化工基础学习知识原理简答题.doc

.\ V 沉降 1.流化床的压降与哪些因素有关？ 可知，流化床的压降等于单位界面床内固体的表观重量（即重量浮力），它与气速无关而始终保持定值。 2.因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？原因何在？ 处于斯托克斯区时，含尘量升高；处于牛顿定律区时，含尘量降低 处于斯托克斯区时，温度改变主要通过粘度的变化而影响沉降速度。因为气体粘度随温度升高而增加，所以温度升高时沉降速度减小；处于牛顿定律区时，沉降速度与粘度无关，与有一定关系，温度升高，气体降低，沉降速度增大。 3.简述旋风分离器性能指标中分割直径dpc的概念 通常将经过旋风分离器后能被除下50%的颗粒直径称为分割直径dpc，某些高效旋风分离器的分割直径可小至3～10 4.什么是颗粒的自由沉降速度？ 当一个小颗粒在静止气流中降落时，颗粒受到重力、浮力和阻力的作用。如果重力大于浮力，颗粒就受到一个向下的合力（它等于重力与浮力之差）的作用而加速降落。随着降落速度的增加，颗粒与空气的摩擦阻力相应增大，当阻力增大到等于重力与浮力之差时，颗粒所受的合力为零，因而加速度为零，此后颗粒即以加速度为零时的瞬时速度等速降落，这时颗粒的降落速度称为自由沉降速度（Ut） 5.实际流化现象有哪两种？通常，各自发生于什么系统？ 散式流化，发生于液-固系统；聚式流化，发生于气-固系统 6.何谓流化床层的内生不稳定性？如何抑制（提高流化质量的常用措施）？ 空穴的恶性循环 增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作 7.对于非球形颗粒，当沉降处于斯托克斯定律区时，试写出颗粒的等沉降速度当量直径de的计算式 8.在考虑流体通过固定床流动的压降时，颗粒群的平均直径是按什么原则定义的？ 以比表面积相等作为准则 流动阻力主要由颗粒层内固体表面积的大小决定，而颗粒的形状并不重要 9.气体中含有1～2微米直径的固体颗粒，应选用哪一种气固分离方法？ 10.曳力系数是如何定义的？它与哪些因素有关？ 与Rep=、有关 11.斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何？应用的前提是什么？颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？ Re<2 颗粒很小，很小 12.重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否影响气体处理量？ 沉降室底面积和沉降速度 不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了 13.评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个？ 分离效率，压降 14.为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的？锥底为何须有良好的密封？ 低负荷时，没有足够的离心力 锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起 15.广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么？ 狭义流态化指操作气速u小于ut的流化床，广义流化床则包括流化床，载流床和气力输送 16.气力输送有哪些主要优点？ 系统可密闭；输送管线设置比铺设道路更方便；设备紧凑，易连续化，自动化；同时可进行其他单元操作 17.表面曳力，形体曳力 剪力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合 压力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合 18.牛顿区 5002107时，给热系数与加热面的几何尺寸l无关，此称为自动模化区 25.核状沸腾，膜状沸腾，临界点 △t>2.2℃，加热面上有气泡产生，给热系数随△t急剧上升，此阶段为核状沸腾；△t增大到一定数值时，加热面上的汽化核心继续增多，气泡在脱离加热面之前便相互连接，形成气膜，把加热面与液体隔开，随△t的增大，给热系数下降，此阶段为不稳定膜状沸腾；从核状沸腾到膜状沸腾的转折点为临界点。 26.蒸汽冷凝的两种形式 膜状冷凝和滴状冷凝，后者给热系数比前者大5～10倍 27.黑度 实际物体与同温度黑体的辐射能力的比值 28.冷、热流体流动通道的选择原则 （1）不洁净和易结垢的液体宜在管程 （2）腐蚀性流体宜在管程 （3）压强高的流体宜在管内 （4）饱和蒸汽宜走壳程 （5）被冷却的流体宜走壳程 （6）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程 （7）流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜 传送机械 1.简述往复泵的水锤现象。往复泵的流量调节方法有几种？ 流量的不均匀时往复泵的严重缺点，它不仅是往复泵不能用于某些对流量均匀性要求较高的场所，而且使整个管路内的液体处于变速运动状态，不但增加了能量损失，且易产生冲击，造成水锤现象，并降低泵的吸入能力。 提高管路流量均运行有如下方法：（1）采用多缸往复泵（2）装置空气室 流量调节方法：（1）旁路调节（2）改变曲柄转速和活塞行程 2.什么是液体输送机械的压头或扬程？ 流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 3.