化工原理試驗課后思考題答案及習(xí)題

1、實驗一流體流動阻力的測定1. 進(jìn)行測試系統(tǒng)的排氣工作時，是否應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的出口閥門？為什么？ 答：在進(jìn)行測試系統(tǒng)的排氣時，不應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的出口閥門，因為出口閥門是排氣的通道，若關(guān)閉，將無法排氣，啟動離心泵后會發(fā)生氣縛現(xiàn)象，無法輸送 液體。2. 如何檢驗系統(tǒng)內(nèi)的空氣已被排除干凈？ 答：可通過觀察離心泵進(jìn)口處的真空表和出口處壓力表的讀數(shù)，在開機(jī)前若真空表和壓力表的讀 數(shù)均為零，表明系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排干凈；若開機(jī)后真空表和壓力表的讀數(shù)為零，則表明，系統(tǒng)內(nèi) 的空氣沒排干凈。3. 在U形壓差計上裝設(shè)“平衡閥”有何作用？在什么情況下它是開著的，又在什么情況下它應(yīng)該 關(guān)閉的？ 答：用來改變流經(jīng)閥門的流動阻力以達(dá)到

2、調(diào)節(jié)流量的目的，其作用對象是系統(tǒng)的阻力，平衡閥能 夠?qū)⑿碌乃堪凑赵O(shè)計計算的比例平衡分配，各支路同時按比例增減，仍然滿足當(dāng)前氣候需要下 的部份負(fù)荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡閥在投運時是打開的，正常運行時是關(guān)閉的。4. U 行壓差計的零位應(yīng)如何校正？答：打開平衡閥，關(guān)閉二個截止閥，即可 U行壓差計進(jìn)行零點校驗。5. 為什么本實驗數(shù)據(jù)須在對數(shù)坐標(biāo)紙上進(jìn)行標(biāo)繪？ 答：為對數(shù)可以把乘、除因變成加、減，用對數(shù)坐標(biāo)既可以把大數(shù)變成小數(shù)，又可以把小數(shù)擴(kuò)大 取值范圍，使坐標(biāo)點更為集中清晰，作出來的圖一目了然。6. 本實驗中掌握了哪些測試流量、壓強(qiáng)的方法，它們有什么特點？答：測流量用轉(zhuǎn)子流量計、測壓強(qiáng)用

3、U形管壓差計，差壓變送器。轉(zhuǎn)子流量計，隨流量的大小， 轉(zhuǎn)子可以上、下浮動。U形管壓差計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、經(jīng)濟(jì)。差壓變送器，將壓差轉(zhuǎn)換成直 流電流， 直流電流由毫安表讀得， 再由已知的壓差 電流回歸式算出相應(yīng)的壓差， 可測大流量下的 壓強(qiáng)差。7. 是否要關(guān)閉流程尾部的流量調(diào)節(jié) 答：不能關(guān)閉流體阻力的測定主要根據(jù)壓頭來確定；尾部的流量調(diào)解閥；起的作用是調(diào)解出流量；由于測 試管道管徑恒定；根據(jù)出流量可以確定管道內(nèi)流體流速；而流速不同所測得的阻力值是不同的； 這個在水力計算速查表中也有反映出的。你在實際測試的時候是要打開流量調(diào)解閥的；肯定在尾 部會有一個流量計；當(dāng)出溜一段時間后；管內(nèi)流體流態(tài)穩(wěn)定后；

4、即可測試。在測試前；校核設(shè)備 和儀表時；流量調(diào)解閥是關(guān)閉的；當(dāng)測試時肯定是打開的8. 怎樣排除管路系統(tǒng)中的空氣？如何檢驗系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈？答：啟動離心泵用大流量水循環(huán)把殘留在系統(tǒng)內(nèi)的空氣帶走。關(guān)閉出口閥后，打開U形管頂部的閥門，利用空氣壓強(qiáng)使 U形管兩支管水往下降，當(dāng)兩支管液柱水平，證明系統(tǒng)中空氣已被排除干 凈。9以水作介質(zhì)所測得的入-Re關(guān)系能否用于其它流體？答:可以。因為入=f(Re, & /d)，即入-Re關(guān)系于管內(nèi)介質(zhì)種類無關(guān)，只與管子的相對粗糙度有關(guān)。 所以只要相對粗糙度相同，不論流體種類如何，入-Re關(guān)系就都相同。10. 在不同設(shè)備上，不同水溫下測定的 入Re數(shù)據(jù)

