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化工基础实验讲义2010版

化工基础实验讲义2010版
化工基础实验讲义2010版

化工基础实验

绍兴文理学院化学化工学院实验中心

二0一0年九月

离心泵特性曲线的测定

一、 实验目的

1、 熟悉离心泵的操作,掌握实验组织方法,了解实验操作原理;

2、 学会离心泵特性曲线的测定方法,正确掌握用作图法处理实验数据。

二、 基本原理

对一定类型的泵来说,泵的特性曲线主要是指在一定转速下,泵的扬程、功率和效率与流量之间的关系。由于离心泵的结构和流体本身的非理想性以及流体在流动过程中的种种阻力损失,至今为止,没有人能推导出计算扬程的纯理论数学方程式。因此本实验采用最基本的直接测定法,对泵的特性曲线用实验测得。见图1,对泵的进出口取1-1截面与2-2截面,建立机械能衡算式:

图1.机械能衡算式示意图

g u h g p H g u h g p e 222

2

222111+

+=+++ρρ (1) ∴g

u u h h g p p H e 22

12

21212-+

-+-=ρ (2) 从方程式(2)可见,实验组织方法是:实验装置总在泵的进出口管上分别装有真

空表p 1和压力表p 2;由温度计测量流体温度,从而确定流体的密度ρ;;管路中需安装流量计,确定流体的流速u ;欲改变u 需阀门控制。除以上仪表外,配上管件水槽等不见组合成循环管路,见图2流程图。

在实验时,除了测量流量,还要测出功率,然后算出效率。泵的效率为有效功率和轴功率之比值,即z

e

e P P =

η (3) 泵的有效功率为g q H t

W

P v e e ρ==

(4) 在实验中如不测定泵的轴功率e P 而测定电机的输入功率P ,则可求得包括电机效

率和传动效率在内的总效率P

P e

=

总η (5) 因此,使泵在一定转速下运转,测出对应于各种流量的扬程,轴功率或电机的输入功率,即可求得泵的效率或总效率等数值。将这些关系整理后用曲线表示,即为泵的特性曲线。

三、 实验流程及说明

1.水槽

2.离心泵

3.排气阀

4.引水阀

5.温度计

6.涡轮流量计

7.流量控制阀

8.底阀

P1—真空表 P2—压强表 W —功率表

图2 泵的特性曲线测试流程

四、 实验步骤

1、 关闭流量控制阀,打开排气阀,引水阀,稍微打开连接引水阀的水笼头阀门,待气

体被排尽后,依次关闭连接引水阀的水笼头阀门,引水阀,排气阀。

2、 检查电源是否接好,启动泵。先将控制阀开足然后再关闭,重复三次,目的为了使

总管中的气体被排走。

3、 实验顺序从大到小,即将阀门开至最大时,作为第一组实验数据,共采集十组数据

以上。水温取第一组和最后一组读数的平均值。

4、 实验布点服从大流量多布点,小流量少布点规则,原因是离心泵效率极值点出现在

大流量时。

5、 前五组数据按流量显示仪读数每下降约50布一个实验点,以后实验数据布点约下

降100~200。

6、 若发现流量显示仪读数达不到零,可采用将调节阀开至最大,在快速关闭调节阀,

流量显示仪读数将为零,可能此读数不久还会上升,上升的数据不采集,以零计。此时其余的仪表读数不随显示仪读数而变。

7、实验结束后,关闭电源。

8、上机进行数据处理。

五、原始数据记录、

1、原始数据表

离心泵型号:;进口管径:;出口管径:;涡轮流量系数:;功率表系数:;

水温:初读数,终读数。平均值。

流体流动阻力的测定

一、 实验目的

研究管路系统中的流体流动和输送,其中重要的问题之一,是确定流体在流动过程中的能量损耗。

流体流动时的能量损耗(压头损失),主要由于管路系统中存在着各种阻力。管路中的各种阻力可分为沿程阻力(直管阻力)和局部阻力两大类。

本实验的目的,是以实验方法直接测定摩擦系数λ和局部阻力系数ζ;并学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。

二、 基本原理

当不可压缩流体在圆形导管中流动时,在管路系统中任意两个界面之间列出机械能衡算方程为

f 2

2

22211

12

2h u P gZ u P gZ +++=++ρρ J ·

kg –1 (1) 或

f 22

22211122H g

u g P Z g u g P Z +++=++ρρ m 液柱 (2)

式中: Z — 流体的位压头,m 液柱; P — 流体的压强,P a ;

u — 流体的平均流速,m · s –1;

ρ - 流体的密度,kg · m – 3;

h f - 流动系统内因阻力造成的能量损失,J · kg –1; H f - 流动系统内因阻力造成的压头损失,m 液柱。 符号下标1和2分别表示上游和下游截面上的数值。 假若:(1)水作为实验物系,则水可视为不可压缩流体;

(2)实验导管是按水平装置的,则Z 1 = Z 2;

(3)实验导管的上下游截面上的横截面积相同,则u 1 = u 2。

因此(1)和(2)两式分别可简化为

ρ

2

1f p p h -=

J · kg –1 (3)

g

p p H ρ2

1f -=

m 水柱 (4) 由此可见,因阻力造成的能量损失(压头损失),可由管路系统的两界面之间的压力差(压头差)来测定。

当流体在圆形直管内流动时,流体因磨擦阻力所造成的能量损失(压头损失),有如下

一般关系式:

2

2

2

1f u d l p p h ??=-=λρ

J · kg –1 (5) 或

g

u d l g p p H 22

21f ?

?=-=λρ m 液柱 (6) 式中:d - 圆形直管的直径,m ; l - 圆形直管的长度,m ; λ - 摩擦系数,(无因次)。

大量试验研究表明:摩擦系数λ与流体的密度ρ和粘度μ管径d 、流速u 和管壁粗糙度ε有关。应用因次分析的方法,可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度ε/d 存在函数关系,即

)(Re d

f ε

λ、= (7)

通过实验测得λ和Re 数据可以在双对数坐标上标绘出试验曲线。当Re <2000时,摩擦系数λ与管壁粗糙度ε无关。当流体在直管中呈湍流时,λ不仅与雷诺数有关,而且与管壁相对粗糙度有关。

当流体流过管路系统时,因遇各种管件、阀门和测量仪表等而产生局部阻力,所造成的能量损失(压头损失),有如下一般关系式:

2

'2

f u h ζ= J · k

g –1

g

u H 2'2

f'ζ= m 液柱

式中:u - 连接管件等的直管中流体的平均流速,m · s –1;

ζ - 局部阻力系数(无因次)。

由于造成局部阻力的原因和条件极为复杂,各种局部阻力系数的具体数值,都需要通过实验直接测定。

三、 实验步骤

1、关闭流量控制阀,打开二个平衡阀 ,启动泵。

2、系统排气

(1) 总管排气:先将流量控制阀开足然后再关闭,重复三次,目的为了使总管中的

大部分气体被排走,然后打开总管排气阀,开足后再关闭,重复三遍。

(2) 引压管排气:依次分别对4个放气阀,开、关重复三次。

(3) 压差计排气:关闭二个平衡阀,依次分别打开4个放气阀,此时眼睛要注视着

U 型压差计中的指示剂液面的上升,防止指示剂冲出,开、关重复三次。

3、检验排气是否彻底是将流量控制阀开至最大,再关至零,看U 型压差计读数,若左右

读数相等,则判断系统排气彻底;若左右读数不等,则重复上述2步骤。由于流量计量采用涡轮流量计,其小流量受到结构的限制,因此从大流量做起,实验数据比较准确。 4、实验布点

由于Re 在充分湍流区,λ~Re 的关系是直线,所以大流量时少布点,而Re 在比较小时,λ~Re 的关系是曲线,所以小流量时多布点。先将控制阀开至最大,读取流量显

示仪读大F ,然后关至水银压差计差值约0.10时,在读取流量显示仪读数小F ,在小F 和

大F 二个读数之间布12~14个点。水温取第一组和最后一组读数的平均值。

5、实验结束后,关闭电源,打开二个平衡阀。

四、 原始数据

直管段长: ;直管段直径: ; 局部阻力段直径: ; 流量系数: ;压差计初读数:直管阻力 左= ;右= ;局部阻力 左= ;右= ;水温: 初读数 ,终读数 。平均值 。

换热系数K的测定

一、实验目的

1、了解各种换热器的结构;