离心泵的压头受哪些因素影响？ 与流量，转速，叶片形状及直径大小有关 4.后弯叶片有什么优点？有什么缺点？ 优点：后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高 缺点：产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大 5.何谓“气缚”现象？产生此现象的原因是什么？如何防止气缚？ 因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象 原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。 灌泵，排气 6.影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？ 离心泵的特性曲线指He~qv，η~qv，Pa~qv。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小 7.离心泵的工作点是如何确定的？有哪些调节流量的方法？ 离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的 调节出口阀，改变泵的转速 8.何谓泵的汽蚀？如何避免汽蚀？ 泵的气蚀是指液体在泵的最低压强处（叶轮入口）气化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象 规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度 9.什么是正位移特性？ 流量由泵决定，与管路特性无关 10.往复泵有无汽蚀现象？ 有，这是由液体气化压强所决定的 11.为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而漩涡泵启动前应打开出口阀？ 这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而漩涡泵在大流量时功率负荷最小，所以启动时要开启出口阀，使电机负荷最小 12.通风机的全压，动风压各有什么含义？为什么离心泵的H与ρ无关，而风机的全压pT 与ρ有关？ 通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。 因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按△P=ρgh可知h与ρ无关时，△P与ρ成正比 13.某离心通风机用于锅炉通风，通风机放在炉子前与放在炉子后比较，在实际通风的质量流量，电机所需功率上有何不同？为什么？ 风机在前，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大 风机在后，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小 14.离心泵的主要构件 叶轮和蜗壳 15.离心泵与往复泵的比较 泵的类型 离心泵 往复泵 流量 均匀性 均匀 不均匀 恒定性 随管路特性而变 恒定 范围 广，易达大流量 较小流量 压头大小 不易达到高压头 压头高 效率 稍低，愈偏离额定值愈小 高 适用范围 流量和压头适用范围广，尤其适用于较低压头，大流量。除高粘度物料不太适用外，可输送各种物料 适用于流量不大的高压头输送任务；输送悬浮液要采用特殊结构的隔膜泵 16.真空泵的主要特性 极限真空（残余压强），抽气速率（抽率） 过滤 1.试写出回转真空过滤机单位面积滤液量q与转速n，浸入面积分率以及过滤常数的关系式，并说明过滤面积为什么用转鼓面积A而不用A？该机的滤饼厚度是否与生产能力成正比？ q=－qe 考察方法是跟踪法，所以过滤面积为A，而体现在过滤时间里 不，滤饼厚度与q=－qe 成正比，例如，转速越快，生产能力越大，滤饼越薄 2.在表面过滤方式中，何谓架桥现象？ 在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒浸入过滤介质网孔中，称为架桥现象 3.加快过滤速率的途径有哪些？ 改变滤饼结构，改变悬浮液中的颗粒聚集状态，动态过滤 4.简述数学模型实验研究方法的主要步骤 （1）简化物理模型 （2）建立数学模型 （3）模型检验，试验定模型参数 5.颗粒群的平均直径以何为基准？为什么？ 颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准 因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关 6.过滤速率与哪些因素有关？ 过滤速率u=dq/d=中，u与均有关 7.过滤常数有哪两个？各与哪些因素有关？什么条件下才为常数？ K、 K与压差，悬浮液浓度，滤饼比阻，滤液粘度有关；与过滤介质阻力有关 恒压下才为常数 8.对什么而言？ 对生产能力（Q=V/）最大而言。Q在V～图上体现为斜率，切线处可获最大斜率，即为 9.当量直径 通过试图将非球形颗粒以某种当量的球形颗粒代表，以使所考察的领域内非球形颗粒的特型与球形颗粒等效，这一球的直径成为当量直径 dev= 10.形状系数 任何非球形颗粒的形状系数均小于1 11.分布函数 另某号筛子（尺寸为dpi）的筛过量（该筛号以下的颗粒质量的总合）占试样总量的分率为Fi，不同筛号的Fi与其筛孔尺寸dpi汇成的曲线，为分布函数 特性：对应于某一尺寸dpi的Fi值表示直径小于dpi的颗粒占全部试样的质量分率；在该批颗粒的最大直径dp，max处，其分布函数为1 12.