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化工原理实验

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第3部分 化工原理基本实验

3.1 流体流动阻力的测定

3.1.1 实验目的

(1) 学习管路阻力损失(h f )、管路摩擦系数(λ)、管件(阀件)局部阻力系数(ζ)的测定方法,并通过实验了解它们的变化规律,巩固对流体阻力基本理论的认识;

(2) 了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式,掌握其测量原理,学会其使用方法。

3.1.2 实验原理

实际流体沿直管壁面流过时因粘性引起剪应力,由此产生的阻力损失称为直管阻力损失

f h 。流体流过管件、阀门或突然扩大(缩小)时造成边界层分离,由此产生的阻力称为局部

阻力。上述两种阻力的测定原理如下:

(1) 直管阻力损失

为了测定流体流过长为l 、内径为d 的直管的阻力损失,在其两端安装一个U 形管压差计。在压差计的上、下游取压面1-1与2-2间列伯努利方程:

)2

(22

2

22211

1u p gz u p gz h f ++-++=ρρ

(3-1)

对于水平等径直管,有12z z =,12u u =,所以

12

f p p h ρ

-=

(3-2)

流体流过直管的压降由压差计测定,即

12()i p p gR ρρ-=- (3-3) 于是 ?

()i f gR

h ρρρ

-=

(3-4)

因为2

2

f l u h d λ=,所以在某一流量下摩擦系数可按下式计算:

2

2()i d gR

lu ρρλ-=

(3-5)

式中:i ρ、ρ——分别为直管阻力压差计指示剂及流体的密度;R ——U 形压差计读数。

根据因次分析,流体在直管内湍流流动时摩擦系数为雷诺准数R e 和管子相对粗糙度(ε/d )的函数,即

?

(e,)(,)du f R f d d

ερε

λμ==

(3-6)

(2) 局部阻力

根据局部阻力系数法,流体流过管件或阀门的阻力损失为

2

1122()()()

2

i f gR p gz p gz u h ρρρρζρ

ρ

''

'-+-+'=

=

= (3-7)

式中:ρ'、ρ——分别为局部阻力压差计指示剂及流体的密度;R '——U形压差计读数。

所以,在某一流量下阀件或者管件的局部阻力系数可按下式计算:

2

2()i gR u ρρζρ''

-=

' (3-8)

根据式(3-4)~(3-8),实验的组织方法是:在待测的直管段、管件(如大小头、90

弯头等)或者阀门(如闸阀、球阀等)两端安装U 形管压差计,在管路下游安装出口阀,在直管段安装流量计,再配以温度计、管件、水槽等部件组成循环管路。

3.1.3 实验装置与流程

本实验装置由离心泵、涡轮流量计、水槽、U 形压差计等组成,其流程如图3-1所示。

29

3 5

8

1

7

10 12

11

6

4

10

10

10111111

12

13

图3-1流体流动阻力实验装置

1—水槽;2—离心水泵;3—流量计;4—温度计;5—阀件或管件;6—直管;

7—底阀;8—控制阀;9—引水阀;10,11—排气阀;12—平衡阀;13—总管排气阀

3.1.4实验步骤

(1) 关闭控制阀,打开2个平衡阀,引水﹑灌泵、放气,关闭功率表,启动泵。

(2) 排出管路系统的气体。

a. 总管排气:先将控制阀全开,再关闭,如此反复3次,目的是排走总管中的部分气体;然后打开总管排气阀,开启后再关闭,如此反复3次。

b. 引压管排气:开启控制阀,对每个压差计的2个排气阀,先同时

..开启再同时

..关闭,共反复3次。

c.压差计排气:关闭

..2.个平衡阀

....,对每个压差计的2个排气阀,先同时

..开启后同时

..关闭,共反复3次。注意:在开启排气阀时眼睛要注视U型压差计中的指示剂液面,防止指示剂冲出。

(3) 检验排气是否彻底。

检验方法:将控制阀全开,再全关,观察U型压差计读数,若左右读数相等,则可判断系统排气彻底;若左右读数不等,则重复步骤(2)。

(4) 记录数据。

注意:a. 由于系统的流量采用涡轮流量计计量,其小流量受到结构的限制,所以从大流量做起,实验数据比较准确。b.由于Re在充分湍流区时,λ~R e的关系是水平线,所以在大流量时宜少布点;而R e比较小时,λ~Re的关系是曲线,所以小流量时应多布点。

(5)关闭出口阀,关闭功率表开关,停泵,打开平衡阀。

3.1.5 注意事项

(1) 排气一定要彻底;

(2) 启动泵前必须关闭引水阀;

(3) 引压管和压差计排气时要同时开关排气阀,注意安全,确保指示剂不从压差计内冲出;

(4)合理安排实验点。

3.1.6数据记录

表3-1流体流动阻力测定实验原始数据记录表

直管长度:m管径:mm ??指示剂: 阀门或管件类型: 管径: mm?指示剂:

水温 : ℃

直管阻力压差计局部阻力压差计序号显示仪读数

左右左右1

3

4

5

6

8

9

10

3.1.7实验报告要求

(1)将实验数据整理成λ~R e数据表,在双对数

...坐标纸上绘制λ~R e曲线。

(2) 确定管件或阀门的阻力系数。

3.1.8思考题

(1) 如何选择U形压差计的指示液?

(2) 流量调节阀为何安装在出口处的下端?

(3) 为了确定λ与R e 的函数关系要测定那些数据?宜选用什么仪器、仪表来测定? (4) 为什么要进行排气操作?如何排气?为什么操作失误可能将U 形压差计中的水银冲走?

(5) 不同管径﹑不同水温下测定的λ~Re 数据能否关联到一条曲线上,为什么? (6) 以水为工作流体测定的λ~R e 曲线能否用于计算空气在直管内的流动阻力,为什么? (7) 两段管线的管长﹑管径﹑相对粗糙度及管内流速均相同,一根水平放置,另一根倾斜放置。流体流过这两段管线的阻力及管子两端的压差是否相同,为什么?

3.2 离心泵特性曲线的测定

3.2.1 实验目的

(1) 了解离心泵的特性;

(2) 学习离心泵特性曲线的测定方法; (3) 熟悉离心泵的操作方法和特性曲线的应用; (4) 正确掌握用作图法处理实验数据。

3.2.2 实验原理

对一定类型的离心泵来说,泵的特性曲线主要是指在一定转速下,泵的扬程(H e )﹑轴功率(P a )和效率(η)与流量(q V)之间的关系。

因为

e V a a

P gq He

P P ρη=

= (3.9)

所以,要测定离心泵的特性曲线,最重要的是测定H e~q V关系曲线。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,迄今为止,还没有人能推导出计算扬程的纯理论数学方程式。因此,不能通过理论方法直接获得H e~qV关系曲线。泵的工作点为管路特性曲线和泵特性曲线的交点,改变管路阻力(通过调节阀门开度)可使管路特性曲线上的工作点发生移动,再将一系列移动的工作点的轨迹连接起来,就得到泵的H e~q V关系曲线,见图3-2。

He

q V

a 1

a 2

a 3

图3.2 泵的工作点原理图

1

1

22

图3.3 泵结构示意图

图3-2 泵的工作点原理图 图3-3 泵的结构示意

在泵的进出口截面(图3-3)间列机械能衡算式:

22

1122

12,122f p u p u h He h H g g g g

ρρρ-+++=+++ (3-10)