2、掌握换热器的主要性能指标的测定方法;

3、掌握换热器的基本操作方法。

二、基本原理

工业上大量存在的传热过程(指间壁式传热过程)都是由固体内部的导热及各种流体与固体表面见的给热组合而成的。传热过程的基本数学描述是传热速率方程式和热量衡算式。

1.传热基本方程式

传热密度q是反映具体传热过程速率大小的特征量。对q的计算,需要引入壁面温度,而在实际计算时,壁温往往是未知的。为实用方便,希望能避开壁温测量,直接根据冷、热流体的温度进行传热速率的计算。

在间壁式换热器中,热量序贯地由热流体传给壁面左侧、再由壁面左测传导至壁面右侧传给冷流体。在定态条件下,并忽略壁面内外表面的差异,则各环节的热流密度相等,即

q=Q/A=(T-t w1)/(1/αh)=(t w1-t w2)/(δ/λ)=(t w2-t)/(1/ αc)(1)

由(1)式可以得到

q=(T-t)/( 1/αh+δ/λ+1/ αc)=推动力/阻力(2)

式中1/αh、δ/λ、1/ αc分别为各传热环节对单位传热而言的热阻。由上式,串联过程的推动力和阻力具有加和性。在工程上,上式通常写成:

Q=KA(T-t) (3) 式中K=1/(1/αh+δ/λ+1/ αc) (4)

式(4)为传热过程总热阻的倒数,称为传热系数。比较式(1)和式(2)两式可知,给热系数α同流体与壁面的温差相联系,而传热系数K则同冷、热流体的温差相联系。

由于冷流体的温度差沿加热面是连续变化的,且此温度差与冷、热流体温度成线性关系,故将(3)式中(T-t)的推动力用换热器两端温差的对数平均温差来表示,即

Q=KA?t m(5)

2.热量衡算方程式

图2为一定态双管程列管换热器,热流体走壳程,体积流量为W h,进口温度T1,出口温度T2;冷流体走管内,体积流量为W c,进口温度t1,出口温度t2,热流体放出的热量等于冷流体得到的热量,即

Q=W cρC C PC(t2- t1)= W hρh C Ph(T1- T2) (6)

3.传热过程的调节

在换热器中若热流体的流量W h或进口温度T1发生变化,而要求出口温度T2保持原来数值不变,可通过调节冷却介质流量来达到目的。但是这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多,流量小带走的热量小。根据传热基本方程式,正确的理解是,冷却介质流量的调节,改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变,困难来自△t m的变化,也可能来自K的变化,而多数是由两者共同引起的。如果αc>>αh,调节Wc,将使△t m的变化。如果αc<<αh或αc≈αh,调节Wc,将使△t m和K皆有较大变化,此时过程调节是两者共同作用的结果。

4.实验装置的建立依据

将(5)和(6)式联立,则

KA?t m= W cρC C PC(t2- t1) (7)

其中?t m=[(T1- t2)- (T2- t1)]/ln[(T1- t2)/ (T2- t1)] (8)

K = W cρC C PC(t2- t1)/ A?t m(9)

若实验物系选定水和空气,由(8)(9)式告诉我们,实验装置中需要确定的参数和安装的仪表有:

A————由换热器的结构参数而定;

W c————测冷流体的流量计;

t1、t2———测冷流体的进、出口温度计;

T1、T2———测热流体的进、出口温度计;

C PC————由冷流体的进、出口平均温度决定。

将以上仪表、换热器、气源及管件阀门等部件组建成实验装置。

三、实验步骤

1.先开冷却水阀门,调整流量使流量稳定在某一数值;

2.启动风机,调整空气流量计阀门,使空气流量也稳定在某一数值;然后打开加热电源,使加热电压调至60--100v;

3.待空气进口温度T1稳定在110--120℃范围内的某一值后,再观察空气和水的出口温度待t2和T2稳定不变5--10min,读取原始数据;

4.保持水流量不变,改变空气流量,重复步骤3,这样测4--6组数据;

5.保持空气流量不变,改变水流量,重复步骤3,同样测4--6组数据;

6.实验结束时,调节变压器电压至0(v),关闭加热电闸开关;继续通空气和水,待空气进口温度T1下降到在60℃以下,关闭风机和水阀。

四、原始数据记录

1.原始数据记录

2

流化床干燥塔的操作及其干燥速率曲线的测定

一、 实验目的

1. 掌握测定物料干燥速率曲线的工程意义;

2. 熟悉实验干燥设备的流程、工作及实验组织方法; 3. 了解影响干燥速率曲线的因素。

二、 基本原理

1.干燥曲线

在流化床干燥器中,颗粒状湿物料悬浮在大量的热空气流中进行干燥。在干燥过程中,湿物料中的水分随着干燥时间增长而不断减少。在恒定空气条件(即空气的温度、湿度和流动速度保持不变)下,实验测定物料中含水量随时间的变化关系。将其标绘成曲线,即为湿物料的干燥曲线。湿物料含水量可以湿物料的质量为基准(称之为湿基),或以绝干物料的质量为基准(称之为干基)来表示:

当湿物料中绝干物料的质量为m c ,水的质量为m w 时,则 以湿基表示的物料含水量为 w

c w

m m m w +=

kg (水) / kg (湿物料) (1)

以干基表示的湿物料含水量为 c

w

m m W =

kg (水) / kg (绝干物料) (2) 湿含量的两种表示方法存在如下关系:

W W

w +=

1 (3) w

w

W -=1 (4)

在恒定的空气条件下测得干燥曲线如图1所示。显然,空气干燥条件的不同干燥曲线的位置也将随之不同。 2.干燥速度曲线

物料的干燥速度即水分汽化的速度。

若以固体物料与干燥介质的接触面积为基准,则干燥速度可表示为 Adt

dW

m N c A -=

kg · m –2· s –1 (5) 若以绝干物料的质量为基准,则干燥速度可表示为 dt

dW

N -=

A ' s –1或kg (水) · kg –1(绝干物料) ·s –1 (6) 式中:m c - 绝干物料的质量,kg ;

A - 气固相接触面积,m 2;

W - 物料的含水量kg (水) · kg –1 (绝干物料); t - 气固两相接触时间,也即干燥时间,s 。

由此可见,干燥曲线上各点的斜率即为干燥速度。若将各点的干燥速度对固体的含水量标绘成曲线,即为干燥速度曲线,如图2所示。干燥速度曲线也可采用干燥速度对自由含水量进行标绘。在实验曲线的测绘中,干燥速度值也可近似地按下列差分进行计算:

t

W

N ΔΔ'A -= s –1 (7) 3.临界点和临界含水量

从干燥曲线和干燥速度曲线可知,在恒定干燥条件下,干燥过程可分为如下三个阶段: (1)物料预热阶段 当湿物料与热空气接触时,热空气向湿物料传递热量,湿物料温度逐渐升高,一直达到热空气的湿球温度。这一阶段称为预热阶段,如图1和图2中的Ⅰ段。

(2)恒速干燥阶段 由于湿物料表面存在液态的非结合水,热空气传给湿物料的热量,使表面水分在空气湿球温度下不断气化,并由固相向气相扩散。在此阶段,湿物料的含水量以恒定的速度不断减少。因此,这一阶段称为恒定干燥阶段,如图1和图2中的Ⅱ段。。

(3)降速干燥阶段 当湿物料表面非结合水已不复存在时,固体内部水分由固体内部向表面扩散后气化,或者气化表面逐渐内移,因此水分的汽化速度受内扩散速度控制,干燥速度逐渐下降,一直达到平衡含水量而终止。因此这个阶段称为降速干燥阶段,如图1和图2中的Ⅲ段。。

在一般情况下,第一阶段相对于后两阶段所需时间要短得多,因此一般可略而不计,或归入Ⅱ段一并考虑。根据固体物料特性和干燥介质的条件,第二阶段与第三阶段的相对比较,所需干燥时间长短不一,甚至有的可能不存在其中某一阶段。

第二阶段与读三阶段干燥速度曲线的交点称为干燥过程的临界点,该交叉点上的含水量称为临界含水量。

干燥速度曲线中临界点的位置,也即临界含水量的大小,受众多因素的影响。它受固体物料的特性,物料的形态和大小,物料的堆积方式,物料与干燥介质的接触状态以及干燥介质的条件(湿度、温度和风速)等等因素的复杂影响。例如,同样的颗粒状固体物料在相同的干燥介质条件下,在流化床干燥器中干燥较在固定床中干燥的临界含水量要低。因此,在实验室中模拟工业干燥器,测定干燥过程临界点的临界含水量,干燥曲线和干燥速度曲线,具有十分重要的意义。

