Lignin 格致

化工原理虚拟仿真

化工原理理论和实验仿真：理论课的单元操作仿真，实验课的虚拟实验与数据计算

化工原理课堂教学 · 按教材章节

按教材章节组织的三维单元操作仿真：观察设备结构，按分步任务操作，与教材公式和例题对照，适合课堂演示和课后自学。

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化工原理实验实验教学 · 按实验项目

上册《流体力学与传热实验》、下册《传质与分离工程实验》：课前用虚拟实验熟悉装置和操作流程；实验后输入本组原始数据，用数据计算核对实验报告的数据处理过程。

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使用提示：各项仿真都在单独的页面中打开；点击「数据计算」在本页下方打开计算器，计算结果仅供核对参考，报告中仍需给出完整的计算过程。

化工原理

课堂教学 · 按教材章节组织的三维单元操作仿真

上册《流体力学与传热》仿真目录与使用说明
下册《传质与分离工程》仿真目录与使用说明
填料吸收塔装置三维模型
第 2、3 章

吸收与填料塔

填料吸收塔：填料塔结构与流体力学（压降、载点与泛点、塔径）、亨利定律与双膜理论、操作线与最小液气比、传质单元数与传质单元高度。

填料吸收塔
洞道式干燥器装置三维模型
第 5 章

干燥

洞道式干燥器：湿空气的性质与 I–H 图、干燥过程的物料衡算与热量衡算、热效率与废气循环、恒速段与降速段的干燥时间。

洞道式干燥器

化工原理实验

实验教学 · 课前做虚拟实验，实验后输入本组原始数据做数据计算

上册《流体力学与传热实验》打开虚拟实验
雷诺实验装置简图
实验 1

雷诺实验

观察层流、过渡流和湍流时示踪剂的形态，把观察到的流型与由实测流量算得的雷诺数对照。

虚拟实验
流体机械能转换实验装置简图
实验 2

流体机械能转换实验

观察各测压管液位随管径、位置和流量的变化，验证连续性方程与机械能衡算方程，并用毕托管测定管中心点速度。

虚拟实验
对流传热综合实验装置简图
实验 4

对流传热综合实验

饱和水蒸气在套管环隙冷凝，加热内管中的空气，测定空气侧对流传热系数 h，整理 Nu–Re 关联式。

虚拟实验
下册《传质与分离工程实验》打开虚拟实验
旋风分离器演示：切向进气与径向进气对比
演示

非均相分离演示实验

重力沉降与絮凝、旋风分离器（切向与径向进气对比）、电除尘、圆柱绕流的边界层与边界层分离，以现象观察为主。

虚拟实验
筛板精馏塔装置简图
实验 1

精馏实验

乙醇–水体系先全回流、后部分回流操作，取样测定组成，用图解法求理论板数和全塔效率（筛板塔）或等板高度（填料塔）。

虚拟实验
CO₂ 吸收与解吸填料塔装置简图
实验 2

吸收实验

测定干、湿填料层的 Δp/Z–u 关系并观察液泛；清水吸收空气中的 CO₂，测定液相总体积传质系数 KXa。

虚拟实验
洞道干燥器装置简图
实验 3

干燥实验

洞道干燥器中恒定干燥条件下测定干燥曲线和干燥速率曲线，求临界含水量、平衡含水量和恒速段对流传热系数。

虚拟实验

雷诺实验：流型判断

u = Q / (π/4·d²)   Re = ρ·u·d / μ   判据：Re < 2000 层流；2000 ≤ Re ≤ 4000 过渡流；Re > 4000 湍流

输入参数

单位：mm

单位：°C（自动估算 ρ 与 μ）

单位：kg/m³，可按教材附录修正

单位：mPa·s，可按教材附录修正

单位：L/h

计算结果

流速 u (m/s)

--

雷诺数 Re

--

Re 判断的流型

--

数据记录表（对应报告表 1）

序号 流量 Q (L/h) 流速 u (m/s) 雷诺数 Re Re 判断的流型
暂无数据，请点击“计算并加入数据表”

流体输送综合实验：管道阻力与离心泵性能

一、直管摩擦系数测定（光滑管 / 粗糙管）

u = Vs / (π/4·d²)   Re = ρ·u·d / μ   λ = 2·d·ΔPf / (ρ·l·u²)

单位：m

单位：m（粗糙管常用 0.010）

单位：°C（自动估算 ρ 与 μ）

单位：kg/m³

单位：mPa·s

单位：m³/h

单位：kPa

流速 u (m/s)