因,120f H -≈,故

2

2

21212122p p u u He h h g g g g

ρρ=-+-+- (3-11) 其中 ? 2

4V q u d π=

(3-12)

由式(3-9)、(3-11)和(3-12)可见,实验的组织方法是:在泵的进、出口管上分别安装真空表和压力表,确定p 1和p 2;安装温度计测量流体温度,从而确定流体的密度ρ;在电机上安装功率表计量电机输入功率P a ;安装流量计,确定流体的流速u ;通过阀门控制流量;除以上仪表外,配上管件、水槽等部件组成循环管路。

3.2.3 实验装置与流程

本实验装置由水槽、离心泵、控制阀、流量计等组成,其流程如图3-4所示。

W 1

4

10

5

6

11

8

3

9

72

12

图3-4 泵特性曲线实验装置

1—水槽;2—离心泵;3—控制阀;4—真空表;5—电功率表; 6—压力表;

7—温度计;8—涡轮流量计;9—底阀;10—排气阀;11—引水阀;12—排污阀

3.2.4 实验步骤

(1)关闭电功率表开关,关闭控制阀,引水、灌泵,待泵出口压力稳定后,关闭引水

....阀.,反复开﹑关泵体排气阀,气体被排尽后,关闭排气阀。

(2)启动泵,接通电功率表。

(3) 采集数据。实验从大流量做起,在最大流量与最小流量(含最大流量与最小流量)之间采集10组以上数据。

(4) 实验结束后,停泵,关闭电功率表开关。

3.2.5注意事项

(1)调节阀门开度后须等待3~5 min方能读取数据。

(2) 最大流量由管路特性与泵特性共同决定,指控制阀全开时的值。

(3)因离心泵效率极值点会出现在大流量时,所以实验布点应遵循大流量多布点,小流量少布点的规则。

(4) 实验中若发现流量显示仪读数达不到零,则可采用先将控制阀全开,再快速关闭控制阀,使流量显示仪读数为零,此读数可能不久还会上升,仍为正常现象,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改变。

3.2.6数据记录

表3-2 离心泵特性曲线的测定实验数据记录表

水温: ℃?两测压口间的垂直距离: mm

泵的吸入口管径: mm 泵的压出口管径: mm

序号显示仪读数真空表/MPa 压力表/MPa 电功率表读数

1

6

8

9

10

3.2.7实验报告要求

(1) 在直角坐标系中绘制离心泵的特性曲线,注意必须说明实验介质、实验温度、泵的类型与转速。

(2) 判断该泵较为适宜的工作范围。

3.2.8思考题

(1) 启动离心泵前为什么要先灌水排气?本实验装置中的离心泵在安装方面有何特点?

(2) 启动离心泵前为什么要先关闭出口阀,待启动后再逐渐开大?停泵时为什么也要先关闭出口阀?

(3) 离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关?

(4) 离心泵的流量增大时,压力表与真空表的数值将如何变化?为什么?

(5) 离心泵的流量是否可以通过泵的出口阀调节,为什么?

(6) 在什么情况下会出现“汽蚀”现象?汽蚀现象与气缚现象有什么区别?

(7) 离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理?为什么?

(8)试分析必须汽蚀余量与泵的安装高度的区别。

(9)已知某离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r=3.0 m,如果选用密度比水轻的苯作介质,那么必需汽蚀余量如何变化?为什么?

3.3 过滤实验

3.3.1实验目的

(1) 了解过滤机的构造﹑流程﹑操作原理,掌握过滤的操作方法;

(2) 测定恒压过滤时的过滤常数K;

(3) 测定洗涤速率并验证最终速率和洗涤速率的关系。

3.3.2实验原理

恒压过滤方程为:

??222

1112()()e V V V V V KA ττ-+-=- (3-1

3)

22

1112()()e q q q q q K ττ-+-=-

(3-13a)

式中: A —— 过滤面积,m 2

K—— 过滤常数,m2/s ;

q —— 单位过滤面积的滤液体积,q=V/A ,m3/m2;

q1——τ1时间所得单位过滤面积的滤液体积,m 3/m 2;

q e—— 单位过滤面积的虚拟滤液体积,q e =V e /A ,m3/m2; V ——τ时间内的滤液体积,m 3;

Ve —— 虚拟的滤液体积,它是形成相当于滤布阻力的一层滤饼时应得到的滤

液体 积,m 3;

τ—— 过滤时间,s ;

τ1—— 恒压过滤前的过滤时间,s 。 对式(3-13a)微分可得

e q K

q K dq d 2

2+=τ (3-14) 上式表明/d dq τ与q 成直线关系,其斜率为2/K ,截距为2/e q K 。

为了便于实验测定,用/q τ??代替/d dq τ。于是,式(3-14)可改写为

e q K

q K q 2

2+=??τ (3-15) 已知过滤面积,对待测的物料进行恒压过滤,测出一系列时刻(τ)的累积滤液体积(V ),并由此算出一系列q (/q V A =)的值,从而得出一组对应的Δτ与Δq 之值。与/q τ??对应的q 值应为q m ,而q m 应是相邻两次q 的平均值,即

2

1

++=

i i m q q q (3.16) 然后在直角坐标系中以q m 为自变量(横轴),以/q τ??为因变量(纵轴)作一直线;直线斜

率为2/K ,截距为2/e q K 。由此可求出K和q e 。

也可将式(3-13a)化为下式进行求解

1

11

21

()e q q q q q K K

ττ-=

++- (3-17)

3.3.3实验装置与流程

(1) 板框过滤装置(Ⅰ)

板框过滤装置由过滤器、调料桶、贮浆罐、贮水桶、量筒等组成,其流程如图3-5所示。

1

2

3

5

6

7

4

压缩空气

图3-5 板框过滤实验装置

1—调料桶;2—贮浆罐;3—过滤器;4—滤液计量筒;

5—贮水桶;6—压缩空气进口阀;7—压力表

将料浆在调料桶内调匀后,放入贮浆罐内,由压缩空气将料浆压入过滤器中,滤液排出量用量筒进行计量,洗涤滤饼时用压缩空气将贮水桶中的水压入过滤器进行洗涤。操作压力由压力定值器控制(在老师的指导下调节)。

(2) 卧式圆形过滤装置(Ⅱ)

卧式圆形过滤装置由圆形过滤器、贮浆罐、泵、量筒等组成,其流程如图3-6所示。

12

33

4

4

889

5

8

6

7

7

图3-6 卧式圆形过滤装置

1—贮浆罐;2—循环泵;3—过滤器;4—滤液计量筒; 5—加料口;6—循环阀;7—过滤阀;8—压力表;9—排污阀

将配好的料浆倒入贮浆罐内,由泵将料浆送入过滤器中,滤液排出量用量筒进行计量。

3.3.4 实验步骤

(1) 装置(I)

