华东理工大学：《化工原理》课程教学资源（习题）试验课内容

化工原理实验多媒体倮件 化工原程教学实验中心 2002年1月

化工原理实验多媒体课件 化工原理教学实验中心 2002 年 1 月

序言 化工原理实验的特点 1.工程实验 工程实验与基础实验的区别: A.面对复杂的实际问题和工程问题 B.采用的方法是经验的或半理论半经验的; C.处理对象是复杂的(变量多、物料变化大、设备尺 寸悬殊)。 工程实验经常采用的方法为:因次分析法和数学模型法

序言 一、化工原理实验的特点 1.工程实验 工程实验与基础实验的区别： A. 面对复杂的实际问题和工程问题； B. 采用的方法是经验的或半理论半经验的； C. 处理对象是复杂的(变量多、物料变化大、设备尺 寸悬殊)。 工程实验经常采用的方法为：因次分析法和数学模型法

因次分析法: 黑箱法,不需要对过程的深入理解,不需要采用真 实的物料、真实流体或实际的设备尺寸,只需借助模拟 物料(如空气、水、黄砂等)在实验室规模的小设备中, 经一些预备性的实验或理性的推断得出过程因素,从而 加以归纳和概括成经验方程, 因次分析法的优点 由小见大、由此及彼、减少工作量。 因次分析法原理: (1).物理方程的一致性 (2).π定理:任一方程可写成无因次方程 3).相似原理:工业上与实验室无因次准数相等

因次分析法： 黑箱法，不需要对过程的深入理解，不需要采用真 实的物料、真实流体或实际的设备尺寸，只需借助模拟 物料(如空气、水、黄砂等)在实验室规模的小设备中， 经一些预备性的实验或理性的推断得出过程因素，从而 加以归纳和概括成经验方程， 因次分析法的优点： 由小见大、由此及彼、减少工作量。 因次分析法原理： (1).物理方程的一致性 (2).π定理：任一方程可写成无因次方程 (3). 相似原理：工业上与实验室无因次准数相等

2.实验目的 掌握处理工程问题的实验方法;理论联系实际。 3.实验允许误差 3~5号,甚至可达20号

2. 实验目的 掌握处理工程问题的实验方法；理论联系实际。 3. 实验允许误差 3~5%，甚至可达20%

二、因次分析法 1.因次、基本因次、导出因次和无因次数 因次:量纲,物理量单位的种类: 基本因次:基本物理量的因次 导出因次:导出物理量的因次,例如:速度u 无因次数:因次为0,例如:雷诺数Re 2.物理方程因次一致性 例如 s=uot+gt S [ L],u [It-I], t iT],g[IT-21

二、因次分析法 1．因次、基本因次、导出因次和无因次数 因次：量纲，物理量单位的种类； 基本因次：基本物理量的因次； 导出因次：导出物理量的因次，例如：速度u 无因次数：因次为0，例如：雷诺数Re 2．物理方程因次一致性 例如： s [L]，u0 [LT-1]，t [T]，g[LT-2] 2 0 2 1 s = u t + gt

3.π定理及因次分析法 某一物理现象中有n个独立变量,x1,x2.xn, 因变量y可以用因次一致关系来表示: y=F(x1, x2.xn) 或f(y,x1,x2.zn)=0 由于方程中各项因次一致,函数f可以改为 (n-m)个独立的无因次数间的关系。 f(1,I2,π3…nm)=0

3．π定理及因次分析法 某一物理现象中有n个独立变量，x1，x2…xn， 因变量y可以用因次一致关系来表示： y=F（x1，x2…xn）， 或f（y，x1，x2…xn）=0 由于方程中各项因次一致，函数f可以改为 （n-m）个独立的无因次数间的关系。 f（ π1，π2 ，π3 … πn-m ）=0

