北京化工大學化工原理實驗思考題答案匯編DHX

1、一、流體阻力實驗思考題1、不銹鋼管、鍍鋅鋼管實驗測量的只是re改變后的值，為什么判斷受re和/d共同影響？答：分析實驗結(jié)果，不銹鋼管與鍍鋅鋼管的摩擦阻力系數(shù)均隨雷諾數(shù)的增大而減小，在re相同的情況下，、鍍鋅鋼管的摩擦阻力系數(shù)要高于不銹鋼管的，由此說明受re和/d共同影響。2、在不同設(shè)備（包括相對粗糙度相同而管徑不同）、不同溫度下測定的-re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)在一條曲線上？為什么？答：只要/d相同，-re數(shù)據(jù)就能關(guān)聯(lián)在一條曲線上。3、以水作工作流體所測得的-re關(guān)系能否適用于其它種類的牛頓型流體？為什么？ 答：對于其他牛頓型流體也適用。re反應了流體的性質(zhì)，其他的流體的密度和黏度都可以在re上面反應出

2、來。所以仍然適用。4、以下測出的直管摩擦阻力與設(shè)備的放置狀態(tài)有關(guān)嗎？它們分別是多少？（管徑、管長一樣，管內(nèi)走水，且r1=r2=r3） 答：無關(guān)，(gz1-gz2),壓差計高度差r反映了兩個測壓點截面位能和壓強能綜合變化值,即r=（gz1-gz2）,因為r1=r2=r3,u1=u2,所以三種狀態(tài)下的hf不變，推出不變。5、柏努利方程的適用條件是什么？該條件與本實驗有什么聯(lián)系？答：不可壓縮的理想流體在穩(wěn)定狀態(tài)下恒溫流動。本實驗的流體滿足柏努利方程，推導水平無變徑直管道摩擦阻力系數(shù)的時候就采用了柏努利方程，滿足柏努利方程是該實驗的理論基礎(chǔ)。6、在測量前，為什么要將設(shè)備中的空氣排凈？怎樣才能迅速排凈？

3、答：本實驗所研究的對象為單一連續(xù)流體，排凈氣體是為了使流體連續(xù)流動，以達到實驗的條件要求。迅速排凈的方法：主管路：開大流量調(diào)節(jié)閥，使流體迅速流過各直管，將氣泡沖出；引壓管：打開引壓管控制閥，流體流過引壓管，氣泡被帶出。排凈標志為流量為零時，傳感器示數(shù)為零。二、離心泵實驗思考題1， 根據(jù)離心泵的工作原理，分析為什么離心泵啟動前要灌泵？在啟動前為何要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥？離心泵是靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力把水排出，泵內(nèi)的水排出后形成真空，又把水吸進泵中，依次循環(huán)工作。由于管道內(nèi)形不成真空，且離心泵精度低，需要將內(nèi)部空氣排出，所以啟動前要灌泵。啟動前關(guān)閉調(diào)節(jié)閥可以避免啟動電流過大，保護電機。2， 當改變流量調(diào)節(jié)閥

4、開度時，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化？當流量調(diào)節(jié)閥開度增大時，壓力表讀數(shù)減小，真空表讀數(shù)增大。3， 用孔板流量計測流量時，應根據(jù)什么選擇孔口尺寸和壓差計的量程？根據(jù)管路流量范圍選擇孔口尺寸和壓差計的量程。4， 分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。氣縛現(xiàn)象是在離心泵啟動時發(fā)生的，由于泵內(nèi)存有空氣，空氣密度相對于輸送液體很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將儲槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，雖啟動離心泵也不能輸送液體。氣蝕現(xiàn)象是由于離心泵安裝高度過高，導致泵內(nèi)壓力降低，液體發(fā)生汽化，泵內(nèi)壓力最低點通常位于葉輪葉片進口稍后的一點附近，生成的蒸汽泡隨液體從入口向外周流動中，又因壓力迅速增大而急