5、能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上？答：入=f(Re, £ /d),即入Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)取決于相對粗糙度是否相同。在不同設(shè)備上(包括不 同管徑)，不同水溫下測定的 入Re數(shù)據(jù)，若其對應(yīng)的相對粗糙度相同，則可以關(guān)聯(lián)在同一條曲 線上，與水溫?zé)o關(guān)。11. 測壓口，孔邊緣有毛刺、安裝不垂直，對靜壓測量有何影響？ 答：沒有影響.靜壓是流體內(nèi)部分子運動造成的 .表現(xiàn)的形式是流體的位能 .是上液面和下液面的垂 直高度差 . 只要靜壓一定 . 高度差就一定 . 如果用彈簧壓力表測量壓力是一樣的 . 所以沒有影響 .12. 在對裝置做排氣工作時，是否一定要關(guān)閉流程尾部的出口閥？為什么？ 答：對裝置做排氣工作時，先

6、要打開出口閥，使流體流動穩(wěn)定后，再關(guān)閉流程尾部的出口閥，這 樣可使管中有較大壓力使得氣體排出。排氣時出口閥一定要關(guān)閉，以防止排氣不充分。實驗二離心泵1. 離心泵啟動前為什么要先灌水排氣？本實驗裝置中的離心泵在安裝上有何特點？答：為了防止打不上水、即氣縛現(xiàn)象發(fā)生。2. 啟動泵前為什么要關(guān)閉出口閥，啟動后，再逐漸開大？停泵時，也要先關(guān)閉出口閥？答：防止電機(jī)過載。因為電動機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率N。根據(jù)離心泵特性曲線，當(dāng)Q=0時N最小，電動機(jī)輸出功率也最小，不易被燒壞。而停泵時，使泵體中的水不被抽空，另外也起到保護(hù)泵進(jìn)口處底閥的作用。3. 離心泵的特性曲線是否與連接的管路系統(tǒng)有關(guān)？答：離心泵的特性

7、曲線與管路無關(guān)。當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路的特性有關(guān)。4. 離心泵流量增大，壓力表與真空表的數(shù)值如何變化？為什么？答：流量越大，入口處真空表的讀數(shù)越大，而出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)越小。流量越大，需要推動力即水池面上的大氣壓強(qiáng)與泵入口處真空度之間的壓強(qiáng)差就越大。大氣壓不變，入口處強(qiáng)壓就應(yīng)該越小，而真空度越大，離心泵的軸功率N是一定的動機(jī)輸出功率=電動機(jī)輸入功率X電動機(jī)效率，而軸功率N又為：=QH 102 ，當(dāng)n=恒量，Q與H之間關(guān)系為：QT HJ而H二P：g而HJ PJ所以流量增大，出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)變小。5為什么用泵的出口閥門調(diào)節(jié)流量

8、？這種方法有什么優(yōu)缺點？其他方法調(diào)節(jié)流量？答：用出口閥門調(diào)解流量而不用泵前閥門調(diào)解流量保證泵內(nèi)始終充滿水，用泵前閥門調(diào)節(jié)過度時 會造成泵內(nèi)出現(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。6. 什么情況下會出現(xiàn)“汽蝕”現(xiàn)象？答：當(dāng)泵的吸上高度過高，使泵內(nèi)壓力等于或低于輸送液體溫度下的飽和蒸汽壓時，液體氣化，氣泡形成，破裂等過程中引起的剝蝕現(xiàn)象，稱“汽蝕”現(xiàn)象，7. 離心泵在其進(jìn)口管上安裝調(diào)節(jié)閥門是否合理？為什么？答：不合理，因為水從水池或水箱輸送到水泵靠的是液面上的大氣壓與泵入口處真空度產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，將水從水箱壓入泵體，由于進(jìn)口管，安裝閥門，無疑增大這一段管路的阻力而使流體無足 夠

