化工原理实验模拟计算
覆盖化工原理实验上、下册六个主要实验的在线计算与可视化工具
本人开发了基于 Python/JavaScript 的化工原理实验计算工具，学生在完成实验后，可输入原始数据快速获得计算参考结果，用于核对实验报告中的数据处理过程，并通过直观的可视化呈现，深化对核心概念的理解与认知。
使用提示：点击下方实验卡片打开对应计算器。计算结果仅供核对参考，报告中仍需给出完整的计算过程。如遇异常可尝试强制刷新：Windows Ctrl+F5 / Mac Cmd+Shift+R
上册流体力学与传热
雷诺实验
输入管径、水温与流量，快速计算管内流速与雷诺数 Re，并自动判断层流、过渡流或湍流流型
管道阻力与离心泵
计算直管摩擦系数 λ、阀门局部阻力系数 ζ 以及离心泵扬程、轴功率与效率，并绘制 λ~Re 与泵特性曲线
对流传热
由空气-蒸汽套管换热实验数据计算传热量、总传热系数 K、Re 与 Nu 准数，并拟合准数关联式 Nu = C·Re^m
下册传质与分离
精馏计算
基于McCabe-Thiele方法计算乙醇-水精馏过程，确定理论塔板数、最小回流比等参数并绘制操作图
吸收计算
基于Herry定律计算低浓度CO2在水中的吸收过程，确定传质单元数、吸收率等参数并绘制操作线图
干燥计算
分析恒定干燥实验数据，计算干燥速率曲线，识别恒速段和降速段并进行拟合分析
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" | ||||
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：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 | |||||
McCabe-Thiele 精馏计算
输入参数
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
CO2-水吸收计算
输入参数
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)
平衡常数 (m)
吸收因子 (A)
传质单元数 (NOL)
传质单元高度 (HOL)
CO2吸收率
操作线与平衡线图
设备参数
入口液相摩尔比 (X2)
填料高度 (Z)
塔截面积 (Ω)
塔径 (D)
干燥曲线分析
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