料層后，由液封管5排出，釜液溫度由溫度溫度傳感器20傳送至顯示儀表。（3） 設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)及附件 鼓風(fēng)機(jī)：XGB型旋渦氣泵，型號2，最大壓力1176kpa，最大流量。 填料

25、塔：玻璃管內(nèi)徑,內(nèi)裝瓷拉西環(huán), 填料層高度。 空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號LZB-25，流量范圍，精度2.5級。 水轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號LZB-6，流量范圍，精度2.5級。 氨轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號LZB-6，流量范圍，精度2.5級。 濃度測量：塔頂尾氣吸收瓶, 量氣管, 水準(zhǔn)瓶一套。 溫度測量：兩點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)換器及顯示儀表一套，轉(zhuǎn)換開關(guān)：0-空氣溫度，1-吸收液溫度。5 實(shí)驗(yàn)方法及步驟1）測量干填料層(/Z)-u關(guān)系曲線將調(diào)節(jié)閥2全開后啟動鼓風(fēng)機(jī)，用閥2調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降，轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度,然后在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速為橫坐標(biāo)，以單位填料層高度的壓降為縱坐

26、標(biāo)，繪制干填料層(/Z)-u關(guān)系曲線。2）測定一定噴淋量下填料層(/Z)-u關(guān)系曲線在一定的水噴淋量下（建議水噴淋量為3040 L/h）采用上述相同方法讀取空氣流量和填料層壓降數(shù)據(jù)，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制(/Z)-u關(guān)系曲線。測定時(shí)注意觀察塔內(nèi)的氣液接觸情況，一旦出現(xiàn)液泛則記錄對應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)，計(jì)算夜飯速度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，參照教科書介紹的方法計(jì)算液泛氣速，與實(shí)驗(yàn)中觀察到的液泛氣速進(jìn)行比較。3）測定氣相總傳質(zhì)單元數(shù)和氣相總體積吸收系數(shù)選澤適宜的空氣流量和水流量，建議水流量為；空氣流量，調(diào)整氨氣流量，使混合氣體中氨的摩爾濃度為。調(diào)節(jié)好空氣流量、水流量并調(diào)節(jié)氨流量計(jì)讀數(shù)到確定值后，保持一段時(shí)

27、間使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后同時(shí)讀取各流量計(jì)讀數(shù)，讀取空氣、氨氣和吸收液的溫度，并分別測定塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。尾氣分析方法：.調(diào)節(jié)兩個(gè)量氣管內(nèi)的液位，使水面達(dá)到最上端的刻度線零點(diǎn)處并關(guān)閉三通旋塞，注意讀數(shù)時(shí)水準(zhǔn)瓶中液位應(yīng)與量氣管內(nèi)液為同高；.用移液管向洗凈的吸收瓶內(nèi)加入12mL濃度為0.005左右的硫酸，加入12滴甲基橙指示劑并加適量蒸餾水，加入的酸濃度與量可據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；.調(diào)整三通旋塞使吸收瓶與量氣管連通，旋塞的開度不宜過大，控制水準(zhǔn)瓶使塔頂尾氣通過吸收瓶進(jìn)入量氣管，注意速度不可過快，使吸收瓶內(nèi)液體以適宜的速度不斷循環(huán)流動并確保充分吸收為限。水準(zhǔn)瓶不可過分抬高，避免造成反壓使酸液反流入塔；從

28、尾氣開始通入吸收瓶起應(yīng)始終注意觀察瓶內(nèi)液體的顏色變化，中和反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉三通旋塞，讀出量氣管內(nèi)氣體體積，若一個(gè)量氣管內(nèi)已充滿空氣，吸收尚未達(dá)到終點(diǎn)，應(yīng)關(guān)閉對應(yīng)的三通旋塞，然后啟用另一個(gè)量氣管，直至達(dá)到終點(diǎn)，隨后讀取兩量內(nèi)的空氣總體積；.尾氣濃度的計(jì)算，因氨與硫酸中和反應(yīng)式為：到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)(中和終點(diǎn))時(shí)，被滴物的摩爾數(shù)和滴定劑的摩爾數(shù)之比為2:1，即，則（01）式中：、分別為和空氣的摩爾數(shù)硫酸溶液摩爾濃度，硫酸溶液的體積，量氣管內(nèi)空氣的總體積，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)絕對溫度，273K操作條件下的空氣絕對溫度，K塔底吸收液分析方法：. 在尾氣分析的同時(shí)用三角瓶接取塔底吸收液樣品約并加蓋；.用移液管