a. 熟悉过滤实验的装置与流程,检查各阀门的启闭是否正确,然后用碳酸镁和水配制成料浆,其浓度在5%(质量分率)左右。

b. 先湿透滤布,再将它装于滤框上。安装时滤布孔要对准过滤器的孔道,表面要拉平整,不起皱纹,板和框的排列顺序为:非洗涤板→滤框→洗涤板→滤框→…。

c. 将料浆导入贮浆罐,开启搅拌机,使料浆浓度均匀。

d. 启动压缩机,待压缩机运行正常后,调节空气减压阀,将压力调至指定的工作压力(减压阀的压力一般控制在0.1 MPa )。

e. 开启过滤阀开始过滤,用二只秒表交替记时,记下间隔过滤时间和滤液量,共记录6组以上数据。

f. 如欲在不同的恒定压力下进行过滤实验,其料浆浓度大体上维持不变,并重复步骤c、d 、e 。

g . 待滤渣充满滤框时即可停止过滤(以滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准)。 h. 若需测定洗涤速度,则可在过滤终了时通入洗涤水,并记录洗涤水量和时间。 i. 实验完毕,拆卸板框过滤器,将板框过滤器内的滤渣放回调料桶,并清洗过滤器。 (2) 装置(Ⅱ)

a. 用碳酸镁和水配制成料浆,其浓度在5%(质量分率)左右,其体积约占贮浆罐的2/3;

b. 按正确的顺序安装过滤器;

c. 开启贮浆罐和循环泵的出口阀,开启循环泵,运行约15 min;

d. 关闭循环阀,开启过滤阀,用二只秒表交替记时,记下间隔过滤时间和滤液量;

e. 待滤渣充满滤框时即可停止过滤(以滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准);

f.过滤结束后,将滤饼倒回配料桶,清洗过滤器。

3.3.5注意事项

(1) 板框过滤装置

a.应在熟悉阀门、管路系统和板框压滤机的构造后方能进行操作。

b. 通过调节减压阀开度保持整个过滤过程的压力稳定。

c.记录数据之前,要根据过滤面积与量筒体积的大小,选定一个合适的ΔV值(一般取200 mL)。

(2) 圆形过滤装置

a. 安装过滤器时必须做到顺序正确,用力均匀。

b. 滤布要放平整。

3.3.6数据记录

表3-3 过滤实验数据记录表

过滤面积: m2滤浆MgCO3的质量分率: %

序号时间Δτ/s滤液量V/L

1

2

3

7

8

3.3.7实验报告要求

(1) 以累计滤液量q对时间τ作图;

(2) 以Δτ/Δq对qm作图求出K、q e,并写出完整的过滤方程式;

(3) 求出洗涤速度,并和最终过滤速率比较。

3.3.8思考题

(1) 为什么过滤开始时滤液常常有些浑浊,待过滤一段时间后才能澄清? (2) Δq 值取大一点好还是取小一点好?Δq与哪些因素有关? (3) 滤浆浓度和过滤压力对K 值有何影响?

(4) 恒压过滤时,欲增加过滤速率,可行的措施有哪些?

(5) 当操作压强增加一倍时,其K值是否也增加一倍?要得到同样的滤液量,其过滤时间是否应缩短一半?

3.4 传热实验

3.3.1强制湍流下空气-水对流给热系数的测定

3.4.1.1 实验目的

(1) 测定套管式换热器的总传热系数K ;

(2) 测定圆形直管内对流给热系数α,并学会用实验方法将流体在管内强制对流时的实验数据整理成包括α的准数方程式。 3.4.1.2 实验原理

(1) 测定总传热系数K 根据传热速率方程式,有

m

t A Q

K ?=

(3-18) 实验时,若能测定或确定Q 、Δt m 和A ,则可测定K 。

a. 传热速率Q

本实验为水与空气间的换热,忽略热损失,根据热量衡算,有

1221()()mh ph mc pc Q q c T T q c t t =-=- (3-1

9)

式中:c p c 、c p h —— 分别为水和空气的定压比热容,J/(k g·K);

q mc 、q mh ——分别为水和空气的质量流量,kg/s ; T 1、T 2——分别为空气的进、出口温度,℃; t 1、t 2——分别为水的进、出口温度,℃。

传热速率Q 按空气的放热速率计算。空气的质量流量由下式确定:

V mc q q ρ= (3-20)

式中:q V —— 空气的体积流量,m 3/s ;

ρ—— 空气处于流量计前状态时的密度,k g/m 3。

空气的体积流量用转子流量计测量,空气的密度可按理想气体状态方程计算:

t

R p a +?

+?

=15.27315

.273325 101293.1ρ (3-21)

式中: p a ——当地大气压,P a;

t ——转子流量计前空气的温度,℃; R ——流量计前空气的表压,P a。 b. 传热平均推动力Δtm

12211221

()()

ln

m T t T t t T t T t ---?=

-- (3-2

2)

c. 传热面积

A=πdL

(3-23)

式中:L ——传热管长度,m ;

d ——传热管外径,m 。

(2) 测定空气与管壁间的对流给热系数

在空气—水换热系统中,若忽略管壁与污垢的热阻,则总传热系数K 与空气、水侧的对流给热系数αh、αc 之间的关系为:

111h c

K αα≈+ (3-24) 由于水侧的对流给热系数远大于空气侧的对流给热系数,即h c αα<<,故

h K α≈ (3-25)

(3) 求α与Re 的定量关系式

由因次分析法可知,流体无相变时管内强制湍流给热的准数关联式为

m n

e r Nu AR P = (3-26)

()()p m n

c d du A μαρλμλ

= (3-26a)

式中: u ——空气的流速,m/s;

λ——定性温度下空气的导热系数,W /(m ·K);

ρ——定性温度下空气的密度,kg /m 3

; μ——定性温度下空气的粘度,Pa ·s;

A 、m、n ——待定系数及指数。

本实验中,由于空气被冷却,取n=0.3,所以式(3-26)可化简为

0.3/m r e Nu P AR = (3-27)

上式两边同时取对数,有

0.3lg(/)lg lg r e Nu P A m R =+ (3-28)

在双对数坐标中以0.3

/r Nu P 对Re作图,由直线的斜率与截距之值求取系数A 与指数m ,进而得到对流给热系数α与R e 间的经验公式。 3.4.1.3 实验装置与流程

本实验装置由套管换热器、风机、电加热器等组成,其流程见图3-7。由风机送入风管的空气经电加热器加热后,进入套管换热器的内管,与套管环隙内的大量水换热后排至大气中。

8

9

1

2

34

5

6

710

10

10

10

10

空气

图3-7 空气-水套管式换热设备流程图

1—风机;2—空气流量调节阀;3—空气转子流量计;4—电加热器;5—套管换热器;

6—水流量调节阀;7—水转子流量计;8、9—U形压差计;10—温度计

3.4.1.4 实验步骤

(1) 检查空气流量调节阀是否全关。

(2) 打开冷却水流量调节阀,调节水的流量至指定值(水的流量大于100 L /h)。 (3) 开启风机,打开空气流量调节阀,将流量调至最大;开启两组电加热器,待空气温度升到设定值(一般为80℃)后稳定10 min 。

(4) 保持水的流量不变,从大到小调节空气的流量,测定6~8组实验数据。 (5) 数据记录完毕后,先关电加热器......,后关空气流量调节阀,停风机,最后关冷却水流量调节阀。

3.4.1.5 注意事项

(1) 调节空气流量时要做到心中有数,保证空气流动处于湍流状态(空气流量不

应低于12 m 3/h)。

(2) 每改变一次空气流量,应等到读数稳定后再测取数据。 (3) 合理分布实验点。

3.4.1.6 数据记录

表3-4 空气-水套管换热实验记录表

?内管规格: ㎜ 管长: m 流量计前压差计所用指示剂:

室温: ℃ 当地大气压: Pa 序号

空气流量

/m3.h-1 水流量

/m 3

.h -1

流量计前压差 计读数/cm

温度/℃

空气 进口

空气 出口

冷水 进口

冷水 出口

进风 温度

1 2 3

4 5 6

3.4.1.7 实验报告要求

(1) 在双对数坐标系中绘出0.3

/Pr

~Re Nu 的关系图。

(2) 整理出空气在圆管中做强制湍流流动时的对流给热系数半经验关联式。 (3) 将实验得到的半经验关联式与公认的关联式进行比较。 3.4.1.8 思考题

(1) 为什么本实验装置的总传热系数近似等于空气侧的对流给热系数?

