【正文】 熱交換實(shí)驗(yàn)裝置流程四、實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（1）向恒溫循環(huán)水槽灌入蒸餾水或軟水，直至溢流管有水溢出為止。熱水由循環(huán)水泵從恒溫水槽送入管內(nèi)，然后經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)再返回槽內(nèi)。套管熱交換器由一根Ф12，Ф20。實(shí)驗(yàn)測得、數(shù)值后，則傳熱系數(shù)即可由該式計(jì)算。K和流體導(dǎo)熱系數(shù)，Ws；流體密度，kg熱流體與管內(nèi)壁面之間的平均溫度差可按下式計(jì)算： 當(dāng)時(shí)　　　　　　　　?。?0）當(dāng)時(shí)　　　　　　　　?。?1）由（1）和（9）式聯(lián)立求解可得管內(nèi)傳熱膜系數(shù)的計(jì)算式為　 WK ——熱交換平均面積，m2； ——兩流體間的平均溫度差，K。s；——熱流體的平均比熱容，是J圖1　套管熱交換器兩端測試點(diǎn)的溫度則在單位時(shí)間內(nèi)熱流體向冷流體傳遞的熱量，可由熱流體的熱量衡算方式來表示：　 J同時(shí)希望通過本實(shí)驗(yàn)，對傳熱過程的實(shí)驗(yàn)研究方法有所了解，在實(shí)驗(yàn)技能上受到一定的訓(xùn)練，并對傳熱過程基本原理加深理解。對于在強(qiáng)制對流下進(jìn)行的液－液熱交換過程，曾有不少學(xué)者進(jìn)行過研究，并取得了不少求算傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)試驗(yàn)導(dǎo)管的內(nèi)徑 17 mm試驗(yàn)導(dǎo)管的測試段長度 m粗糙管的粗糙度 mm粗糙管的相對粗糙度 孔板流量計(jì)的孔徑 11 mm旋塞的全開孔徑 12 mm孔板流量計(jì)的孔流系數(shù) =（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表1表2：列出表中各項(xiàng)計(jì)算公式（3）標(biāo)繪實(shí)驗(yàn)曲線（4）數(shù)據(jù)處理過程 表1 原始數(shù)據(jù)序號12345T/℃kg（6）當(dāng)測定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時(shí)，由于旋塞開度變小，流量必然會隨之下降，為了保持流量不變，需將入口調(diào)節(jié)閥作相應(yīng)調(diào)節(jié)。例如，將G1和D1一組旋塞關(guān)閉，打開另一組G2和D2旋塞。（2）待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，根據(jù)需要緩慢開啟調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，流量大小由孔板流量計(jì)的壓差計(jì)顯示。（5）在高位排水槽中懸掛一支溫度計(jì)，用以測量水的溫度。（4）調(diào)節(jié)倒置U形壓差計(jì)的水柱高度。當(dāng)水流滿整個(gè)試驗(yàn)導(dǎo)管，并在高位排氣水槽中有溢流水排出時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，停泵。水在試驗(yàn)管路中的流速，通過調(diào)節(jié)閥加以調(diào)節(jié)。流程圖中標(biāo)出符號G和D分別表示上游測壓口（高壓側(cè)）和下游測壓口（低壓側(cè)）。該裝置的流程如圖1所示。s；式中： d0——孔板流量計(jì)孔徑，m； d——直管或連接管件等的直管管徑，m； ——孔板流量計(jì)的壓差計(jì)讀數(shù)，mH2O.——孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)，=三、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、試驗(yàn)管路系統(tǒng)和高位排氣水槽串聯(lián)組合而成。應(yīng)用式（6）（9）計(jì)算直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)時(shí)，式中流速為直管或連接管件等的直管中流體的平均流速，m當(dāng)流體流過管路系統(tǒng)時(shí)，因遇各種管件、閥門和測量儀表等而產(chǎn)生局部阻力，所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系式：　　　　J大量實(shí)驗(yàn)研究表明：摩擦系數(shù)與流體的密度和粘度，管徑、流速和管壁粗糙度有關(guān)。kg　　　　　　　　　　　　　　（3）　　　m液柱　　　　　　　　　　　　?。?）由此可見，因阻力造成的能量損失（壓頭損失），可由管路系統(tǒng)的兩截面之間的壓力差（壓頭差）來測定。m； ——流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)因阻力造成的能量損失，J本實(shí)驗(yàn)的目的，是以實(shí)驗(yàn)方法直接測定直管摩擦系數(shù)和局部管件局部阻力系數(shù)。m各測試點(diǎn)的靜壓頭/mmH2O各測試點(diǎn)的靜壓強(qiáng)/pa流動(dòng)體系的機(jī)械能分布及其轉(zhuǎn)換（1）實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄（自制表格）（2）流動(dòng)流體的機(jī)械能衡算表2流動(dòng)流體的機(jī)械能衡算方程序號123456T/℃kg（2）開啟進(jìn)水閥向穩(wěn)壓水槽注水，或開關(guān)試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥時(shí)，一定要緩慢地調(diào)節(jié)開啟程度，并隨時(shí)注意設(shè)備內(nèi)的變化。實(shí)驗(yàn)可按如下步驟進(jìn)行：（1）關(guān)閉試驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥，觀察和測量液體處于靜止?fàn)顟B(tài)下各測試點(diǎn)（A、B和C三點(diǎn)）的壓強(qiáng)。流體流量由出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。試驗(yàn)導(dǎo)管為一水平變徑圓管，沿程分三處設(shè)置測壓管。