化工原理實驗思考題及答案

1、化工原理實驗思考題(填空與簡答) 一、填空題：1孔板流量計的 C Re 關(guān)系曲線應在單對數(shù) 坐標紙上標繪。2孔板流量計的 VS R 關(guān)系曲線在雙對數(shù)坐標上應為直線 。3直管摩擦阻力測定實驗是測定 與 Re_ 的關(guān)系，在雙對數(shù)坐標紙上標繪。 4單相流動阻力測定實驗是測定 直管阻力 和 局部阻力 。 5啟動離心泵時應 關(guān)閉出口閥和功率開關(guān) 。 6流量增大時離心泵入口真空度增大 _出口壓強將 減小 。7在精餾塔實驗中，開始升溫操作時的第一項工作應該是開循環(huán)冷卻水 。8在精餾實驗中，判斷精餾塔的操作是否穩(wěn)定的方法是塔頂溫度穩(wěn)定9在傳熱實驗中隨著空氣流量增加其進出口溫度差的變化趨勢：_進出口溫差隨空氣流

2、量增加而減小 。 10在傳熱實驗中將熱電偶冷端放在冰水中的理由是減小測量誤差 。11萃取實驗中 _水_為連續(xù)相， 煤油 為分散相。 12萃取實驗中水的出口濃度的計算公式為C E1 VR(CR1 CR2)/VE 。13干燥過程可分為等速干燥 和 降速干燥 。14干燥實驗的主要目的之一是 掌握干燥曲線和干燥速率曲線的測定方法 。 15過濾實驗采用懸浮液的濃度為 5% ， 其過濾介質(zhì)為 帆布 。 16過濾實驗的主要內(nèi)容 測定某一壓強下的過濾常數(shù) 。 17在雙對數(shù)坐標系上求取斜率的方法為：需用對數(shù)值來求算，或者直接用尺子在坐標紙上量取線段長度求取 。 18在實驗結(jié)束后，關(guān)閉手動電氣調(diào)節(jié)儀表的順序一般為

3、：先將手動旋鈕旋至零位，再關(guān)閉電源19實驗結(jié)束后應 清掃現(xiàn)場衛(wèi)生，合格后 方可離開。20在做實驗報告時， 對于實驗數(shù)據(jù)處理有一個特別要求就是 : 要有一組數(shù)據(jù) 處理的計算示例 。21. 在阻力實驗中，兩截面上靜壓強的差采用倒 U 形壓差計測定。22. 實驗數(shù)據(jù)中各變量的關(guān)系可表示為表格，圖形和公式 .23. 影響流體流動型態(tài)的因素有流體的流速、粘度、溫度、尺寸、形狀等 .24. 用飽和水蒸汽加熱冷空氣的傳熱實驗，試提出三個強化傳熱的方案 (1) 增加 空氣流速 (2) 在空氣一側(cè)加裝翅片 (3) 定期排放不凝氣體。25. 在精餾實驗數(shù)據(jù)處理中需要確定進料的熱狀況參數(shù) q 值，實驗中需要測定 進

4、料量、進料溫度、進料濃度等。26. 干燥實驗操作過程中要先開鼓風機送風后再開電熱器，以防燒壞加熱絲。27. 在本實驗室中的精餾實驗中應密切注意釜壓，正常操作維持在0.005mPa，如果達到 0.008 0.01mPa，可能出現(xiàn)液泛，應減少加熱電流(或停止加熱) ， 將進料、回流和產(chǎn)品閥關(guān)閉，并作放空處理，重新開始實驗。28. 流體在流動時具有三種機械能：即位能，動能，壓力能。這三種能量 可以互相轉(zhuǎn)換。29. 在柏努利方程實驗中， 當測壓管上的小孔 (即測壓孔的中心線) 與水流方向 垂直時，測壓管內(nèi)液柱高度(從測壓孔算起)為靜壓頭，它反映測壓點處液體 的壓強大??；當測壓孔由上述方位轉(zhuǎn)為正對水流方

5、向時，測壓管內(nèi)液位將因此 上升，所增加的液位高度，即為測壓孔處液體的動壓頭，它反映出該點水流動 能的大小。30. 測量流體體積流量的流量計有轉(zhuǎn)子流量計、孔板流量計和渦輪流量計31. 在精餾實驗中，確定進料狀態(tài)參數(shù) q 需要測定進料溫度，進料濃度參數(shù)。32. 在本實驗室的傳熱實驗中， 采用套管式換熱器加熱冷空氣， 加熱介質(zhì)為飽和 水蒸汽，可通過增加空氣流量達到提高傳熱系數(shù)的目的。33. 在干燥實驗中，要先開風機，而后再打開加熱以免燒壞加熱絲。34. 在流體流動形態(tài)的觀察實驗中，改變雷諾數(shù)最簡單的方法是改變流量。35. （1）離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是出口閥門調(diào)節(jié)； （2）容積式泵常用的調(diào)節(jié) 方法是

