化工原理總實結
驗與 體
會化學工程學院
環境工程0803班
孫文樂200812075
2023年12月21日
化工原理實驗總結與體會
§前言§（一）實驗過程綜述
1、流體流動阻力的測定實驗
2、離心幫浦效能實驗
3、傳熱膜係數測定實驗
§（二）實驗討論
1、關於離心幫浦與現實生活的討論
（1）離心幫浦的構成
（2）離心幫浦的工作原理
（3）離心幫浦的合理配置與安全執行
（4）小結
2、關於氣蝕現象
（1）氣蝕現象和氣蝕餘量摘要
（2）涉及到的危害
（3）改進措施
（4）小結
§（三）實驗中獲得的心得感想
§（四）對化原實驗的改進建議
§（五）結束語
化工原理實驗總結與體會
§前言：
目前為止大學的課程中給我印象最深的有兩門課：物理化學和化工原理。還記得學習物理化學的時候絞盡腦汁也想不明白各種變數之間微妙的關係，因為物理化學所涉及的知識都很抽象，而現在學習的化工原理卻與物理化學相反，這門課程與實際聯絡的更為緊密，所學的知識也更容易讓學生接受。
因此從丁忠偉老師的第一節課起我就愛上了這門課程。之後又聽說有陳旭東老師的化工原理實驗課，便更是迫不及待的想進到實驗室裡，親自動手操作，看看平時的公式、資料是如何得到的，測量的方法又是什麼樣的。所以打從化工原理實驗的第一次介紹講座開始，我便以極大的熱情和認真的態度投入到這門課程的學習中來。
在這份總結中，我將從實驗過程綜述、實驗討論、獲得的心得感想、對化原實驗課的建議以及結束語這五方面來闡述我的個人觀點。不足之處還望陳老師批評指正。
§（一）實驗過程綜述
本學期共進行了三次化工原理實驗，分別為流體流動阻力的測定、離心幫浦效能實驗以及傳熱膜係數測定實驗。每次實驗都需要組內四名成員的通力合作才能很好的完成實驗任務。
1、流體流動阻力的測定實驗是通過測定流體在不同管路中流動時的流量、測壓點之間的壓強，結合已知的管路的內徑長度等資料，應用機械能守恆式算出管路的λ-re變化關係及突然擴大管的ξ-re關係。
2、離心幫浦效能實驗是通過實驗測定某一轉速下的離心幫浦特性曲線以及不同閥門開度下的管路特性曲線。通過測定計量槽的液位變化及所用時間從而測得流量。測定管路特性曲線時，閥門開度一定，通過控制離心幫浦電機的功率，進而改變流量。
從本實驗中可以得出離心幫浦存在的最佳工作範圍，此時效率最高。孔板流量計的空流係數co隨雷諾數re增大基本上保持穩定。不同閥門開度下，幫浦的工作點也將改變。
3、傳熱膜係數測定實驗中應用**法計算準數關係式中的指數m、n和a。試驗中改變空氣的流量，以改變re的值。根據定性溫度（空氣進出口溫度的算術平均值）計算對應的pr值。
同時，由牛頓冷卻定律求出不同流速下的傳熱膜系數值，進而求得nu值。
§（二）實驗討論
1、關於離心幫浦與現實生活的討論
（1）離心幫浦的構成：
課堂所學知識和資料中顯示，大部分離心幫浦的基本構造是由六部分組成的：葉輪，幫浦體，幫浦軸，軸承，密封環，填料函。其中，葉輪是離心幫浦的核心部分，它轉速高出力大，葉輪上的葉片又起到主要作用，葉輪在裝配前要通過靜平衡實驗，葉輪上的內外表面要求光滑，以減少水流的摩擦損失；幫浦體也稱幫浦殼，它是水幫浦的主體，起到支撐固定作用，並與安裝軸承的托架相連線；幫浦軸的作用是借聯軸器和電動機相連線，將電動機的轉距傳給葉輪，所以它是傳遞機械能的主要部件；軸承是套在幫浦軸上支撐幫浦軸的構件，有滾動軸承和滑動軸承兩種，滾動軸承使用牛油作為潤滑劑加油要適當一般為2/3～3/4的體積太多會發熱，太少又有響聲並發熱，滑動軸承使用的是透明油作潤滑劑的,加油到油位線，在水幫浦執行過程中軸承的溫度最高在85度一般執行在60度左右，如果高了就要查詢原因（是否有雜質，油質是否發黑，是否進水）並及時處理；密封環又稱減漏環，葉輪進口與幫浦殼間的間隙過大會造成幫浦內高壓區的水經此間隙流向低壓區，影響幫浦的出水量，效率降低，間隙過小會造成葉輪與幫浦殼摩擦產生磨損，為了增加回流阻力減少內漏，延緩葉輪和幫浦殼的所使用壽命，在幫浦殼內緣和葉輪外援結合處裝有密封環，密封的間隙保持在0.