5、劇冷凝。使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產(chǎn)生頻率很高、瞬時壓力很大的沖擊，破壞葉輪。5， 根據(jù)什么條件來選擇離心泵1），根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；2），根據(jù)具體管路對泵提出的流量和壓頭要求確定泵的類型。6， 用交頻器調(diào)節(jié)f來改變流量大小是否比調(diào)節(jié)閥門大小省電？改變f，從而改變轉(zhuǎn)速n，可使軸功率改變，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。在此過程中，離心泵提供多少能量，管路就接受多少能量，在低流量時，軸功率較小，可以節(jié)省電。7， 使用32×3mm的不銹鋼管輸送20的水，流量范圍為0.66m3/h,試設(shè)計一孔板流量計，求d0為多少？量程壓差計的范圍為多少？t=20oc時，=99

6、8.2kg/m3 , =1.005mpa.sd=32-3×2=26mm=0.026m，u=qv/a=qv/ 3600/×(0.026/2)2 =0.31393.139 m/sre=du/=0.026×u×998.2/ (1.005×10-3) =8106.281062取m=0.20，則d0=*d=0.201/2*0.026=0.01163m，查化工原理教材圖1-52，可知 c0=0.612 由得：p = (/2)* vs /(c0*s0)2= 998.2/2* qv/ 0.612/(0.0263/2)22=131.313130pa則量程為0.1

7、31313.13kpa三、傳熱實驗一， 思考題1， 本實驗中管壁溫度應接近蒸汽溫度還是空氣溫度，為什么？答：接近蒸汽溫度，因為蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)（蒸汽）>>（空氣）。2， 管內(nèi)空氣流速對傳熱膜系數(shù)有何影響？當空氣流速增大時，空氣離開熱交換器時的溫度將升高還是降低？為什么？答：傳熱系數(shù)正比與流速，故當空氣流速增大時傳熱系數(shù)亦增大，由 ，當vs增大且q恒定時，溫差隨著減小，即出口溫度降低。3， 如果采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對的關(guān)聯(lián)有無影響？答：由，其變量均與壓強值無關(guān)，故采用不通蒸汽壓做實驗時對的關(guān)聯(lián)沒有影響。4， 試估算空氣一側(cè)的熱阻占總熱阻的百分數(shù)。答：忽略污垢熱阻后，熱阻計算

8、式為，則空氣的熱阻比例為，即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱阻。5， 本實驗可采取哪些措施強化傳熱？答：提高空氣流速，內(nèi)管加入填充物或采用螺紋管。6， 以空氣為介質(zhì)的傳熱實驗中雷諾數(shù)re應如何計算？答：以空氣為介質(zhì)的傳熱實驗中，雷諾數(shù)re=du/，d為管內(nèi)徑，u為空氣流速，為空氣密度，為空氣黏度。7， 若實現(xiàn)計算機在線測控，應該如何選用傳感器及儀表？答：應當選用傳感器并且儀表具有能達到實驗要求的精度。四、氧解析實驗思考題（1）結(jié)合自己的實驗，談談如果富氧水流量達到500l/h,要求常溫常壓下含氧量35ppm，現(xiàn)有吸收塔應作如何調(diào)整（包括氣液流量流向、塔高塔徑、填料選擇等等）？答：氧氣吸收過程為液膜控制系統(tǒng)

9、。若要求富氧水濃度增大為35ppm，則要求采用逆流操作，增加塔高以增大傳質(zhì)程度，減小塔徑以使得水流速增大從而增大kxa，同時選擇傳質(zhì)性能較好的填料。（2）用現(xiàn)有解吸塔解吸流量500l/h, 常溫常壓下含氧量達到35ppm的富氧水，氣量應該選多少m3/h合適？解吸后的氧含量能達到多少ppm？答：由于氧氣吸收過程為液膜控制系統(tǒng)，且kxal近似為線性關(guān)系，則由實驗結(jié)果可近似得到流量為500l/h時kxa =5100 kmol/(m3h)，代入式中，得到x1=6.84×106，即為12.2ppm。（3）闡述干填料壓降線和濕料塔壓降線的特征答：干料塔壓降與氣速在取對數(shù)的情況下成一條直線，是線性

