【正文】 5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉真空表和壓力表閥，繼續(xù)其它實(shí)驗(yàn)或停泵，切斷 電源。 ⒉ 開啟離心泵時(shí)，應(yīng)將回流閥 (6)全開。 2. 在合適的坐標(biāo)系上標(biāo)繪離心泵的特性曲線和管路特性曲線，并在圖上標(biāo)出離心泵的各種性能和工作點(diǎn)。為什么 ? (2) 本實(shí)驗(yàn)中，為了得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)流 量范圍下限應(yīng)小到零，上限應(yīng)盡量的大，為什么 ? (3) 離心泵的流量，為什么可以通過出口閥來調(diào)節(jié) ?往復(fù)泵的流量是否也可采用同樣的方法來調(diào)節(jié)。并應(yīng)用線性回歸分析方法，確定關(guān)聯(lián)式Nu= 中常數(shù) A、 m 的值。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 實(shí)驗(yàn)一： 測(cè)定 6~7 個(gè)不同流速下簡(jiǎn)單套管換熱器的出入口溫度差和流量，計(jì)算出對(duì)流傳熱系數(shù)i? ； 對(duì) i? 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸（最小二乘法），求關(guān)聯(lián)式 Nu= 中 A、 m 的值； 實(shí)驗(yàn)二： 測(cè)定 6~7 個(gè)不同流速下強(qiáng)化套管換熱器的出入口溫度差和流量，算出對(duì)流傳熱系數(shù)i? ； 對(duì) i? 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，求關(guān)聯(lián)式 Nu=BRem 中常數(shù) B、 m 的值； 同一流量下，按實(shí)驗(yàn)一所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式求得 Nu0，計(jì)算傳熱強(qiáng)化比 Nu/Nu0； 三、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn) 21 普通套管換熱器傳熱系數(shù)及其準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的測(cè)定 ⒈ 對(duì)流傳熱系數(shù) i? 的測(cè)定 對(duì)流傳熱系數(shù) i? 可以根據(jù)牛頓冷卻定律，用實(shí)驗(yàn)來測(cè)定?！妫? imii St Q???? (21） 式中： i? — 管內(nèi)流體對(duì)流傳熱系數(shù)， W/(m2?℃ )； Qi— 管內(nèi)傳熱速率， W； Si— 管內(nèi)換熱面積， m2； mit? — 對(duì)數(shù)平均溫差， ℃。 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?！?)； ρi— 冷流體的密度， kg /m3。 ti1， ti2， tw， Vi 可采取一定的測(cè)量手段得到。經(jīng)過計(jì)算可知，對(duì)于管內(nèi)被加熱的空氣，普蘭特準(zhǔn)數(shù) Pri 變化不大，可以認(rèn)為是常數(shù)，則關(guān)聯(lián)式的形式簡(jiǎn)化為： imii ANu ? （ 27） 通過實(shí)驗(yàn)確定不同流量下的 Rei 與 iNu ， 然后用線 性回歸方法和最小二乘法確定 A 和 m 的值。強(qiáng)化傳熱的方法有多種，本實(shí)驗(yàn)裝置是采用在換熱器內(nèi)管插入螺旋線圈的方法來強(qiáng)化傳熱的。將金屬螺旋線圈插入并固定在 管內(nèi)，即可構(gòu)成一種強(qiáng)化傳熱管。由于繞制線圈的金屬絲直徑很細(xì)，流體旋流強(qiáng)度也較弱，所以阻力較小，有利于節(jié)省能源?？茖W(xué)家通過實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)了形式為 mBNu Re? 的經(jīng)驗(yàn)公式，其中 B 和 m 的值因螺旋絲尺寸不同而不同。 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。 四、實(shí)驗(yàn)裝置 ⒈ 實(shí)驗(yàn)流程圖及基本結(jié)構(gòu)參數(shù)： 圖 22 空氣 水蒸氣傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程圖（第 8套） 普通套管換熱器； 內(nèi)插有螺旋線圈的強(qiáng)化套管換熱器； 蒸汽發(fā)生器； 旋渦氣泵； 旁路調(diào)節(jié)閥； 孔板流量計(jì)； 9空氣支路控制閥； 1蒸汽支路控制閥； 1 1蒸汽放空口； 1蒸汽上升主管路； 1加水口； 1放水口；1液位計(jì)； 1冷凝液回流口； 19— 普通管測(cè)壓口； 20— 強(qiáng)化管測(cè)壓口 如圖 22 所示，實(shí)驗(yàn)裝置的主體是兩根平行的套管換熱器，內(nèi)管為紫銅，外管為不銹鋼管，兩端用不銹鋼法蘭固定。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。 空氣由旋渦氣泵吹出，由旁路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，經(jīng)孔板流量計(jì)，由支路控制閥選擇不同的支19 20 8 路進(jìn)入換熱器。