(2) 空气的速度和温度对空气侧的对流给热系数有何影响?在不同的温度下,是否会得出不同的准数方程?

(3) 换热器的压降与空气流量之间的变化关系如何? (4) 水流量的大小会不会影响实验结果?

(5) 本实验中壁温是接近水的平均温度,还是接近空气的平均温度?为什么?

3.4.2 强制湍流下空气-蒸汽对数给热系数的测定

3.4.2.1 实验目的

(1) 测定套管式换热器的总传热系数K ; (2) 比较圆形光滑管和螺纹管的传热效率; (3) 测定圆形直管内对流给热系数α,并学会用实验方法将流体在管内强制对流时的实验数据整理成包括α的准数方程。 3.4.2.2 实验原理

(1) 测定总传热系数K 根据传热速率方程,有

m

t A Q

K ?=

(3-29) 实验时,若能测定或确定Q、Δt m 和A ,则可测定K 。

a.传热速率Q

本实验为蒸汽与空气之间的换热,忽略热损失,根据热量衡算,有

21()mh h mc pc Q q r q c t t ==- (3-30)

式中: c p c ——空气的定压比热容,J/(kg ·K);

q mc 、q mh ——分别为空气和蒸汽的质量流量,kg/s; t 1、t2——分别为空气的进、出口温度,℃。

传热速率Q 按空气的吸热速率计算。空气的质量流量由式(3-31)确定:

v mc q q ρ=

(3-31)

式中:q V—— 空气的体积流量,m 3/s;?

ρ—— 空气处于流量计前状态时的密度,k g/m 3。

空气的体积流量用转子流量计测量,空气的密度可按理想气体状态方程计算:

273.15

1.293101 325273.15a p R t

ρ+=?

?+

(3-32)

式中: p a ——当地大气压,Pa;

t ——转子流量计前空气的温度,℃; R ——流量计前空气的表压,Pa 。 b. 传热平均推动力Δt m

21

12

ln

m t t t T t T t -?=

-- (3-33) c. 传热面积

A =πdL ?(3-34)

式中:L ——传热管长度,m ;

d——传热管外径,m 。

(2) 测定空气与管壁之间的对流给热系数

在蒸汽—空气换热系统中,若忽略管壁与污垢的热阻,则总传热系数K 与空气、蒸汽侧的对流给热系数αc 、αh 之间的关系为:

111h c

K αα≈+ (3-35) 由于水侧的对流给热系数远大于空气侧的对流给热系数,即h c αα<<,故

c K α≈ 3-3(?6)

(3) 求α与Re 的定量关系式

由因次分析法可知,流体无相变时管内强制湍流给热的准数关联式为

m n

e r Nu AR P = (3-37)

()()p m n

c d du A μαρλμλ

= (3-37a)

式中: u ——空气的流速,m/s;

λ——定性温度下空气的导热系数,W/(m·K);

ρ——定性温度下空气的密度,kg/m 3

;

μ——定性温度下空气的粘度,kg/(m ·s);

A 、m 、n ——待定系数及指数。

本实验中,空气被加热,取n=0.4,则式(3-37)可化简为

0.4/m r e Nu P AR = (3-38)

上式两边同时取对数,有

0.4lg(/)lg lg r e Nu P A m R =+ (3-39)

在双对数坐标中以0.4

/r Nu P 对Re作图,由直线的斜率与截距之值可求取系数A与指数m,进而得到对流给热系数α与R e的经验公式。 3.4.2.3 实验装置与流程

本实验装置由2套套管式换热器组成,其中一套内管是光滑管,另一套内管是螺纹管。图3-8所示为其中的一套。

4

11

1

2

36

9

7

5

55

10

空气

蒸汽冷凝水

8

图3-8 蒸汽-空气套管换热设备流程图

1—离心风机;2—空气流量调节阀;3—空气转子流量计;4、11—压差计;5—温度计; 6—套管式换热器;7—蒸汽流量调节阀;8—压力表;9—放空阀;10—疏水阀

由风机送来的空气经流量调节阀2进入换热器6的内管,与蒸汽换热后排空。由蒸汽发生器来的蒸汽经蒸汽流量调节阀7进入换热器的环隙空间,冷凝液由疏水阀10排出,不凝性气体经放空阀9放空。 3.4.2.4 实验步骤

(1) 打开自动蒸汽发生器的补水阀,依次打开传热实验装置仪表盘上的总电源开关、仪

化工原理实验

流量计的种类很多,本实验是研究差压式(速度式)流量计的校正,这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量(或流速)常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a)所示,是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。 孔板流量计的缺点是阻力损失大,流体流过孔板流量计,由于流体与孔板有摩擦,流道突然收缩和扩大,形成涡流产生阻力,使部分压力损失,因此流体流过流量计后压力不能完全恢复,这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示,实验中测定3、4两个截面的压力差,即为永久压力损失。对孔板流量计,测定孔板前为d1的地方和孔板后6d1的地方两个截面压差 工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa,20℃)以水或空气为介质进行标定,给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数,然而在使用时,往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同,因此为了测定准确和使用方便,应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计,由于在长时间使用中被磨损较大时,也需要再一次校正。 量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的 《化工原理实验指导》李发永 流量计原理 工厂生产的流量计,大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核,并作出流量曲线,或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数,或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。 如果用户丢失原厂的流量曲线图;或者流量计经长期使用,由于磨损造成较大的计量误差;或者用户自行制造非标准形式的流量计;或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同,则必须对流量计进行校核(或称为标定)。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系,作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此,流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。 Φ16×2.5 Ф:是表示外径 DN:公称直径(近似内径) “Φ”标识普通圆钢管的直径,或管材的外径乘以壁厚,如:Φ25×3标识外径25mm,壁厚为3mm的管材; 以孔板流量计为例进行说明,文丘里流量计的原理与此完全一样,只是流量系数不同。

化工原理实验报告

化工原理实验报告 Prepared on 22 November 2020

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 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 222121122p 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 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管:内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备,分清各测压管与各测压点,毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流后,检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平,若不平则进行排气调平(开关几次)。 3、打开阀5,观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系,观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小,观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀,测压孔正对水流方向,观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵,将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法