图1干燥曲线图图2干燥速率曲线图

三、实验装置说明

流化干燥实验装置由流化床干燥器、空气预热器、风机和空气转子流量计等几个部分组成。空气由风机经孔板流量计和空气预热器进入流化床干燥器。热空气由干燥器底部鼓入,经分布板分布后,进入床层将固体颗粒流化并进行干燥。湿空气由器顶排出,经扩大段沉降和过滤器过滤后放空。

空气的流量由旁路放空阀调节,并由转子流量计计量。热风温度由温度控制仪自动控制,床层温度由温度计测量。

四、实验步骤

(1)实验操作前从加水斗加入220~250ml水,系统同时通入常温空气,使加入的水充分均匀地分散在硅胶表面,(这一步由准备老师完成)。

(2)先开微型气泵,然后调节空气流量计至16—20m3/h任何一恒定值。

(3)开启空气加热电闸,调节变压器电压至100~120(v)。打开旁路调节阀,待旁路温度计读数恒定为95℃时,关闭旁路调节阀,使热空气进入系统。

(4)仔细观察进口温度与床层温度的变化,待床层温度升至40℃,即开始取第一个样品,此时的时间设定为0,并控制好以后每个样品的热空气进口温度都处在第一个样品取样时的热空气进口温度。进口温度控制恒定与否是本次实验的难点,

(5)实验布点采用先密后疏原则。

(6)待取样结束时,调节变压器电压至0(v),关闭加热电闸开关;打开旁路调节阀,待旁路温度计读数为60℃以下时,关闭微型气泵。

(7)快速称量已在120℃烘箱烘干30min的硅胶样品,并做好记录,硅胶样品收集在一起,整理好烧杯及台面,结束实验。

实验注意事项:

(1)实验开始时,一定要先通风,后开电热器;实验毕,一定要先关掉电热器,待空气温度降至接近室温后,才可停止通风,以防烧毁电热器。

(2)使用采样器时,转动和推拉切莫用力过猛,并要注意正确掌握拉动的位置和扭转的

方向和时机。

(3)试样的采集、称重和烘干都要精心操作,避免造成大的实验误差,或因操作失误而导致实验失败。

五、原始数据记录

塔径:140mm 床层高度:160mm 烘箱温度:120 ℃物料:变色硅胶物料尺寸:空气流量:室温:

板式精馏塔的操作及其总塔效率的测定

一、实验目的

1.熟悉板式塔的结构及精馏流程;

2.理论联系实验,掌握精馏塔全回流和间歇精馏的操作方法;

3.学会理论塔板数和精馏塔效率的测定方法。

二、基本原理

塔釜加热,液体沸腾,在塔内产生上升蒸汽,上升蒸汽与沸腾液体有着不同的组成,这种不同组成来自轻重组份间有不同的挥发度,由此塔顶冷凝,只需要部分回流即可达到塔顶轻组份增浓和塔底重组份提浓的目的。部分凝液作为轻组份较浓的塔顶产品,部分凝液作为回流,形成塔内下降液流,下降液流的浓度自塔顶而下逐步下降,至塔底浓度合格后,连续或间歇地自塔釜排出部分釜液作为重组份较浓的塔底产品。

在塔中部适当位置加入待分离料液,加料液中轻组份浓度与塔截面下降液流浓度最接近,该处即为加料的适当位置。因此,加料液中轻组分浓度愈高,加料位置也愈高,加料位置将塔分成上下二个塔段,上段为精馏段,下段为提馏段。

在精馏段中上升蒸汽与回流之间进行物质传递,使上升蒸汽中轻组份不断增浓,至塔顶达到要求浓度。在提馏段中,下降液流与上升蒸汽间的物质传递使下降液流中的轻组份转入汽相,重组份则转入液相,下降液流中重组份浓度不断增浓,至塔底达到要求浓度。

2.1评价精馏的指标—全塔效率η

全回流下测全塔效率有二个目的。一是在尽可能短的时间内在塔内各塔板,至上而下建立浓度分布,从而使未达平衡的不合格产品全部回入塔内直至塔顶塔底产品浓度合格,并维持若干时间后为部分回流提供质量保证。二是由于全回流下的全塔效率和部分回流下的全塔效率相差不大,在工程处理时,可以用全回流下的全塔效率代替部分回流下的全塔效率,全回流时精馏段和提馏段操作线重合,气液两相间的传质具有最大的推动力,操作变量只有1个,即塔釜加热量,所测定的全塔效率比较准确地反映了该精馏塔的最佳性能,对应的塔顶或塔底浓度即为该塔的极限浓度。全塔效率的定义式如下:

N

1

N T -=

η (1) N T :全回流下的理论板数; N :精馏塔实际板数。

2.2维持正常精馏的设备因素和操作因素

精馏塔的结构应能提供所需的塔板数和塔板上足够的相间传递面积。塔底加热(产生上升

蒸汽)、塔顶冷凝(形成回流)是精馏操作的主要能量消耗;回流比愈大,塔顶冷凝量愈大,塔底加热量也必须愈大。回流比愈大,相间物质传递的推动力也愈大。

2.2.1设备因素

合理的塔板数和塔结构为正常精馏达到指定分离任务提供了质量保证,塔板数和塔板结构为汽液接触提供传质面积。塔板数愈少,塔高愈矮,设备投资愈省。塔板数多少和被分离的物系性质有关,轻重组份间挥发度愈大,塔板数愈少。反之,塔板数愈多。塔结构合理,操作弹性大,不易发生液沫夹带、漏液、溢流液泛。反之,会使操作不易控制,塔顶塔底质量难以保证。为有效地实现汽液两相之间的传质,为了使传质具有最大的推动力,设计良好的塔结构能使操作时的板式精馏塔(如图2所示)应同时具有以下两方面流动特征: ⑴汽液两相总体逆流; ⑵汽液两相在板上错流。

塔结构设计不合理和操作不当时会发生以下三种不正常现象: (i)严重的液沫夹带现象

由于开孔率太小,而加热量过大,导致汽速过大,塔板上的一部分液体被上升汽流带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,使板效率降低,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作(见图3所示)。这种现象可通过釜P 显示,由于:

釜P =顶P +∑板压降 (2)

此时板压降急剧上升,表现釜P 读数超出正常范围的上限。

(ii)严重的漏液现象

由于开孔率太大,加上加热量太小,导致汽速过小,部分液体从塔板开孔处直接漏下,这种现象称为漏液。漏液造成液体与气体在板上无法错流接触,传质推动力降低。严重的漏液,将使塔板上不能积液而无法正常操作,上升的蒸汽直接从降液管里走,板压降几乎为0,见图4所示。此时釜P ≈顶P 。

荷愈大,表现为操作压力釜P 也愈大。

釜P 过大,液沫夹带将发生,釜P 过小,漏液将出现。若液沫夹带量和漏液量各超过10%,被称为严重的不正常现象。所以正常的精馏塔,操作压力釜P 应有合适的范围即操作压力区间。

(iii)溢流液泛

由于降液管通过能力的限制,当气液负荷增大,降液管通道截面积太小,或塔内某塔板的降液管有堵塞现象时降液管内清液层高度

增加,当降液管液面升至堰板上缘时(见图5所示)的液体流量为其极限通过能力,若液体流量超过此极限值,常操作。

2.2.2操作因素

图5 溢流液泛示意图

⑴适宜回流比的确定

回流比是精馏的核心因素。在设计时,存在着一个最小回流比,低于该回流比即使塔板数再多,也达不到分离要求。

在精馏塔的设计时存在一个经济上合理的回流比,使设备费用和能耗得到兼顾。在精馏塔操作时,存在一个回流比的允许操作范围。处理量恒定时,若汽液负荷(回流比)超出塔的通量极限时,会发生一系列不正常的操作现象,同样会使塔顶产品不合格。加热量过大,会发生严重的雾沫夹带和液泛;加热量过小,会发生漏液,液层过薄,塔板效率降低。

⑵物料平衡

F=D+W (3)

Fx f=Dx D+Wx W(4)

