化工原理思考題-2023修改整理

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦化工原理思考題思量題

第一章

1-1真空度、表壓和肯定壓力之間有何關(guān)系

1-2氣體和液體的密度如何計(jì)算

1-3流體靜力學(xué)中等壓面如何確定，其原理可以在哪些方面得以應(yīng)用

1-4如何舉行實(shí)際流體的機(jī)械能衡算伯努利方程式的應(yīng)用

1-5利用伯努利解題時(shí)應(yīng)注重事項(xiàng)

1-6流體在管內(nèi)流淌的速度分布如何

1-7如何計(jì)算流體在管內(nèi)的的流淌摩擦阻力

1-8管路計(jì)算所涉及的主要原理有哪些如何舉行設(shè)計(jì)和操作計(jì)算

1-9各種流量計(jì)的測(cè)量原理以及優(yōu)缺點(diǎn)

第四章傳熱

1.傳熱過(guò)程有哪三種基本形式它們之間主要不同點(diǎn)是什么

答：(1)包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射；

(2)熱傳導(dǎo)是依賴(lài)分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱傳遞現(xiàn)象，系統(tǒng)內(nèi)傳熱的各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移；熱對(duì)流是流體內(nèi)存在溫度差的各部分通過(guò)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)位移和混合而將熱量由一處傳至另一處的熱量傳遞過(guò)程；熱輻射是一種以電磁波形式傳遞熱量的現(xiàn)象，可以在真空中傳遞，無(wú)需任何介質(zhì)，而且伴有能量形式的轉(zhuǎn)化，即放射時(shí)從熱能轉(zhuǎn)化為輻射能，被汲取時(shí)又從輻射能轉(zhuǎn)化為熱能。

2.試說(shuō)明熱導(dǎo)率、對(duì)流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)的物理意義、單位和彼此間的區(qū)分。

答：(1)熱導(dǎo)率在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量。因此，熱導(dǎo)率是表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力的參數(shù)，為物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，其值越大，物質(zhì)的導(dǎo)熱性能越好，單位W/(m·℃)；對(duì)流傳熱系數(shù)不是物質(zhì)的屬性，而是對(duì)流傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化處理得到的參數(shù)，包含影響過(guò)程的諸多因素，各種狀況下的對(duì)流傳熱系數(shù)尚不能徹低通過(guò)理論推導(dǎo)得出計(jì)算式，通常需試驗(yàn)測(cè)定，單位W/(m2·℃)；K值是衡量換熱器性能的重要參數(shù)，由間壁兩側(cè)的流體對(duì)流傳熱過(guò)程和間壁的傳導(dǎo)過(guò)程共同打算的，欲強(qiáng)化傳熱，提高K值，必需設(shè)法減小控制熱阻值，單位W/(m2·℃)。

5.為什么滴狀冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)要比膜狀冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)高

答：滴狀冷凝時(shí)，因?yàn)榇蟛糠直诿嬷苯勇懵对谡魵庵?，沒(méi)有液膜妨礙傳熱，因而滴狀冷凝的傳熱系數(shù)比膜狀冷凝高

6.蒸氣冷凝時(shí)為什么要定期排放不凝性氣體

答：在工業(yè)冷凝器中，因?yàn)檎魵庵谐：形⒘康牟荒詺怏w，如空氣等，因此，當(dāng)蒸氣冷凝

時(shí)，不凝性氣體味在液膜表面濃集形成氣膜。這相當(dāng)于額外附加了一層熱阻，而且因?yàn)闅怏w的熱導(dǎo)率λ小，故使蒸氣冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)大大下降。因此，在冷凝器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)在蒸氣冷凝側(cè)的高處安裝氣體排放口，定期排放不凝性氣體，削減不凝性氣體對(duì)α的不良影響。

7.何謂黑體、灰體、鏡體、透熱體

答：當(dāng)A＝1，即D＝R＝0時(shí)，這種物體稱(chēng)為肯定黑體或黑體。黑體是能所有汲取輻射能的物體；當(dāng)R＝1，即A＝D＝0時(shí)，這種物體稱(chēng)為肯定白體或鏡體。白體是能所有反射輻射能的物體；當(dāng)D＝1，即A＝R＝0時(shí)，這種物體稱(chēng)為透熱體。透熱體是能透過(guò)所有輻射能的物體；灰體指對(duì)各種波長(zhǎng)的輻射能具有相同汲取率的抱負(fù)化物體。