化工原理实验指导

化工2004/02 化工原理实验 福州大学化工原理实验室 二〇〇四年二月

前言 实施科教兴国战略和可持续发展战略,迎接知识经济时代的到来,建设面向知识经济时代的国家创新体系,要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此,作为高级人才的培养基地,高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节,更能贯穿对学生创造力的开发,其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学,其内容是以验证前人知识为主的验证型实验,其方法是教师手把手地教,这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今,大学实验教学改革中,普遍开设综合型、设计型、研究型实验,是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。 《化工原理实验》是一门技术基础实验课,在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用,被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前,第一期投入100万元的化工原理实验室建设工作已经完成,第二期投入147万元的建设工作正在进行中。已建成具有国内先进水平的实验装置18套,其中有6套是我校与北京化工大学、天津大学共同联合研制的,有2套是我们自行研制的。这些装置将化工知识与计算机技术紧密地结合起来,同时还融合了化学、电工电子、数学、物理及机械等多学科的知识,具有计算机数据采集、处理和控制等功能,能够针对不同专业的要求开出不同类型的“三型”实验。有了这些高新技术装备的实验装置,我们还必须花大力气进行化工原理实验内容、方法的改革,必须以当代教育思想、教育方法论及教育心理学为指导,研究以学生自主学习为主的启发式、交互式、研讨式、动手式的实验教学方法,从实验方案拟定、实验步骤设计、实验流程装配、实验现象观察、实验数据处理和实验结果讨论等方面有效地培养学生的创造性思维和实践动手能力。《化工原理实验讲义》就是为了适应化工原理实验教学内容、方法、手段的改革要求而编写的。 《化工原理实验讲义》由施小芳高级实验师执笔主编,李微高级实验师、林述英实验师参与编写工作,阮奇教授主审。叶长燊等老师参加了编写讲义的讨论,并提出许多宝贵意见。在此,对本讲义在编写过程中给予热心帮助和支持的老师,表示衷心的感谢。 本讲义在编写过程中,参阅了有关书籍、杂志、兄弟院校的讲义等大量资料,由于篇幅所限,未能一一列举,谨此说明。本讲义难免存在不妥之处,衷心地希望读者给予指教,使本讲义日臻完善。 福州大学化工原理实验室 2004.2.5

2017化工课程设计心得体会范文

2017化工课程设计心得体会范文 2017化工课程设计心得体会范文一 化工原理课程设计是综合运用化工原理及相关基础知识的实践性教学环节。设计过程中指导教师指引学生在设计过程中既要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法。 本次化工原理课程设计历时两周,是上大学以来第一次独立的工业化设计。从老师以及学长那里了解到化工原理课程设计是培养我们化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形;在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。由于第一次接触课程设计,起初心里充满了新鲜感和期待,因为自我认为在大学里学到的东西终于可以加以实践了。可是当老师把任务书发到手里是却是一头雾水,完全不知所措。可是在这短短的三周里,从开始的一无所知,到同学讨论,再进行整个流程的计算,再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养,我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难,也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。我的课程设计题目是苯――氯苯筛板式精馏塔设计图。在开始时,我们不知道如何下手,虽然有课程设计书作为参

考,但其书上的计算步骤与我们自己的计算步骤有少许差异,在这些差异面前,我们显得有些不知所措,通过查阅《化工原理》,《化工工艺设计手册》,《物理化学》,《化工原理课程设计》等书籍,以及在网上搜索到的理论和经验数据。我们慢慢地找到了符合自己的实验数据。并逐渐建立了自己的模版和计算过程。在这三周中给我印象最深的是我们这些“非泡点一族”在计算进料热状况参数q时,没有任何参考模板,完全靠自己捉摸思考。起初大家都是不知所措,待冷静下来,我们仔细结合上课老师讲的内容,一步一步的讨论演算,经大家一下午的不懈努力,终于把q算出来了。还有就是我们在设计换热器部分,在试差的过程中,我们大部分人都是经历了几乎一天多的时间才选出了合适的换热器型号,现在还清楚的记得我试差成功后那激动的心情,因为我尝到了自己在付出很多后那种成功的喜悦,因为这些都是我们的“血泪史”的见证哈。 在此感谢我们的杜治平老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次课程设计的细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度,帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢同组的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限,在设计过程中难免出现错误,恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正,本人将万分感谢。 2017化工课程设计心得体会范文二

化工原理精馏实验报告

北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称: 化工原理实验 实验日期: 2011.04.24 班 级: 化工0801 姓 名: 王晓 同 组 人:丁大鹏,王平,王海玮 装置型号: 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法,而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元,板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况,从而计算单板效率和总板效率,并分析影响单板效率的主要因素,最终得以提高塔板效率。 关键词:精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构,观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中,由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液,在塔板上实现多次接触,进行传热和传质,使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比,称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一,其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况:最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作,要完成分离任务,则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然,这不符合工业实际,所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时,既无任何产品采出,也无原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中无实验意义。但是,由于此时所需理论板数最少,又易于达到稳定,故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中,若回流系统出现故障,操作情况会急剧恶化,分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有以下两种定义方法。 (1)总板效率E e N E N 式中 E —总板效率; N —理论板数(不包括塔釜); Ne —实际板数。

化工原理实验报告

化工原理实验报告

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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

化工原理实验传热实验报告

传热膜系数测定实验(第四组) 一、实验目的 1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法 2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径 3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用 4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法 二、实验内容 1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α1 2、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’ 3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ??=a A Nu 中的参数A 、a * 4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失 二、实验原理 间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热,固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。由于过程复杂,影响因素多,机理不清楚,所以采用量纲分析法来确定给热系数。 1)寻找影响因素 物性:ρ,μ ,λ,c p 设备特征尺寸:l 操作:u ,βg ΔT 则:α=f (ρ,μ,λ,c p ,l ,u ,βg ΔT ) 2)量纲分析 ρ[ML -3],μ[ML -1 T -1],λ[ML T -3 Q -1],c p [L 2 T -2 Q -1],l [L] ,u [LT -1], βg ΔT [L T -2], α[MT -3 Q -1]] 3)选基本变量(独立,含M ,L ,T ,Q-热力学温度) ρ,l ,μ, λ 4)无量纲化非基本变量 α:Nu =αl/λ u: Re =ρlu/μ c p : Pr =c p μ/λ βg ΔT : Gr =βg ΔT l 3ρ2/μ2 5)原函数无量纲化 6)实验 Nu =ARe a Pr b Gr c 强制对流圆管内表面加热:Nu =ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程: 热量衡算方程: 圆管传热牛顿冷却定律: 圆筒壁传导热流量:)] /()ln[)()()/ln(11221122121 2w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----?-?=δλ 空气流量由孔板流量测量:54.02.26P q v ??= [m 3h -1,kPa] 空气的定性温度:t=(t 1+t 2)/2 [℃]

化工原理实验指导(1)

实验1 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。 二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象,记录实验数据。 4、分析计算实验数据,提交实验报告。 三、实验仪器 1、雷诺实验装置(套), 2、蓝、红墨水各一瓶, 3、秒表、温度计各一只, 4、 卷尺。 四、实验原理 流体在管道中流动,有两种不同的流动状态,其阻力性质也不同。在实验过程中,保持水箱中的水位恒定,即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小,在管路中就有稳定的平均流速u,这时候如果微启带色水阀门,带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动,带色水成一条带色直线,其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动,带色水线没有与周围的液体混杂,层次分明的在管道中流动。此时,在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中的带色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使色线完全扩散与无色水混合,此时流体的流动状态为紊流运动。

雷诺数:γ d u ?= Re 连续性方程:A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出,即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 4 2 d A ?=π 式中:A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度 五、实验步骤 1、连接水管,将下水箱注满水。 2、连接电源,启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱,微启水阀,观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱,记录30秒内流体的体积,测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失,再微调水阀至带色水直线重新出现,重复步骤4。 6、层流到紊流;紊流到层流各重复实验三次。 六、数据记录与计算 d= mm T (水温)= 0C 七、实验分析与总结(可添加页) 1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。 2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。