(i)总物料的平衡:F=D+W

若F>D+W,塔釜液位将会上升,从而发生淹塔;若F

(ii) 轻组分的物料平衡:Fx f=Dx D+Wx W

在回流比R一定的条件下,若Fx f>Dx D+Wx W,塔内轻组分大量累积,即表现为每块塔板上液体中的轻组分增加,塔顶能达到指定温度和浓度,此时塔内各板的温度所对应塔板的温度分布曲线如图6所示,但塔釜质量不合格,表明加料速度过大或塔釜加热量不够;若Fx f<Dx D+Wx W,塔内轻组分大量流失,此时各板上液体中的重组分增加,塔内温度分布曲线如图7所示,这时塔顶质量不合格,塔底质量合格。表示塔顶采出率过大,应减小或停止出料,增加进料和塔釜出料。

6 Fx f>Dx D+Wx W时温度分布曲线图

7 Fx f<Dx D+Wx W时温度分布曲线图2.2.3灵敏点温度T灵

(1)灵敏板温度是指一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰(如R,x f,采出率等发生波动时),全塔各板的组成将发生变动,全塔的温度分布也将发生相应

的变化,其中有一些板的温度对外界干扰因素的反映最灵敏,故称它们为灵敏板。(2)按塔顶和塔釜温度进行操作控制的不可靠性

不可靠性来源于二个原因:一是温度与组成虽然有一一对应关系,但温度变化较

小,仪表难以准确显示,特别是高纯度分离时;另一是过程的迟后性,当温度达

到指定温度后由于过程的惯性,温度在一定时间内还会继续变化,造成出料不合

格。

(3)塔内温度剧变的区域

塔内沿塔高温度的变化如图7所示。显然,在塔的顶部和底部附近的塔段内温度

变化较小,中部温度变化较大。因此,在精馏段和提馏段适当的位置各设置一个

测温点,在操作变动时,该点的温度会呈现较灵敏的反应,因而称为灵敏点温度。

(4) 按灵敏点温度进行操作控制

操作一段时间后能得知当灵敏点温度处于何值时塔顶产品和塔底产品能确保合格。以后即按该灵敏点温度进行调节。例如,当精馏段灵敏点温度上升达到规定值后即减小出料量,反之,则加大出料量。 因此能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液组成的变化。图6和图7是物料不平衡时,全塔温度分布的变化情况;图8是分离能力不够时,全塔温度分布的变化情况,此时塔顶和塔底的产品质量均不合格。从比较图7和图8可以看出,采出率增加和回流比减小时,灵敏板的温度均上升,但前者温度上升是突跃式的,而后者则是缓慢式的,据此可判断产品不合格的原因,并作相应的调整。

三、实验设计

1.采用乙醇~水物系,全回流操作测全塔效率 根据N

1

N T -=

η,在一定加热量下,全回流操作 稳定后塔顶塔底同时取样分析,得x D 、x W ,用作图法求理论板数。 2.部分回流时回流比的估算 操作回流比的估算有二种方法:

(i) 通过如图所示,作一切线交纵坐标,截距为

1

R x min D

+,即可求得R min ,由R=(1.2~2)R min ,初估操作回流比。 1

R x min D

+

(ii) 根据现有塔设备操作摸索回流比,方法如下: (1) 选择加料速度为4~6l/h ,根据物料衡算塔顶出料流量及调至适当值,塔釜暂时不出料。

(2) 将加热电压关小,观察塔节视镜内的气液

接触状况,当开始出现漏液时,记录釜P 读数,此时釜P 作为操作压力下限,对应的加热电压即为最小加热量,读取的回流比即为操作回流比下限。 (3) 将加热电压开大,观察塔节视镜内的气液接触状况,当开始出现液泛时,记录釜P 读数,此时釜P 作为操作压力上限,对应的加热电压即为最大加热量,读取的回流比即为操作回流比上限。

(4) 在漏液点和液泛点之间选择一合适的塔釜加热量。 3.部分回流时,塔顶塔底质量同时合格D 的估算

根据轻组份物料衡算,得D 的大小,应考虑全回流时塔底轻组分的含量。

四、实验装置

五、实验步骤(间歇精馏)

1.在塔釜先加10%( v%)左右的乙醇水溶液,釜位近液位计2/3处,开启加热电源使电压为220V,打开塔顶冷凝器进水阀,关闭产品出料控制阀,开足回流控制阀,使塔处于全回流状态操作。

2.待回流流量计浮子浮起来达10min之久后,同时取样分析塔顶x D与塔釜x w, x D、x w用酒精度计计量,近100oC的釜液需冷却至20oC。比重计测得的值的单位是v%,将此值查图或计算即可得mol%,通过计算也可将塔顶的v%换算成mol%。

3.部分回流时,保持可调电压在220V,基本上使精馏段保持原来上升的气量。正常的釜压应控制在P釜=20~35/×100Pa。

4.若发生T灵急剧上升,应采取措施。正常的灵敏板温度应控制在T灵=78~83之间。六、原始数据记录

实验体系:酒精水溶液

进料状态:常温

设备参数:塔板数=

塔径=

板间距=

仪表参数:回流流量计量程:

产品流量计量程:

加热功率(恒定):

加热功率(可调):操作参数:进料含量X F (V%)=

附:乙醇----水(1atm)的气液平衡组成

精细化工实验

实验一雪花膏的制备 一、实验目的 1. 了解乳化原理; 2. 初步掌握配方原理和配方中各原料的作用及其添加量。 二、实验原理 一般雪花膏是以硬脂酸和碱化合成硬脂酸盐作为乳化剂,加上其它的原料配置而成。它属于阴离子型乳化剂为基础的油/水乳化体,是一种非油腻性护肤用品,敷在皮肤上,水分蒸发后就留下一层硬脂酸,硬脂酸皂和保湿剂所组成的薄膜。于是皮肤与外界干燥空气隔离,节制皮肤表皮水分的过量挥发,使反肤不致干燥、粗糙或开裂,起到保护皮肤的作用。雪花膏中含有的保湿剂可制止皮肤水分的过快蒸发从而调节和保持角质层适当的含水量,起到使皮肤表皮柔软的作用。 三、实验内容和要求 实验内容是雪花膏的制备。实验要求学生严格按的实验配方去做,保证产品质量。并严格遵守实验室的各项规章制度,自觉遵守实验室规则,保持实验室安静、卫生。做到安全实验,严防违反操作规程事故发生。要求学生坚决服从指导教师及实验工作人员的指导,积极配合实验工作人员做好仪器清点,赔损等工作。做好实验前的预习工作。实验中要积极思考问题,认真观察实验现象。实验后要整理好自己使用的仪器、药品,关闭电源,搞好卫生后再离开。认真写好实验报告上交。 四、实验主要仪器设备和试剂 电动搅拌器、有机合成仪、恒温箱、加热套、电吹风机、电子天平、各种玻璃仪器、温度计等。 三压硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、十六醇、甘油、氢氧化钾、香精、防腐剂、水。 五、实验方法、步骤及结果测试 1. 配方: 三压硬脂酸10.0% 单硬脂酸甘油脂 1.5% 十六醇 3.0% 甘油10.0% 氢氧化钾(100%)0.5% 香精适量 防腐剂适量

水75% 2. 将配方中的三压硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、十六醇和甘油等油相一起加热至90℃; 3. 再将氢氧化钾和水加热至90℃;然后在剧烈搅拌下将水相徐徐加入到油相中,全部加完后保持此温度一段时间(约20min)进行皂化反应。 4. 冷却到40℃,加入香精、防腐剂,搅拌均匀。 5. 静置,冷却至室温。 6. PH值测定。 六、实验注意事项 1. 要用颜色洁白的工业三亚硬脂酸,其碘价在2以下(碘价表示油酸含量)。碘价过高,硬脂酸的凝固点降低,颜色泛黄,会影响雪花膏的色泽和在储存过程中引起的酸败。 2. 水质对雪花膏有重要影响。 3. 加入少量氢氧化钠,有助于增大膏体黏度,也可以不加。 七、思考题 1. 配方中各组分的作用是什么? 2. 为什么水质对雪花膏质量有很大影响?

