過程工程原理實驗講義
南昌大學化工原理實驗室
2023年3月
《過程工程原理》是化工、製藥、高分子、食品、應化等相近專業學科的核心課程，其主要研究內容是以工業生產中的物理加工過程為背景，按其操作原理的共性歸納成若干「單元操作」。《過程工程原理》用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究，強調工程觀點、定量運算、實驗技能和設計能力的訓練，強調理論與實際的結合，提高學生分析問題、解決問題的能力。
全國高校化工原理課程教學指導委員會第五次會議對工科本科《化工原理》課程實驗教學提出了以下指導意見：
1、實驗內容在下列實驗中至少選做6~7個（流體力學2個，傳熱1~2個，傳質3個），即：直管摩擦係數和區域性阻力係數測定；離心幫浦的操作與效能測定；過濾常數測定；導熱係數測定；傳熱實驗；蒸發實驗；精餾塔效能實驗；吸收係數測定；乾燥速率曲線測定；萃取實驗及板式塔流體力學效能實驗等。
2、每個實驗應包含實驗預習、實驗操作、資料處理和實驗報告四個環節。
3、實驗教學還包括理論教學、演示教學和實物教學等。
4、實驗應單獨考核。
本實驗指導書系根據上述精神和教育部發布的《普通高等學校本科教學工作水平評估方案（試行）》中有關開設綜合性、設計性實驗的要求編寫的。實驗內容包括流體力學實驗6個，傳熱實驗3個，傳質實驗4個,其中綜合性實驗10。此外，為了加強對學生動手能力和實驗技能的訓練編寫了計算機**實驗7個。
各專業可根據教學計畫及教學大綱要求選擇實驗內容。
限於編者水平和經驗，本實驗指導書難免有錯誤和不足之處，懇請批評指正。
編者2023年3月
第一部分演示實驗 1
實驗一雷諾實驗 1
實驗二流體流動過程機械能的轉換 4
實驗三噴霧乾燥實驗 8
第二部分綜合性設計性實驗 11
實驗四流體管內流動阻力測定 11
實驗五離心幫浦特性曲線測定 18
實驗六流量計校核 24
實驗七恆壓過濾常數測定 27
實驗八乾燥速率曲線測定 34
實驗九轉盤塔液-液萃取 41
實驗十膜分離實驗 47
實驗十一篩板塔精餾操作及效率的測定 56
實驗十二傳熱綜合實驗 64
實驗十三填料塔吸收實驗 73
第三部分計算機**實驗 84
實驗十四管路阻力 84
實驗十五離心幫浦操作 86
實驗十六流體流動型態的觀察 87
實驗十七柏努利方程演示 88
實驗十八傳熱 89
實驗十九吸收 90
實驗二十精餾 91
實驗二十一乾燥 92
附錄過程工程原理實驗中常用資料表 94
參考資料 96
1、了解管內流體質點的運動方式，認識不同流動形態的特點，掌握判別流型的準則。
2、觀察圓直管內流體作層流、過渡流、湍流的流動形態。
1、以紅墨水為示蹤劑，觀察圓直玻璃管內的水介質，作層流、過渡流、湍流時的不同流動形態。
2、觀察流體水在圓直玻璃管內作層流流動時的速度分布。
流體流動有兩種不同型態，即層流（或稱滯流，laminar flow）和湍流（或稱紊流，turbulent flow），這一現象最早是由雷諾（reynolds）於2023年首先發現的。流體作層流流動時，流體質點作平行於管軸的直線運動，且在徑向無脈動；流體作湍流流動時，其流體質點除沿管軸方向向前運動外，還作徑向脈動，從而在巨集觀上顯示出紊亂地向各個方向作不規則的運動。
流體流動型態可用雷諾準數（re）來判斷，這是乙個由各影響變數組合而成的無因次數群，故其值不會因採用不同的單位制而不同。但應當注意，數群中各物理量必須採用同一單位制。若流體在圓管內流動，則雷諾準數可用下式表示：
1－1）
式中：re —雷諾準數，無因次；
d —管子內徑，m；
u —流體在管內的平均流速，m／s；
—流體密度，kg／m3；
μ—動力粘度；pa·s。
工程上一般認為，流體在直圓管內流動，re≤2000時為層流；re>4000時，圓管內形成湍流；當re在2000至4000範圍時，流體流動處於一種過渡狀態，可能是層流，也可能是湍流，或者二者交替出現，這要視外界干擾而定，一般稱這一re數範圍為過渡區。層流轉變為湍流時的雷諾數稱為臨界雷諾數，用rec表示。
式（1－1）表明，對於一定溫度下的流體，流體性質（和μ）一定，在特定的圓管內流動，雷諾準數僅與流體流速有關。本實驗即是通過改變流體在管內的速度，觀察在不同雷諾準數下流體的流動型態。