10、相關(guān)的兩個變量；濕料塔壓降線與干料塔有所不同，其在氣速達到一定值時，會出現(xiàn)液載點而呈折線，持液量繼續(xù)增加，達到液泛點，在幾乎不變的氣速下，壓降急速上升，直線斜率更大。（4）工業(yè)上，吸收在低溫，加壓下進行，而解吸在高溫，常壓下進行，為什么？答：一般情況下，氣體在液體中的溶解度隨溫度的升高而降低，隨壓強的升高而升高，所以吸收時要在低溫，加壓的條件下進行更好，而相對的，解吸在高溫，常壓下進行。（5）為什么易溶氣體的吸收和解吸屬于氣膜控制過程，難溶氣體的吸收和解吸屬于液膜控制過程？答：對于易溶氣體而言，其主要的阻力來自溶質(zhì)從氣相到氣液界面擴散的阻力，從氣液界面到溶液的過程所受到的阻力相對來說很小，并且

11、從公式kg-1=kg-1+h/kl可以看出，由于易溶氣體的h很小，kgkg，所以在吸收過程為氣膜控制過程；而對于難溶氣體，吸收時受到的主要阻力是在氣液界面到液相的過程中產(chǎn)生，而在氣相到氣液界面的阻力相對來說很小，并且由公式kl-1=kl-1+（h*kg）-1,難溶氣體的h很大，klkl所以其吸收的過程為液膜控制過程。（6）填料塔結(jié)構(gòu)有什么特點？答：填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板（有些不用），以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋在填料上，并沿填料表面留下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分

12、布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化。五、精餾實驗思考題1、什么是全回流？全回流操作有哪些特點，在生產(chǎn)中有什么實際意義？如何測定全回流條件下的氣液負荷？答：全回流是精餾塔中上升蒸汽經(jīng)冷凝后全部回流至塔內(nèi)的操作方法稱為全回流。全回流的操作特點：塔頂產(chǎn)品為零，通常進料和塔底產(chǎn)品也為零，即既不進料也不從塔內(nèi)取出產(chǎn)品。在精餾塔開車操作時，塔頂、塔釜物料濃度均未達到工藝規(guī)定要求，不能采出送往下道工序，通過全回流操作，可盡快在塔內(nèi)建立起濃度分布，使塔頂、塔釜物料濃度在最短時間達到質(zhì)量要求，解除全回

13、流，補加物料，調(diào)整加熱蒸汽量，便于順利向正常生產(chǎn)過渡。2、塔釜加熱時對精餾操作的參數(shù)有什么影響？你認為塔釜加熱量主要消耗在何處？與回流量有無關(guān)系？答：塔釜加熱對使塔頂氣相輕組分組成濃度更高，塔釜液相輕組分組成濃度更低，對精餾有利。塔釜加熱量主要消耗在精餾塔氣液熱量交換上，與回流量有關(guān)。3、如何判斷塔的操作已達到穩(wěn)定？答：當流量,塔內(nèi)各塔板的濃度(或溫度)等不再變化時，則可證明塔的操作已穩(wěn)定。4、當回流比rrmin時，精餾塔是否還能進行操作？如何確定精餾塔的操作回流比？答：精餾塔還可以操作，但不能達到分離要求。操作回流比的確定方法：可通過調(diào)節(jié)回流時間、采出時間以及操作費用、設(shè)備費用等綜合因素來確