9、的壓強(qiáng)差實現(xiàn)這一流動過程。8. 為什么啟動離心泵前要向泵內(nèi)注水？如果注水排氣后泵仍啟動不起來，你認(rèn)為可能是什么原因？答：為了防止打不上水、即氣縛現(xiàn)象發(fā)生。如果注水排完空氣后還啟動不起來?？赡苁潜萌肟谔幍闹鼓骈y壞了，水從管子又漏回水箱。電機(jī)壞了，無法正常工作。9. 為什么調(diào)節(jié)離心泵的出口閥門可調(diào)節(jié)其流量？這種方法有什么優(yōu)缺點？是否還有其它方法調(diào)節(jié)泵的流量？答：調(diào)節(jié)出口閥門開度，實際上是改變管路特性曲線，改變泵的工作點，可以調(diào)節(jié)其流量。這種方法優(yōu)點：方便、快捷、流量可以連續(xù)變化，缺點：閥門關(guān)小時，增大流動阻力，多消耗一部分能量、不經(jīng)濟(jì)。也可以改變泵的轉(zhuǎn)速、減少葉輪直徑，生產(chǎn)上很少采用。還可以用雙泵

10、并聯(lián)操作。10. 離心泵啟動后，如果不開出口閥門，壓力表讀數(shù)是否會逐漸上升？為什么？答：不會，也就能升到額定揚程的 1.1至1.3倍。二力平衡11. 正常工作的離心泵，在進(jìn)口管上設(shè)置閥門是否合理，為什么？答：不合理，因為水從水池或水箱輸送到水泵靠的是液面上的大氣壓與泵入口處真空度產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，將水從水箱壓入泵體，由于進(jìn)口管，安裝閥門，無疑增大這一段管路的阻力而使流體無足夠的壓強(qiáng)差實現(xiàn)這一流動過程。12. 試從理論上分析，實驗用的這臺泵輸送密度為 1200 kg?m-3的鹽水，在相同量下泵的揚程是 否變化？同一溫度下的離心泵的安裝高度是否變化？同一排量時的功率是否變化？答：本題是研究密度對離心泵

11、有關(guān)性能參數(shù)的影響。 由離心泵的基本方程簡化式： 可以看出離心 泵的壓頭，流量、效率均與液體的密度無關(guān)，但泵的軸功率隨流體密度增大而增大。即：pT NT。又因為其它因素不變的情況下 HgJ而安裝高度減小。實驗三流量計校正1. Co與哪些因素有關(guān)？答：孔流系數(shù)由孔板的形狀、測壓口位置、孔徑與管徑之比dO/d1和雷洛系數(shù)Re決定。2. 如何檢查系統(tǒng)的排氣是否完全？答：直到排氣閥指導(dǎo)系統(tǒng)中無氣泡為止。3. 離心泵啟動時應(yīng)注意什么？答：（1）泵入口閥全開，出口閥全關(guān)，啟動電機(jī)，全面檢查機(jī)泵的運轉(zhuǎn)情況。（2）當(dāng)泵出口壓力高于操作壓力時，逐步打開出口閥，控制泵的流量、壓力。（3）檢查電機(jī)電流是否在額定值以

12、內(nèi)，如泵在額定流量運轉(zhuǎn)而電機(jī)超負(fù)荷時應(yīng)停泵檢查。4. 孔板、文丘里流量計安裝時各應(yīng)注意什么問題 ？ 答：對準(zhǔn)位置、準(zhǔn)確安裝喉部5. 如何檢查系統(tǒng)排氣是否完全？先打開出口閥排凈管路中的空氣，然后關(guān)閉出口閥打開U型壓差計的排氣閥，打開并開大轉(zhuǎn)子流量計的流速6. 從實驗中，可以直接得到厶R-V的校正曲線，經(jīng)整理后也可以得到 Co -Re的曲線，這兩種表示 方法各有什么優(yōu)點？答：實驗中的方法更直接、更準(zhǔn)確，這里提到的方法更直觀！實驗五洞道干燥1. 什么是恒定干燥條件？本實驗裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn) 行？答：恒定干燥條件指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在整個