8.影響輻射傳熱的主要因素有哪些

答：(1)溫度的影響

同樣的溫度差在高溫時(shí)的熱流量將遠(yuǎn)大于低溫時(shí)的熱流量。

(2)幾何位置的影響

角系數(shù)對(duì)兩物體間的輻射傳熱有重要影響，而角系數(shù)取決于兩輻射表面的方位和距離。

(3)表面黑度的影響

當(dāng)物體的相對(duì)位置一定時(shí)，系統(tǒng)黑度只和表面黑度有關(guān)，因此，通過(guò)轉(zhuǎn)變表面黑度的辦法可以強(qiáng)化或削弱輻射傳熱。

(4)輻射表面之間介質(zhì)的影響

某些氣體也具有放射和汲取輻射能的能力。因此，這些氣體的存在對(duì)物體的輻射傳熱必有影響。

9.物體的汲取率與輻射能力之間存在什么關(guān)系黑度與汲取率之間有何聯(lián)系

答：由克?；舴蚨煽芍?，同一灰體的汲取率與黑度在數(shù)值上必需相等，表明物體的輻射能力越大，其汲取能力也越大。但兩者的物理意義不同。

10.設(shè)備保溫層外常包有一層薄金屬皮，為削減熱輻射損失，此層金屬皮的黑度值是大一些好還是小一些好其黑度值與材料的色彩、粗糙度的關(guān)系又是如何

答：為削減熱輻射損失，此層金屬皮的黑度值小一些好。表面粗糙度越高，黑度越高；材料的色彩越深，黑度也越高。

11.為什么普通狀況下，逆流總是優(yōu)于并流并流適用于哪些狀況

答：在換熱器的熱流量Q及總傳熱系數(shù)K相同的條件下，逆流操作可節(jié)約傳熱面積。逆流操作的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省加熱劑或者冷卻劑的用量。由于并流時(shí)，t2總是小于T2，而逆流時(shí)t2卻可以大于T2，所以逆流冷卻時(shí)冷卻劑的溫升t2－t1可比并流操作時(shí)大些，在相同熱

流量的狀況下，冷卻劑用量就可以少些。同理，逆流加熱時(shí)，加熱劑本身溫度下降T1－T2

可比并流操作時(shí)大些，即加熱劑的用量可以削減些。

當(dāng)需要限制熱流體或冷流體出口溫度時(shí)可采納并流操作。

12.列管式換熱器在什么狀況下需考慮熱補(bǔ)償熱補(bǔ)償?shù)男问接心男?/p>

答：換熱器因管束內(nèi)外冷、熱流體溫度不同，殼體和管束受熱不同，其膨脹程度也不同，當(dāng)兩者溫差較大(50℃以上)時(shí)，其產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)使管子扭彎，從管板上脫落，以至毀壞換熱器。因此必需從結(jié)構(gòu)上實(shí)行消退或削減熱應(yīng)力的措施，稱(chēng)為熱補(bǔ)償。換熱器因管束內(nèi)外冷、熱流體溫度不同，殼體和管束受熱不同，其膨脹程度也不同，當(dāng)兩者溫差較大(50℃以上)時(shí)，其產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)使管子扭彎，從管板上脫落，以至毀壞換熱器。因此必需從結(jié)構(gòu)上實(shí)行消退或削減熱應(yīng)力的措施，即熱補(bǔ)償。

熱補(bǔ)償形式包括帶補(bǔ)償圈的固定管板式、浮頭式、U形管式。

13.有一間壁式換熱器，管程內(nèi)空氣被加熱，殼程為飽和水蒸氣，總傳熱系數(shù)K臨近于哪一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)壁溫臨近于哪一側(cè)流體的溫度

答：總傳熱系數(shù)K臨近于空氣側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，壁溫臨近于飽和水蒸氣的溫度。

第六章思量題

1.在精餾塔的設(shè)計(jì)中，下面參數(shù)對(duì)理論板層數(shù)有何影響

1）塔頂餾出液組成、回流比及回流溫度；

2）進(jìn)料量、進(jìn)料組成、進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)及進(jìn)料位置；

3）塔釜釜液組成。

答：1）餾出液組成增大，分別難度加大，理論板層數(shù)增強(qiáng)；R加大，有利于分別，理論板層數(shù)削減；回流溫度低于泡點(diǎn)，增強(qiáng)塔內(nèi)實(shí)際液體回流量（內(nèi)回流大于塔頂

回流），可使理論板層數(shù)削減。2）進(jìn)料量大小不影響理論板層數(shù)，但直接影響塔徑

大??；進(jìn)料組成減小，進(jìn)料熱情況參數(shù)q值減小，都使理論板層數(shù)有加大的趨勢(shì)；

相宜進(jìn)料位置是使完成分別任務(wù)所需的理論板層數(shù)為最少。3）釜液組成降低，表

明分別程度加大，則所需理論板層數(shù)增強(qiáng)。

2.全回流的特點(diǎn)是什么，有何意義何為最小回流比，怎樣計(jì)算最小回流比如何確定適

宜回流比

全回流的特點(diǎn)是精餾塔沒(méi)有進(jìn)料，也沒(méi)有產(chǎn)品，因而也無(wú)精餾段和提餾段之分，全塔惟獨(dú)一個(gè)操作線方程（即對(duì)角線方程），平很閑語(yǔ)操作線距離最大，即傳質(zhì)推進(jìn)力最大，所需理論板層數(shù)為最少；全回流在科學(xué)討論及精餾塔開(kāi)工階段都有重要意義。達(dá)到指定分別程度所需理論板層數(shù)為無(wú)窮多時(shí)代回流比稱(chēng)為最小回流比；最小回流比確實(shí)定可用此式計(jì)算

