【正文】 個(gè)套管換熱器。 ⒉ 對(duì)流傳熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的實(shí)驗(yàn)確定 流體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，被加熱狀態(tài)，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的形式為 nimii ANu PrRe? . (26） 其中： iiii dNu ??? ， iiiii du ???Re ， iipii c???Pr 物性數(shù)據(jù) λi、 cpi、 ρi、 μi 可根據(jù)定性溫度 tm 查得。 七、報(bào)告內(nèi)容 1. 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果列在數(shù)據(jù)表格中，并以一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算舉例。即： 泵的軸功率 N＝電動(dòng)機(jī)的輸出功率， kW； 電動(dòng)機(jī)的輸出功率＝電動(dòng)機(jī)的輸入功率電動(dòng)機(jī)的效率； 泵的軸功率＝功率表的讀數(shù)電動(dòng)機(jī)效率， kW。 綜上所述， 食品工程 原理實(shí)驗(yàn)是 食品工程 專業(yè)所必做的技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) ,也是學(xué)生從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)所接觸的第一門工程實(shí)驗(yàn)。 I 食品 工 程 原理實(shí)驗(yàn) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） II 對(duì)學(xué)生基本要求 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置具體情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，列出書寫報(bào)告所需要的原始數(shù)據(jù)表，并通過老師的檢查提問，方可參加實(shí)驗(yàn)。 一般化學(xué)實(shí)驗(yàn)又稱為化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，一般只局限在玻璃瓶、試管燒杯等小儀器中各種化學(xué)反應(yīng)，而 食品工程 原理實(shí)驗(yàn)不僅有各種化學(xué)反應(yīng)，還涉及容器大小、傳熱，傳質(zhì)、流動(dòng)等情況；主要區(qū)別為：一、涉及知識(shí)面不同，前者較窄，只針對(duì)單一知識(shí)面，后者涉及面非常廣，如攪拌器的功率，轉(zhuǎn)速，容器的尺寸，周邊環(huán)境的防火防爆等；二、影響因素，前者一般均做理想化處理或盡量避免 其影響，后者正視影響的存在，并具體考慮影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的作用，如粘度，密度，表面張力等；三、數(shù)據(jù)處理，前者處理比較簡單，數(shù)據(jù)量較少，后者數(shù)據(jù)量大，處理復(fù)雜，需要各種儀器方程和修正方程，同時(shí)處理方法也很多，如離心泵實(shí)驗(yàn)中要處理數(shù)據(jù)為 3842個(gè)，傳熱實(shí)驗(yàn)中需要線性回歸并用最小二乘法處理。由于泵是由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)的，傳動(dòng)效率可視 3 為 ，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率 等于泵的軸功率。 ⒉ 開啟離心泵時(shí)，應(yīng)將回流閥 (6)全開。 ti1， ti2， tw， Vi 可采取一定的測(cè)量手段得到。氣源選擇 XGB2 型旋渦氣泵，使用旁路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量。 9 六、報(bào)告內(nèi)容 ⒈ 實(shí)驗(yàn) 21 的原始數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)結(jié)果表（換熱量、傳熱系數(shù)、各準(zhǔn)數(shù)以及重要 的中間計(jì)算結(jié)果）、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的回歸過程和結(jié)果，以其中一組數(shù)據(jù)的計(jì)算舉例。此時(shí)，物料中所含水分較少，水分自物料內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f的速率低于物料表面水分的氣化速率，干燥速率為水分在物料內(nèi)部的傳遞速率所控制。Gc — 絕干物料量， kg(本實(shí)驗(yàn)中絕干物料為 ) 。