13、干燥過程中均 保持恒定。本實驗中，固定蝶閥使流速固定在120m3/h;密封干燥廂并利用加熱保持溫度恒定在 75 C；濕料鋪平濕毛氈后，干燥介質(zhì)與濕料的接觸方式也恒定。2. 控制恒速干燥階段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？ 答：恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干 燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段。降速階段的干燥速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。3. 為什么要先啟動風(fēng)機(jī)，再啟動加熱器？實驗過程中干、濕球溫度計是否變化？為什么？如何判 斷實驗已經(jīng)

14、結(jié)束？答：讓加熱器通過風(fēng)冷慢慢加熱，避免損壞加熱器，反之，如果先啟動加熱器，通過風(fēng)機(jī)的吹風(fēng) 會出現(xiàn)急冷，高溫極冷，損壞加熱器。理論上干、濕球溫度是不變的，但實驗過程中干球溫度不變，但濕球溫度緩慢上升，估計是因為 干燥的速率不斷降低，使得氣體濕度降低，從而溫度變化。濕毛氈恒重時，即為實驗結(jié)束。4. 若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量又如何變化？為什 么？答：若加大熱空氣流量，干燥曲線的起始點將上升，下降幅度變大，并且到達(dá)臨界點的時間縮短， 臨界濕含量降低。這是因為風(fēng)速增加后，加快啦熱空氣的排濕能力。實驗六蒸汽一空氣總傳熱系數(shù)K1. 在計算空氣質(zhì)量流量時所用到的密度值

15、與求雷諾數(shù)時的密度值是否一致？它們分別表示什么位 置的密度，應(yīng)在什么條件下進(jìn)行計算。答：計算空氣質(zhì)量流量時所用到的密度值與求雷諾數(shù)時的密度值不一致。 前者的密度為空氣入口處溫度下的密度，而后者為空氣定性溫度（平均溫度）下的密度。2. 實驗過程中，冷凝水不及時排走，會產(chǎn)生什么影響？如何及時排走冷凝水？如果采用不同壓強(qiáng) 的蒸汽進(jìn)行實驗，對a關(guān)聯(lián)式有何影響？答：冷凝水不及時排走，附著在管外壁上，增加了一項熱阻，降低了傳熱速率。 在外管最低處設(shè)置排水口，及時排走冷凝水。米用不同壓強(qiáng)的蒸汽進(jìn)行實驗，對 a關(guān)聯(lián)式基本無影響。因為a* （ p 2g入3r/卩dA t）1/4 , 當(dāng)蒸汽壓強(qiáng)增加時，r和均增加

16、，其它參數(shù)不變，故（p 2g入3r/卩dAt）1/4變化不大，所以認(rèn) 為蒸汽壓強(qiáng)對a關(guān)聯(lián)式無影響。4.影響給熱系數(shù)的因素和強(qiáng)化傳熱的途徑有哪些？答：影響給熱系數(shù)的因素： 流體流動的速度：傳熱邊界層中的導(dǎo)熱是對流傳熱的主要矛盾。顯然，增大流速可以使傳 熱邊界層減薄，從而使 a增大，使對流傳熱過程得以強(qiáng)化。 流體的對流狀況：是采用自然對流抑或采用強(qiáng)制對流。顯然，強(qiáng)制對流時流體的流速較自 然對流為高。 流體的種類；液體、氣體、蒸氣。 流體的性質(zhì)：影響較大的有流體的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、粘度等。如導(dǎo)熱系數(shù)大的流體，傳熱邊界層的熱阻就小，給熱系數(shù)較大。粘度大的流體，在同等流速下，Re數(shù)小，傳熱邊界層相應(yīng)

17、較厚，給熱系數(shù)便小。 傳熱面的形狀、位置和大?。翰煌螤畹膫鳠崦妫鐖A管或平板或管束；是在管內(nèi)還是管外；是垂直放置還是水平放置；以及不同的管徑和長度都對a有影響。所謂強(qiáng)化傳熱，就是設(shè)法提高傳熱的速率。從傳熱速率方程式Q=KAt中可以看出，提高K、A t中任何一項都可以強(qiáng)化傳熱，即增大傳熱面積、提高傳熱的溫度差和提高傳熱系數(shù)。實驗七填料吸1. 分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？答：改變吸收劑用量是對吸收過程進(jìn)行調(diào)節(jié)的最常用的方法，當(dāng)氣體流率G不變時，增加吸收劑流率，吸收速率Na增加，溶質(zhì)吸收量增加，則出口氣體的組成 y2減小，回收率增大。當(dāng)液相阻力 較小時，增加液體的流量，傳質(zhì)總系數(shù)變