14、定操作回流比。5、冷料進料對精餾塔操作有什么影響？進料口位置如何確定？答：精餾塔還可以操作，但不能達到分離要求?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)回流時間和采出時間來確定回流比。6、塔板效率受哪些因素影響？答：塔板效率受操作條件、物料物性、塔板板型、氣液接觸狀況影響。7、精餾塔的常壓操作如何實現(xiàn)？如果要改為加壓或減壓操作，如何實現(xiàn)？答：在精餾塔頂?shù)睦淠鞒鼋油ù髿?，從而實現(xiàn)精餾塔的常壓操作。若要改為加壓操作，可向塔內(nèi)通入惰性氣體；若要減壓操作，可在塔的采出口處加一真空泵。六、干燥實驗八、 思考題1，本實驗所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？答：當氣速較小時，操作過程處于固定床階段，床層基本靜止不動，氣體只能從床層空隙

15、中流過，壓降與流速成正比。當氣速繼續(xù)增大，進入流化階段，固體顆粒隨氣體流動而懸浮運動，隨著氣速的增加，床層高度逐漸增加，但床層壓降基本上保持不變，如曲線的后半段，成一條水平直線2，本裝置在加熱器入口處安裝有干、濕球溫度計，假設(shè)干燥過程為絕熱增濕過程，如何求得干燥器內(nèi)空氣的平均濕度h？答：有入口干、濕球溫度可以求得進口空氣濕度h1由于干燥器內(nèi)物料存在非結(jié)合水，且氣液接觸充分，故出口空氣可以看成飽和空氣，絕熱增濕過程為恒焓過程，再由恒焓條件與出口空氣=100%即可求得出口空氣濕度h2，從而求得干燥器內(nèi)空氣平均濕度h=0.5*（h1+h2）3，為什么同一濕度的空氣，溫度較高有利于干燥操作的進行？答：

16、因為溫度較高時，水的飽和蒸汽壓大，而空氣的絕度濕度沒有變化，即水的分壓沒有發(fā)生變化，由,所以空氣的相對濕度增加，從而有利于干燥的進行。4，流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正?，F(xiàn)象，如何利用床層壓降對其進行判斷？怎樣避免他們的發(fā)生？答：騰涌時，床層壓降不平穩(wěn)，壓力表不斷擺動；溝流是床層壓降穩(wěn)定，只是數(shù)值比正常情況下低。溝流是由于流體分布板設(shè)計或安裝上存在問題，應從設(shè)計上避免出現(xiàn)溝流，騰涌是由于流化床內(nèi)徑較小而床高于床比徑比較大時，氣體在上升過程中易聚集繼而增大，當氣體占據(jù)整個床體截面時發(fā)生騰涌，故在設(shè)計流化床時高徑比不宜過大。5，干燥開始10分鐘時，計算進、出干燥器的濕空氣的性能參數(shù)（假設(shè)濕空

17、氣進出干燥器為絕熱增濕過程），要求使用公式計算和i-h圖兩種方法。10min時v干氣/kgh-1t/tw/p水汽/kpahi/kjkg-1進口濕空氣49.49470。2.0630.012930.0662104.7出口濕空氣49.4940.02542104.7方法1說明：使用公式計算：進口：由表1表頭數(shù)據(jù)可知：10min時，進預熱器前：干球溫度t：50.9，濕球溫度tw：27.4。查表得，此時rw=2429.0kj/kg。ps=3.6863kpa，h=0.622×p水汽/(p-p水汽)，所以hw=0.622×3.6863/(101.325-3.6863)=0.02348kg水/kg干氣。由得h=0.01293 kg水/kg干氣。預熱器是等濕加熱，故在預熱器之后h不變。h=0.622×p水汽/(p-p水汽)，總壓p=101.325kpa，計算得p水汽=2.063kpa。t=70，ps=31.164kpa，=p水汽/ ps=0.0662。由試差得tw=.。焓i=(1.01+1.88h)t+2500h=104.7kj/kg。出口：絕熱增濕過程，即等焓過程，故i=104.7kj/kg。進干燥器之前物料x1=0.4448，10min時x2=0.1972（內(nèi)插得），所以w1=x1/(1+x1)=0.3078，w2=0.1647。g1=601.