关于化学的学习心得体会5篇

关于化学的学习心得体会5篇 心得体会是指一种读书、实践后所写的感受性文字。一般分为学习体会,工作体会,教学体会,读后感,观后感。以下是关于化学的学习心得体会5篇,欢迎阅读参考! 关于化学的学习心得体会(一) 科学的目的除了应用以外,还有发现世界的美,满足人类的好奇心。物理化学自然也是科学,所以同样适用。 化学热力学,化学动力学,电化学,表面化学……物理化学研究的主要内容大致如此。然而,在刚刚开始学物化的时候,我几乎被一大堆偏微分关系式所吓晕。尤其是看那一大堆偏微分的公式,更是让我觉得头痛。然而通过阅读以及对以前高数的复习,我慢慢地能理解偏微分的含义了。由于物化是一门交叉性的学科,因此我们除了上课要认真听讲更重要的是联系以前学习过的知识,将它们融会贯通,这才能学习好物化。 物化是有用的,也是好玩的,这些是学习物化的动力,那么,怎样才可以学好物化呢? 对我来说,主要就是理解-记忆-应用,而串起这一切的线索则为做题。理解是基础,理解各个知识点,理解每一条重要公式的推导过程,使用范围等等。我的记性不太好,所以很多知识都要理解了之后才能记得住,但是也正因如此,我对某些部分的知识点或公式等的理解可能比别人要好一点,不过也要具体情况具体分

析,就好像有一些公式的推导过程比较复杂,那或许可以放弃对推导过程的理解,毕竟最重要的是记住这条公式的写法及在何种情况下如何使用该公式,这样也就可以了,说到底,对知识的记忆及其应用才是理解的基础物理化学不在于繁杂的计算,而是思路。 我觉得学习物化时应该逐渐的建立起属于自己的物理化学的理论框架,要培养出物理化学的思维方式,而且应该有自己的看法,要创新。物化离不开做题。 认真地去做题,认真地归纳总结,这样才可以更好地理解知识,这样才能逐渐建立起自己的框架,而且做题也是一个把别人的框架纳入自己的框架的过程。从另一个方面来说,现阶段我们对物理化学的应用主要还是体现在做题以及稍后的物理化学实验中,当然把它们应用于生活中也是可以的,至于更大的应用,如工业生产上,还是得等毕业之后才有机会吧。 尽量培养自己对物化的兴趣,多看书,多做题,总结自己的经验,最终建立起属于自己物理化学理论框架,这就是我所知道的学习物化的方法。我又记起高中教我数学的老师说过的”知识要收敛,题目要发散”,其实这也适用与对物理化学的学习。所谓以不变应万变。在做题过程中不断总结归纳,不断增进对理论知识的理解,持之以恒,最终就有可能读通物化,面对什么题目都不用怕了。这一点尤其是对有志考化学专业研究生的同学来说很重要。最后,加油吧,各位。让我们共同努力吧。期待在这个学期收获更多! 关于化学的学习心得体会(二)

化工原理实验实验报告

篇一:化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称: 吸收实验 二、实验目的: 1.学习填料塔的操作; 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理: 对填料吸收塔的要求,既希望它的传质效率高,又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的,故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 (一)、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标,单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标,在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时,可知 为一直线,其斜率约1.0—2,当喷淋量为l1时,?p~uo为一折线,若喷淋量越大,z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动,图中l2>l1。每条折线分为三个区段, 液区,?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区,~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区,z线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10,截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 (二)、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨,氨易溶于水,故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小,则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示: na?kya???h??ym(1)式中:na——被吸收的氨量[kmolnh3/h];?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算,对全塔进行物料衡算(见图2-2-7-2): na?v(y1?y2)?l(x1?x2) (2)式中:v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂(水)的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1,x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式(1)和式(2)联解得: kya?v(y1?y2)(3) ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算:

《化工原理》课程设计实践教学总结

《化工原理》课程设计实践教学总结 摘要:化工原理课程设计是综合运用化工原理及相关基础知识的实践性教学环节。设计过程中指导教师指引学生在设计过程中既要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。通过课程设计使学生初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法。 关键词:化工原理;课程设计;实践;可行性 中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)22-0205-02 《化工原理》是化学工程与工艺专业的必修专业课程之一,理论课之后国内大部分高校的本科人才培养计划中安排了实践教学环节――《化工原理》课程设计。我们学校的化学工程与工艺专业培养计划也如此。《化工原理》课程设计是培养化工专业学生综合运用所学的理论知识,树立正确的设计思想,解决常规化工设计中一些实际问题的一项重要的实践教学。其出发点是通过课程设计提高学生搜集资料、查阅文献、计算机辅助绘图、分析与思考解决实际生产问题等能力。笔者从事了3届的课程设计教学,从中总结了许多宝贵的经验和教学方法,以期提高教学效果。现将笔者的教学体会作一介绍。 一、课程设计题目应具有普遍性、代表性

我校化学工程与工艺专业的《化工原理》课程设计一般为二周时间。课程设计基本要求是通过这一设计过程使每个学生都受到一定程度的训练,使将来在不同岗位就业的学生都能受益,都能解决这类工程的实际问题,并可以举一反三。所以课程设计的选题需要我们指导老师慎重,尽量选择化工行业中最普遍且最具代表性的单元操作进行设计。根据以往的教学的经验,题目的选取应从以下几个方面考虑: 1.课程设计题目尽可能接近实际生产,截取现有的某化工项目中的某一操作单元为设计模型,比如某合成氨厂的传热单元的设计,流体输送过程中离心泵的设计,管壳式换热器等等。这样学生在课程设计过程中有参照体系,不至于出现不合理的偏差。 2.课程设计题目应该围绕着常见的化工操作单元进行展开,比如我们都知道在讲授《化工原理》理论知识时其中的单元操作有流体输送、传热、精馏、吸收、萃取等等。一个课程设计题目应该包括2~3个常见的单元操作,从而实现某一简单的化工任务。 3.课程设计题目中涉及的物质尽可能常见易得。因为完成虚拟的生产任务过程中需要这些物质的物性参数进行核算,常见易得的物质能够降低学生在查阅参数方面的工作量。比如,如果我们设计分离任务尽量选择苯-甲苯,或甲醇-水等这样的体系,因为这些混合体系的参数大部分工具

化工原理实验心得体会

化工原理实验心得体会 这个学期我们学习了《化工原理》这门课,在学习了部分理论知识后,我们进入了实验室,开始学习《化工原理实验》并分组进行了实验。和前几个学期类似,大家先要进行实验的预习,在了解和熟悉实验的要求和操作的基础上,然后在老师提问检查每一组各位组员对实验过程的预习程度后,对各位组员的预习情况进行点评,并指出其中的不足和缺漏。然后在指导老师的悉心讲解后,对实验有一个新的、更全面的认识后进行实验。通过动手实验,我更加深刻的理解了化工原理课上老师讲解的知识,增强了动手能力,对理论知识有了形象化的认识。 本学期我们共学习了五个实验,分别是: 实验一、离心泵的特性曲线实验; 实验二、流体流动阻力的测定; 实验三、空气—蒸汽对流传热系数的测定; 实验四、恒压过滤常数的测定; 实验五、填料塔的精馏实验, 通过对实验的学习并亲手操作,我掌握了许多知识。 这几个实验中我印象最深刻的是恒压过滤常数的测定,实验以生活中常见的碳酸钙的水浆液位测定原料。这个实验和空气—蒸汽对流传热系数的测定实验一起分组进行。老师讲解完实验原