微波技术基础实验指导书讲解

微波技术基础实验报告 所在学院: 专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 2016年5月13日

实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质:验证性实验级别:必做 开课单位:学时:2学时 一、实验目的: 1.了解微波测量线系统的组成,认识各种微波器件。 2.学会测量设备的使用。 二、实验器材: 1.3厘米固态信号源 2.隔离器 3.可变衰减器 4.测量线 5.选频放大器 6.各种微波器件 三、实验内容: 1.了解微波测试系统 2.学习使用测量线 四、基本原理: 图1。1 微波测试系统组成 1.信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备,微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为:简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2.选频放大器

当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时,用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大,然后再整为直流,用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3.测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样,探头的移动靠滑架上的传动装置,探头的输出送到显示装置,就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4.可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平,传输系统内必须接入衰减器,对微波产生一定的衰减,衰减量固定不变的称为固定衰减器,可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器,是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节,其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出(直读式),或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤: 1.了解微波测试系统 1.1观看如图装置的的微波测试系统。 1.2观看常用微波元件的形状、结构,并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如:铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2.了解测量线结构,掌握各部分功能及使用方法。 2.1按图检查本实验仪器及装置。 2.2将微波衰减器置于衰减量较大的位置(约20至30dB),指示器灵敏度置于较低位置,以防止指示电表偶然过载而损坏。 2.3调节信号源频率,观察指示器的变化。 2.4调节衰减器,观察指示器的变化。 2.5调节滑动架,观察指示器的变化。 六、预习与思考: 总体复习微波系统的知识,熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。 实验二驻波系数的测量

化工仪表及自动化实验讲义

化工自动化及仪表实验讲义 程万里编 过程装备与控制工程教学组 2002.9

目录实验须知 实验一热电偶温度计的使用 实验二电动温度变送器的调整和使用实验三电子电位计的校验 实验四温度控制系统实验(一) 实验五温度控制系统实验(二)

实验须知 1.必须自始自终以认真和科学态度进行实验。 2.实验课不能迟到,实验期间不得擅自离开岗位。 3.切实注意安全,不得穿背心和拖鞋进入实验室。在连接线路时应先切断电源,不许带电操作。 4.为了顺利地进行实验和取得好的实验效果,必须认真预习,写出预习报告,若指导教师发现有同学尚未预习,则不准其参加实验。 5.实验中如发生异常现象或事故,必须立即切断电源,并保持现场,即及时报告教师,共同处理。 6.要爱护公物,不得擅自拆开仪器仪表,非本实验仪器设备不得随便动用。 7.实验完成后,应切断电源,整理好一切仪器设备,并把原始记录交教师签字,经允许后方可离开实验。 8.实验后,每人应独立完成实验报告,报告与原始记录均按教师规定的时间上交。

实验一 热电偶温度计的使用 一.实验目的: 1.掌握热电偶与动圈仪的配套连接,测温方法及外阻影响。 2.掌握热电偶配手动电位计的测温方法。 3.掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。 二.实验仪器: 1.管状电炉 2.自耦变压器(带电流表) 3.广口保温瓶 4.动圈仪 5.热电偶 6.接线板(带调整电阻) 7.手动电位差计 8.30cm不锈钢直尺 三.实验内容 (一)热电偶配手动电位差计测温: 1.按图1-1接线,注意极性是否接对,接点是否牢固等。为保持热电偶冷端温度为零度,将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。

化工原理实验报告

实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件(如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处,虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律)。 2、对于实际流体,由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等,两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示,分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔)与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头)则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值,则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (m ) 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度(可通过流量与其截面 积求得) (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由U 型压差计的液位 差可知) (Pa ) 对于没有能量损失且无外加功的理想流体,上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν,从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图

化工原理实验讲义全

化工原理实验 讲义 专业:环境工程 应用化学教研室 2015.3

实验一 流体机械能转化实验 一、实验目的 1、了解流体在管流动情况下,静压能、动能、位能之间相互转化关系,加深对伯努利方程的理解。 2、了解流体在管流动时,流体阻力的表现形式。 二、实验原理 流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。对于实际流体, 因为存在摩擦,流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞,而被损失掉。所以对于实际流体任意两截面,根据能量守恒有: 2211221222f p v p v z z H g g g g ρρ++=+++ 上式称为伯努利方程。 三、实验装置(d A =14mm ,d B =28mm ,d C =d D =14mm ,Z A -Z D =110mm ) 实验装置与流程示意图如图1-1所示,实验测试导管的结构见图1-2所示: 图1-1 能量转换流程示意图

图1-2实验导管结构图 四、操作步骤 1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水,关闭离心泵出口上水阀及实验测试 导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀,打开回水阀后启动离心泵。 2.将实验管路的流量调节阀全开,逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流 管有液体溢流。 3.流体稳定后读取并记录各点数据。 4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。 5.关闭离心泵出口流量调节阀后,关闭离心泵,实验结束。 五、数据记录和处理 表一、转能实验数据表 流量(l/h) 压强mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 测试点标 号 1 2 3 4 5 6 7 8

微波技术基础 简答题整理

第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线?何谓长线和短线? 一般来讲,凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统,均可成为传输线;长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟,反之为短线。(界限可认为是l/λ>=0.05) 1-2.从传输线传输波形来分类,传输线可分为哪几类?从损耗特性方面考虑,又可以分为哪几类? 按传输波形分类: (1)TEM(横电磁)波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线;共同特征:双导体传输系统; (2)TE(横电)波和TM(横磁)波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导;共同特点:单导体传输系统; (3)表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线;共同特征:传输波形属于混合波形(TE波和TM 波的叠加) 按损耗特性分类: (1)分米波或米波传输线(双导线、同轴线) (2)厘米波或分米波传输线(空心金属波导管、带状线、微带线) (3)毫米波或亚毫米波传输线(空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线) (4)光频波段传输线(介质光波导、光纤) 1-3.什么是传输线的特性阻抗,它和哪些因素有关?阻抗匹配的物理实质是什么? 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时,同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构,材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率,而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些?他们各自的特点是什么?在什么情况的终端负载下得到这些工作状态?

(1)行波状态: 0Z Z L =,负载阻抗等于特性阻抗(即阻抗匹配)或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中,只存在相位的变化而没有幅度的变化。 (2)驻波状态: 终端开路,或短路,或终端接纯抗性负载。 电压,电流在时间,空间分布上相差π/2,传输线上无能量传输,只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射,负载不吸收能量,传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加,形成驻波状态。 (3)行驻波状态: 终端负载为复数或实数阻抗(L L L X R Z ±=或L L R Z =)。 信号源传输的能量,一部分被负载吸收,一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路?何谓集总参数电路? 集总参数电路由集总参数元件组成,连接元件的导线没有分布参数效应,导线沿线电压、电流的大小与相位,与空间位置无关。分布参数电路中,沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化,传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种:共轭匹配和无反射匹配,阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值;传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值;传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时,传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4,在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形?有哪几种模式?

化工原理实验思考题答案

实验1单项流动阻力测定 (1)启动离心泵前,为什么必须关闭泵的出口阀门? 答:由离心泵特性曲线知,流量为零时,轴功率最小,电动机负荷最小,不会过载烧毁线圈。 (2)作离心泵特性曲线测定时,先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生,而阻力实验对泵灌水却无要求,为什么? 答:阻力实验水箱中的水位远高于离心泵,由于静压强较大使水泵泵体始终充满水,所以不需要灌水。 (3)流量为零时,U形管两支管液位水平吗?为什么? 答:水平,当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程: Z l P l ? :?g =Z2 P2;g,当P l = P2 时,Z I = Z2 (4 )怎样排除管路系统中的空气?如何检验系统内的空气已经被排除干净? 答:启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后,打开U形管顶部的阀门,利用空气压强使U形管两支管水往下降,当两支管液柱水平,证明系统中空气已被排除干净。 (5)为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘? 答:因为对数可以把乘、除变成加、减,用对数坐标既可以把大数变成小数,又可以把小数扩大取值范围,使坐标点更为集中清晰,作出来的图一目了然。 (6)你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法?它们各有什么特点? 答:测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计,差压变送器。转子流量计,随流量的大小,转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单,使用方便、经济。差压变送器,将压差转换 成直流电流,直流电流由毫安表读得,再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差,可测 大流量下的压强差。 (7 )读转子流量计时应注意什么?为什么? 答:读时,眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视,则刻度不准,流量就全有误^^。 (8)两个转子能同时开启吗?为什么? 答:不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 (9 )开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转,为什么工厂操作会形成这种习惯?答:顺时针旋转方便顺手,工厂遇到紧急情况时,要在最短的时间,迅速关闭阀门,久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求,阀门制做成顺关逆开。 (10)使用直流数字电压表时应注意些什么? 答:使用前先通电预热15分钟,另外,调好零点(旧设备),新设备,不需要调零点。如果有波动,取平均值。 (11)假设将本实验中的工作介质水换为理想流体,各测压点的压强有何变化?为什么?答:压强相等,理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗,当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u;/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 (水平管)P1 = P2 (12)离心泵送液能力,为什么可以通过出口阀调节改变?往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法?为什么? 答:离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线,从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死,泵内压强会急剧升高,造成泵体,管路和电机的损 坏。 (13)本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线,对其它流体能否使用?为什么?