直至干燥物料的重量不再明顯減輕為止。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 研究精餾過程中，精餾塔在全回流和部分回流的條件下，塔頂溫度等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。 提餾段操作線方程： (47） 從進(jìn)料方程可以知道，提餾段直線經(jīng)過進(jìn)料操作線和精餾段操作線的交點(diǎn)和點(diǎn)（ XW,XW）。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 觀察不同轉(zhuǎn)速時(shí)，塔內(nèi)液滴的變化情況和流動(dòng)情況?？紤]水與煤油是完全不互溶的，且苯甲酸在兩相中的濃度都很低，可認(rèn)為在萃取過程中兩相液體的體積流量不發(fā)生變化。 進(jìn)行滴定分析，以酚酞為指示劑， AES 為相轉(zhuǎn)移劑，測(cè)定煤油的出入口濃度（取樣 10ml） 19 和水的出口濃度（ 25ml）。 2. 傳質(zhì)性能 吸收系數(shù)是決定吸收過程速率高低的重要參數(shù)，而實(shí)驗(yàn)測(cè)定是獲取吸收系數(shù)的根本 途徑。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為 40L／ h 下 (△ P／ z)─ u 關(guān)系曲線 ,確定液泛氣速并與觀察的液泛氣速相比較。 。書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過程，是對(duì)所測(cè)取的數(shù)據(jù)加以處理，對(duì)所觀察的現(xiàn)象加以分析，從中找出客觀規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系的過程。對(duì)于數(shù)據(jù)較多時(shí)，可以將此表格作為附錄放在報(bào)告的后面。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一般分兩大類：原始數(shù)據(jù)表和整理計(jì)算數(shù)據(jù)表。修改時(shí)應(yīng)用單劃線將錯(cuò)誤劃掉，將正確的數(shù)據(jù)寫在下面。根據(jù)情況選用直角坐標(biāo)紙、半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙和對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙等 等 。校準(zhǔn)曲線要通過各校準(zhǔn)點(diǎn)，聯(lián)成折線。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)描繪的是曲線，則要根據(jù)曲線的特點(diǎn)判斷曲線屬于何種類型。也就是該直線中的截距 a=？；該直線的斜率 b=？ 尋找變量之間直線關(guān)系的方法很多，譬如，在 y 和 x 的散點(diǎn)圖上，通過這些點(diǎn)可以徒手畫出許多條直線，分別測(cè)量各個(gè)直線的截距和斜率，從而求出直線方程。 建立公式的步驟大致可歸納如下： （ 1） 描繪曲線。 (4) 曲線的標(biāo)點(diǎn)。 (2) 圖紙本身的均勻、準(zhǔn)確程度有限。 n=表中數(shù)據(jù) 為了便于表格的引用，每個(gè)數(shù)據(jù)表都應(yīng)在表的上方寫明表號(hào)和表題（表名）。 27 附錄二 化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)簡單處理 通常，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果最初使 以數(shù)據(jù)的形式表達(dá)的。對(duì)于每一個(gè)操作步驟，應(yīng)該簡單明了。除記錄的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)記錄計(jì)算過程中需要的裝置和儀表的各種常數(shù)，大氣條件和設(shè)備尺寸等數(shù)據(jù)； 實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)待現(xiàn)象穩(wěn)定后開始讀取數(shù)據(jù)。 的硫酸置于酸滴定管內(nèi) , 用以滴定三角瓶中的塔底溶液至終點(diǎn)。吸收液的取樣可用塔底 6 取樣口進(jìn)行。 三、實(shí)驗(yàn)原理 壓強(qiáng)降是塔設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，氣體通過填料層壓強(qiáng)降的大小決定了塔的動(dòng)力消耗。 3. 讓二相液料分別充滿各自的塑料磁力泵，然后按二泵按鈕，使二相液料分別占高位貯槽的 1/2～ 2/3 左右。 本實(shí)驗(yàn)以水為萃取劑，從煤油中萃取苯甲酸，苯甲酸在煤油中的濃度約為 2%（質(zhì)量）。 