频率函数的特性 （1）在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积；原则上讲，粒度为某一定值的颗粒的质量分率为零。 （2）频率函数曲线下的全部面积等于1 13.颗粒群平均直径的基准 应以比表积相等作为准则，确定实际颗粒群的平均直径 14.床层空隙率 描述床层中颗粒堆积的疏密程度 颗粒的形状，粒度分布都影响床层空隙的大小 15.床层比表面 单位床层体积（不是颗粒体积）具有的颗粒表面及为床层的比表面ａB=a（1-） 16.叶滤机、板框压滤机 叶滤机的主要构件是矩形或圆形滤液。操作密封，过滤面积较大（一般为20～100㎡），劳动条件较好，在需要洗涤时，洗涤液与滤液通过的途径相同，洗涤比较均匀。滤布不用装卸，一旦破损，更换较困难。密闭加压的叶滤机，结构比较复杂，造价较高。 板框压滤机优点是结构紧凑，过滤面积大，主要用于过滤含固量多的悬浮液，缺点是装卸、清洗大部分藉手工操作，劳动强度较大。 搅拌 1.简述搅拌釜中加挡板或导流筒的主要作用分别是什么 加挡板：有效地阻止容器内的圆周运动 导流筒：严格地控制流动方向，既消除了短路现象又有助于消除死区；抑制了圆周运动的扩展，对增加湍动程度，提高混合效果也有好处 2.大小不一的搅拌器能否适用同一条功率曲线？为什么？ 只要几何相似就可以使用同一根功率曲线，因为无因次化之后，使用了这一条件 3.搅拌器的两个功能是什么？改善搅拌效果的工程措施有哪些（提高液流的湍动程度）？ 两个功能：（1）产生强大的总体流动（2）产生强烈的湍动或强剪切力场 措施：（1）提高转速（2）阻止液体圆周运动，加挡板，破坏对称性（3）装导流筒，消除短路，清除死区 4.搅拌器案工作原理可分为哪几类？各类搅拌器的特点是什么？ 两大类：一类以旋桨式为代表，其工作原理与轴流泵叶轮相同，具有流量大，压头低的特点，液体在搅拌釜内主要作轴向和切向运动；一类以涡轮式为代表，其工作原理与离心泵叶轮相似，液体在搅拌釜内主要作径向和切向运动，与旋桨式相比具有流量较小，压头较高的特点。 5.搅拌器的放大准则 （1）保持搅拌雷诺数不变，n1d12=n2d22 （2）保持单位体积能耗不变，n13d12=n23d23 （3）保持叶片端部切向速度nd不变，n1d1=n2d2 （4）保持搅拌器的流量和压头之比值不变， 6.搅拌的目的是什么？ 混合（匀相），分散（液液，气液，液固），强化传热 7.为什么要提出混合尺度的概念？ 因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面 8.旋桨式，涡轮式，大叶片低转速搅拌器，各有什么特长和缺陷？ 旋桨式适用于宏观调匀，不适用于固体颗粒悬浮液；涡轮式适用于小尺度均匀，不适用于固体颗粒悬浮液；大叶片低速搅拌器适用于高粘度液体或固体颗粒悬浮液，不适用于低粘度液体混合 9.选择搅拌器放大准则的基本要求是什么？ 混合效果与小式相符 10.宏观混合与微观混合 宏观混合是从设备尺度到微团尺度或最小漩涡尺度考察物系的均匀性；微观混合是从分子尺度上考察物系的均匀性 11.常用搅拌器的性能 旋桨式：直径比容器小，转速较高，适用于低粘度液体。主要形成大循环量的总体流动，但湍流程度不高。主要适用于大尺寸的调匀，尤其适用于要求容器上下均匀的场所。 涡轮式：直径为容器直径的0.3~0.5倍，转速较高，适用于低粘度或中等粘度（<50Pas）的液体。对于要求小尺度均匀的搅拌过程更为适用，对易于分层的物料（如含有较重固体颗粒的悬浮液）不甚合适。 大叶片低转速：桨叶尺寸大，转速低，旋转直径约为0.5~0.8倍的搅拌釜直径，可用于较高粘度液体的搅拌。 12.影响搅拌功率的因素 几何因素：搅拌器的直径d ；搅拌器叶片数、形状以及叶片长度l和宽度B ；容器直径D ；容器中所装液体的高度h ；搅拌器距离容器底部的距离h1 ；挡板的数目及宽度b 物理因素：液体的密度、粘度、搅拌器转速n 13.搅拌功率的分配 等功率条件下，加大直径降低转速，更多的功率消耗于总体流动，有利于大尺度上的调匀；反之，减小直径提高转速，则更多的功率消耗于湍动，有利于微观混合。 流动 1.层流与湍流的本质区别 是否存在流速u，压强P的脉动性，即是否存在流涕质点的脉动性 2.什么是流涕流动的边界层？边界层分离的条件是什么？ 流速降为未受边壁影响流速（来流速度）的99%以内的区域为边界层，即边界影响未及的区域。 流道扩大造成逆压强梯度，逆压强梯度容易造成边界层的分离 边界层分离造成大量漩涡，大大增加机械能消耗 3.动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，二者关系如何？ 当机械能守恒定律应用于实际流体时，由于流体的粘性导致机械能的耗损，在机械能恒算式中将出现Hf项，但动量守恒只是将力和动量变化率联系起来，未涉及能量和消耗问题 4.塑性流体 只有当施加的剪应力大于某一临界值（屈服应力）后才开始流动 5.涨塑性 在某一剪切范围内表现出剪切增稠现象，即粘度随剪切率增大而升高 6.假塑性 在某一剪切率范围内，粘度随剪切率增高而下降的剪切稀化现象 7.触变性，震凝性 随τ作用时间延续，du/dy增大，粘度变小。当一定剪应力τ所作用的时间足够长后，粘度达到定态的平衡值，称触变性；反之，粘度随剪切力作用时间延长而增大的行为称震凝性。 8.粘弹性 爬捍效应，挤出胀大，无管虹吸 9.何谓泊谡叶方程？其应用条件有哪些？ △=32uL/d2 不可压缩流体在直圆管中做定态流动，流动时的阻力损失计算 10.何谓轨线？何谓流线？为什么流线互不相交？ 轨线是某一流体质点的运动轨迹，描述的是同一质点在不同时刻的位置（拉格朗日） 流线上各点的切线表示同一时刻各点的速度方向，描述的是同一瞬间不同质点的速度方向（欧拉） 同一点在指定某一时刻只有一个速度 11.