6、旁路調(diào)節(jié)。36. 流體流過轉(zhuǎn)子流量時的壓強降隨其流量增大而不變37. U 型壓差計不可能測出的值為絕對壓38. 在不同條件下測定直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的數(shù)據(jù)， 能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上 只有管粗糙度相等時才能39. 對本實驗室的傳熱實驗， 你認為提高空氣的流速方案對強化傳熱在工程中是 可行的。40. 以水作實驗流體所測得的直管阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系適用于牛頓型流體41. 當管子放置的角度或水流方向改變時，流速不變，其能量損失不變42. 離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的揚程與流量（ HQ）曲線為已知，現(xiàn)增大轉(zhuǎn)速，此時 HQ 線會上移43. 用皮托管放在管中心處測量時，其 U 形管壓差計的讀數(shù) R 反映管中心處的

7、 動能44. 某填料塔用水吸收空氣中的氨氣， 當液體流量和進塔氣體的濃度不變時， 增 大混合氣體的流量，此時仍能進行正常操作，則尾氣中氨氣的濃度增大45. 在干燥實驗中，提高空氣的進口溫度則干燥速率提高 ; 若提高進口空氣的濕 度則干燥速率降低。二、簡答題1. 為什么實驗測定前首先要趕盡設備和測壓管中的空氣？怎樣排氣？ 答：若不排氣，則實驗過程中流量計與 U形管示數(shù)不穩(wěn)，不易讀數(shù)，且實驗誤 差大。啟動泵，打開局部阻力測定閥，直管阻力，三通閥值水平位置，將測壓 閥全部打開，將流量調(diào)至最大，排出導管中氣泡，然后關(guān)閉流量至 0，若倒置 U 形管中兩液柱高度差為 0，則氣泡排盡，反之則沒排盡。2. 試

8、驗中如何選擇用差壓變送器和倒置 U形管壓差計？為什么？寫出差壓計算 公式？答：當 p較小時， U形管能滿足時用倒置 U形管壓差計；當 p較大時， U形 管無法滿足時用壓差變送器。 U形管壓差計： P1-P2=gR, 換算得 1mm2HO=9.80665Pa。壓差變速器： p=(31.03V-1.84 ) X12.6mmH2O。3. 單相流動阻力測定實驗所得的 Re曲線能否用于空氣？為什么？答：不能，由 =2d ? 2f 及 Re=du 而 水空氣 ，空氣水。lu4單相流動阻力測定實驗中測定局部阻力系數(shù)的方法原理是什么？答：如圖AB cba由hfpf2u2 得2p f 2 upf2(pBpb)

9、(pApa )其中設計線段 AB=Bc，線段 cb=ab5在流量計標定實驗中 , 得到孔板流量計的標定曲線為一直線，其理論依據(jù)是 什么？測定流量計標定曲線有什么意義？答：VS CA0 2gR KR0.5 等式兩邊取對數(shù)： log VS 0.5logR logK 為一直線方程； 測定流量計標定曲線后，可根據(jù) R 值直接查取 Vs。6孔板流量計的特點是什么？測定 C Re 關(guān)系曲線有什么意義？ 答：孔板流量計制造簡單、安裝方便、反應靈敏，但流體流經(jīng)孔板的能量損失 大。通過測定的 CRe 關(guān)系曲線， 可選定流量計的測量范圍 （C為定值的區(qū)域）。7. 為什么測試系統(tǒng)要排氣，如何正確排氣？ 答：（1）若

10、測試系統(tǒng)未進行排氣，流量計管徑中有氣泡，則所測得的壓力差并 非定值，從而對結(jié)果產(chǎn)生影響。 （ 2）加緊夾子 B、C，打開 A、D、 E，將試樣管 內(nèi)流量開至最大，當導管中水從 A 中流出時，加緊 D、E，再緩緩打開夾子 B， 使左側(cè)液面下降至中間左右，加緊 B，再打開 C，直至液面下降至中間左右，加 緊 C，最后加緊 A，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，讓試管內(nèi)流量為 0，打開夾子 D、 E，看倒 置 U 形管的讀數(shù)是否為 0，若為 0，則說明空氣被排盡，若不為 0，則繼續(xù)重復 上述操作，直至讀數(shù)為 0 為止。8. 在使用渦輪流量計時，用公式 Vs=f/k, 由f 值求 Vs時，若 Vs小于或大于流 量計標定

11、時的測量范圍，所求之 Vs 值可靠嗎？為什么？ 答：不可靠，因為用渦輪流量計在其量程內(nèi)的特性曲線魏直線，若不在標定范 圍，則誤差較大，所求 Vs 不可靠。9. 什么情況下，開泵前要給泵灌水？為什么？什么情況下，開泵前不需給泵灌 水？答：離心泵的安裝高度高于水槽中液面高度的普通離心泵，因為離心泵不灌水 很難排掉泵內(nèi)的空氣，導致泵空轉(zhuǎn)而不能排水。離心泵的安裝高度低于水槽中 液面高度或自吸泵已排完氣時開泵前不需給泵灌水。10. 什么情況下會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象？ 答：離心泵是靠貯液槽液面與泵入口壓力差（ P0-P1）吸入液體，若 P0 一定，則 泵安裝位置離液面的高度越高， P1 越低，當安裝高度達到一定值

