化工原理實(shí)驗(yàn)課課后習(xí)題答案

1、流體流動(dòng)阻力的測(cè)定1. 如何檢驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈？答：可通過(guò)觀察離心泵進(jìn)口處的真空表和岀口處壓力表的讀數(shù)，在開機(jī)前假設(shè)真空表和 壓力表的讀數(shù)均為零，說(shuō)明系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排干凈；假設(shè)開機(jī)后真 空表和壓力表的讀數(shù)為零，那么說(shuō)明，系統(tǒng)內(nèi)的空氣沒(méi)排干凈。2. U行壓差計(jì)的零位應(yīng)如何校正？答：先翻開平衡閥，關(guān)閉二個(gè)截止閥，即可U行壓差計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)3. 進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的排氣工作時(shí)，是否應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的岀口閥門？為 什么？答：在進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的排氣時(shí)，不應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的岀口閥門， 因?yàn)閷缈陂y門是排氣的通道，假設(shè)關(guān)閉，將無(wú)法排氣，啟動(dòng)離心泵 后會(huì)發(fā)生氣縛現(xiàn)象，無(wú)法輸送液體。4待測(cè)截止閥接近岀水管口，即使在最大流

2、量下，其引壓管內(nèi)的 氣體也不能完全排出。試分析原因，應(yīng)該采取何種措施？答：待截止閥接近進(jìn)水口，截止閥對(duì)水有一個(gè)阻力，假設(shè)流量越大，突然 縮小直至流回截止閥，阻力就會(huì)最大，致使引壓管內(nèi)氣體很難排 岀。改良措施是讓截止閥與引壓閥管之間的距離稍微大些。5測(cè)壓孔的大小和位置，測(cè)壓導(dǎo)管的粗細(xì)和長(zhǎng)短對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影 響？為什么？答：由公式？?2?p可知，在一定u下，突然擴(kuò)大， p增大，那么壓差計(jì)讀數(shù)變大；2u?反之，突然縮小E，例如：使三= 0.5，Ap減小，那么壓差計(jì)讀數(shù)變小。6試解釋突然擴(kuò)大、突然縮小的壓差計(jì)讀數(shù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有什么 不同現(xiàn)象？答：hf與很多值有關(guān)，Re是其中之一，而入是為了研究 hf而引入

3、的一個(gè)常數(shù)，所以它也和很多量有關(guān)，不能單單取決于 Re，而在Re在一定范圍內(nèi)的時(shí)候，其他的變量對(duì)于入處于一個(gè)相對(duì) 較差的位置，可以認(rèn)為入與Re關(guān)系統(tǒng)一。7.不同管徑、不同水溫下測(cè)定的？Re曲線數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)到同一曲 線？答：hf與很多值有關(guān)，Re是其中之一，而入是為了研究hf而 引入的一個(gè)常數(shù)，所以它也和很多量有關(guān)，不能單單取決于Re,而在Re在一定范圍內(nèi)的時(shí)候，其他的變量對(duì)于入處于一個(gè)相對(duì)較差 的位置，可以認(rèn)為入與Re關(guān)系統(tǒng)一。正如 Re在3X 103105范圍 內(nèi)，入與Re的關(guān)系遵循 Blasius 關(guān)系式，即入=0.3163/Re0.25 8在？Re曲線中，本實(shí)驗(yàn)裝置所測(cè) Re在一定范圍內(nèi)

4、變化，如何 增大或減小Re的變化范圍？答：Re?du?, d為直管內(nèi)徑，mu為 流體平均速度，m/s； ?為流體的平均密度，kg/m3 ； s。?為流體的 平均黏度，Pa 8本實(shí)驗(yàn)以水作為介質(zhì)，作出？Re曲線，對(duì)其他流體是否適用？ 為什么？答：可以使用，因?yàn)樵谕牧鲄^(qū)內(nèi)入=f (Re, ?)o說(shuō)明在影 響入的因素中并不包含流體d本身的特性，即說(shuō)明用什么流體 與?-Re無(wú)關(guān)，所以只要是牛頓型流體，在相同管路中以同樣的速 度流動(dòng)，就滿足同一個(gè)?-Re關(guān)系。9.影響？值測(cè)量準(zhǔn)確度的因素有哪些 答: ?2d?p?，d為直管內(nèi)徑， m ?為流體的平均密度，kg/m3 ； u為流體平均速 2?u?度，m/s