實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表21 所示： 表 21 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)管內(nèi)徑 di（ mm） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)管外徑 do（ mm） 實(shí)驗(yàn)外管內(nèi)徑 Di（ mm） 50 實(shí)驗(yàn)外管外徑 Do（ mm） 總管長(zhǎng)（紫銅內(nèi)管） L（ m） 測(cè)量段長(zhǎng)度 l（ m） 加熱釜 操作電壓 ≤ 200 伏 ⒉ 實(shí)驗(yàn)的測(cè)量手段 ⑴ 空氣流量的測(cè)量 空氣主管路由孔板與差壓變送器和二次儀表組成空氣流量計(jì)，孔板流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其流量 計(jì)算式為： Vto=（ P? ） (28） 式中： P? — 孔板流量計(jì)兩端壓差， KPa； t0— 一 20℃ ； 由于被測(cè)管段內(nèi)溫度的變化，還需對(duì)體積流量進(jìn)行進(jìn)一步的校正： 02732730 ttVV mti ???? (29) ⑵ 溫度的測(cè)量 實(shí)驗(yàn)采用銅 康銅熱電偶測(cè)溫，溫 度與熱電勢(shì)的關(guān)系為： T(℃ )=+ E(mV) (210） 五、注意事項(xiàng) ⒈ 由于采用熱電偶測(cè)溫，所以實(shí)驗(yàn)前要檢查冰桶中是否有冰水混合物共存。 ⒉ 檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內(nèi)。 ⒊ 必須保證蒸汽上升管線的暢通。在轉(zhuǎn)換支路時(shí)，應(yīng)先開啟需要的支路閥，再關(guān)閉另一側(cè)，且開啟和關(guān)閉控制閥必須緩慢，防止管線截?cái)嗷蛘羝麎毫^大突然噴出。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。 ⒌ 調(diào)節(jié)流量后，應(yīng)至少穩(wěn)定 12~15 分鐘后讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 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。 ⒊ 在同一雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二的 Nu~Re 的關(guān)系圖。 2. 學(xué)習(xí)物料含水量的測(cè)定方法。 4. 學(xué)習(xí)恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)的 測(cè)定方法和空氣流量計(jì)算。 2. 測(cè)定恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)和孔板流量計(jì)的空氣流量計(jì)算。根據(jù)干燥過程中不同期間的特點(diǎn)，干燥過程可分為兩個(gè)階段。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。在此階段，干燥介質(zhì)傳給物料的熱量全部用于水分的氣化，物料表面的溫度維持恒定（等于熱空氣濕球溫度），物料表面處的水蒸汽分壓也維持恒定，故干燥速率恒定不變。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。隨著物料濕含量逐漸減少，物料內(nèi)部水分的遷移速率也逐漸減少，故干燥速率不斷下降。 恒速段的干燥速率和臨界含水量是干燥過程研究和干燥器設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)。 ⒈ 干燥速率的測(cè)定 ?? ???? S WSddWU 39。 （ 31） 式中： U — 干燥速率， kg /（ m2W? — ?? 時(shí)間間隔內(nèi)干燥氣化的水分量， kg。 39。GcGcGX ?? （ 32） 式中： X — 物料干基含水量， kg 水 / kg 絕干物料； 39。Gc — 絕干物料量， kg(本實(shí)驗(yàn)中絕干物料為 ) 。39。℃）； Uc — 恒速干燥階段的干燥速率， kg/（ m2 ⒋ 干燥器內(nèi)空氣實(shí)際體積流量的計(jì)算 由節(jié)流式流量計(jì)的流量公式和理想氣體的狀態(tài)方程式可推導(dǎo)出： 02732730 ttVV tt ???? (35） 式中： tV — 干燥器內(nèi)空氣實(shí)際流量， m3/ s； 0t — 流量計(jì)處空氣的溫度，℃； 0tV— 常壓下 t0℃時(shí)空氣的流量， m3/ s； t — 干燥器內(nèi)空氣的溫度，℃。 12 四、實(shí)驗(yàn)裝置 如圖 31。 2. 調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)吸入口的蝶閥 12 到全開的位置后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。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。 5. 把充分浸濕的干燥物料（帆布） 5 固定在重量傳感器 4 上并與氣流平行放置。直至干燥物料的重量不再明顯減輕為止。 8. 實(shí)驗(yàn)完畢，一切復(fù)原。在放置干燥物料時(shí)務(wù)必要輕拿輕放，以免損壞儀表。 3. 