也可用解析的辦法計(jì)算。相宜回流比的選取要權(quán)衡操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用的影響，普通選這兩個(gè)費(fèi)用之和最低的回流比為相宜的回流比，普通為。

3.如何理解理論板的概念和恒摩爾流假設(shè)

答：所謂理論板，是指在塔板上氣液兩相皆充分混合、無(wú)傳遞阻力、組成達(dá)到平衡、溫度相等的抱負(fù)塔板，是對(duì)塔板上傳質(zhì)過(guò)程的簡(jiǎn)化，是衡量實(shí)際塔板分別效率的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。理論板概念的引入對(duì)精餾分析和計(jì)算非常實(shí)用。

恒摩爾流假設(shè)，是指從精餾段或提餾段每層塔板升高蒸汽的摩爾流量和下降液體的摩爾流量分離相等，但精餾段和提餾段的升高蒸汽流量不一定相等，精餾段和提餾段下降的液體流量也不一定相等，這與進(jìn)料的熱情況有關(guān)。恒摩爾流假設(shè)是對(duì)塔內(nèi)物料衡算的簡(jiǎn)化，也是推導(dǎo)直線操作線方程的基礎(chǔ)。

4.塔板負(fù)荷性能圖由哪幾條線組成負(fù)荷性能圖的意義是什么

答：塔板負(fù)荷性能圖由霧沫夾帶線、液泛線、液相負(fù)荷上限線、漏液線、液相負(fù)荷下限線組成。塔板負(fù)荷性能圖對(duì)板式塔的設(shè)計(jì)與操作具有重要指導(dǎo)意義：①檢驗(yàn)塔的設(shè)計(jì)是否合理，操作點(diǎn)是否在適中的高效區(qū)域；②指明氣液相的流量范圍，推斷增大或削減負(fù)荷的可能性；③了解塔的操作狀況和操作彈性，當(dāng)塔頂操作浮現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可從負(fù)荷性能圖的分析找到解決問(wèn)題的措施。

5.評(píng)價(jià)塔板性能的主要指標(biāo)有哪些方面

答：評(píng)價(jià)塔板性能的主要指標(biāo)是：①單位塔截面上氣液兩相的通量（生產(chǎn)能力）；②分別小高（體現(xiàn)為塔板效率）；③適應(yīng)能力（操作彈性）；④壓力降低；⑤結(jié)構(gòu)容易，造價(jià)低，易于操作等。

第七章汲取

思量題

7-1汲取操作在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用有哪些汲取操作主要的設(shè)備有哪些類(lèi)型汲取操作主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的氣體混合物分別，其應(yīng)用可分為(1)凈化生產(chǎn)過(guò)程中的原料氣。(2)回收混合氣中的實(shí)用組分。(3)制取液體產(chǎn)品。(4)凈化工業(yè)放空尾氣。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，以上目的往往兼而有之。

汲取設(shè)備可分為逐級(jí)接觸式和延續(xù)接觸式兩類(lèi)，逐級(jí)接觸式以板式塔為代表，延續(xù)接觸式以填料塔為代表。

7-2挑選汲取劑的主要依據(jù)是什么什么是溶劑的挑選性

汲取劑是保證汲取過(guò)程既高效又經(jīng)濟(jì)的重要因素。通常對(duì)汲取劑的性能有如下要求。

(1)汲取劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度大。汲取劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度越大，則汲取推進(jìn)力越大，汲取速率越快，汲取劑的消耗越少。

(2)汲取劑對(duì)目標(biāo)溶質(zhì)有好的挑選性。即對(duì)混合氣中其他組分不汲取或汲取甚微。

(3)汲取劑的應(yīng)具有不易揮發(fā)的特性。以削減汲取過(guò)程中汲取劑的損失，及混合氣中引入新雜質(zhì)。

(4)若汲取液不是產(chǎn)品，則汲取劑應(yīng)易于解吸而再生，循環(huán)使用。通常可采納升溫，減壓，通入惰性氣體等辦法舉行解吸。

(5)汲取劑在操作溫度下的粘度小，以利于傳質(zhì)與輸送；比熱小、以降低再生時(shí)的耗熱量；發(fā)泡性低，以免過(guò)分降低塔內(nèi)氣速而增大塔體積。

