化工原理实验讲义（修订版）_在线真题试卷与模拟练习_化工原理实验讲义（修订版）_考试宝

更新时间：试题数量：购买人数：提供作者：

有效期：个月

章节介绍：共有个章节

收藏

我的练习

我的错题
(0道)

我的收藏
(0道)

我的斩题
(0道)

我的笔记
(0道)

专项练习

顺序练习 0 / 0

随机练习 自定义设置练习量

题型乱序 按导入顺序练习

模拟考试 仿真模拟

题型练习 按题型分类练习

易错题 精选高频易错题

学习资料 考试学习相关信息

搜索

题库预览

完成雷诺实验，相关要求如下：一、实验目的 1、了解流体在圆管内的流动形态及其与雷诺数Re的关系。 2、观察流体在圆管内做稳定层流及湍流两种情况下的速度分布。 3、观察湍流时壁面处的层流内层。二、实验原理雷诺数Re=duρ/μ，一般情况下Re<（2000~3000）时，流动形态为层流，Re>4000时流动形态为湍流。 $$Re = \frac{du\rho}{\mu} = \frac{1/4\pi l \cdot du\rho}{1/4\pi d \cdot \mu} = \frac{4q\rho}{\pi d\mu}$$ 测出流过1升水所需时间，计算出q，然后可计算出对应的Re。三、实验装置在1700×500×500的玻璃水箱内安装有一根内径为28、长为1450毫米的长玻璃管，玻璃管进口作成喇叭形以保证水平稳地流入管内，在进口端中心处插入注射针头，通过小橡皮管注入显色剂——红墨水。水由水箱底部进入，并从上部溢流口排出，管内水的流速可由管路下游的阀门控制。本装置玻璃水箱主体由15mm的钢化玻璃沾接而成，所连接上下水管道均由不锈钢材质，下边的轮为能承重的加强轮，在做实验时，需要将轮刹车。本实验消耗和自备设施：水：红墨水：秒表：1块量筒：1000毫升 1个四、实验方法与现象观察 1、开启上水阀至溢流槽出现溢流。 2、缓和开启实验玻璃管出口阀门，为保证水面稳定，应维持少量溢流。 3、徐徐打开显示剂橡皮管上管夹，调解显示剂流速与管内水流速度一致，观察显示剂流线，并记录一定时间内通过的水量和水温。 4、自小到大再自大到小调解流量，计算流型转变的临界雷诺数。 5、观察层流和湍流时速度分布侧形的差别。 6、观察湍流时壁面处的层流内层。五、操作时的补充说明 1、由于红墨水的密度大于水的密度，因此为使从针头出来的红墨水线不发生沉降，需对红墨水用水稀释50%左右。 2、在观察层流流动时，当把水量调足够小的情况下（在层流范围），禁止碰撞设备，甚至周围环境的震动、以及水面风的吹皱均会对线型造成影响。为防止上水时造成的液面波动，上水量不能太大，维持少量溢流即可。 3、红墨水流量太大，超过管内实际水流速度，容易造成红墨水的波动；太小，红墨水线不明显不易观测。这需要教师的实际操作摸索。 4、在观察层流速度分布时，需预先将流量调节到层流，然后用手堵住出口，在喇叭口内注入大量红墨水，然后放开水流动，观测红墨水的形状；在观测湍流时的速度分布和层流底层现象时，需预先将流量调节到最大，方法同上。六、注意事项 1、在移动该装置时，注意平稳；虽然玻璃厚度较厚且经过钢化处理，但毕竟是玻璃，严禁磕碰。 2、长期不用时，应将水放静，并用湿软布轻擦拭玻璃箱，防止水垢等杂物粘在玻璃上；用布将上口盖住以免灰尘落入。 3、在冬季造成室内温度达到冰点时，水箱内严禁存水。【缺少答案，请补充】（含图）

完成流体阻力测定实验，相关要求如下：一、实验目的 1.学习直管摩擦阻力$$ΔP_f$$、直管摩擦系数λ的测定方法。 2.掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及变化规律。 3.掌握局部摩擦阻力$$ΔP_f$$,局部阻力系数ζ的测定方法。 4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。 5.熟悉离心泵的操作方法。二、实验内容 1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。 3.测定管路部件局部摩擦阻力$$ΔP_f$$和局部阻力系数ζ。三、实验原理 1.直管摩擦系数λ与雷诺数Re的测定：直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即$$λ = f(Re,ε/d)$$，对一定的相对粗糙度而言，$$λ = f(Re)$$。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为： $$h_f = \frac{P_1 - P_2}{\rho} = \frac{ΔP_f}{\rho}$$ （1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式） $$h_f = \frac{ΔP_f}{\rho} = λ \frac{l}{d} \frac{u^2}{2}$$ （2）整理（1）（2）两式得 $$λ = \frac{2d}{\rho \cdot l} \cdot \frac{ΔP_f}{u^2}$$ （3） $$Re = \frac{d \cdot u \cdot \rho}{\mu}$$ （4）【缺少答案，请补充】