综合化学实验讲义

宁夏理工学院综合化学实验(试用版) 罗桂林陈兵兵陈丽等主编 文理学院化工系 2014年10月

目录 实验一过氧化钙的合成及含量分析.............................. 错误!未定义书签。实验二三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及组成测定.................. 错误!未定义书签。实验三食盐中碘含量的测定(分光光度法)..................... 错误!未定义书签。实验四乙酸正丁酯的制备...................................... 错误!未定义书签。实验五水果中总酸度及维生素C含量的测定...................... 错误!未定义书签。实验六查尔酮的全合成........................................ 错误!未定义书签。

实验一过氧化钙的合成及含量分析 一、实验目的 1. 掌握制备过氧化钙的原理及方法。 2. 掌握过氧化钙含量的分析方法。 3. 巩固无机制备及化学分析的基本操作。 二、实验原理 在元素周期表中,第一主族和第二主族以及银与锌等均可形成化学稳定性各异的简单过氧化物;它们是氧化剂,对生态环境是有好的,生产过程中一般不排放污染物,可以实现污染的零排放。 CaO 2·8H 2 O是白色或微黄色粉末,无臭无味,在潮湿空气中可以长期缓慢释 放出氧气,50℃转化为CaO 2·2H 2 O,110℃-150℃可以脱水,转化为CaO 2, 室温下 较为稳定,加热到270℃时分解为CaO和O 2。 2CaO 2 =2CaO + O 2 △ r H m = mol CaO 2难溶于水,不溶于乙醇和丙酮,它与稀酸反应生成H 2 O 2 ,若放入微量的 碘化钾作催化剂,可作为应急氧气源;CaO 2 广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂和 油类漂白剂,CaO 2 也是种子及谷物的消毒剂,如将其用于稻谷种子拌种,不易发生秧苗烂根。 制备的原料可以是CaCl 2·6H 2 O、H 2 O 2 、NH 3 ·H 2 O,也可以是Ca(OH) 2 和NH 4 Cl, 在较低的温度下,通过原料物质之间的反应,在水溶液生成CaO 2·8H 2 O,在110℃ 条件下真空干燥,得到白色或微黄色粉末CaO 2 。有关反应式如下: CaCl 2 + 2 NH 3 ·H 2 O = 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + H 2 O 2 + 6 H 2 O = CaO 2 ·8H 2 O 连解得: CaCl 2 + H 2 O 2 + 2 NH 3 ·H 2 O + 6 H 2 O ══ CaO 2 ·8H 2 O + 2NH 4 Cl 过氧化钙含量的测定,可以利用在酸性条件下,过氧化钙与稀酸反应生成过氧化氢,用标准高锰酸钾滴定来确定其含量。为加快反应,可加入微量的硫酸锰。 5CaO 2 + 2MnO 4 - + 16H+ = 5Ca2+ + 2Mn2+ + 5O 2 ↑+ 8H 2 O CaO 2的质量分数为:W(CaO 2 )= *C *V *M /m

化工原理实验指导书

化工原理实验指导书 目录

实验一流体流淌阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸取实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14) 雷诺实验 (16) 实验一流体流淌阻力的测定 一、实验目的

1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法; 2、确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。 二、差不多原理 由于流体具有粘性,在管内流淌时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流淌时,质点间不断相互碰撞,引起质点间动量交换,从而产生了湍动阻力,消耗了流体能量。流体的粘性和流体的涡流产生了流体流淌的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式,可得: ΔP f =ΔP L —两侧压点间直管长度(m) d —直管内径(m) λ—摩擦阻力系数 u —流体流速(m/s ) ΔP f —直管阻力引起的压降(N/m 2 ) μ—流体粘度(Pa.s ) ρ—流体密度(kg/m 3 ) 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验,改变水流量,测得一系列流量下的ΔP f 值,将已知尺寸和所测数据代入各式,分不求出λ和Re ,在双对数坐标纸上绘出λ~Re 曲线 。 三、实验装置简要讲明 水泵将储水糟中的水抽出,送入实验系统,第一经玻璃转子流量计测量流量,然后送入被测直管段测量流体流淌的阻力,经回流管流回储水槽,水循环使用。 被测直管段流体流淌阻力△P 可依照其数值大小分不采纳变压器或空气—水倒置U 型管来测量。 四、实验步骤: 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。 2、大流量状态下的压差测量系统,应先接电预热10-15分钟,观擦数字外表的初始值并记录后方可启动泵做实验。 3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为0时打开B1、B2两阀门,若空气-水倒置U 型管内两液柱的高度差不为0,则讲明系统内有气泡存在,需要排净气泡方可测取数据。 排气方法:将流量调至较大,排除导压管内的气泡,直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一样测15~20组数,建议当流量读数小于300L/h 时,用空气—水倒置U 型管测压差ΔP 。 5、待数据测量完毕,关闭流量调剂阀,切断电源。 五、使用实验设备应注意的事项: 2 2u d L P h f f ?=?= λ ρ 2 2u P L d f ??= ρλμ ρ du = Re

2014化工原理实验复习提纲(下册):

第一部分 实验基础知识 1、 如何读取实验数据 2、 如何写实验报告 3、 数据处理 一、实验数据的误差分析 1. 真值 2、平均值及其种类 3、误差的分类 4、精密度和精确度 5、实验数据的记数法和有效数字 错误认识:小数点后面的数字越多就越正确,或者运算结果保留位数越多越准确。 二、实验数据处理 实验数据中各变量的关系可表示为列表式,图示式和函数式。 第二部分 实验内容 a log log log log ln ln ln ln ln 1212=--+=?=+=?=截矩直线的斜率=真值,双对数坐标半对数坐标x x y y x b a y ax y bx a y ae y b bx Θ

每个实验的原理、操作方法、仪表的使用、实验记录、数据处理、思考题 一、精馏实验: 物系、实验原理、流程图、数据处理(用公式表示)、思考题 1)测定指定条件下的全塔效率或等板高度 2)操作中可调节可控制的量 3)物料浓度的测定方法 4)操作步骤,先全回流,再确定一定回流比操作,为什么 5)实验中出现异常现象(液泛,无回流),如何判断?如何处理? 6)进料状态对精馏塔的操作有何影响?确定q线需要测定哪几个 量?查取进料液的汽化潜热时定性温度应取何值? 7)什么是全回流?全回流操作的标志有哪些?在生产中有什么实际 意义? 8)其他条件都不变,只改变回流比,对塔性能会产生什么影响? 9)进料板位置是否可以任意选择,它对塔的性能有何影响? 10)为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏? 11)将本塔适当加高,是否可以得到无水酒精?为什么? 12)影响精馏塔操作稳定的因素有哪些?如何确定精馏塔操作已达 稳定?本实验装置能否精馏出98%(质量)以上的酒精?为什么? 13)各转子流量计测定的介质及测量条件与标定时的状态不同,应如 何校正?