25～1.10mm之間為宜；填料函主要由填料，水封環，填料筒，填料壓蓋，水封管組成，填料函的作用主要是為了封閉幫浦殼與幫浦軸之間的空隙，不讓幫浦內的水流流到外面來也不讓外面的空氣進入到幫浦內，始終保持水幫浦內的真空，所以在水幫浦的執行巡迴檢查過程中對填料函的檢查是特別要注意，在執行600個小時左右就要對填料進行更換。
（2）離心幫浦的工作原理：
離心幫浦所以能把水送出去是由於離心力的作用。水幫浦在工作前，幫浦體和進水管必須罐滿水行成真空狀態，當葉輪快速轉動時，葉片促使水很快旋轉，旋轉著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，幫浦內的水被丟擲後，葉輪的中心部分形成真空區域。水原的水在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網壓到了進水管內。
這樣迴圈不已，就可以實現連續抽水。在此值得一提的是：離心幫浦啟動前一定要向幫浦殼內充滿水以後，方可啟動，否則將造成幫浦體發熱，震動，出水量減少，對水幫浦造成損壞（簡稱「氣蝕」，之後會專門討論該現象）造成裝置事故。
（3）離心幫浦的合理配置與安全執行：
在現實生活中（例如供水廠），如何合理配置電機水幫浦的功率，是保證水幫浦的安全執行，優質供水，降低生產成本的關鍵。水廠的主要任務是保證生產和生活用水，特別是在現在這個高速發展的社會中，隨著人民生活質量提高，對水質和水量的要求越來越高，供水量越來越不能滿足人們的生活需求，這就要求各種供水廠在安全運營的同時如何更多的提供優質水，又不使供水成本增加太多。為此我特地蒐集了有關資料，總結了幾點措施：
第一、調整機幫浦裝置的合理配置，實行人機最佳組合；第
二、加大科技創新，投入大量的資金改造原來落後的淨水裝置；第
三、投入資金改造舊裝置、老管網，提高水力條件，安裝靜態混合器等；第
四、運用現代化監測系統，對水質進行全過程的監測和控制，確保優質水。同時還要注意機幫浦裝置的安全執行，例如確定檢修及保養制度，提高操作人員的技術素質等。隨著科技的不斷發展，水幫浦的現代化程度也不斷提高，減少了許多的人為管理操作。
現在大多採用計算機監控的自動操作模式，這也就對操作人員的自身素質提出了更高的要求。因為一台水幫浦的異常狀況會影響到整各供水系統的網路，造成嚴重的後果。總之，生活中要爭取以最安全的執行方式，最佳的排程模式，最低的製水成本，來控制企業的經濟活動，提高經濟效益。
（4）小結：
離心幫浦部分的知識與現實生活聯絡著實十分緊密，我們應該學會如何把所學的知識運用到實踐工作中去，合理安排好水量的分配和排程，利用各台水幫浦的特性使用最少的功率達到水幫浦的最大出水量，達到最佳執行狀態。並做到安全，優質，低耗供水！
2、關於氣蝕現象
（1）氣蝕現象和氣蝕餘量摘要：
液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生汽泡。把這種產生氣泡的現象稱為汽蝕。汽蝕時產生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。
這種由於壓力上公升氣泡消失在液體中的現象稱為汽蝕潰滅。幫浦在運轉中，葉輪內部的壓力是不同的，進口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關係的：
壓力越低(或越高)，所對應的氣化溫度也越低(或越高)。若其過流部分的區域性區域（通常是葉輪葉片進口稍後的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在水幫浦中產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是水幫浦中的汽蝕過程。