（2）當(dāng)液體流經(jīng)的系統(tǒng)為一水平裝置的管道時(shí)，則（1）和（2）式又可簡化為　　Jkg； ——流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)因阻力造成的壓頭損失，m液柱。二、實(shí)驗(yàn)原理對于不可壓縮流體，在導(dǎo)管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)，系統(tǒng)與環(huán)境又無功的交換時(shí)，若以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn)，則對確定的系統(tǒng)即可列出機(jī)械能衡算方程： 　　 J當(dāng)流體在導(dǎo)管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)管的各截面之間的各種形式機(jī)械能的變化規(guī)律，可由機(jī)械能衡算基本方程來表達(dá)。實(shí)驗(yàn)過程有一定滯后現(xiàn)象，因此，調(diào)節(jié)流量過程切勿操之過急，狀態(tài)確實(shí)穩(wěn)定之后，再繼續(xù)調(diào)節(jié)或記錄數(shù)據(jù)。應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)節(jié)注射針頭的位置，使針頭位于管軸線上為佳。當(dāng)流量增大到某一數(shù)據(jù)值后，示蹤劑（紅墨水）一進(jìn)入試驗(yàn)導(dǎo)管，立即被分散呈煙霧狀，這時(shí)標(biāo)明流體的流型已進(jìn)入湍流區(qū)域。（3）緩慢地逐漸增大調(diào)節(jié)閥的開度，使水通過試驗(yàn)導(dǎo)管的流速平穩(wěn)地增大。（3）用溫度計(jì)測定水溫。穩(wěn)壓溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。應(yīng)當(dāng)指出，層流與湍流之間并非是突然的轉(zhuǎn)變，而是兩者之間相隔一個(gè)不穩(wěn)定過渡區(qū)域，因此，臨界雷諾數(shù)測定值和流型的轉(zhuǎn)變，在一定程度上受一些不穩(wěn)定的其他因素的影響。s；大量實(shí)驗(yàn)測得：當(dāng)雷諾準(zhǔn)數(shù)小于某一下臨界值時(shí)，流體流動(dòng)型態(tài)恒為層流；當(dāng)雷諾數(shù)大于某一上臨界值時(shí)，流體流型恒為湍流。二、實(shí)驗(yàn)原理研究實(shí)驗(yàn)證明：流體流動(dòng)存在兩種截然不同的型態(tài)，主要決定因素為流體的密度和粘度、流體流動(dòng)的速度，以及設(shè)備的幾何尺寸（在圓形導(dǎo)管中為導(dǎo)管直徑）。② 直線的斜率m應(yīng)是 ，不能用BC、AC的坐標(biāo)相除而得。因此，上式可寫為上等式兩邊取對數(shù)，使之線性化，即因此，可將和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上進(jìn)行標(biāo)繪，由實(shí)驗(yàn)曲線的斜率和截距估計(jì)參數(shù)和，或者用最小二乘法進(jìn)行線性回歸，估計(jì)參數(shù)和。ABC對數(shù)坐標(biāo)：坐標(biāo)軸是按照相等的指數(shù)增加變化表示的。但有時(shí)在一組關(guān)系數(shù)據(jù)中，一組數(shù)據(jù)變化范圍不大，而另一組數(shù)據(jù)變化范圍比較大。關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)繪整理數(shù)據(jù)的目的，是將所測得的數(shù)據(jù)用最合適的方法表達(dá)出來，以便明確地顯示出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系與變化規(guī)律。（5）數(shù)據(jù)整理時(shí)，還可以采用常數(shù)歸納法，將計(jì)算公式中的常數(shù)歸納作為一個(gè)數(shù)看待。（3）數(shù)據(jù)整理時(shí)，如過程比較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又多，一般以采用列表整理法為宜，同時(shí)將同一項(xiàng)目一次整理，此法過程明顯，且省時(shí)間。上例中的和值為六位有效數(shù)字，大于三個(gè)運(yùn)算數(shù)字中的任何一個(gè)。其有效數(shù)字為三位。℃時(shí)，℃保持其應(yīng)有的有效數(shù)字位數(shù)。絕對準(zhǔn)確的數(shù)值是無法通過儀表測出的，即實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受所測量儀表的精確限制，同時(shí)，運(yùn)算結(jié)果所得到的數(shù)值，其準(zhǔn)確度是不應(yīng)當(dāng)（也不可能）超過原始數(shù)據(jù)的精確度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理（1）同一條件下，若有幾次比較穩(wěn)定但稍有波動(dòng)的數(shù)據(jù)，應(yīng)先取其平均值，然后加以整理，不必先逐個(gè)整理取平均值，以節(jié)省時(shí)間。（2）同一條件下要讀三次數(shù)據(jù)，當(dāng)兩次讀數(shù)相等或相近時(shí)才記錄下來，記錄的數(shù)據(jù)要寫單位，要復(fù)核。科學(xué)推理應(yīng)以實(shí)驗(yàn)觀察檢驗(yàn)，不能任意編造、修改或歪曲，若與理論不符，要分析找出原因、用反復(fù)多次來核對，不能隨意更改某個(gè)數(shù)字。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將測得數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師審查認(rèn)可方可停止實(shí)驗(yàn)，歸還所借物品。一、化工原理實(shí)驗(yàn)的目的驗(yàn)證有關(guān)的化工單元操作的理論，鞏固和加深對理論的認(rèn)識和理解。前 言化工原理是一門關(guān)于化學(xué)加工過程的技術(shù)基礎(chǔ)課，是建立在實(shí)踐基礎(chǔ)上的科學(xué)。遵守實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器的操作規(guī)程，在弄清其流程和用法后，經(jīng)教師同意方可啟用?；ぴ韺?shí)驗(yàn)講義作者：日期：目 錄實(shí)驗(yàn)守則…………………………………………………………………………….2前言