精细化学品化学实验1

实验一拉开粉 一、目的要求 1、掌握合成此类表面活性剂的操作关键; 2、无水操作; 3、熟练中间物分离、中和操作,形成拉开粉。 二、反应式 (1)缩合 9 2C4H9OH+ + 2H2O (2)磺化 4H9 9 + H2SO+H2O 49 3 H (3)中和 9 50 ℃以下9 +NaOH + H2O 3 H 3Na 三、主要试剂 正丁醇仲辛醇精萘98%硫酸NaOH 四、实验步骤 在100ml三颈瓶上,分别装置搅拌器、温度计和Y形管,在Y形管上分别装置回流冷凝管和滴液漏斗。 在反应瓶中放入正丁醇8g(9.88毫升,0.12摩尔),仲辛醇1.5g(1.825毫升,0.001摩尔),精萘7g(0.055摩尔),加完后,在电热套中加热40-50度,滴加98%硫酸30.75g(16.75毫升,0.215摩尔),控制滴加速度,使温度保持在50-55度,滴加完毕后,在55-58度下继续搅拌5小时,静置3小时,分去下层废酸,

将反应物倒入烧杯中,冷却至40-50度,先用30%NaOH溶液中和至PH为6,再用10%NaOH溶液仔细调节PH为7-8,将产品用红外线干燥灯烘干,产品用红外光谱进行鉴定。 附注: 1、滴加硫酸时,反应是放热的,开始不能滴加太快,若温度超过55度,可用冷水进行冷却,约在1小时内将硫酸滴加完毕。 2、根据分离出来的废酸体积数,估计用碱的体积数,中和点十分敏感,在接近要求的PH值范围时,中和必须谨慎仔细,防止超过要求的范围。 五、应用实验 烷基萘磺酸钠(Nekal BX)系阳离子型表面活性剂,主要作为染色助剂及渗透剂,测定拉开粉的渗透力,一般采用沉降速度法: 1、将拉开粉干燥粉末配成250毫升0.5-1%的溶液于烧杯中; 2、将未经煮练过的厚帆布(其厚度约为1-2毫米),剪成15ⅹ15(mm)的小方块,分别浸入水及加入浸透剂的溶液中; 3、记录帆布在20度时沉降到液面下所需要的时间; 4、如帆布沉降太快,可将溶液适当冲淡后试验。 注意:放由帆布时不可接触容器壁,以免影响沉降结果。 六、思考题 5、本实验属于什么类型的反应?硫酸在反应中起什么作用? 6、什么情况下用滴液漏头,这里可否用分液漏斗代替? 7、产品烘干是否可在电热套或烘箱内进行,正确的烘干方式是什么?

微波技术基础

摘要 本文主要介绍了微波的基础知识,在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用,在第二章中介绍了微波传输线理论,主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.

微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波,就现代微波理论的研究和发展而论,微波是指频率从GHz 300的电磁波,其相应的波长从1m~0.1mm,这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波(频率从300MHz~3000MHz),厘米波(频率从3GHz~30GHz),毫米波(频率从30GHz~300GHz)和亚毫米波(频率从300GHz~3000GHz)四个波段。 下图为电磁波谱分布图: 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多,当微波辐射到这些物体上时,将产生显著地反射、折射,这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似,能够像光线一样直线传播和容易集中,即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设

化工原理实验答案汇编

实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向,对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m,不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动,由 于蒸汽的温度不变,故△t m不变,而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响, 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中,若存在不冷凝气体,对传热有何影响、应采取什么 措施? 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻,降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口,以排除不冷凝气体。 3.实验过程中,冷凝水不及时排走,会产生什么影响?如何及时排走冷 凝水? 冷凝水不及时排走,附着在管外壁上,增加了一项热阻,降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口,及时排走冷凝水。 4.实验中,所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度?为什么?传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数,而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度,所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验,对α关联式有何影响? 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4,当蒸汽压强增加时,r 和△t 均增加,其它参数不变,故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大,所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象,判断属于何种流化? 2.实际流化时,p为什么会波动? 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合,为什么?4流体分布板的作用是什么? 实验六精馏 1.精馏塔操作中,塔釜压力为什么是一个重要操作参数,塔釜压力与哪些因素有关? 答(1)因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起,因而塔板压力降与气体流量(即塔内蒸汽量)有很大关系。气体流量过大时,会造成过量液沫夹带以致产生液泛,这时塔板压力降会急剧加大,塔釜压力随之升高,因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。(2)塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2.板式塔气液两相的流动特点是什么? 答:液相为连续相,气相为分散相。 3.操作中增加回流比的方法是什么,能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答:(1)减少成品酒精的采出量或增大进料量,以增大回流比;(2)加大蒸气量,增加塔顶冷凝水量,以提高凝液量,增大回流比。

精细化工实验思考题

《应用化学实验》习题解答 实验一 应用化学实验基本知识及实验技术训练 1、实验室注意事项有那五项? (1)遵守实验室的各项制度,听从教师的指导,尊重实验室工作人员的职权。 (2)保持实验室的整洁,在整个实验过程中,保持桌面和仪器的整洁,保持水槽干净。任何固体物质都不得投入水槽中,废纸、废屑应投入废物筐中,废酸、碱液应小心倒入废液缸中。 (3)爱护公用仪器和工具,在指定地点使用并保持整洁。对公用药品不能随意挪动,保持药品的整洁,实验时,应爱护仪器,节约药品。 (4)实验过程中,非经教师许可,不得擅自离开。 (5)实验完毕离开实验室时,应关闭水、电、门、窗。 2、做好应化实验的基本要求有哪四点? (1)充分预习 (2)认真操作 (3)做好记录 (4)书写报告 3、使用标准磨口玻璃仪器时必须注意的事宜有哪些? (1)磨口处干净,若粘有固体物质,则使磨口对接不紧密,导致漏气,甚至损坏磨口。 (2)用后应拆卸、洗净,否则长期放置后磨口的连接处常会粘牢,无法拆开。 (3)一般使用磨口无需润滑剂,以免沾污反应物或产物,若反应物中有强碱,则应涂润滑剂,以免磨口连接处因碱腐蚀而粘牢,无法拆开。 (4)安装时,应注意正确、整齐,使磨口处不受力,否则,仪器易折断,特别在受热时,应力更大。 实验二 十二烷基硫酸钠(SDS )的合成 1、滴加氯磺酸时,温度为什么要控制在30℃以下? 硫酸化反应为放热反应,反应较剧烈,温度升高会使产品色泽加深,产品质量下降,且氯磺酸容易分解。 2、阴离子表面活性剂有哪几种?写出结构式. 阴离子表面活性剂主要有: 羧酸盐类阴离子表面活性剂: RCOOM 硫酸酯盐阴离子表面活性剂: ROSO3M 磺酸盐阴离子表面活性剂:RSO4M 磷酸酯盐阴离子表面活性剂: 或者硫酸酯盐阴离子表面活性剂有哪几种? 高级醇类硫酸酯盐(伯烷基醇硫酸酯盐)、硫酸化烯烃硫酸酯盐(仲烷基醇硫酸酯盐)、 硫酸化油等。 3、SDS 属于哪类表面活性剂,有哪些性质和用途? 属于硫酸酯盐阴离子表面活性剂,它易溶于水,泡沫丰富,去污力强,乳化性能好,有较好的生物降解性,耐碱,耐硬水,但在强酸性溶液中易发生水解,稳定性较磺酸盐差。可用作矿井灭火剂,牙膏起泡剂,洗涤剂,乳化剂,纺织助剂及其他工业助剂。 4 、氯磺酸有哪些性质,在量取时应注意哪些问题? 氯磺酸为无色或淡黄色液体,辛辣气味,具有强的腐蚀性,能腐蚀大部分金属,不燃,

电磁场与微波技术实验指导书(新)

电磁场与微波技术实验指导书 XXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXX

注意事项 一、实验前应完成各项预习任务。 二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。 三、实验过程中应仔细观察实验现象,认真做好实验结果记录。 四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。 五、爱护公共财产,当发生仪器设备损坏时,必须认真检查原因并按规 定处理。 六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序,实验后应切断所用仪器的 电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。 七、不迟到,不早退,不无故缺席。按时交实验报告。 八、实验报告中应包括: 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验内容、步骤,实验数据记录和处理。 4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。 5、实验结果与讨论,并得出结论,也可提出存在问题。 6、思考题。

实验仪器 JMX-JY-002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪,提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验,透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点,使学生直观形象地认识时谐电磁场,深刻理解电磁感应的原理和作用,深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理,掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法,帮助学生建立电磁波的形象化思维方式,加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识,培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上,添加了对天线不同极化角度的测量,学生通过测量,可绘制不同极化天线的方向图,使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要,紧密配合教学大纲,使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难,形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置,融综合性、设计性与验证性与一体,帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式,加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理 (1)系统配置 1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统:通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统,实现了对被控电磁场与波信号发射控制。 2、测试支架平台:包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。 3、测试套件:包括多极化天线(垂直极化、水平极化、左右螺旋极化)、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。 (2)工作原理 实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号,经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口,通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试