氣蝕餘量，又叫動壓降，是指幫浦進口處單位體積的液體所具有的超過汽化壓力的富裕能量，是用來計算水幫浦吸水高度的另一種方法。我們知道，當水從水幫浦進口流到葉片入口附近時，由於沿程過流斷面不斷縮小，使流速增大，同時水在流動過程中，都有水頭損失，因此，葉輪葉片入口附近的水流壓力比水幫浦進口處的壓力還要低，當該處某點的壓力低至汽化壓力時，水幫浦內部就會開始發生氣蝕。從水幫浦進口處的總水頭中減去葉片入口處壓力最低點的壓力水頭所剩的值，就是幫浦內不出現氣蝕現象時候幫浦進口處所剩餘能量的極限值。
這個值就叫做臨界氣蝕餘量。有關氣蝕現象，我通過查詢資料發現，這裡還涉及兩個概念：其一是與安裝方式有關，稱有效的氣蝕餘量npsha，它是指水流經吸入管路到達幫浦吸入口後所餘的高出臨界壓力能頭的那部分能量，是可利用的氣蝕餘量，屬於「使用者引數」；其二是與幫浦結本身有關，稱必需的氣蝕餘量npshr，它是流體由幫浦吸入口至壓力最低處的壓力降低值，是臨界的氣蝕餘量，屬於「廠方引數」。
要確保水幫浦在執行中不氣蝕，必須在安裝上保證npsha≥k×npshr，(k為安全裕量)，而後者由製造廠所保證。從這個意義上看，降低水幫浦氣蝕餘量的意義在於保證水幫浦的絕對提水高度，滿足使用要求。可以看出，npsha是一種能量儲備，較小的npsha可使得安裝高度hsz較大，這是有利的。
npshr僅與幫浦本身的運動特性有關。對設計者而言，要求npshr盡可能小，以使得幫浦在安裝上有較充裕的氣蝕儲備。
（2）涉及到的危害：
水幫浦汽蝕是水幫浦損壞的重要原因，水幫浦產生汽蝕後除了對過流部件會產生破壞作用以外，還會產生雜訊和振動，並導致幫浦的效能下降，嚴重時會使幫浦中液體中斷，不能正常工作。執行中使水幫浦抽水的效率降低，顯著減少了水幫浦的揚程和流量，也減少了水幫浦的使用壽命。
（3）改進措施：
第一、減小葉輪進口處的壓降：為防止氣蝕現象的發生，最主要的就是不使葉輪進口處的壓力過多降低。避免進口處壓力降低的措施有：
水幫浦安裝時，可以降低水幫浦的安裝高度；盡量保證不要讓水幫浦在超過額定的轉速的情況下執行，防止壓力公升高；被抽送的液體要保持在合適的溫度，不應溫度過高，保證入口處介質都是液態；執行時應盡量使水幫浦在額定流量下執行，以避免液體脫離葉片壁；應該盡量減小水幫浦吸水管內的損失，例如增大管的口徑，縮短管的長度，以及減少閘閥或者適當的關小出口閥門；將單吸水管結構改為雙吸水管結構。
第二、葉輪設計的改進：若有可能的話，可將葉片進口邊前移，即在進口邊處粘結上一塊，使得流體及早接觸葉片獲得能量，避免出現低於臨界壓力的情況發生；清理葉輪入口流道，盡量使其光滑平坦，提高進口光潔度，減少流動阻力，降低壓力損失；打磨葉片頭部，削尖，以減少進口衝擊損失，降低進口衝角的敏感性；如果間隙氣蝕嚴重，可採用在葉輪上打平衡孔的辦法來減少洩漏流速，以減輕氣蝕程度。
（4）小結：
不管理論知識多麼到位，考慮得多麼周到，現實生活中還是要通過實踐，在幫浦站執行中有效緩解水幫浦氣蝕對提水裝置造成的傷害，提高提水效率，延長水幫浦的使用壽命。也就是要使知識與實踐有效的結合起來。
§（三）實驗中獲得的心得感想
首先，實驗之前不管預習得多好，沒有見到實驗所用到的實物之前，沒有自己親自動手操作之前，都不能很好的理解實驗的目的、過程和意義，也不能很好的掌握實驗所涉及的理論知識例如公式等。每次總是要等到真正的進入實驗室，真正自己控制儀器，得到的資料再經過整理以後，才能徹底理解實驗的意義，以及實驗內容與現實生活的緊密聯絡。這樣，通過認真的預習，親身的實踐，就很好的使得理論與實踐相結合，也使各種實驗原理、推導過程等知識在我心中根深蒂固。
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