六 、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 17 實(shí)驗(yàn) 5 槳葉式萃取塔實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解槳 葉式萃取塔的結(jié)構(gòu)和工作原理?！妫?。 14 實(shí)驗(yàn) 4 精餾實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 學(xué)會(huì)識(shí)別精餾塔內(nèi)出現(xiàn)的幾種操作狀態(tài)，并分析這些操作狀態(tài)對(duì)塔性能的影響。在智能儀表中設(shè)定干球溫度，儀表自動(dòng)調(diào)節(jié)到指定的溫度。 39。在過程開始時(shí)，由于整個(gè)物料的濕含量較大，其內(nèi)部的水分能迅速地達(dá)到物料表面。即在接通風(fēng)機(jī)電源之前，三個(gè)空氣支路控制閥之一和旁路調(diào)節(jié)閥（圖 2）必須全開。 單純研究強(qiáng)化手段的強(qiáng)化效果（不考慮阻力的影響），可以用強(qiáng)化比的概念作為評(píng)判準(zhǔn)則，它的形式是： 0NuNu ，其中 Nu 是強(qiáng)化管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)， Nu0 是普通管的努塞爾準(zhǔn)數(shù)，顯然，強(qiáng)化比 0NuNu ＞ 1，而且它的值越大，強(qiáng)化效果越好。 因?yàn)閾Q熱器內(nèi)管為紫銅管，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，且管壁很薄，故認(rèn)為內(nèi)壁溫度、外壁溫度 6 和壁面平均溫度近似相等，用 tw 來表示 ，由于管外使用蒸汽，近似等于熱流體的平均溫度。 3. 測(cè)量管路特性曲線測(cè)定時(shí)，先置流量調(diào)節(jié)閥 6 為某一狀態(tài) (使系統(tǒng)流量為某一固定值 )。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。它屬于工程技術(shù)科學(xué)，具有非常顯著的工程性；但同時(shí)它屬于技術(shù)范疇，同樣具有創(chuàng)新性和保密性。檢查水源、電源、汽源等是否已確實(shí)關(guān)斷，并將場地打掃干凈。 3. 掌握離心泵特性管路特性曲線的測(cè)定方法、表示方法。若將泵的特性曲線與管路特性曲線繪在同一坐標(biāo)圖上，兩曲線交點(diǎn)即為泵在該管路的工作點(diǎn)。為什么 ? 八、設(shè)備參數(shù) 1. 設(shè)備參數(shù)： (1)真空表測(cè)壓位置管內(nèi)徑 d1= (2)壓強(qiáng)表測(cè)壓位置管內(nèi)徑 d2= (3)真空表與壓強(qiáng)表測(cè)壓口之間的垂直距離 h0= (4)實(shí)驗(yàn)管路 d= (5)電機(jī)效率為 60% 2. 采用渦輪流量計(jì)測(cè)量流量（儀表常數(shù) 次 /升） 3. 功率表：型號(hào) PS139 精度 級(jí) 4. 真空表 ：表盤真徑 100mm 測(cè)量范圍 精度 級(jí) 5. 壓力表：表盤直徑 100mm 測(cè)量范圍 精度 級(jí) 5 實(shí)驗(yàn) 2 傳熱綜合實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 通過對(duì)空氣 — 水蒸氣簡單套管換熱器的實(shí)驗(yàn)研究，掌握對(duì)流傳熱系數(shù) i? 的測(cè)定方法，加深對(duì)其概念和影響因素的理解。 螺旋線圈的結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示，螺旋線圈由直徑 3mm 以下的銅絲和鋼絲按一定節(jié)距繞成。檢查熱電偶的冷端，是否全部浸沒在冰水混合物中。 3. 加深對(duì)物料臨界含水量 Xc的概念及其影響因素的理解。本實(shí)驗(yàn)在恒定干燥條件下對(duì)帆布物料進(jìn)行干燥，測(cè)定干燥曲線和干燥速率曲線，目的是掌握恒速段干燥速率和臨界含水量的測(cè)定方法及其影響因素。 s）； wt — 干燥器內(nèi)空氣的濕球溫度，℃； t — 干燥器內(nèi)空氣的干球溫度，℃； twr — wt ℃下水的氣化熱， J/ kg。 2. 實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)檢查濕球溫度計(jì)水量是否充足。 部分回流理論塔板： 精餾段操作線方程： (42) 由方程知道該直線經(jīng)過點(diǎn)（ XD， XD），與 Y 軸截距為 (0， XD/（ R+1） )。進(jìn)行全回流操作至塔頂溫度保持恒定 10～ 15 分鐘后，用注射器分別在塔頂、塔釜和進(jìn)料口分別取樣，待樣品液溫度降至室溫后，用阿貝折光儀測(cè)量該樣品折光率（阿貝折光儀的使用方法見本實(shí)驗(yàn)附錄）。 塔內(nèi)的攪拌 作用可以使分散相液滴不斷破碎與聚合，以使液滴的表面不斷更新，還可以減少連續(xù)相的軸向混合。 操作線，即經(jīng)過點(diǎn)（ YEt， XRt）和點(diǎn)（ YEb， XRb）的直線。 