實驗裝置如圖1－1所示。主要由玻璃實驗導管、流量計、流量調節閥、低位貯水槽、迴圈水幫浦、穩壓溢流水槽等部分組成，實驗主管路為mm硬質玻璃管。
圖1－1 流體流型裝置及流程
1－紅墨水儲槽； 2－溢流穩壓槽； 3－實驗導管； 4－轉子流量計；
5－迴圈幫浦； 6－上水管； 7－溢流回水管； 8－調節閥； 9－儲水槽
實驗前，先將水充滿低位貯水槽，關閉流量計後的調節閥，然後啟動迴圈水幫浦。待水充滿穩壓溢流水槽後，開啟流量計後的調節閥。水由穩壓溢流水槽流經緩衝槽、試驗導管和流量計，最後流回低位貯水槽。
水流量的大小，可由流量計和調節閥調節。
示蹤劑採用紅色墨水，它由紅墨水貯槽經連線管和細孔噴嘴，注入試驗導管。細孔玻璃注射管(或注射針頭)位於試驗導管人口的軸線部位。
注意：實驗用的水應清潔，紅墨水的密度應與水相當，裝置要放置平穩，避免震動。
（1）層流流動型態
實驗時，先少許開啟調節閥，將流速調至所需要的值。再調節紅墨水貯瓶的下口旋塞，並作精細調節，使紅墨水的注**速與實驗導管中主體流體的流速相適應，一般略低於主體流體的流速為宜。待流動穩定後．記錄主體流體的流量。
此時，在實驗導管的軸線上，就可觀察到一條平直的紅色細流，好像一根拉直的紅線一樣。
（2）湍流流動型態
緩慢地加大調節閥的開度，使水流量平穩地增大，玻璃導管內的流速也隨之平穩地增大。此時可觀察到，玻璃導管軸線上呈直線流動的紅色細流，開始發生波動。隨著流速的增大，紅色細流的波動程度也隨之增大，最後斷裂成一段段的紅色細流。
當流速繼續增大時，紅墨水進入試驗導管後立即呈煙霧狀分散在整個導管內，進而迅速與主體水流混為—體，使整個管內流體染為紅色，以致無法辨別紅墨水的流線。
作層流流動時，為了使層流狀況能較快地形成，而且能夠保持穩定。第一，水槽的溢流應盡可能小。因為溢流大時，上水的流量也大，上水和溢流兩者造成的震動都比較大，影響試驗結果。
第二，應盡量不要人為地使實驗裝置產生任何震動。
1、如果紅墨水注入管不設在實驗管中心，能得到實驗預期的結果嗎？
2、如何計算某一流量下的雷諾數？用雷諾數判別流型的標準是什麼?
1.了解流體在管道中流動情況下，靜壓能、動能和位能之間相互轉換的關係，加深對柏努利方程的理解。
2、了解流體在管道中流動時，流體阻力的表現形式。
觀察流體流動過程中，隨著測試管路結構、水平位置及流量的變化，流體的勢能和動能之間的轉換變化情況，並找出其規律，以驗證柏努利方程。
工業生產中，流體的輸送多在密閉的管道中進行，因此研究流體在管道中的流動是過程工程的重要內容之一。任何運動的流體，都遵守質量守恆定律和能量守恆定律，這是研究流體力學性質的基本出發點。
1.連續性方程
流體在管內穩定流動時的質量守恆形式可用連續性方程表現如下：
2-1）
根據平均流速的定義，有
2-2）
式中：— 流速，m/s;
、— 管道端麵1、2處流體的密度，kg/m3；
、— 管道端麵1、2處流體的流速，m/s；
、— 管道端麵1、2處的截面積，m2。
即2-3）
而對均質、不可壓縮流體，，則式（2－2）變為
2-4）
可見，對均質、不可壓縮流體，平均流速與流通截面積成反比，即面積越大，流速越小；反之，面積越小，流速越大。
南昌大學生產實習報告
實習的第一站是東元空調。公司首先對我們進行了進廠安全培訓和對東元空調進行了簡單的介紹，使得我們對東元有了初步的認識。在進廠時公司安排了人員帶領我們參觀了全廠，耐心地講解空調各零件的工作原理和解答我們的各種疑問。期間學長們還和我們分享了他們的工作經驗。江西東成空調裝置 實習掌握的內容主要有 1 風冷熱...
南昌大學生化工程原理複習
一 判斷正誤 1 反混指不同物料間有混合的現象。2 pfr反應器中，沿軸向的反應速度是常數。3 動態法測量kla不能用於有菌體繁殖的發酵液。4 連續反應器中物料的平均停留時間用f v來計算。5 限制性底物指微生物的碳源。6 間歇培養好氧微生物時，菌體的對數生長期到來時，菌體的攝氧率大幅度增加。7 微...
南昌別墅聚會南昌大學生社團聯誼會策劃書
活動主題 大學生校園友誼的呼喚，心靈溝通的開始 活動目的 為本院學生搭建乙個相互認識，相互交流，相互學習的平台，使同學 們能夠更好的了解彼此，互相能夠有更好的溝通，豐富業餘生活，促進學院內部和諧，營造 家 的溫馨感。2016，讓我們一起約會吧！活動時間 2016年10月16日 18 30 20 30...