5、； ?p 為兩測(cè)壓點(diǎn)之間的壓強(qiáng)差，PaAp=p1-p2，pl為上游測(cè)壓截面的壓強(qiáng)，Pa； p2為下游測(cè)壓截面的壓強(qiáng)，Pa離心泵特性曲線的測(cè)定1. 為什么啟動(dòng)離心泵前要先灌泵？如果灌水排氣后泵仍啟動(dòng)不起來(lái)，你認(rèn)為可能是什么原因？答：離心泵假設(shè)在啟動(dòng)前未充滿液體，那么泵殼內(nèi)存在空氣。由于空 氣密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。此時(shí)，在吸入口處所形成 的真空缺乏以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動(dòng)離心泵，但不能輸送液體。泵不啟動(dòng)可能是電路問(wèn)題或是泵本身已損壞，即使電機(jī)的三相電 接反了，泵也會(huì)啟動(dòng)的。2為什么啟動(dòng)離心泵時(shí)要關(guān)岀口調(diào)節(jié)閥和功率表開關(guān)？啟動(dòng)離心 泵后假設(shè)岀口閥不開，岀口處壓力表的讀數(shù)是否會(huì)一直上升，為什

6、 么？答：關(guān)閉閥門的原因從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上分析：開閥門意味著揚(yáng)程 極小，這意味著電機(jī)功率極大，會(huì)燒壞電機(jī)。當(dāng)泵不被損壞時(shí)， 真空表和壓力表讀數(shù)會(huì)恒定不變，水泵不排水空轉(zhuǎn)不受外網(wǎng)特性 曲線影響造成的。3 什么情況下會(huì)岀現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？答：金屬外表受到壓力大、頻率高的沖擊而剝蝕以及氣泡內(nèi)夾帶的少量氧氣等活潑氣體對(duì)金屬表2面的電化學(xué)腐蝕等，使葉輪外表呈現(xiàn)海綿狀、魚鱗狀破壞。4 為什么泵的流量改變可通過(guò)岀口閥的調(diào)節(jié)來(lái)到達(dá)？是否還有其他方法來(lái)調(diào)節(jié)流量？答：用出口閥門調(diào)節(jié)流量而不用泵前閥門調(diào)節(jié)流量保證泵內(nèi)始終充滿水，用泵前閥門調(diào)節(jié)過(guò)度時(shí)會(huì)造成泵內(nèi)岀現(xiàn)負(fù)壓，使葉輪氧化，腐蝕泵。還有的調(diào)節(jié)方式就是增加變頻 裝置，很好用

7、的。5 正常工作的離心泵，在其進(jìn)口管線上設(shè)閥門是否合理？為什 么？答：合理，主要就是檢修，否那么可以不用閥門。6 為什么在離心泵吸入管路上安裝底閥？二|答：為便于使泵內(nèi)充滿液體，在吸入管底部安裝帶吸濾網(wǎng)的底閥， 底閥為止逆閥，濾網(wǎng)是為了防止固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)而損壞葉輪的 葉片或阻礙泵的正常操作。7測(cè)定離心泵的特性曲線為什么要保持轉(zhuǎn)速的恒定？答：離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速 n下測(cè)定的，當(dāng)n改變時(shí)，泵的流量Q 揚(yáng)程H及功率P也相應(yīng)改變。對(duì)同一型號(hào)泵、同一種液體，在效 率n不變的條件下，QH P隨n的變化關(guān)系如下式所示見課本81頁(yè)當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速變化小于 20%寸，效率根本不變。8 為什么流量越大，入口真