光滑管阻力测定实验小流量数据(以表3第16组数据为例): $$V_S＝70 \ \text{L/h}$$，$$P_3＝78 \ \text{mmH}_2\text{O}$$，实验水温$$t=13.1 \ ^\circ\text{C}$$ 黏度$$\mu＝1.24×10^{-3} \ \text{Pa·s}$$，密度$$\rho＝998.97 \ \text{kg/m}^3$$，管长$$l=1.700\text{m}$$，管径$$d=0.008\text{m}$$ 计算管内流速$$u$$、阻力降$$\Delta P_f$$、雷诺数$$Re$$、阻力系数$$\lambda$$

粗糙管、大流量数据(以表4第9组数据为例): $$V_S＝200 \ \text{L/h}$$，$$P_3＝8.6 \ \text{kPa}$$，实验水温$$t=13.1^\circ\text{C}$$ 黏度$$\mu＝1.24×10^{-3} \ \text{Pa·s}$$，密度$$\rho＝998.97 \ \text{kg/m}^3$$，管长$$l=1.697\text{m}$$，管径$$d=0.010\text{m}$$ 计算管内流速$$u$$、阻力降$$\Delta P_f$$、雷诺数$$Re$$、阻力系数$$\lambda$$

局部阻力实验数据(以表5第2组数据为例): $$V_S＝800 \ \text{L/h}$$，近端压差$P_{\text{近}}＝54 \ \text{kPa}$，远端压差$P_{\text{远}}＝54.2 \ \text{kPa}$ 实验水温$$t=26.3^\circ\text{C}$$，黏度$$\mu＝0.88×10^{-3} \ \text{Pa·s}$$，密度$$\rho＝996.18 \ \text{kg/m}^3$$，管径$$d=0.020\text{m}$$，已知$$Ne=146$$，$$N=468$$ 计算管内流速$$u$$、局部阻力$$\Delta P_f'$$、局部阻力系数$$\zeta$$、效率$$\eta$$

根据表2流体阻力测定实验数据记录及处理结果表（实验管路1光滑管）序号1的数据： $$V_S=1000 \ \text{m}^3/\text{h}$$，$$P_3=80.1 \ \text{kPa}$$，液体温度$$t=13.1^\circ\text{C}$$，密度$$\rho=998.97 \ \text{kg/m}^3$$，黏度$$\mu=1.24×10^{-3} \ \text{Pa·s}$$，管长$$l=1.700\text{m}$$，管径$$d=0.008\text{m}$$ 计算管内流速$$u$$、雷诺数$$Re$$、直管摩擦系数$$\lambda$$（含图）

在流体阻力测定实验的普通管阻力测定实验中，当发现导压管内存在气泡时，赶气泡的操作步骤是什么？（含图）

已知实验管路1光滑管（管长$$l$$=1.700m，管径$$d$$=0.008m，液体温度$$t$$=13.1℃，密度$$\rho$$=998.97kg/m³，黏度$$\mu$$=1.24×10⁻³Pa.s），取表2第2组数据（流量$$Vs$$=900m³/h，直管压差$$\Delta P$$的$$P_3$$=64.5kPa，流速$$u$$=4.98m/s），计算阻力降$$\Delta P_f$$、雷诺数$$Re$$、直管摩擦系数$$\lambda$$。（含图）

取局部阻力实验第2组数据（$$Vs$$=800 L/h，近端压差$P_{近}$=54 kPa，远端压差$P_{远}$=54.2 kPa，实验水温$$t$$=26.3℃，黏度$$\mu$$=0.88×10⁻³ Pa.s，密度$$\rho$$=996.18 kg/m³，管径$$d$$=0.020m），计算管内流速$$u$$、局部阻力$$\Delta P_f'$$、局部阻力系数$$\zeta$$、效率$$\eta$$。（含图）

简述离心泵特性曲线的测定方法，包括扬程$$H$$、轴功率$$N$$、效率$$\eta$$的计算原理。

简述管路特性曲线的测定原理。

简述节流式流量计的流量标定原理，写出流量公式。

根据表2和表3的实验数据，绘制直管摩擦系数$$\lambda$$与雷诺数$$Re$$的关联图，并分析光滑管与粗糙管的$$\lambda-Re$$关系差异。【缺少答案，请补充】（含图）

流量计性能测定（以表4 第5组数据为例）：涡轮流量计$$Vs=7.99\ \text{m}^3/\text{h}$$，流量计压差：$$P3=34.5\ \text{kPa}$$，实验水温$$t=13.1\ ^\circ\text{C}$$ 黏度$$\mu =1.24×10^{-3}\text{Pa·s}$$，密度$$\rho =998.97\ \text{kg/m}^3$$，计算流速$$u$$、雷诺数$$Re$$、流量系数$$C_0$$