(6)汲取劑應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性好，腐蝕性低，毒性小，不易燃，價(jià)廉，來(lái)源廣泛等特點(diǎn)。7-3溫度與壓力是如何影響汲取過(guò)程的平衡關(guān)系的

答：對(duì)于同一溶質(zhì)，在相同氣相分壓下，溶解度隨溫度上升而減??；隨溫度的上升，亨利系數(shù)E、相平衡常數(shù)m增大，溶解度系數(shù)H減小。

對(duì)于同一溶質(zhì)，在相同溫度下，溶解度隨氣相分壓上升而增大。隨氣相分壓的上升，亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H幾乎不變。相平衡常數(shù)m減小。

7-4亨利定律適用于氣液相平衡的哪種狀況其表達(dá)形式有哪些

答：惟獨(dú)在低濃度的氣體汲取時(shí)才可以使用亨利定律，其表達(dá)形式有：A*AHpc=

A*AExp=，mxy=*，X

mmXY)1(1*-+=（對(duì)于稀溶液，mXY=*）。7-5若溶質(zhì)分壓p的氣體混合物與溶質(zhì)濃度為c的溶液接觸，如何推斷溶質(zhì)是從氣相向液相傳遞還是從液相向氣相傳遞

答：利用亨利定律計(jì)算HpHpc==A*A，若ccA-*>0，則溶質(zhì)是從氣相向液相傳遞，反之，若

ccA-*<0,則溶質(zhì)是從液相向氣相傳遞。

7-6兩相間傳質(zhì)的雙膜理論基本論點(diǎn)是什么何謂液膜控制何謂氣膜控制

答：有效膜模型認(rèn)為相界面兩側(cè)分離存在一個(gè)層流氣膜與液膜，溶質(zhì)以定態(tài)分子蔓延先后通過(guò)這兩層膜，所有傳質(zhì)阻力均集中在這兩層滯流膜。

當(dāng)溶質(zhì)A的溶解度很大時(shí)，即H很大時(shí)，液膜傳質(zhì)阻力l

Hk1比氣膜傳質(zhì)阻力gk1小無(wú)數(shù)，即傳質(zhì)阻力集中于氣膜中，稱(chēng)為氣膜阻力控制或氣膜控制。反之，當(dāng)溶質(zhì)A的溶解度很小時(shí)，即H很小時(shí)，氣膜傳質(zhì)阻力gkH比液膜傳質(zhì)阻力l

k1小無(wú)數(shù)，即傳質(zhì)阻力集中于液膜中，稱(chēng)為液膜阻力控制或液膜控制。

7-7傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)有何物理意義

答：OGH可以看做

ΩVn,q與αY1K的乘積，ΩVn,q為單位塔截面積的惰性氣體摩爾流量，αY1

K反應(yīng)傳質(zhì)阻力的大小、填料性能的優(yōu)劣以及潤(rùn)濕狀況的好壞。汲取過(guò)程的傳質(zhì)阻力越大，填料層有效比表面積越小，則每個(gè)傳質(zhì)單元所相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨染驮酱?。傳質(zhì)單元數(shù)代表所需填料層總高度Z相當(dāng)于傳質(zhì)單元高度OGH(或OLH)的倍數(shù)，它反應(yīng)了汲取過(guò)程舉行的難易程度。生產(chǎn)任務(wù)所要求的氣體組成變化越大，汲取過(guò)程的平均推進(jìn)力越小，則意味著汲取的難度越大，此時(shí)所需的傳質(zhì)單元數(shù)也就越大。

7-8汲取劑用量對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有何影響最小液氣比如何計(jì)算

答：當(dāng)平衡線不變，且分別任務(wù)（Vn,q、1Y、2Y、2X）也保持不變時(shí)，若轉(zhuǎn)變汲取劑

的用量，操作線與平衡線的距離將產(chǎn)生變化并引起一系列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化問(wèn)題。增大汲取劑用量時(shí)，完成一定汲取任務(wù)所需的塔高降低，設(shè)備費(fèi)削減；但汲取劑用量增大，輸送費(fèi)用增強(qiáng)，汲取劑的再生費(fèi)用增強(qiáng)，使操作費(fèi)用增強(qiáng)。減小汲取劑用量時(shí)，汲取平均推進(jìn)力降低，汲取速率減小，完成一定汲取任務(wù)所需的塔高增強(qiáng)，設(shè)備費(fèi)增強(qiáng)；當(dāng)汲取操作線與平衡線相交時(shí)，塔底氣液兩相達(dá)到平衡，即推進(jìn)力為零，即使塔高無(wú)窮大也無(wú)法完成