化工原理实验讲义(版本)

化工原理实验 实验讲义 西南科技大学材料科学与工程学院材料基础中心实验室 二○一三年十二月

目录 实验一、流体力学综合阻力实验A (2) 实验二、固体流态化的流动特性实验 (6) 实验三、除尘性能实验 (11) 实验四、圆球法测固体材料导热系数 (13)

实验一、流体力学综合阻力实验A 实验前介绍 双台综合阻力实验台(图1)为流体力学综合性多用途教学实验装置。为双台型,可供两组学生同时进行实验。利用本装置可进行下列实验: 1.沿程阻力实验 2.局部(阀门)阻力实验 3.孔板流量计流量系数测定实验 4.文丘里流量计流量系数测定实验 实验装置 实验台的结构简图如图1所示。它主要由沿程阻力实验管路1、局部(阀门)阻力实验管路2、孔板流量计实验管路3和文丘里流量计实验管路4等四路实验管所组成,并有水泵及其驱动电机5,塑料储水箱6,有机玻璃回水水箱及计量水箱7(实测流量时用)、压差显示板8(图中未示出)和一些闸门组成的实验水循环系统和压差显示系统等,双台实验装置安装在一个底架9和管道支架10上。 文丘里实验管路为所有其它实验管路共用的出流通道。 图1 实验台结构简图 工业应用 以水泥工业的预热预分解系统为例:对于预热器系统来说,系统的阻力损失直接关系到能耗问题,因此在设计时就要充分考虑到局部阻力和沿程阻力等,所以了解这两种阻力的性质、可能出现的情况、以及如何减少这类损失等知识是很有必要的。对于其他生产工艺来说都是同样的重要。 在生产中经常要对系统的稳定运行进行热工标定,即:测定管道内的流体速度,以检测系统是否正常稳定运行,并依此数据进行调节。这就会用到流量计和毕托管等测定流体速度,

化工原理实验讲义(最终版)

目录 绪 论 实验一雷诺实验 实验二伯努利方程实验实验三流体流动阻力的测定实验四流量计校核实验实验六恒压过滤常数的测定实验七 传热实验 实验八精馏实验 实验十干燥实验

绪 论 一、化工原理实验的特点 《化工原理》是化工、食品、生物工程、环境工程等专业的重要技术基础课,它属于工程技术学科,故化工原理实验也是解决工程问题必不可少的重要部分。面对实际的工程问题,其涉及的物料千变万化,操作条件也随各工艺过程而改变,使用的各种设备结构、大小相差悬殊,很难从理论上找出反映各过程本质的共同规律,一般采用两种研究方法解决实际工程问题,即实验研究法和数学模型法。对于实验研究法,在析因实验基础上应用因次分析法规划实验,再通过实验得到应用于各种情况下的半理论半经验关联式或图表。例如找出流体流动中摩擦系数与雷诺准数和相对粗糙度关系的实验。对于数学模型法,在简化物理模型的基础上,建立起数学模型,再通过实验找出联系数学模型与实际过程的模型参数,使数学模型能得到实际的应用。例如精馏中通过实验测出塔板效率将理论塔板数和实际塔板数联系起来。可以说,化工原理实验基本包含了这两种研究方法的实验,这是化工原理实验的重要特征。 虽然化工原理实验测定内容及方法是复杂的,但是所采用的实验装备却是生产中最常用的设备和仪表,这是化工原理实验的第二特点。例如流体阻力实验中,虽然要测定摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的复杂关系,但使用的却是极其简单的泵、管道、压力计、流量计等设备仪表。 化工原理实验的这些特点,同学们应该在实验中认真体会,通过化工原理实验对这些处理工程问题的方法加深认识并初步得以应用。 二、化工原理实验的要求 1.巩固和深化理论知识。化工原理课堂上讲授的主要是化工过程即单元操作的原理,包括物理模型和数学模型。这些内容是很抽象的,还应通过化工原理实验及实习这些实践性环节,深入理解和掌握课堂讲授的内容。我们针对这部分的要求在每个实验的后面布置了许多思考题,可引导和启发同学们认真做实验,并通过实验环节,理解过程原理及各种影响因素。故要求同学们在做实验和完成实验报告中认真完成这些思考题。 2. 初步掌握化工工程问题的研究方法,熟悉化工数据基本测试技术。工程中无论实验研究法和数学模型法均离不开实验测定各种化工数据。通过实验过程可进一步认识解决工程问题的这些方法,同时也熟悉这些设备、仪表的结构、主要性能及基本操作。 三、化工原理实验预习报告 每次做实验前必须将实验预习报告交给实验指导教师检查合格后方能进行实验。

微波技术基础实验指导书

微 波 技 术 基 础 实 验 指 导 书 电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编 2013.02

实验一 微波测量系统的认识与调试 一、实验目的与要求 应用所学微波技术的有关理论知识,理解微波测量系统的工作原理,掌握调整和使用微波信号源的方法,学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。了解有关微波仪器仪表,微波元器件的结构、原理和使用方法。 二、实验内容 1.掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法 三厘米标准信号发生器(YM1123)、三厘米波导测量线(TC26)、选频放大器(YM3892)。 2.了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法 波导同轴转换器(BD20-9)、E-H 面阻抗双路调配器(BD20-8)、测量线(TC26)和可变短路器(BD20-6)等。 三、实验原理 本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示 图 1 它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H 面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。下面分别叙述各部分的功能和工作原理,其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。 1.微波信号源(YM1123) 1.1基本功能 1.1.1提供频率在7.5~1 2.5GHz 范围连续可调的微波信号。 1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号,也可工作在“脉冲”调制状态。本系统实验中指示器为选频放大器时,信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。 信号源 波导同轴转换器 单螺钉调配器 功率探头 数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器 魔T 定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器 可变衰减器

1.2工作原理 1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的,是由电容耦合引出的功率输出。 1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。截止式衰减器用截止波导组成,其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。衰减量(用dB 表示)与轴线距离L成线性关系,具有量程大的特点。 1.2.3本信号源用微波铁氧体构成隔离器。 在微波测量系统中,一方面信号源需要向负载提供一个稳定的输出功率;另一方面负载的不匹配状态引起的反射破坏信号源工作的稳定性,使幅、频发生改变、跳模等。为了解决这个问题,往往在信号源的输出端接一“单向传输”的微波器件。它允许信号源的功率传向负载,而负载引起的反射却不能传向信号源。这种微波器件称之“隔离器”。 这类隔离器在3cm波段可以做到正向衰减小于0.5dB,反向衰减25dB。驻波比可达1.1左右。隔离器上箭头指示方向即为微波功率的正向传输方向。 1.2.4本信号源采用PIN管作控制元件,对微波信号进行方波、脉冲波的调制。 1.2.5本信号源功率输出端接有带通滤波器。它滤去7.5~12.5GHz频率范围的谐波,使信号源输出信号频谱更纯净。 注1:打开信号源的上盖板,即可看到信号源的同轴谐振腔、截止式衰减器、PIN调制器和带通滤波器等结构。 注2:有些单位采用本公司生产的YM1124信号发生器。它是9.37GHz点频信号源,采用介质振荡技术。频率稳定度高、输出功率大、有“等幅”和“1KHz”方波两种工作状态。输出为BJ100波导口。 2.波导同轴转换器(BD20-9) 2.1基本功能 提供从同轴输入到波导输出的转换。 2.2工作原理 波导同轴转换器是将信号由同轴转换成波导传输。耦合元件是一插入波导内的探针,等效于一电偶极子。由于它的辐射在波导中建立起微波能量。探针是由波导宽边中线伸入,激励是对称的。选择探针与短路面的位置,使短路面的反射与探针的反射相互抵消,达到较佳的匹配。 3.E-H面阻抗双路调配器(BD20-8) 3.1基本功能 微波传输(测量)系统中,经常引入不同形式的不连续性,来构成元件或达到匹配的目的。 E-H面阻抗调配器是双支节调配器。在主传输波导固定的位置上的E面(宽边)和H面(窄边)并接两个支节。通过调节二个支节的长度以达到系统调配。 3.2结构和工作原理 E-H面阻抗调配器是由一个双T波导和两只调节活塞组成。调节活塞是簧片式的接触活塞。调节E面活塞,等于串联电抗变化,调节H面活塞等于并联电纳的变化(两者配合使用)。

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