理并强调了注意事项后,我们开始实验。我们小组先进行了恒压 过滤常数测定实验,首先我们对两个小组的成员进行了各项职责 的分配分别是:两位同学负责碳酸钙水浆液的搅拌和回收,由一 位同学负责数据的采集和记录的工作。每个三分钟记录床层温度 一次,取样一次,并由同组同学进行含水量的测定,由两位同学 负责装好板框,最后分别由其他两位同学负责压力阀的控制和滤 液进口阀、滤液出口阀的控制。这样一来整个实验的分工工作就 已经完成了。实验过程中,我们互相配合,进行的很顺利。但是 在第一次实验时由于我们的粗心大意,我们将四块滤板中的一块 方向装反了,使得我们第一次采集的数据无效了,因此指导老师 还对我们实验时的粗心大意进行了严厉的批评教育,这些批评教 育使我们牢记在这是一个教训,实验中细心认真完成每一步,我 们的动手能力才会在这个过程中得到提升。 在这一个学期短暂的实验学习过程中,使我们重新认识了在 大学学习生活中,在实验过程中一个实验者的认真预习和摈弃粗 心大意,认真、谨慎的进行好每一步的操作、合理的分工协同工 作对于一个实验的成败与否是至关重要的。或许在将来生活工作 中也一样,俗话说得好,所谓“细节决定成败”。一个做事粗心 大意,做事前从不做准备的人不管他将来从事什么样的工作都无 法取得好的成绩,因为在他的心理或许压根就没有重视过自己所 从事的事情或者是行业。俗话说“机遇永远是给有准备的人的”。 化工原理实验的任务主要是了解一些典型化工设备的原理和

最新浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告分析解析

实验报告 课程名称:过程工程原理实验(乙) 指导老师: 叶向群 成绩:__________________ 实验名称:吸收实验 实验类型:工程实验 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 1 实验目的: 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作; 1.2 观察填料塔的液泛现象,测定泛点空气塔气速; 1.3 测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线; 1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a 。 2 实验装置: 2.1 本实验的装置流程图如图1: 专业: 姓名: 学号: 日期:2015.12.26 地点:教十2109

2.2物系:水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供,吸收剂水采用自来水,他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程,溶液由塔底经过液封管流出塔外,塔底有液相取样口,经吸收后的尾气由塔顶排至室外,自塔顶引出适量尾气,用化学分析法对其进行组成分析。 3 基本原理: 实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同,故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下:

3.2 体积吸收系数的测定 3.2.1相平衡常数m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系(一般指低浓度气体),气液平衡关系为: 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下: 式中:E—亨利系数,Pa P—系统总压(实验中取塔内平均压力),Pa 亨利系数E与温度T的关系为: lg E= 11.468-1922 / T 式中:T—液相温度(实验中取塔底液相温度),K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p,即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T,利用式(4)、(5)便可求得相平衡常数m。 3.2.2 体积吸收常数 体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一,其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收,近似取Y≈y、X≈x。 3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算 (X1-X2) 式中:V—惰性气体空气的流量,kmol/h;

化工原理实验指导书

化工原理实验指导书

目录 实验一流体流动阻力的测定 (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) 实验五填料塔吸收实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14)

雷诺实验 (16)

实验一流体流动阻力的测定 、实验目的 1、 了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法; 2、 确定摩擦系数入与雷诺数 Re 的关系。 二、基本原理 由于流体具有粘性, 在管内流动时必须克服内摩擦力。 当流体呈湍流流动时, 质点间不 断相互碰撞,弓I 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动的阻力。 在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式, 可得: △ P f = △ P ’ P f L u 2 h f d 2 L —两侧压点间直管长度(m ) 2d P f d —直管内径(m ) 入一摩擦阻力系数 u —流体流速(m/s ) △ P f —直管阻力引起的压降(N/m 2 ) 厂流体粘度(Pa.s ) p — 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△ P f 值,将已知尺寸和所测数据代入各式,分别求出入和 Re ,在双对数坐标纸 上绘出入?Re 曲线。 三、实验装置简要说明 水泵将储水糟中的水抽出, 送入实验系统,首先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动的阻力,经回流管流回储水槽,水循环使用。 被测直管段流体流 动阻力△ P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气一水倒置 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,观擦数字仪表的初始值并 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,若空气一水倒置 U 型管内两液柱的高度差不为 0,则说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,一般测 15?20组数,建议当流量 读数 小于300L/h 时,用空气一水倒置 U 型管测压差△ P 。 5、待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源。 Re du

实验教学心得体会10篇

实验教学心得体会10篇 实验心得(一) 实验室是培养高层次人才和开展科学研究的重要基地。在西方发达国家,学校对培养学生的动手潜力是分重视的,这一问题近年来也越来越受到我国教育界人士的广泛重视。为了提高学生的动手潜力,让学生做相关实训并完成单片机实验报告,在实验的形式上注重培养学生的实验技能和动手潜力。从单片机实验心得中学生就能够总结出超多的经验以适应当代社会的发展。 学习单片机这门课程(教学中选用inter公司的mcs-51),要掌握单片机指令系统中汇编语言各种基本语句的好处及汇编语言程序设计的基本知识和方法,以及单片机与其他设备相连接的输入输出中断等接口-技术。使学生从硬件软件的结合上理论联系实际,提高动手潜力,从而全面掌握单片机的应用。 实验教学的全过程包括认识、基储综合3个阶段。以往的单片机实验是进行软件的编制和调试,与实际应用中的硬件电路相脱节。使学生缺乏硬件设计及调试分析潜力,对单片机如何构成一个单片机最小应用系统,缺乏认识。发布的单片机实验板,透过计算机连接仿真器在实验板上把硬件和软件结合起来一齐调试, 软件的修改也分方便,软件和硬件调试都透过后,把程序固化在eprom当中,插上8051单片机构成一个完整的单片机应用系统。 实验心得(二) 我觉得化工原理实验是一门验证性课程,它把我们在化工原

理学到的各种单元操作化为实实在在的东西,而让我们把学到的知识认识到它的实在性。流体输送——离心泵、过滤——板框压滤机、对流传热——套管式换热器、吸收蒸馏——填料塔板式塔、干燥——厢式干燥装置。一个个实验和装置让我们对每种单元操作都有了除理性认识之外的感性认识。 此刻回过头来看,在做实验前对实验的原理和操作步骤没有认真研究,导致有些实验做的效果并不好,这是预习不够充分的表现。认真的预习报告应要3小时左右,而我犯懒预习方面很敷衍,一小时就完事,于是就在做实验的过程中产生了许多问题,这是我应当深刻检讨的。正如《礼记中庸》所说“凡事豫(预)则立,不豫(预)则废,言前定则不跲,事前定则不困,行前定则不疚,道前定则不穷。”所以以后做实验不应急于开始实验,应搞清楚目的和设计流程的来龙去脉。另外感激俞教师实验前的仔细讲解让我做实验时不至于对整个流程不知所措。 做化工原理实验我感觉很有意思,因为实验数据并不是先定的,自我得出实验结论有一种成就感,这对培养我们不盲从、实证的思维方式有益,并且由于我们是分组实验,每4-5人一组,锻炼了我们的协作的本事。化学实验研究中中分工协作尤为重要,能够发挥整体效能提高进行实验的效率,取长补短,最重要的是团队精神和氛围会产生强大的动力,所以这方面的锻炼是化原实验中我的重要收获之一。 在进行实验和处理数据时,我们用到了非传统的方法用Excel、