8、空表讀數(shù)越大而岀口壓力表讀數(shù)越 ?。看穑簱?jù)離心泵的特征曲線，岀口閥門開大后，泵的流速增加， 揚(yáng)程降低，故岀口壓力降低；進(jìn)口管道的流速增加，進(jìn)口管的阻 力降增加，故真空度增加，真空計(jì)讀數(shù)增加。過(guò)濾實(shí)驗(yàn)1. 為什么過(guò)濾開始時(shí)，濾液常有些混濁，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后濾液才轉(zhuǎn)清？答：因?yàn)閯傞_始的時(shí)候?yàn)V布沒(méi)有固體附著，所以空隙較大， 渾濁液會(huì)通過(guò)濾布，從而濾液是渾濁的。當(dāng)一段時(shí)間后，待過(guò)濾 液體中的固體會(huì)填滿濾布上的空隙從而使固體顆粒不能通過(guò)濾布，此時(shí)的液體就會(huì)變得清澈。2. 濾漿濃度和過(guò)濾壓強(qiáng)對(duì) K有何影響？答：濾漿濃度越大濾漿的黏 度也越大，K值將越?。贿^(guò)濾壓強(qiáng)的增大，同時(shí)影響比阻和壓縮指 數(shù)，但總體來(lái)說(shuō)

9、K值也會(huì)隨之增大。4. q取大一點(diǎn)好還是取小一點(diǎn)好？同一次實(shí)驗(yàn)q不同，所得出的K、qe會(huì)不會(huì)不同？ Q為什么去平均值？ 答： q應(yīng)適當(dāng)?shù)娜。?估算實(shí)驗(yàn)總用時(shí)，大概取 78個(gè)點(diǎn)，可平均取或取不同的厶 q，得 出的k、qe影響不大；而因?yàn)槲覀兯愠鰜?lái)的 t/ q是該過(guò)濾量段 的平均時(shí)間，其值在表示該濾液量中段更顯其準(zhǔn)確性。總傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)1. 訓(xùn)感議嚇取刖聖1Q 心1 +十丫十也dt冬厶2那么.曲魁魄討麻赫靛妬軋堿弋k m為翅器鋼聒閥禪乩 nr - UW*J.唯1實(shí)驗(yàn)邛黑方忻紺何強(qiáng)吃傅耶Y至菸咼心匱E的封探憐赫強(qiáng)憂措JS口芋 h建少持感鍛腫的耳虔水平管束.減少垂畳方可上盲蕊，采庠崔列；垂査根或昔；

10、開秋旬的書.或圧箜卄荒玉尿生.左俸獺考EFT才打血傳科卷化暗的表而粗暫也海面胃俚.嬌招金直粒*如表而話性酬足醉、畫喬:.在卿中蜒時(shí)訓(xùn)鵡強(qiáng)雜1務(wù)卿躍師赭脯櫓豳.黝翥內(nèi)麟盤帥鏈U豐駭氛管對(duì)軟鐵t恥胭陽(yáng)1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蒸汽溫度改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響？如何保持蒸汽溫度恒定？答：蒸汽溫度提高，只影響 tm，T增大，tm增 大，在其它條件不變的情況下，從公式可以看岀，對(duì)流傳熱系數(shù) 減小。措施：及時(shí)排除不凝氣體和冷凝水，保持蒸汽壓力恒定。3. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如何判斷傳熱到達(dá)穩(wěn)定？答：在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，如果在溫度顯示儀上蒸汽的溫度和空氣的出口溫度都為穩(wěn) 定值，即表示傳熱到達(dá)穩(wěn)定。4. 蒸汽冷凝過(guò)程中不凝性

11、氣體存在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么影響？應(yīng) 采取什么措施解決？ 答：在套管換熱器中，環(huán)隙中通水蒸汽，內(nèi) 管管內(nèi)通空氣，水蒸汽冷凝放熱加熱空氣，空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)i與總傳熱系數(shù)K有以下關(guān)系：假設(shè)有不凝氣體存在，使得減小，K 減小。措施：因?yàn)檎羝淠齻鳠嵯禂?shù)很大，空氣的傳熱系數(shù)較小， 為了提高總傳熱系數(shù)，主要提高管內(nèi)的傳熱系數(shù)湍動(dòng)程度比擬容易，及時(shí)排除不凝氣體。1 其它條件不變，只改變回流比對(duì)塔的性能有何影響？答：精餾中的回流比R,在塔的設(shè)計(jì)中是影響設(shè)備費(fèi)用塔板數(shù)、再沸器、 及冷凝器傳熱面積和操作費(fèi)用加熱蒸汽及冷卻水消耗量的 一個(gè)重要因素，所以應(yīng)該選擇適宜的回流比。在操作中，它是一 對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量有重