--

雷诺数 Re

--

摩擦系数 λ

--
序号 管类型 Vs (m³/h) ΔP (kPa) u (m/s) Re×10⁻⁴ λ×10²
暂无数据

加入 2 组以上数据后自动绘制 λ~Re 曲线（光滑管/粗糙管分色显示）

二、阀门局部阻力系数测定

ΔPf′ = 2·P近 − P远   ζ = 2·ΔPf′ / (ρ·u²)

单位：m

单位：kg/m³

单位：L/h

单位：kPa

单位：kPa

流速 u (m/s)

--

局部阻力压差 ΔPf′ (kPa)

--

局部阻力系数 ζ

--

三、离心泵性能曲线测定

H = Δz + (P出 − P入) / (ρg)   N轴 = N电机 × η传动   Ne = H·Q·ρ·g   η = Ne / N轴 × 100%

单位：m

单位：m

单位：kg/m³

单位：MPa（真空表读数取负值）

单位：MPa

单位：m³/h

单位：kW

N轴 = N电机 × 该系数（默认 0.6）

管内流速 u (m/s)

--

扬程 H (m)

--

泵轴功率 N轴 (W)

--

有效功率 Ne (kW)

--

泵效率 η (%)

--
序号 Q (m³/h) H (m) N轴 (W) η (%)
暂无数据

加入 2 组以上数据后自动绘制 H~Q、N~Q、η~Q 特性曲线

对流传热综合实验：空气–蒸汽套管换热

Q = qm·Cp·(t₂ − t₁)   Δtm = (t₂ − t₁) / ln[(T − t₁)/(T − t₂)]   K = Q / (A·Δtm)   Re = ρ·u·d / μ   Nu = K·d / λ

空气物性 (ρ, μ, λ, Cp) 由定性温度 tm = (t₁+t₂)/2 自动估算：ρ = PM/RT（P 为大气压 + 计前表压），μ 采用 Sutherland 公式，λ 采用线性关联，Cp 取 1005 J/(kg·°C)。与教材附录表值可能有微小差异。

输入参数

单位：Pa

单位：kPa

单位：m³/h

单位：°C

单位：°C

单位：°C

单位：mm

单位：m

计算结果

tm (°C)

--

ρ (kg/m³)

--

μ (mPa·s)

--

λ (W/(m·°C))

--

u (m/s)

--

qm (kg/s)

--

Q (W)

--

Δtm (°C)

--

K (W/(m²·°C))

--

雷诺准数 Re

--

努塞尔准数 Nu

--

数据表与准数关联式拟合

序号 V (m³/h) tm (°C) K (W/(m²·°C)) Re Nu
暂无数据
加入 2 组以上数据后可拟合准数关联式（经典关联式为 Nu = 0.023·Re0.8·Pr0.4）

精馏实验：McCabe-Thiele 图解法

输入参数

乙醇摩尔分率 [0-1]

乙醇摩尔分率 [0-1]

乙醇摩尔分率 [0-1]

单位：°C

必须 > 0

计算结果

进料热状况参数 (q)

--

最小回流比 (Rmin)

--

最小理论板数 (Nmin)

--

总理论板数

--

精馏段板数

--

提馏段板数

--

加料板位置

--

操作回流比

--

R/Rmin 比值

--

McCabe-Thiele 图

吸收实验：CO₂–水吸收计算

输入参数

单位：m³/h

单位：L/h

单位：kPa

单位：°C

单位：°C

单位：%

单位：%

计算结果

气相摩尔通量 (V)

--

kmol/(m²·h)

液相摩尔通量 (L)

--

kmol/(m²·h)

液气比 (L/V)

--

亨利常数因子 (E)

-- kPa

平衡常数 (m)

--

吸收因子 (A)

--

传质单元数 (NOL)

--

传质单元高度 (HOL)

-- m

CO₂ 吸收率

-- %

操作线与平衡线图

设备参数

入口液相摩尔比 (X2)

0.0

填料高度 (Z)

1.3 m

塔截面积 (Ω)

0.00785 m²

塔径 (D)

0.1 m

干燥实验：干燥速率曲线分析

实验常数

单位：g

单位：cm²

单位：g

实验数据 (Gi vs Δτ)

格式：湿物料质量(g) 时间间隔(s)，每行一个数据点

干燥速率曲线

拟合模型选择

分析结果

请按照以下步骤操作： 1. 选择数据集或输入原始数据 2. 设置实验常数 (Gc, S, ΔW) 3. 点击“计算X-U数据” 4. 选择拟合模型并点击“分析选定模型” 5. 或点击“比较所有模型”查看所有拟合结果