29、取塔底溶液置于另一個(gè)三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑；.將濃度約為的硫酸置于酸滴定管內(nèi)，滴定三角瓶中的塔底溶液至終點(diǎn)。水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量（建議空氣流量）并相應(yīng)改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次吸收實(shí)驗(yàn)時(shí)相同，重復(fù)上述操作，測定有關(guān)數(shù)據(jù)。1 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)啟動鼓風(fēng)機(jī)前務(wù)必先使放空閥2全開(設(shè)備上標(biāo)示為關(guān))，使進(jìn)入吸收塔的空氣流量為最小。 作吸收實(shí)驗(yàn)時(shí)水流量不能超過，否則尾氣的氨濃度極低,會使尾氣分析困難。兩次吸收實(shí)驗(yàn)進(jìn)塔氣體中氨濃度應(yīng)盡量保持一致。附：相平衡數(shù)據(jù)曲線：0510250.2溫度（T）平衡常數(shù)(m)152030350.400.60.81.21.01.42 思考題該實(shí)驗(yàn)

30、系統(tǒng)吸收過程屬氣膜擴(kuò)散控制還是液膜擴(kuò)散控制，為什么？實(shí)驗(yàn)中在正常操作范圍內(nèi)以及氣體入塔濃度不變的前提下，固定液體流量而增大氣體流量，總體積吸收系數(shù)應(yīng)該如何變化，吸收率應(yīng)該如何變化？精餾塔效率的測定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ぐ迨骄s塔和填料精餾塔的結(jié)構(gòu)、性能與操作。掌握板式塔全塔效率及填料塔等板高度的測定方法。了解精餾操作中各項(xiàng)操作因素之間的關(guān)系與相互影響。2 實(shí)驗(yàn)原理板式精餾塔連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作時(shí)涉及的基本參數(shù)有：、共計(jì)11個(gè)，操作中必然滿足的基本關(guān)系有以下幾方面：物料平衡：包括總物料與各組分的平衡，基本衡算式為：（1）（2）式中：、進(jìn)料，塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾流率，、 進(jìn)料，塔頂、塔底產(chǎn)品中輕組分的摩爾分率，

31、無因次上述參量中，只有4個(gè)獨(dú)立變量，通常、確定，則、唯一確定。相平衡：采用相對揮發(fā)度，則平衡方程為：（3）式中：平均相對揮發(fā)度，無因次在分離效率，分離程度、確定的前提下，操作回流比與實(shí)際塔板數(shù)的對應(yīng)；若人為改變操作參數(shù)從而引起回流比的改變，在分離效率與塔板數(shù)固定的前提下，必然引起塔兩端產(chǎn)品濃度的改變。進(jìn)料參數(shù)的固定，進(jìn)料參數(shù)包括進(jìn)料量與進(jìn)料濃度，進(jìn)料的熱狀態(tài)參數(shù)以及引入進(jìn)料的位置，人為改變上述參數(shù)，必然破壞精餾塔已有的平衡，引起相應(yīng)操作參數(shù)的改變，最終使塔建立新的平衡，從而改變分離效果。除上述平衡外，精餾操作中還要滿足熱量的平衡，即塔底加熱量與塔頂冷凝量的對應(yīng)以及冷、熱物料熱量交換的平衡，在恒