干燥器內(nèi)必須有空氣流過才能開啟加熱，防止干燒損壞加熱器，出現(xiàn)事故。 圖 31 洞道干 燥實(shí)驗(yàn)流程示意圖 1— 離心風(fēng)機(jī)； 2— 孔板流量計(jì)； 15— 孔板流量計(jì)處溫度計(jì)顯示儀； 17— 重量傳感器顯示儀； 5— 干燥物料（絕干 ）； 6— 電加熱器； 7— 干球溫度計(jì)； 14— 濕球溫度計(jì)顯示儀； 9— 洞道干燥室； 10— 廢氣排出閥； 11— 廢氣循環(huán)閥； 12— 新鮮空氣進(jìn)氣閥； 13— 電加熱控制儀表； 16— 孔板流量計(jì)壓差變送器和顯示儀 13 5. 實(shí)驗(yàn)中不要改變智能儀表的設(shè)置。 2. 計(jì)算出恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)。 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。 3. 測(cè)定精餾過程的動(dòng)態(tài)特性，提高學(xué)生對(duì)精餾過程的認(rèn)識(shí)。 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。 三、實(shí)驗(yàn)原理 總板效率： 對(duì)于二元物系，如已知其汽液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進(jìn)料熱狀況，操作回流比及塔頂餾出液組成，塔底釜液組成可以求出該塔的理論板數(shù) NT。 %100?? PTT NNE (41) 全回流理論塔板： 對(duì)于全回流，精餾段操作線和提餾段操作線重合，而且就是對(duì)角線， 結(jié)合平衡線便可做出理論塔板數(shù)。 進(jìn)料線方程： (43） 由方程知道該直線經(jīng)過點(diǎn)（ XF， XF），與 Y 軸截距為 (0， XF /（ q1） )或 進(jìn)料線斜率為 q/(q1)。 tBP—— 進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，℃。 rm—— 進(jìn)料液體在其組成和泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱， kJ/kmol。℃）。 M1， M2—— 分別為純組份 1 和組份 2 的摩爾質(zhì)量， kg/kmol。 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）。 ⒈ 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 檢查儀器是否正常，在進(jìn)料槽中加入一定濃度的乙醇 /正丙醇混合液，打開流量閥，加入混合液至液位計(jì)的 2/3～ 3/4 處。當(dāng)塔釜中液體開始沸騰時(shí)，注意觀察塔內(nèi)氣液接觸狀況 ，當(dāng)塔頂有液體回流后，適當(dāng)調(diào)整加熱功率，使塔內(nèi)維持正常的操作狀態(tài)。 3．部分回流操作 打開流量閥，調(diào)節(jié)流量為 4L/h 左右，在釜底安裝好回收瓶，調(diào)節(jié)回流比為 4，至塔頂溫度保持恒定 10 分鐘后，用注射器分別在塔頂、塔釜和進(jìn)料口分別取樣，待溫度降至室溫后，用阿貝折光儀測(cè)量樣品折光率。 五 、注意事項(xiàng) ，要特別注意安全，嚴(yán)禁干燒加熱器，以免發(fā)生觸電事故。 ，方能加熱塔釜，停車時(shí)待進(jìn)料板無沸騰時(shí)方可關(guān)閉冷凝水。 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。 3. 復(fù)習(xí)分析化學(xué)中的滴定實(shí)驗(yàn)。 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。 3. 計(jì)算傳質(zhì)單元高度 HOE以及總的傳質(zhì)系數(shù)。 三、 實(shí)驗(yàn)原理 槳葉式萃取塔是一種外加能量的萃取設(shè)備，為石油化工、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等部門所廣泛應(yīng)用的一種分離設(shè)備 ，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝和制造等特點(diǎn)。 槳葉式 萃取塔 在塔內(nèi)由環(huán)形隔板將它分成若干段，每段的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有槳葉。同時(shí)隔板的作用在一定程度上抑制了軸向返混，因此，槳葉式萃取塔的效率比較高。影響 槳葉式 萃取塔分離效率的因素主要有 隔板的大小和距離 、輕重兩相的流量及 攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速 等 等 。 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）。在萃取過程中苯甲酸部分地從萃余相轉(zhuǎn)移至萃取相。考慮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。 YEb─苯甲酸在離開塔底萃取相中的質(zhì)量比組成， kg 苯甲酸／ kg 水； YE─苯甲酸在塔內(nèi)某一高度處萃取相中的質(zhì)量比組成， kg 苯甲酸／ kg 水； YE*─與苯甲酸在塔內(nèi)某一高度處萃余相組成 XR 成平衡的萃取相中的質(zhì)量比 組成， kg 苯甲酸／ kg 水。再用辛普森積分 和圖解法 可 分別 求得 NOE。 ⒉ 按萃取相計(jì)算的傳質(zhì)