化工原理实验课后思考题答案及习题.doc

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1、实验一流体流动阻力的测定1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读 数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。3.在 U 形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？ 答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目

2、的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下 的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 4.U 行压差计的零位应如何校正？ 答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可 U 行压差计进行零点校验。5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：为对数可以把乘、除因变成加、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.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用 U 形管压差计

3、，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.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭 流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的； 这个在水力计算速查表中也有反映出的。你在实际测试的时候是要打开流量调解阀的；肯定在尾部会有一个流量计；当出溜一段时间后；管内流体流态稳定后；即可测试。在测试前；校核设备

4、 和仪表时；流量调解阀是关闭的；当测试时肯定是打开的8.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。9.以水作介质所测得的-Re 关系能否用于其它流体？答：可以。因为=f(Re,/d)，即-Re 关系于管内介质种类无关，只与管子的相对粗糙度有关。所以只要相对粗糙度相同，不论流体种类如何，-Re 关系就都相同。10.在不同设备上，不同水温下测定的Re 数据能否关联在同一条曲线上？答：=f(Re,/d

5、)，即Re 数据能否关联取决于相对粗糙度是否相同。在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的Re 数据，若其对应的相对粗糙度相同，则可以关联在同一条曲 线上，与水温无关。11.测压口，孔边缘有毛刺、安装不垂直，对静压测量有何影响？答：没有影响.静压是流体内部分子运动造成的 .表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响. 12.在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？ 答：对装置做排气工作时，先要打开出口阀，使流体流动稳定后，再关闭流程尾部的出口阀，这样可使管中有较大压力使得气体排出。

6、排气时出口阀一定要关闭，以防止排气不充分。实验二离心泵1.离心泵启动前为什么要先灌水排气？本实验装置中的离心泵在安装上有何特点?答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。2.启动泵前为什么要关闭出口阀，启动后，再逐渐开大？停泵时，也要先关闭出口阀？答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率 N。根据离心泵特性曲线，当Q=0 时 N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底 阀的作用。3.离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关？ 答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际工作压头和流量不仅与离心泵本身的

7、性能有关，还与管路的特性有关。 4.离心泵流量增大，压力表与真空表的数值如何变化？为什么？ 答：流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小。 流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率 N 是一定的 N=电动机输出功率=电动机输入功率电动机效率，而轴功率 N 又为： N = Neh = (rQH ) (102h) ，当 N=恒量，Q 与 H之间关系为：QH而 H = p rg 而 HP所以流量增大，出口处压强表的读数变小。5.为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？其他方

8、法调节流量？答：用出口阀门调解流量而不用泵前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。 还有的调节方式就是增加变频 装置。6.什么情况下会出现“汽蚀”现象？ 答：当泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化， 气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“汽蚀”现象，7.离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理？为什么？ 答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压 强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

9、8.为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？ 答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。电机坏了，无法正常工作。9.为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方法调节泵的流量？ 答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种 方法优点：方便、快捷、流量可以连续变化，缺点：阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分 能量、不经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。10.离心泵

10、启动后,如果不开出口阀门,压力表读数是否会逐渐上升?为什么？答：不会，也就能升到额定扬程的 1.1 至 1.3 倍。二力平衡 11.正常工作的离心泵，在进口管上设置阀门是否合理，为什么？ 答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压 强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力 而使流体无足 够的压强差实现这一流动过程。12.试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为 1200 kgm-3 的盐水，在相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？同一排量时的功率是否变化？答：本题是研究密度对离心泵有关性能参数的

11、影响。由离心泵的基本方程简化式： 可以看出离心 泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大。即： N。又因为其它因素不变的情况下 Hg而安装高度减小。实验三流量计校正1.Co 与哪些因素有关？答：孔流系数由孔板的形状、测压口位置、孔径与管径之比 d0/d1 和雷洛系数 Re 决定。2.如何检查系统的排气是否完全？答：直到排气阀指导系统中无气泡为止。3.离心泵启动时应注意什么？答：（1）泵入口阀全开，出口阀全关，启动电机，全面检查机泵的运转情况。（2）当泵出口压力高于操作压力时，逐步打开出口阀，控制泵的流量、压力。 （3）检查电机电流是否在额定值以内，如泵在额定流量

12、运转而电机超负荷时应停泵检查。4.孔板、文丘里流量计安装时各应注意什么问题? 答：对准位置、准确安装喉部5.如何检查系统排气是否完全？ 先打开出口阀排净管路中的空气，然后关闭出口阀打开 U 型压差计的排气阀，打开并开大转子流量计的流速6.从实验中，可以直接得到R-V 的校正曲线，经整理后也可以得到 C。-Re 的曲线，这两种表示方法各有什么优点？答：实验中的方法更直接、更准确，这里提到的方法更直观！实验五洞道干燥1.什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。本

13、实验中，固定蝶阀使流速固定在 120m3/h；密封干燥厢并利用加热保持温度恒定在 75；湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。2. 控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？答：恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。3. 为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？答：让加热器通过风冷慢慢加热