32、摩爾流假定的前提下，熱量平衡與物料平衡是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的，在數(shù)學(xué)描述中可以不再單獨(dú)考慮。常用的精餾塔效率分為單板效率和全塔效率。單板效率亦稱作默弗里效率，反映塔板實(shí)際增濃度與理論板增濃度的差距，可分別以氣相濃度和液相濃度表示，氣相默弗里效率的定義為：（4）式中：、分別為離開和進(jìn)入第n塊板的氣流濃度與離開第n板的液流濃度成平衡的氣相濃度全塔效率可看作精餾塔中各單板效率的平均值，是理論塔板數(shù)與實(shí)際塔板數(shù)的比值：（5）精餾塔操作中，抽樣測定某塔板上下方的氣、液流濃度，則可確定該板的單板效率，測定塔頂、塔底產(chǎn)品濃度，并依據(jù)操作參數(shù)計(jì)算達(dá)到該分離程度所需的理論板數(shù)，則可確定該塔的全塔效率。填料塔操作

33、與板式塔存在相似之處，按照傳質(zhì)單元的概念，將板式塔一塊塔板的分離作用當(dāng)量為某一段填料層，則可仿照板式塔對填料塔進(jìn)行計(jì)算。填料層高度的等板高度定義為填料層高和理論板數(shù)的比值：（6）對確定的分離，得到理論板數(shù)，測出實(shí)際填料層高，即可得到等板高度。3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成精餾塔的操作，實(shí)現(xiàn)對乙醇正丙醇混合液的分離。測定在全回流和部分回流條件下板式精餾塔的全塔效率或填料精餾塔的等板高度。4 實(shí)驗(yàn)裝置與流程參見圖3-5（以板式塔為例）。是否正確1346872圖3-5 精餾實(shí)驗(yàn)裝置與流程示意圖1蒸餾釜 2液封管 3塔板 4冷凝器 5回流控制器 6加料高位槽 7加料流量計(jì) 8塔頂溫度計(jì)55 實(shí)驗(yàn)方法及步驟 準(zhǔn)備好阿

34、貝折光儀，調(diào)整超級恒溫水浴使折光儀處在所需溫度。 利用進(jìn)料閥向塔內(nèi)加料至排出口接近溢流流出為止。 打開冷凝器的冷卻水。 打開塔釜加熱電源開關(guān)，緩慢加熱。注意加熱過程中釜內(nèi)必須有足夠的料液（液位應(yīng)保持在塔釜2/3高度之上），否則立即停止加熱。建議升溫電壓不大于70V，待塔板上開始鼓泡時(shí)，可適當(dāng)加大電壓到不大于100V，若出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時(shí)，可將電壓下調(diào)到不大于80V。接通塔身保溫電源，電壓不高于50V并保持不變，實(shí)現(xiàn)全回流運(yùn)行。 觀察全塔傳質(zhì)情況，穩(wěn)定后在塔頂、塔釜用注射器同時(shí)取樣后利用折光儀進(jìn)行樣品濃度分析。 調(diào)整為部分回流操作，方法是調(diào)節(jié)進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥門，以的流量向塔內(nèi)加料，打開數(shù)顯時(shí)間繼電器

35、開關(guān)，控制回流比為4:1 。 觀察全塔傳質(zhì)情況，穩(wěn)定后記錄塔頂、塔底及進(jìn)料溫度，在塔頂、塔釜和進(jìn)料三處用注射器取樣，利用折光儀分析；可連續(xù)三次取樣分析，重復(fù)性達(dá)到要求后即為有效結(jié)果。 測試結(jié)束將加熱功率調(diào)節(jié)旋鈕復(fù)位到零，關(guān)閉電源開關(guān)，待塔冷卻后（塔內(nèi)不在有氣液流動）再關(guān)冷卻水。 將塔頂、塔底收集的料液倒入原料瓶中。6 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 折光儀在每次進(jìn)樣分析后，都要擦拭樣品池，注射器取樣前應(yīng)注意利用樣品進(jìn)行清洗。 嚴(yán)禁直接接觸玻璃塔身，塔身上面鍍有一層金屬膜，用作電阻加熱，容易發(fā)生觸電事故。 本實(shí)驗(yàn)設(shè)備由玻璃制成，在加熱時(shí)應(yīng)注意不要過快以免發(fā)生玻璃破裂。 實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先開冷卻水再加熱，停止時(shí)則反之，加