因次分析的步骤 A.确定对所研究的物理现象有影响的独立变量,设有n 个,f(x1,x2.xn)=0 B.选择基本因次,力学中M],[L],[T],并用基本 因次表示出所有各变量的因次; C.选择m个变量作为基本变量(相互独立),流体力学中可 选p,d,u为基本变量; D.列出无因次数,一般形式为: i=rrbC E.该物理现象可以用(n-m)个参数的函数F来表达; F.改变无因次数进行实验,以求得F的具体实现形式

因次分析的步骤： A.确定对所研究的物理现象有影响的独立变量，设有n 个，f（x1，x2…xn）=0； B.选择基本因次，力学中[M], [L], [T]，并用基本 因次表示出所有各变量的因次； C.选择m个变量作为基本变量(相互独立),流体力学中可 选ρ,d ,u 为基本变量； D.列出无因次数，一般形式为： E.该物理现象可以用（n-m）个参数的函数F来表达； F.改变无因次数进行实验，以求得F的具体实现形式。 c C b B a i i A π =x x x x

实例:某厂采用ψ300的管道,将硫酸从A地输送到B地,距离为50m,求 该段距离的阻力损失? 采用因次分析法 ]流体性质:密度p,粘度μ;设备的几何尺寸:管径d, 管长1,管壁粗糙度ε;流动条件:流速u;阻力损失hf; f(hf,p,μ,d,1,ε,u)=0七个变量,工作量106 [2]分析各变量的因次:p[M3],μM1T,dL, 1[],ε[L],u[LT],hf[L2T2] 3]选定基本变量:p,d,u 4]确定无因次数: 兀1=L d IML-I T-][MI-3a[IT-I][]C=[MOLOTOI

实例：某厂采用φ300的管道，将硫酸从A地输送到B地，距离为50m，求 该段距离的阻力损失？ 采用因次分析法： [1]流体性质：密度ρ，粘度μ；设备的几何尺寸：管径d， 管长l，管壁粗糙度ε；流动条件：流速u；阻力损失hf； f (hf ,ρ, μ, d, l, ε, u)=0 七个变量，工作量106 [2]分析各变量的因次：ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]，d[L]， l[L]，ε[L]，u[LT-1]， hf[L2 T-2]； [3]选定基本变量：ρ，d， u； [4]确定无因次数： [ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c=[M0L0T0] a b c π = µρ u d 1

解之得:a=-1,b=-1,c=1 所以/改写为熟悉的形式:=m 同理可得:z2 兀3 d 4=hf/u2 [5] F(z27x)=0四个变量,工作量103 实验室选取:管径ψ30的管子,可由丌2计算出管长为:5米 /d,50/300=L/30,L=5米 由兀1计算出流速u,由丌A计算出hf

解之得：a=-1，b=-1，c=-1 所以 ，改写为熟悉的形式： 同理可得： π4 =hf/u2 [5] 四个变量，工作量103 实验室选取：管径φ30的管子，可由π2计算出管长为：5米 π2 =l/d, 50/300 = L/30, L=5米 由π1计算出流速u，由π4计算出hf ρud µ π 1 = µ ρ π ud 1 = d l π 2 = d ε π 3 = ( , , , ) 0 F π 1 π 2 π 3 π 4 =

流体流动阻力的测定 、实验目的和内容 1.目的 ]熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织 方法及测定摩擦阻力系数的工程意义; [2]学会压差计和流量计的使用方法; 3]识别组成管路的各个管件、阀门,并了解其作用; 4学会用因次分析法分析规划实验。 2内容 ]测定特定ε/d下直管摩擦系数和雷诺数的关系; [2]测定流体流经阀门时的阻力系数

流体流动阻力的测定 一、实验目的和内容 1.目的 [1]熟悉测定流体流经直管和管件时的阻力损失的实验组织 方法及测定摩擦阻力系数的工程意义； [2]学会压差计和流量计的使用方法； [3]识别组成管路的各个管件、阀门，并了解其作用； [4]学会用因次分析法分析规划实验。 2.内容 [1] 测定特定ε/d下直管摩擦系数和雷诺数的关系； [2]测定流体流经阀门时的阻力系数