离心泵性能的测定：(1)压头$$H$$的测定（以表3 第1组数据为例）涡轮流量计读数：$$Q=11.07\ \text{m}^3/\text{h}$$，功率表读数：$N_{\text{电}}=0.78\ \text{kW}$ 离心泵出口压力表：$$P2=0.04\ \text{MPa}$$；离心泵入口压力表：$$P1=0.005\ \text{MPa}$$ 实验水温$$t=13.1^\circ\text{C}$$，黏度$$\mu =1.24×10^{-3}\ \text{Pa·s}$$，密度$$\rho =998.97\ \text{kg/m}^3$$，泵进出口高度为$$0.245\ \text{m}$$，计算泵的压头$$H$$、轴功率$$N$$、有效功率$$Ne$$、效率$$\eta$$

已知流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式形式为$$Nu_{i}=ARe_{i}^{m}Pr_{i}^{n}$$，其中$$Nu_{i}=\frac{\alpha_{i}d_{i}}{\lambda_{i}}$$，$$Re_{i}=\frac{u_{i}d_{i}\rho_{i}}{\mu_{i}}$$，$$Pr_{i}=\frac{c_{pi}\mu_{i}}{\lambda_{i}}$$，物性数据$$\lambda_{i}、C_{Pi}、\rho_{i}、\mu_{i}$$可根据定性温度$$t_{m}=\frac{t_{i1}+t_{i2}}{2}$$查得，对于管内被加热的空气$$n=0.4$$，关联式简化为$$Nu_{i}=ARe_{i}^{m}Pr_{i}^{0.4}$$。请通过实验确定不同流量下的$$Re_{i}$$与$$Nu_{i}$$，然后用线性回归方法确定A和m的值。

强化传热技术可减小换热器体积和重量，提高换热能力，本实验装置采用螺旋线圈作为强化方式，其结构为直径3mm以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成，插入固定在管内构成强化传热管。请分析螺旋线圈强化传热的原理，并说明其阻力较小的原因。 (缺图)

总传热系数$$K_O$$是评价换热器性能的重要参数，可通过传热速率方程式计算。已知传热速率方程式$$Q=K_{o}×S_{o}×\Delta T_{m}$$（9），热量衡算式$$Q=C_{P}×W×(t_{2}-t_{1})$$（10），推导总传热系数$$K_O$$的计算公式，并说明式中各参数的含义。

根据传热实验流程示意图及实验装置结构参数，完成套管换热器对流传热系数测定实验（光滑管）的操作步骤。 (缺图)

已知套管换热器（普通管）实验数据：空气孔板流量计压差$$\Delta P=0.82\ \text{kPa}$$，壁面温度$$t_w=99.4℃$$，进口温度$$t_1=21.4℃$$，出口温度$$t_2=61.6℃$$；传热管内径$$d_i=20.0\ \text{mm}=0.0200\ \text{m}$$，传热管有效长度$$L=1.200\ \text{m}$$，孔板流量计参数$$C_0=0.65$$，$$d_0=0.017\ \text{m}$$。请完成以下计算： 1. 计算流通断面积、传热面积 2. 确定测量段上空气平均物性常数（定性温度$$t_m=\frac{t_1+t_2}{2}$$，查得平均密度$$\rho=1.13\ \text{kg/m}^3$$，平均比热$$Cp=1005\ \text{J/kg·K}$$，平均导热系数$$\lambda=0.0276\ \text{W/m·K}$$，平均粘度$$\mu=0.0000192\ \text{Pa·s}$$，平均普兰特准数的0.4次方$$Pr^{0.4}=0.865$$） 3. 计算空气流过测量段上平均体积流量$$V_m$$、平均流速$$u_m$$ 4. 计算冷热流体间的平均温度差$$\Delta t_m$$、传热速率$$Q$$、对流传热系数$$\alpha_i$$、传热准数$$Nu_i$$、雷诺准数$$Re_i$$ 5. 推导准数关联式$$Nu=ARe^mPr^{0.4}$$中的系数$$A$$和$$m$$

已知列管换热器实验数据：空气孔板流量计压差为$$\Delta P=1.21\ \text{kPa}$$，空气进口温度$$t_1=14.3℃$$，空气出口温度$$t_2=77.3℃$$，蒸汽进口温度$$T_1=101.0℃$$，蒸汽出口温度$$T_2=100.8℃$$；换热器内换热管参数：$$d=0.019\ \text{m}$$，$$L=1.2\ \text{m}$$，管程数$$n=6$$根，孔板流量计参数$$C_0=0.65$$，$$d_0=0.017\ \text{m}$$。请完成以下计算： 1. 计算换热器内换热面积 2. 计算体积流量$$V_{t1}$$、校正后体积流量$$V_m$$、质量流量$$W_m$$ 3. 根据热量衡算式计算传热速率$$Q$$、平均温度差$$\Delta T_m$$ 4. 计算总传热系数$$K_O$$