36、熱過程中若釜中液位不夠高，塔釜排空管上連接的軟膠管中可能會有料液噴出，應(yīng)予注意。 開加熱前塔釜內(nèi)一定要有足夠的料液，否則不得加熱。7 阿貝折射儀使用說明 每次測定之前須將進(jìn)試樣池的鏡面用無水酒精與乙醚（1:1）的混合液輕擦干凈，以免影響成相清晰度和測量準(zhǔn)確度。 調(diào)節(jié)恒溫水浴，開通循環(huán)水，使折光儀溫度達(dá)到所需測量溫度并穩(wěn)定后即可測量。 測量時(shí)，將被測樣品利用針頭從棱鏡組側(cè)面小孔中加入，要求液層均勻，充滿視場，無氣泡。打開遮光板，合上反射鏡，調(diào)節(jié)目鏡視度，使十字線成相清晰，此時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪并在目鏡視場中找到明暗分界線的位置，再旋轉(zhuǎn)手輪使分界線不帶任何彩色，微調(diào)手輪，使分界線位于十字線的中心，再適當(dāng)轉(zhuǎn)動

37、聚光鏡，此時(shí)目鏡視場下方顯示的示值即為被測液體的折射率。建議測試時(shí)選擇溫度為30，該溫度下的濃度換算公式為：（7）式中：樣品的質(zhì)量分率樣品的折光率讀數(shù)8 思考題 如何判斷精餾塔的操作已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定？ 在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，進(jìn)行效率計(jì)算時(shí)，塔釜應(yīng)如何對待？ 依據(jù)課本相關(guān)內(nèi)容和本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，影響效率的因素有那些，操作中應(yīng)注意那些問題？ 計(jì)算理論塔板數(shù)的過程中，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)應(yīng)如何確定？ 干燥特性曲線測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解洞道式干燥裝置的基本結(jié)構(gòu)、工藝流程和操作方法。2. 學(xué)習(xí)測定物料在恒定干燥條件下干燥特性的實(shí)驗(yàn)方法。3. 掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)干燥曲線求取干燥速率曲線以及恒速階段干燥速率、臨界含水量、

38、平衡含水量的實(shí)驗(yàn)分析方法。4. 實(shí)驗(yàn)研究干燥條件對于干燥過程特性的影響。二、基本原理在設(shè)計(jì)干燥器的尺寸或確定干燥器的生產(chǎn)能力時(shí)，被干燥物料在給定干燥條件下的干燥速率、臨界濕含量和平衡濕含量等干燥特性數(shù)據(jù)是最基本的技術(shù)依據(jù)參數(shù)。由于實(shí)際生產(chǎn)中的被干燥物料的性質(zhì)千變?nèi)f化，因此對于大多數(shù)具體的被干燥物料而言，其干燥特性數(shù)據(jù)常常需要通過實(shí)驗(yàn)測定。按干燥過程中空氣狀態(tài)參數(shù)是否變化，可將干燥過程分為恒定干燥條件操作和非恒定干燥條件操作兩大類。若用大量空氣干燥少量物料，則可以認(rèn)為濕空氣在干燥過程中溫度、濕度均不變，再加上氣流速度、與物料的接觸方式不變，則稱這種操作為恒定干燥條件下的干燥操作。1. 干燥速率的

39、定義干燥速率的定義為單位干燥面積（提供濕分汽化的面積）、單位時(shí)間內(nèi)所除去的濕分質(zhì)量。即(101)式中，干燥速率，又稱干燥通量，kg/（m2s）；干燥表面積，m2；汽化的濕分量，kg； 干燥時(shí)間，s；絕干物料的質(zhì)量，kg；物料濕含量，kg濕分/kg干物料，負(fù)號表示隨干燥時(shí)間的增加而減少。2. 干燥速率的測定方法將濕物料試樣置于恒定空氣流中進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，隨著干燥時(shí)間的延長，水分不斷汽化，濕物料質(zhì)量減少。若記錄物料不同時(shí)間下質(zhì)量，直到物料質(zhì)量不變?yōu)橹梗簿褪俏锪显谠摋l件下達(dá)到干燥極限為止，此時(shí)留在物料中的水分就是平衡水分*。再將物料烘干后稱重得到絕干物料重，則物料中瞬間含水率為 （102）計(jì)算出每一