3. ∏管的位置調(diào)節(jié)一定要慢，避免造成水相回流至煤油回收箱中。 h）； V— 空氣的摩爾流率， kmol（ B） / h； Ω — 填料塔截面積， m2； 24D???。 ,緩慢地旋轉(zhuǎn)三通旋塞 ,讓塔頂尾氣通過吸收瓶 ,旋塞的開 度不宜過大 ,以能使吸收瓶內(nèi)液體以適宜的速度不斷循環(huán)流動(dòng)為限。 ⒊ 做傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，水流量 不能超過規(guī)定范圍，否則尾氣的氨濃度極低，給尾氣分析帶來麻煩。要求語言表達(dá)簡潔準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)不得修改數(shù)據(jù)，更不得偽造數(shù)據(jù)。同時(shí)，計(jì)量單位不宜混在數(shù)字之中，造成分辨不清。用作圖法可以驗(yàn)證理論并有可能求出經(jīng)驗(yàn)公式。 ② 軸的標(biāo)度應(yīng)劃分得當(dāng)，以便不用計(jì)算就能直接讀出圖線上每一點(diǎn)的坐標(biāo)。必要時(shí)還應(yīng)有圖注。 （ 4） 確定公式中的常量。平均法和最小二乘法等。 三 、 經(jīng)驗(yàn)公式法 測(cè)量數(shù)據(jù)不僅可用圖形表示出函數(shù)之間的關(guān)系，而且可用與圖形對(duì)應(yīng)的一個(gè)公式來表示所有的測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)然這個(gè)公式不可能完全準(zhǔn)確地表達(dá)全部數(shù)據(jù)。 ③ 橫軸和縱軸的標(biāo)度可以不同，兩軸的交點(diǎn)可以不為零而取比數(shù)據(jù)中最小值稍小些的整數(shù)，以便調(diào)整圖紙的大小和圖線的位置。 (3) 在曲線上，可以直接讀出 沒有進(jìn)行觀測(cè)的對(duì)應(yīng)物理量的值 (內(nèi)插法 )，也可以從圖線的延伸線上讀到原測(cè)量數(shù)據(jù)范圍以外的點(diǎn) (外推法 )。 物理量的數(shù)值較大或較小時(shí)，要用科學(xué)記數(shù)法來表示。根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況選用合適的坐標(biāo)紙確定出若干點(diǎn)，然后用光滑曲線連接，畫出相關(guān)曲線。要求概念清晰，充分了解定律的內(nèi)容，推理準(zhǔn)確并且有根有據(jù)，結(jié)果真實(shí)可信。 5．空氣的轉(zhuǎn)子流量計(jì)使用前必須關(guān)閉，使用結(jié)束后應(yīng)關(guān)閉。 若某量氣管內(nèi)已充滿空氣 ,但吸收瓶內(nèi)未達(dá)到終點(diǎn) ,可關(guān)閉對(duì)應(yīng)的三通旋塞 , 讀取該量氣管內(nèi)的空氣體積 ,同時(shí)啟用另一個(gè)量氣管 ,繼續(xù)讓尾氣通過吸收瓶。 22 ⑵ 操作條件下液體噴淋密度的計(jì)算 ?????????????23mhmU塔截面積流體流量噴淋密度 （ 66） 對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，噴淋量不宜過大（≤ ），否則造成尾氣濃度過小而無法分析。 六、附錄 儀表常數(shù)： 塔內(nèi)徑 : 37 mm；溶質(zhì) A:苯甲酸；稀釋劑 B:煤油；萃取劑 S:水；重相密度 : 1000 kg／ m3 輕相密度 : 800 kg／ m3；流量計(jì)轉(zhuǎn)子密度ρ f: 7900 kg／ m3；塔的有效高度 : 苯甲酸在水和煤油中的分配曲線 分配曲線00 X(kg苯甲 酸/kg煤 油）Y(kg苯甲酸/kg水）系列1 20 實(shí)驗(yàn) 6 填料吸收塔實(shí)驗(yàn) (選做 ) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解填料吸收塔的構(gòu)造并實(shí)際操作。 ⒊ 按萃取相計(jì)算的體積總傳質(zhì)系數(shù) （ 53） 式中： L—萃取相中純?nèi)軇┑牧髁浚?kg 水 / h； S—萃取塔截面積， m2； HOE—按萃取相計(jì)算的體積總傳質(zhì)系數(shù)。在萃取過程中由于槳葉的攪動(dòng)，增加了分散相的分散程度，促進(jìn)了相界面的接觸表面積的更新和擴(kuò)大。 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，停止加熱，待塔釜溫度冷卻至室溫后， 關(guān)閉冷卻水，一切復(fù)原，并打 16 掃實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生，將實(shí)驗(yàn)室水電切斷后，方能離開實(shí)驗(yàn)室。 部分回流時(shí)，進(jìn)料熱狀況參數(shù)（ q）的計(jì)算式為： mmFBPpm r rttCq ??? )( (44) 15 式中： tF—— 進(jìn)料溫度，℃。 4. 干燥物料要充分浸濕，但不能有水滴自由滴下，否則將影響