12、大影響而又便于調(diào)節(jié)的參數(shù)。2 進(jìn)料板的位置是否可以任意選擇？它對(duì)塔的性能有何影響？答：冷液進(jìn)料時(shí)，q線斜率大于零，所以提餾段操作線原理平衡線， 與其他進(jìn)料狀況相比要想到達(dá)相同的別離效果，必須減少板數(shù)， 但實(shí)際板數(shù)不會(huì)變，使得別離效果更好。進(jìn)料位置會(huì)上移。3.查取進(jìn)料液的汽化潛熱時(shí)定性溫度如何取？答：取進(jìn)料管入口與岀口溫度的算術(shù)平均值作為進(jìn)料液的汽化潛 熱時(shí)的定性溫度。4進(jìn)料狀態(tài)對(duì)精餾塔操作有何影響？確定q線需測(cè)定哪幾個(gè)量？答：在回流比R、xf、Xd、xw一定的情況下，q值減小，即進(jìn)料前經(jīng) 過(guò)預(yù)熱或者局部汽化，精餾段操作線不變，但提餾段操作線斜率 變大越靠近平衡線，所需的理論板數(shù)N越多。5 .塔

13、頂冷液回流對(duì)塔操作有何影響？答：冷凝液成為回流液的一局部，由于這局部的冷凝，上升到精餾段的蒸汽量比提留段少，費(fèi)蒸汽。6 利用本實(shí)驗(yàn)裝置能否得到 98% 質(zhì)量以上的乙醇？為什么？答：不能。在本次實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出的塔板的效率非常低，僅為40%左右，要到達(dá)此值，塔要無(wú)限高，與實(shí)驗(yàn)高度不符。7 .全回流操作在生產(chǎn)中有何實(shí)際意義 ？答：塔頂上升的蒸汽經(jīng)冷 凝后全部回流到塔內(nèi)，這種操作方式叫全回流；塔頂和塔底產(chǎn)品 產(chǎn)量均為零，既不想塔內(nèi)進(jìn)料也不從塔內(nèi)取料，無(wú)精餾段和提餾 段之分，操作線為yn+1=yn,所需理論板數(shù)最少；在精餾生產(chǎn)停車 時(shí)利用全回流可以調(diào)整塔使塔穩(wěn)定8精餾操作中為什么塔釜壓力是一個(gè)重要參數(shù)？它

14、與哪些因素有關(guān)？答：塔壓反映了塔內(nèi)部組分的變化、塔負(fù)荷情況等。9 操作中增加回流比的方法是什么？能否采用減少塔頂出料量D的方法？答：相同的物系，到達(dá)相同的別離要求，假設(shè)進(jìn)料狀況參 數(shù)q值越小，對(duì)應(yīng)的最的回流比越大；同一物系別離，進(jìn)料組成 及熱狀況相同，Xd越大，Rnin就越大，最小回流比與一定別離要求 是緊密聯(lián)系的。10本實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)料狀況為冷態(tài)進(jìn)料，當(dāng)進(jìn)料量太大時(shí)，為什么 會(huì)岀現(xiàn)精餾段干板，甚至岀現(xiàn)塔頂既無(wú)回流也無(wú)岀料的現(xiàn)象？應(yīng) 如何調(diào)節(jié)？答：進(jìn)料過(guò)大容易導(dǎo)致塔釜部熱量負(fù)荷升高，引起三 點(diǎn)溫度下滑；可以換熱或提高釜部熱量1. 測(cè)定吸收系數(shù)KYa和厶P/Z u關(guān)系曲線有何實(shí)際意義？答： P/Zu