40、時(shí)刻的瞬間含水率，然后將對干燥時(shí)間作圖，如圖101，即為干燥曲線。圖101恒定干燥條件下的干燥曲線上述干燥曲線還可以變換得到干燥速率曲線。由已測得的干燥曲線求出不同下的斜率，再由式（101）計(jì)算得到干燥速率，將對作圖，就是干燥速率曲線，如圖102所示。圖102恒定干燥條件下的干燥速率曲線3. 干燥過程分析預(yù)熱段 見圖101、102中的AB段或AB段。物料在預(yù)熱段中，含水率略有下降，溫度則升至濕球溫度tW,干燥速率可能呈上升趨勢變化，也可能呈下降趨勢變化。預(yù)熱段經(jīng)歷的時(shí)間很短，通常在干燥計(jì)算中忽略不計(jì)，有些干燥過程甚至沒有預(yù)熱段。本實(shí)驗(yàn)中也沒有預(yù)熱段。恒速干燥階段 見圖101、102中的BC段。

41、該段物料水分不斷汽化，含水率不斷下降。但由于這一階段去除的是物料表面附著的非結(jié)合水分，水分去除的機(jī)理與純水的相同，故在恒定干燥條件下，物料表面始終保持為濕球溫度tW，傳質(zhì)推動力保持不變，因而干燥速率也不變。于是，在圖102中，BC段為水平線。只要物料表面保持足夠濕潤，物料的干燥過程中總有恒速階段。而該段的干燥速率大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦即決定于物料外部的空氣干燥條件，故該階段又稱為表面汽化控制階段。降速干燥階段 隨著干燥過程的進(jìn)行，物料內(nèi)部水分移動到表面的速度趕不上表面水分的氣化速率，物料表面局部出現(xiàn)“干區(qū)”，盡管這時(shí)物料其余表面的平衡蒸汽壓仍與純水的飽和蒸汽壓相同、傳質(zhì)推動力也仍

42、為濕度差，但以物料全部外表面計(jì)算的干燥速率因“干區(qū)”的出現(xiàn)而降低，此時(shí)物料中的的含水率稱為臨界含水率，用表示，對應(yīng)圖102中的C點(diǎn)，稱為臨界點(diǎn)。過C點(diǎn)以后，干燥速率逐漸降低至D點(diǎn)，C至D階段稱為降速第一階段。干燥到點(diǎn)D時(shí)，物料全部表面都成為干區(qū)，汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動，汽化所需的熱量必須通過已被干燥的固體層才能傳遞到汽化面；從物料中汽化的水分也必須通過這層干燥層才能傳遞到空氣主流中。干燥速率因熱、質(zhì)傳遞的途徑加長而下降。此外，在點(diǎn)D以后，物料中的非結(jié)合水分已被除盡。接下去所汽化的是各種形式的結(jié)合水，因而，平衡蒸汽壓將逐漸下降，傳質(zhì)推動力減小，干燥速率也隨之較快降低，直至到達(dá)點(diǎn)E時(shí)，速率降為零

43、。這一階段稱為降速第二階段。降速階段干燥速率曲線的形狀隨物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而異，不一定都呈現(xiàn)前面所述的曲線CDE形狀。對于某些多孔性物料，可能降速兩個(gè)階段的界限不是很明顯，曲線好像只有CD段；對于某些無孔性吸水物料，汽化只在表面進(jìn)行，干燥速率取決于固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散速率，故降速階段只有類似DE段的曲線。與恒速階段相比，降速階段從物料中除去的水分量相對少許多，但所需的干燥時(shí)間卻長得多?？傊?，降速階段的干燥速率取決與物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。三、實(shí)驗(yàn)裝置1裝置流程本裝置流程如圖10-3所示?？諝庥晒娘L(fēng)機(jī)送入電加熱器，經(jīng)加熱后流入干燥室，加熱