14、，避免损坏加热器，反之，如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器。理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。湿毛毡恒重时，即为实验结束。4. 若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？答：若加大热空气流量，干燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短，临界湿含量降低。这是因为风速增加后，加快啦热空气的排湿能力。实验六 蒸汽空气总传热系数 K1.在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示

15、什么位置的密度，应在什么条件下进行计算。答：计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值不一致。前者的密度为空气入口处温度下的密度，而后者为空气定性温度（平均温度）下的密度。 2.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？如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对关联式有何影响？ 答：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。采用不同压强的蒸汽进行实验，对关联式基本无影响。因为(2g3r/dt)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和均增加，其它参数不变，故(2g3r/dt)1/4 变化不大，所以认为蒸汽压强对关联

16、式无影响。4.影响给热系数的因素和强化传热的途径有哪些？答：影响给热系数的因素：流体流动的速度：传热边界层中的导热是对流传热的主要矛盾。显然，增大流速可以使传热边界层减薄，从而使 增大，使对流传热过程得以强化。流体的对流状况：是采用自然对流抑或采用强制对流。显然，强制对流时流体的流速较自然对流为高。流体的种类；液体、气体、蒸气。流体的性质：影响较大的有流体的比热、导热系数、密度、粘度等。如导热系数大的流体， 传热边界层的热阻就小，给热系数较大。粘度大的流体，在同等流速下，Re 数小，传热边界层相应较厚，给热系数便小。传热面的形状、位置和大小：不同形状的传热面，如圆管或平板或管束；是在管内还是管

17、外；是垂直放置还是水平放置；以及不同的管径和长度都对有影响。 所谓强化传热，就是设法提高传热的速率。从传热速率方程式 Q=KAt 中可以看出，提高 K、A、t 中任何一项都可以强化传热，即增大传热面积、提高传热的温度差和提高传热系数。实验七 填料吸1.分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率N A 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成y2 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力 Dym 的增大引起，此时吸

18、收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，1 K溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力a =& m ka 将随之y y减小，结果使吸收效果变好， y m 或许会减小。对于气膜控制的过程，降2 降低，而平均推动力 Dy1 K低操作温度，过程阻力a =& m ky ya 不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好2.填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何让设计的？答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。填料吸收塔一波采用 U

19、 形管或液封罐型液封装置。液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系 统内或介质外泄。U 形管型液封装置是利用 U 形管内充满液体，依靠 U 形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。 3.填料塔吸收传质系数的测定中,KXa 有什么工程意义 答：由 Ka 可以确定传质单元高度，从而可以找出填料层的高度4.为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？答:易溶气体的吸收过程是气膜控制，如 HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于 CO2 的溶解度和 HCl 比起来差远了，应该属于液膜控制.5.当气体温度和液体温度不同

20、时，应用什么温度计算亨利系数答：液体温度，由于亨利定律 1 般适应于稀溶液，如难容气体的溶解，这类溶解的传质进程属于液膜控制（m 值大），液体的影响比较大，故选择液体温度。实验八精馏塔1 什么是全回流，全回流时的操作特征是什么？如何测定全回流是的总板效率？答：在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比 R 等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。2 如何判断塔的操作已达到稳定？影响精馏操作稳定的因素有哪些？答：当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶

21、回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。3 影响板式效率的因素有哪些？答：物质的物理性质的影响，流体力学状态和塔板结构的影响。4 进料量对塔板层有无影响？为什么？答：无影响。 因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是 xF，x D，xw，R 和 q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。5 回流温度对塔的操作有何影响？答：馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。6 板式塔有哪些不正常操作状况，针对本实验装置，如何处理液泛或塔板漏液 ?答：夹带液泛，溢流液泛，漏液。7 测量全回流和部分回流总板效率与单板效率时各需测几个参数？答：全回流：塔顶，

22、塔底取样，用折光仪测得其组成。 部分回流：各板取样，用折光仪测得其组成。8 全回流时测得板式塔上第 n、n-1 层液相组成，如何求得 xn*? 部分回流时，又如何求 xn* ？9 在全回流时，测得板式塔上第 n、n-1 层液相组成后，能否求出第 n 层塔板上的以汽相组成变化 表示的单板效率 EmV？10.查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？答：水和乙醇的最低恒沸温度。11.若测得单板效率超过 100%，做何解释？ 答：在精馏操作中，液体沿精馏塔板面流动时，易挥发组分浓度逐渐降低，对 n 板而言，其上液相组成由 Xn-1 的高浓度降为 Xn 的低浓度，尤其塔板直径较大、液体流径较长时，液体在板

23、上的 浓度差异更加明显，这就使得穿过板上液层而上升的气相有机会与浓度高于 Xn 的液体相接触，从而得到较大程度的增浓。Yn 为离开第 n 板上各处液面的气相平均浓度，而 yn*是与离开第 n 板的最终液相浓度 Xn 成平衡的气相浓度，yn 有可能大于 yn*，致使 ynyn+1，此时，单板效率 EMV就超过 100%12.是否精馏塔越高，产量越大？答：否13.将精馏塔加高能否得到无水酒精？答：不能14.操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 答：加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率.加大回流比能提高塔顶馏出液组成 xD，但能耗也随之增加。15.精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的办法是什么？答：降低采出率,即减少采出率. 降低回流比。