18、化較小或基本不變，溶質(zhì)吸收量的增加主要是由于傳質(zhì) 平均推動力 勺m的增大引起，此時吸收過程的調(diào)節(jié)主要靠傳質(zhì)推動力的變化。當(dāng)液相阻力較大時， 增加液體的流量，傳質(zhì)系數(shù)大幅度增加，而平均推動力可能減小，但總的結(jié)果使傳質(zhì)速率增大， 溶質(zhì)吸收量增加。對于液膜控制的吸收過程， 降低操作溫度，吸收過程的阻力1 Ky3=m kya將隨之 減小，結(jié)果使吸收效果變好，y2降低，而平均推動力"ym或許會減小。對于氣膜控制的過程，降 低操作溫度，過程阻力1 Kym kya不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好2. 填料吸收塔塔底為什么必須有液封裝置，液封裝置是如何讓設(shè)計的？答：塔底的液封主要為了避免塔

19、內(nèi)氣體介質(zhì)的逸出，穩(wěn)定塔內(nèi)操作壓力，保持液面高度。填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封裝置。液封裝置是采用液封罐液面高度通過插入管維持設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)一定壓力，從而防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)或介質(zhì)外泄。U形管型液封裝置是利用U形管內(nèi)充滿液體，依靠U形管的液封高度阻止設(shè)備 系統(tǒng)內(nèi)物料排放時不帶出氣體，并維持系統(tǒng)內(nèi)一定壓力。3. 填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定中，KXa有什么工程意義答：由Ka可以確定傳質(zhì)單元高度，從而可以找出填料層的高度4. 為什么二氧化碳吸收過程屬于液膜控制？答：易溶氣體的吸收過程是氣膜控制，如 HCI，NH3吸收時的阻力主要在氣相，反之就是液膜控制。對于C02的溶解度和HCI比起來差遠(yuǎn)了，應(yīng)該

20、屬于液膜控制5. 當(dāng)氣體溫度和液體溫度不同時，應(yīng)用什么溫度計算亨利系數(shù)答：液體溫度，由于亨利定律1般適應(yīng)于稀溶液，如難容氣體的溶解，這類溶解的傳質(zhì)進(jìn)程屬于 液膜控制（m值大），液體的影響比較大，故選擇液體溫度。實驗八精餾塔1什么是全回流，全回流時的操作特征是什么？如何測定全回流是的總板效率？答：在精餾操作中，若塔頂上升蒸汽經(jīng)冷凝后全部回流至塔內(nèi)，則這種操作方法稱為全回流。全回流時的回流比R等于無窮大。此時塔頂產(chǎn)品為零，通常進(jìn)料和塔底產(chǎn)品也為零，即既不進(jìn) 料也不從塔內(nèi)取出產(chǎn)品。2如何判斷塔的操作已達(dá)到穩(wěn)定？影響精餾操作穩(wěn)定的因素有哪些？答：當(dāng)出現(xiàn)回流現(xiàn)象的時候，就表示塔的操作已穩(wěn)定。主要因素包括操作壓力、進(jìn)料組成和熱狀況、塔頂回流、全塔的物料平衡和穩(wěn)定、冷凝器和再沸器的傳熱性能，設(shè)備散熱情況等。3影響板式效率的因素有哪些？答：物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響，流體力學(xué)狀態(tài)和塔板結(jié)構(gòu)的影響。4進(jìn)料量對塔板層有無影響？為什么？答：無影響。因從圖解法求理論板數(shù)可知，影響塔板層數(shù)的主要參數(shù)是xF，x D，xw， R和q。而進(jìn)量的改變對上述參數(shù)都無影響，所以對塔板數(shù)無影響。5回流溫度對塔的操作有何影響？答：餾出物的純度可能不高，降低塔的分離效率。6板式塔有哪些不正常操作狀況，針對本實驗裝置，如何處