化工原理实验思考题实验一:柏努利方程实验1.关闭出口阀,旋转测压管小孔使其处于不同方向(垂直或正对流向),观测并记录各测压管中的液柱高度H并回答以下问题:(1)各测压管旋转时,液柱高度H有无变化?这一现象说明了什么?这一高=,(。
2(1)各H/值的物理意义是什么?答:当测压管小孔转到正对流向时H/值指该测压点的冲压头H/冲;当测压管小孔转到垂直流向时H/值指该测压点的静压头H/静;两者之间的差值为动压头H/动=H /冲-H/静。
(2)对同一测压点比较H与H/各值之差,并分析其原因。
答:对同一测压点H >H /值,而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值,原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。
(3) 为什么离水槽越远H 与H /差值越大?(4) 答:离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大,就直管阻力公式可以看出2( (能ρcdp <ρabp 。
此外从22u d l H f ⋅⋅=λ直管阻力公式可以看出, l 、d 产生的阻力损失Σh f 对C 、D 两点的静压能也有一定的影响。
4. 计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。
答:注:A 点处的管径d=0.0145(m) ;C 点处的管径d=0.012(m)A 点半开时的流速:135.00145.03600408.03600422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππd Vs u A 半 (m/s ) A 点全开时的流速: 269.00145.03600416.03600422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππd Vs u A 全 (m/s ) C 点半开时的流速: 1965.0012.03600408.03600422=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππd Vs u c 半 (m/s )3600s 流速: )/(29269.00145.041083.425s m A V u s =⨯⨯⨯==-π 雷诺准数: 381510111.173.99829269.00145.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρdu同理,根据雷诺实验测定的读数计算其余各点的流量、流速和雷诺准数如原始数据表所述。
2.根据实验观察到的流态,层流和湍流临界雷诺准数值与公认值有无差距?原因何在?答:略有差距。
主要原因在于实验设备测量精度和测量稳定性不高,其次是流态显色墨水的注入量控制不当以及人为干扰产生的震动等。
3.根据雷诺准数表示式,你认为在什么条件下可以只用流速来判断流动型(即1=998.2(答:测得的压差不代表流体通过流量计的永久阻力损失。
流量计测得的压差ΔP一方面由流体流经孔板产生的永久阻力ΔP1,另一方面由流体流经孔板的流速变化也将产生一定的阻力ΔP2。
3. 实验装置各压差计上的“平衡阀”(旁通阀)有何作用?在什么状况下进行开启或关闭操作?答:平衡阀用以调节压差计两臂液柱的平衡。
在实验装置启动运行或结束实验时,平衡阀应该处在开启状态;在实验装置检验系统内空气是否排净或测量阻力数据是平衡阀应该处在关闭状态。
4. 根据管道流体阻力测定的读数,列举1米直管在某一流量下的阻力H f和摩擦系数λ;在某一流量下的局部阻力H f’和局部阻力系数ζ的计算过程,并u~R关1596值。
求ζ5.如何检验实验装置中的空气已经排净?答:排空气操作后,在离心泵运行的状态下,关闭管路中的流量调节阀和各压差计上的平衡阀,观察各压差计上的读数为0是时,表示系统内的空气已经排净。
实验四 离心泵特性曲线的测定η传(%a. bc.()10009.8129.8116.9m ⨯⨯=d.轴功率计算 ()1192079.9%1534.08N N W ηη==⨯=g g 传电机1电机1 e.总效率计算 31111016.99.81 5.81671534.0862.86%e H g Q N ρη-⨯=⨯⨯==g g g 总 同理其他数据按以上公式计算得表内结果:离心泵特性曲线实验原始数据记录及计算结果表 功率表常数 C=40 功率(W )=格数×C00/()P gb. 两截面间的动能g u 220和gu221将同步提高。