44、干燥室料盤中的濕物料后，經(jīng)排出管道通入大氣中。隨著干燥過程的進(jìn)行，物料失去的水分量由稱重傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，并由智能數(shù)顯儀表記錄下來（或通過固定間隔時(shí)間，讀取該時(shí)刻的濕物料重量）。圖10-3干燥裝置流程圖1風(fēng)機(jī)；2管道；3進(jìn)風(fēng)口；4加熱器；5廂式干燥器；6氣流均布器；7稱重傳感器； 8濕毛氈； 9玻璃視鏡門； 10，11，12蝶閥2主要設(shè)備及儀器（1）鼓風(fēng)機(jī)：BYF7122,370W；（2）電加熱器：額定功率4.5KW；（3）干燥室：180mm×180mm×1250mm；（4）干燥物料：濕毛氈或濕砂；（5）稱重傳感器：CZ500型，0300g。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)步

45、驟（1）放置托盤，開啟總電源，開啟風(fēng)機(jī)電源。（2）打開儀表電源開關(guān)，加熱器通電加熱，旋轉(zhuǎn)加熱按鈕至適當(dāng)加熱電壓（根據(jù)實(shí)驗(yàn)室溫和實(shí)驗(yàn)講解時(shí)間長短）。在U型濕漏斗中加入一定水量，并關(guān)注干球溫度，干燥室溫度（干球溫度）要求達(dá)到恒定溫度（例如70）。（3）將毛氈加入一定量的水并使其潤濕均勻，注意水量不能過多或過少。（4）當(dāng)干燥室溫度恒定在70時(shí), 將濕毛氈十分小心地放置于稱重傳感器上。放置毛氈時(shí)應(yīng)特別注意不能用力下壓，因稱重傳感器的測量上限僅為300克，用力過大容易損壞稱重傳感器。（5）記錄時(shí)間和脫水量，每分鐘記錄一次重量數(shù)據(jù)；每兩分鐘記錄一次干球溫度和濕球溫度。（6）待毛氈恒重時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)終了時(shí)，關(guān)

46、閉儀表電源，注意保護(hù)稱重傳感器，非常小心地取下毛氈。（7）關(guān)閉風(fēng)機(jī)，切斷總電源，清理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。2. 注意事項(xiàng)（1）必須先開風(fēng)機(jī)，后開加熱器，否則加熱管可能會被燒壞。（2）特別注意傳感器的負(fù)荷量僅為300克，放取毛氈時(shí)必須十分小心，絕對不能下壓，以免損壞稱重傳感器。（3）實(shí)驗(yàn)過程中，不要拍打、碰扣裝置面板，以免引起料盤晃動，影響結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.繪制干燥曲線（失水量時(shí)間關(guān)系曲線）；2. 根據(jù)干燥曲線作干燥速率曲線；3. 讀取物料的臨界濕含量；4. 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。六、思考題1. 什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn)行？2. 控制恒速干燥階段速

47、率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？3. 為什么要先啟動風(fēng)機(jī)，再啟動加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中干、濕球溫度計(jì)是否變化？為什么？如何判斷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？4. 若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量又如何變化？為什么？演示實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察液體在圓形直管內(nèi)流動時(shí)的不同流動形態(tài)。 測定臨界雷諾數(shù)。2 實(shí)驗(yàn)原理UmaxUmax層流湍流圖4-1 不同流型速度分布示意圖流體流動時(shí)存在兩種不同的流動形態(tài)，層流（滯流）和湍流（紊流）。層流又叫粘性流，流動特點(diǎn)是流體沿流動方向的垂直方向上分層，流層與流層間依賴粘性（即分子的微觀運(yùn)動）交換能量，速度分布側(cè)形為拋物線；湍流特點(diǎn)是出現(xiàn)隨機(jī)的旋渦與脈動，流層之間相互混合，流體質(zhì)點(diǎn)間主要依賴渦流附加應(yīng)力交換動量，是一種典型的慣性流。由于