动能校正系数α为什么总是大于，等于1？ 根据α=dA ，可知流体界面速度分布越均匀，α越小。可认为湍流速度分布是均匀的，代入上式，得α接近于1 12.流体流动过程中，稳定性是指什么？定态性是指什么？ 系统对外界扰动的反应 有关运动参数随时间的变化情况 13.因次分析法规化试验的主要步骤 （1）析因实验——寻找影响过程的主要因素 （2）规划试验——减少实验工作量 （3）数据处理——实验结果的正确表达 14.什么是连续性假设？质点的涵义是什么？ 假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多 15.描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点？ 前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态 16.粘性的物理本质是什么？为什么温度上升，气体粘度上升，而液体粘度下降？ 分子间的引力和分子的热运动 气体分子间距较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体分子间距较小，一分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 17.静压强有什么特征？ （1）静止流体中任意界面上只受到大小相等，方向相反，垂直于作用面的压力 （2）作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等 （3）压强各向传递 18.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 由静力学方程可以导出△P=H（ρ冷-ρ热）g，所以H增加，压强增加，拔风量大 19.什么叫均匀分布？什么叫均匀流段？ 前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行，无迁移加速度 20.柏努利方程的应用条件有哪些？ 重力场下，不可压缩，理想流体做定态流动，流体微元与其他微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系 21.雷诺数的物理意义是什么？ 惯性力与粘性力之比 22.何谓水力光滑管？何谓完全湍流粗糙管？ 当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。 23.非圆形管的水力当量直径是如何定义的？能否按uπde2  /4计算流量？ 定义为4A/Π。不能按该式计算流量 24.在漫流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？ 因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。 25.是否在任何管路中，流量增大则阻力损失就增大；流量减小则阻力损失就减小？为什么？ 不一定，具体要看管路状况是否变化。 26.系统与控制体 系统或物系是包含众多流体质点的集合。系统与辩解之间的分界面为系统的边界。系统与外界可以有力的作用与能量的交换，但没有质量交换，系统的边界随着流体一起运动，因而其形状和大小都可随时间而变化。（拉格朗日） 当划定一固定的空间体积来考察问题，该空间体积称为控制体。构成控制体空间界面称为控制面。控制面是封闭的固定界面，流体可以自由进出控制体，控制面上可以有力的作用与能量的交换（欧拉） 27.定态流动 运动空间个点的状态不随时间而变化 28.平均流速 单位时间内流体在流动方向上流经的距离称为流速，在流体流动中通常按流量相等的原则来确定平均流速 29.伯努利方程的物理意义 在流体流动中，位能，压强能，动能可相互转换，但其和保持不变 30.理想流体与非理想流体 前者粘度为零，后者为粘性流体 31.局部阻力当量长度 近似地认为局部阻力损失可以相当于某个长度的直管 32.可压缩流体 有较大的压缩性，密度随压强变化 33.转子流量计的特点 恒流速，恒压差 蒸发 1.蒸发操作节能的措施 除采用多效蒸发外，还可从下面三个方面入手：二次蒸汽的利用，冷凝水的利用，热泵蒸发。 2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪？循环型蒸发器中，降低单程气化率的目的是什么？ 不仅提高，更重要在于降低单程气化率 减缓结垢现象 3.蒸发操作不同于一般环热过程的主要点有哪些？ 溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其他单元操作相比节能更重要 4.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的汽液环状流动的区域 因为该区域的给热系数最大 5.提高蒸发器生产强度的途径有哪些？ U上升，降低单程气化率，K上升；提高真空度，t下降，增加传热推动力 6.分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度，温度，完成液浓度，加热蒸汽压强以及冷凝器操作压强均相等 单效间歇蒸发起先小，生产能力大 7.多效蒸发的效数受哪些限制 经济上限制：W/D的上升达不到与效数成正比，W/A的下降与效数成反比快；技术上限制：必须小于T-t0，而T-t0是有限的 8.比较单效与多效蒸发之优缺点 单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性高