c. 0-0、1-1两截面间无外功加入W e ,即无有效压头H e 。
d. 由于流体的能量损失与动能成正比,流量越大22u 越大,H f 响应为什5其扬程量必然低于原单台泵流量的两倍。
两台泵串联操作的总压头必然低于单台泵压头的两倍。
实验五 板框压滤机过滤常数的测定1. 据板框压滤机实验所测定的数据,计算出两种过滤条件下的过滤常数K 1和K 2;过滤介质的当量滤液体积Ve 1和Ve 2;过滤介质的当量过滤时间θe 1和θe 2。
并提供数据完整的原始数据表。
答:a.原始数据记录表过滤介质(滤布)直径d=120mm ,数量2块。
总过滤面积:220.122 2.262104A π-⨯=⨯=⨯ (m2) A 2=0.022622=5.116×10-4过滤常数计算: 100kPa 组 120kPa 组210-2)2K 2)-A 2=-)2. 在过滤初始阶段,为什么可见滤液是由浑浊变清?答:过滤介质中微孔通道的直径可能大于悬浮液中部分颗粒直径,因此,过滤初期会有一些小颗粒穿过而使滤液浑浊,但是颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥”现象,使小于孔道直径的细小颗粒也能被拦截,并开始形成滤饼,由此滤液变清,过滤才有效进行。
3.4. 答:5. 答知:θθs p k K q -∆==122,k —滤浆特性常数,因此相同滤浆和时间 p q ∆∝,结论:过滤效率与压力成正比但不成倍数。
实验六 管内强制对流传热膜系数的测定1. 根据实验数据,列举某一设定的空气质量流量W 状态下,Re 、Nu 的计算过程。
注:实验数据表tw 2为空气进口侧换热管壁温,tw 1为空气出口侧换热管壁温答:计算条件质量流量W=0.023(kg/s);换热管内径di=32.8-2×3.5=25.8×10-3 m换热管长度 l =1.45m; 换热管流通截面积S=(25.8×10-3)2×0.7854=5.23×10-4-3×Tλ52.5)-()1118033.546.5wotC∆=-=121246.533.539.6546.5lnln32.5mt tttt∆-∆-∆===∆∆(℃) ()22252.52032.5wt T tC∆=-=-=11637.34136.820.117539.65mQA tα===∆⨯(W/m2.K)2.为何要把实验结果关联成Nu— Re的准数方程式的形式,而不用α—W 来关联?答:影响对流传热系数α的因素太多,如:流体的种类和相变化;流体的特性(λ、μ、ρ、c p、β);流体温度;流体的流动状态;流体流动的原因;传热面的形状、位置和大小。
因此要以质量流量W来关联,建立一个通式来求各种条件下的α是很困难的,所以通过实验结果关联成Nu— Re的准数间的关系形式,即可求得不同情况下的α的关联式。
31t m(提P227使空气侧传热系数α1增大(即主要热阻降低),从而使K值有明显的提高。
实验七填料吸收塔的操作及体积吸收系数的测定1.根据实验采集的数据提供原始数据表,列举某一状态下填料层压力降ΔP与气速u的计算示例,表列完整的计算结果,并绘制ΔP~u的关系曲线图。
答:原始数据记录表大气压 1030 hPa 塔径 70 mm 填料层高度 39 cm 标准酸浓度 0.2115 mol/l 环境温度22℃1)喷淋密度: 0 (l/h) 2)喷淋密度: 25 (l/h)表1~2(塔()0.361/m s =结果见表1~2塔顶压力()()227.722.91010009.81103000103470.88P R g P Pa ρ-=+=-⨯⨯⨯+=g g 顶顶水全塔压力()()227.325.61010009.81166.77P R gPa ρ-==-⨯⨯⨯=g g 全全水 塔底压力 ()103470.88166.77103637.65P P P Pa =+=+=顶底全系统总压()103470.88103637.65103554.322P P P Pa ++===顶底P1139流量计出厂时标定的绝对压力1.01325×105,绝对温度273+20=293K 。
注:上式Q 0=下式V 测空气摩尔流量校正()001022.46.6085293103554.322.4273381030000.279442/V T P V T P kmol h =⨯⨯⨯=⨯+⨯=g g g 测测测()氨气压强()()229.5201015959.81103000104486.5P R g P Pa ρ-=+=-⨯⨯⨯+=g g CCl4氨气氨气 氨气的校正流量30.3250.325 1.0166883 1.3061Q Q ===⨯⨯A0。