化工原理实验讲

1流体阻力测定实验 实验目的 1)掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法,通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2 )测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系,将所得的入~Re方程与经验公式比较。 3 )测定流体流经阀门时的局部阻力系数E。 4 )学会倒U形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。 5 )观察组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。 基本原理 流体在管内流动时,由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地要消耗一定的机械能,这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1)沿程阻力 流体在水平等径圆管中稳定流动时,阻力损失表现为压力降低,即 h f 仏上厘(1 —1) 影响阻力损失的因素很多,尤其对湍流流体,目前尚不能完全用理论方法求解,必须通 过实验研究其规律。为了减少实验工作量,使实验结果具有普遍意义,必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析,影响阻力损失的因素有, (1)流体性质:密度P、粘度卩; (2)管路的几何尺寸:管径d、管长I、管壁粗糙度£; (3)流动条件:流速卩。 可表示为: p f (d,l,,,u,)(1—2)组合成如下的无因次式: p 2 (du I J d ,—)(1—3) u d p du I u2 (,—)? d d 2 du 令( , d )/ (1 — 4) 则式(1 —1)变为: 2 h f P 1u(1 - 5) d2 式中,入称为摩擦系数。层流(滞流)时,入=64/R e;湍流时入是雷诺准数R e和相对粗糙度的函数,须由实验确定。

2) 局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法,即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法 流体流过某管件或阀门时,因局部阻力造成的损失,相当于流体流过与其具有相当管径 长度的直管阻力损失,这个直管长度称为当量长度,用符号le表示。这样,就可以用直管 阻力的公式来计算局部阻力损失,而且在管路计算时.可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算,如管路中直管长度为I,各种局部阻力的当量长度之和为le,则流体在管路中流动时的总阻力损失h f为 I leu2 h f(1 —6) d 2 (2)阻力系数法\ 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示,这种计算局 部阻力的方法,称为阻力系数法。 即 2 . u h f (1 —7) 2 式中,E――局部阻力系数,无因次;u 在小截面管中流体的平均流速,m/ s。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短?引起的摩擦阻力与局部阻力相比,可以忽略不计。因此h f'直可应用柏努利方程由压差计读数求取。 实验装置与流程 1)实验装置 实验装置如图1 —1所示。主要由水箱、管道泵,不同管径、材质的管子,各种阀门和管件,转子流量计等组成。第一根为粗糙管,第二根为光滑管。第三根不锈钢管,装有待测闸阀,用于局部阻力的测定。 1、水箱 2、管道泵 3、5、6、球阀 4、均压环7、系统排水阀8闸阀9、流量调节阀 10、排污水阀11倒U形差压计12、不锈钢管13、粗糙管14、光滑管15、转子流量计16、导压管17、温度计18、进水阀

化工课程设计心得体会

化工课程设计心得体会 篇一:化工原理课程设计心得 小结;本次化工原理课程设计历时两周,是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形;理解计算机辅助设计过程,利用编程使计算效率提高。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。 在短短的两周里,从开始的一头雾水,到同学讨论,再进行整个流程的计算,再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过

程的培养,我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难,也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。 我们从中也明白了学无止境的道理,在我们所查找到的很多参考书中,很多的知识是我们从来没有接触到的,我们对事物的了解还仅限于皮毛,所学的知识结构还很不完善,我们对设计对象的理解还仅限于书本上,对实际当中事物的方方面面包括经济成本方面上考虑的还很不够。 在实际计算过程中,我还发现由于没有及时将所得结果总结,以致在后面的计算中不停地来回翻查数据,这会浪费了大量时间。由此,我在每章节后及时地列出数据表,方便自己计算也方便读者查找。在一些应用问 题上,我直接套用了书上的公式或过程,并没有彻底了解各个公式的出处及用途,对于一些工业数据的选取,也只是根据范围自己选择的,并不一定符

合现实应用。因此,一些计算数据有时并不是十分准确的,只是拥有一个正确的范围及趋势,而并没有更细地追究下去,因而可能存在一定的误差,影响后面具体设备的选型。如果有更充分的时间,我想可以进一步再完善一下的。 通过本次课程设计的训练,让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识,这对我们的继续学习是一个很好的指导方向,我们了解了工程设计的基本内容,掌握了化工设计的主要程序和方法,增强了分析和解决工程实际问题的能力。同时,通过课程设计,还使我们树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风,加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。 我还要感谢我的指导老师***老师对我们的教导与帮助,感谢同学们的相互支持。限于我们的水平,设计中难免有不足和谬误之处,恳请老师批评指正。

化工原理实习心得

化工原理实习心得 化工原理实习是对化工原理知识的一个实践过程, 下面化工原理实习心得是想跟大家分享的,欢迎大家浏览。 第一篇:化工原理实习心得 在实习的过程中,自己学到了许多原先在课本上学 不到的东西,而且可以使自己更进一步接近社会,体会 到市场跳动的脉搏,如果说在象牙塔是看市场,还是比 较感性的话,那么当你身临企业,直接接触到企业的生 产与销售的话,就理性得多。因为,在市场的竞争受市 场竞争规则的约束,从采购、生产到销售都与市场有着 千丝万缕的联系,如何规避风险,如何开拓市场,如何 保证企业的生存发展,这一切的一切都是那么的现实。 于是理性的判断就显得重要了。在企业的实习过程中, 我发现了自己看问题的角度,思考问题的方式也逐渐开拓,这与实践密不可分,在实践过程中,我又一次感受 充实,感受成长。 通过安排到xxx车间进行实习,了解产品生产工艺 流程、职能部门的设置及其职能,了解企业的内部控制,在这一个多月的时间里,下到生产车间后,先了解整个 xxx生产的流程,从采购入库,到领料生产,到最后的

成品入罐,对整个车间的生产活动有了基本认识,这对 我们熟悉企业,进行实务操作打下良好基础。 其中,先前我们对xxx的生产几乎一无所知,但下 到车间之后,我们不仅了解了生产流程,还进一步了解 了xxx的生产工艺流程和用途,由于脂肪酸生产完后是直接用于公司后面的扬子石化生产,所以每个月的生产有一定的额度.而且由于季节和温度等条件的限制,机器开工的时间长度及强度也有相关的规定,另外,对一些流水 线的参观,也激发了我对如何通过新流水线的建设,对 降低生产成本的思考,于是,感受颇深的一点,要做一 名合格的会计人员,对基本、基础的作业环节是要了解的,否则,很容易让理论脱离实践. 在熟悉了车间的生产流程后,工作人员拿了以前的 交接班记录和中间产品申请单和报表等资料给我们看, 在翻看这些资料的过程中,有不懂或弄不清楚的资料, 积极向同事请教,在他们的耐心指导下,我们对车间的 整个产品检验的程序方法有了一定上的认识。 由于化工生产是不间断的,所以车间生产必须时刻有人,车间的工作人员采取四班两倒(一天白班12小时一天晚班休两天)和常白班制度.我们车间有四个人(主任,工 艺员,等)上长白班,其他人分成甲乙丙丁四个班四班两倒. 虽然我们没有正式分配,但我们都严格遵守车间的生

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