15、曲線是描述流體力學(xué)的特性也是吸收設(shè)備主要參數(shù)，為 了計(jì)算填料塔的動(dòng)力消耗也需流體力學(xué)特性，確定填料塔適宜操 作范圍及選擇適宜的氣液負(fù)荷。2. 測(cè)定曲線和吸收系數(shù)分別需測(cè)哪些量？答：空塔氣速u;填料層壓降 P；塔頂表壓大??；吸收系數(shù) KYa空氣流量；氨氣流量； 進(jìn)塔和岀塔氣體濃度；操作狀態(tài)下的溫度、壓強(qiáng)；塔頂、塔底液相濃度。3. 試分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣速對(duì) KYa和厶P/Z的影響。 答：由 P/Z u曲線可知，當(dāng)1=0時(shí)，隨u增大， P/Z也增大，兩者呈直線 關(guān)系；當(dāng)I工0時(shí)，隨u增大， P/Z也增大，在截點(diǎn)與液泛點(diǎn)之間呈微小變化， P/Z增加相對(duì)較快，在液泛點(diǎn)以上u稍微增加一 些， P/Z有明顯變

16、化，阻力增加，不能下流，而對(duì)KYa由于隨u增大在一定范圍內(nèi)吸收增大反而不吸收，KYa變?yōu)?。4. 當(dāng)氣體溫度與吸收劑溫度不同時(shí)，應(yīng)按哪種溫度計(jì)算亨利系數(shù)？答：以為E隨物系而變，一定物系 T增加E增大，當(dāng)氣體溫度與吸收劑溫度不同時(shí)應(yīng)用吸收劑溫度來(lái)計(jì)算亨利系數(shù)。5. 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在其他條件不變的情況，增大氣體流量(空氣的流量)，吸收率、吸收系數(shù) KYa及傳質(zhì)單元數(shù)NOG傳質(zhì)單元高 度HOG分別如何變化？是否與理論分析一致，為什么？答：由記錄測(cè)定兩組體積吸收系數(shù)可以看出，假設(shè)是增大空氣流量吸收系 數(shù)KYa減小，那么增大 V (空氣流量)時(shí)那么 GA必增大，傳質(zhì)單元 高度HOG不變，與理論分析差不多

17、。6. 在不改變進(jìn)塔氣體濃度的前提下，如何提高出塔氨水濃度？答：當(dāng) Y1 不變時(shí) X1=(Y1-Y2)/(L/G)+X2 知在 Y1、Y2都不變時(shí)增大X2，即吸收劑所含溶質(zhì)組成，那么可使 X1增大， 那么提高了出塔氨水濃度。7. 填料吸收塔塔底為什么必須設(shè)置液封管路？答：為了防止塔外氣體進(jìn)入塔內(nèi)影響吸收效率，同時(shí)還可以起到穩(wěn)定塔內(nèi)氣體壓 力的作用。1. 為什么在操作中要先開鼓風(fēng)機(jī)送氣，而后通電加熱？ 答：先開 風(fēng)機(jī)是為了防止空氣不流通而燒壞電加熱器。2. 如果氣流溫度不同時(shí)，枯燥速率曲線有何變化？ 答：枯燥速率 的定義：恒速枯燥階段：濕物料在恒速枯燥條件下進(jìn)行時(shí)，物料 外表的濕度B等于空氣的濕

18、球溫度tw，當(dāng)tw為定值時(shí)，物料外表 的空氣濕含量HW也為定值。由于物料外表和空氣間傳熱和傳質(zhì)過(guò) 程與測(cè)濕球溫度時(shí)的情況根本相同。所以 dQ/sdt=a(t-tw),dw/sdt=Kh(Hsw-H) 而枯燥是在恒定空氣條件下 進(jìn)行的。故隨空氣條件而變的a和 kH均保持恒定不變，而且(t tw)和(HW-H也為恒定值。由此可知：濕物料和空氣間 的傳熱速率及傳質(zhì)速率均保持不變。即濕物料以恒定速率向空氣 中、氣化水分。而且此階段，空氣傳給濕物料的濕熱恰好等于水 分氣化所需的汽化熱，即 dQ=rdH,U=dW/Sdt=kH(Ht-H)=a/r(t-tw) 由此可知，在第一階段恒速枯燥階段，U隨氣流溫度升高而增大。降速枯燥階段：由