12、，使泵內(nèi)最低 壓力降至輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時，液體在該處氣化，或者是溶解在液 體中的氣體形成氣泡。含氣泡的液體進入葉輪的高壓區(qū)后，氣泡迅速凝聚或者 破裂，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍液體以高速涌向氣泡中心，產(chǎn)生壓力極 大，頻率極高的沖擊，即出現(xiàn)氣蝕。泵會因漏入空氣而使泵內(nèi)流體的平均密度 下降，若平均密度下降嚴重，泵將無法吸上液體，稱為“氣縛”現(xiàn)象 11為什么調(diào)節(jié)離心泵的出口閥門可調(diào)節(jié)其流量？這種方法有什么利弊？是否 有其它方法調(diào)節(jié)流量？ 答：調(diào)節(jié)泵的出口閥的開度便改變了管路特性曲線，從而改變了泵的工作點。 此法操作簡便， 工程上廣泛采用， 其缺點是關(guān)小閥門時， 額外增加了動力消耗， 不夠

13、經(jīng)濟。其它方法有：（1）改變泵的特性： 在冬季和夏季送水量相差較大時， 用比例定律或切割定律 改變泵的性能參數(shù)或特性曲線， 此法甚為經(jīng)濟。 （2）泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作： 泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作按下列三個原則選擇： 單臺泵的壓頭低于管路系統(tǒng)所要求的壓頭時， 只能選擇泵的串聯(lián)操作； 對高阻型管路系統(tǒng)（即 文檔管路特性曲線較陡，如圖 2-3 中曲線 1），兩臺泵串聯(lián)時可獲得較大流量，如圖 中的Q （串聯(lián)）> Q （并聯(lián)） >Q1（單臺）；對低阻型管路系統(tǒng)（即管路特性曲 線較平坦，如圖 2-3 中曲線 2），兩臺泵并聯(lián)時可獲得較大流量， 如圖中的 Q （并 聯(lián)）> Q （串聯(lián)） >Q

14、2 （單臺）。12. 為什么離心泵啟動時要關(guān)閉出口閥？ 答: 開閥門時，揚程極小，電機功率極大，可能會燒壞電機。 13流量增大時，離心泵入口處真空表讀數(shù)與出口處壓力表的讀數(shù)如何變化？ 試分析之。答： 離心泵入口處真空度由小變大， 出口處壓 強由大變小。在水槽面與入口列機械能衡算方程得：2pa p1 H g u1 H f0 1 ，隨著 Q增大，動壓頭g 2g及摩擦壓頭增加而位壓頭不變，故真空表的讀數(shù)將變大。根據(jù)離心泵的基本方程，對于后彎 葉片，在泵的葉輪尺寸和轉(zhuǎn)速一定的條件下， 流量加大，泵的壓頭下降，因而泵的出口壓強表的讀數(shù) P2 將流量 Q的加大而降 低。由機械能衡算方程也可得到這一結(jié)論。1

15、4. 為什么在離心泵進口管下要安裝底閥？答：底閥是一個單向閥 , 只能進不能出。 由于離心水泵沒有抽真空的功能， 而離 心泵在水面超過葉輪才能工作， 所以使前必須向水泵內(nèi)灌水 , 安裝的底閥是為了 防止灌入的水漏掉。 .15. 流量調(diào)節(jié)閥可以安裝在吸入管上嗎？為什么？ 答：流量調(diào)節(jié)閥不可以安裝在吸入管上。因為，如果流量調(diào)節(jié)閥設在吸入管上 可能引起離心泵空轉(zhuǎn)或是產(chǎn)生空洞引起劇烈震動，從而損壞設備。16. 在恒壓過濾實驗中， 為什么過濾開始時， 濾液常常有一點混濁， 過一定時間 才轉(zhuǎn)清？ 答：過濾開始時由一些細小顆粒穿過過濾介質(zhì)使濾液混濁，過一段時間后，顆 粒在過濾介質(zhì)孔間發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，阻礙細

16、小顆粒通過，則濾液變清。17. 過濾壓強增加一倍后，得到同一濾液量所需的時間是否也減少一半？為什 么？答：不是， V一定的條件下， 11 s ，不僅與 P有關(guān)還與濾餅壓縮指數(shù) P1 ss 有關(guān)，對不可壓縮濾餅 s=0，與 P 成反比。18. 隨著空氣流量的變化，空氣出口溫度有何變化？為什么？ 答：溫度逐漸降低，因為由于 Q=WcCpc(t 2-t 1)= VcCpc(t 2-t 1), 當 Q一定時， Vc增 加，t 2降低。19. 為什么要將熱電偶冷端插入冰水中？ 答：將熱電偶冷端插入冰水中是為了保證冷端補償電偶恒為0，以便于作參考。20. 傳熱準數(shù)關(guān)聯(lián)式 Nu=0.023Re0.8 Pr

17、0.4適用什么條件？ 答：流體無相變，低黏度流體在圓形直管中作強制對流 Re>10 4 Pr=0.7-120 LD 6021. 從干燥速率曲線看， 干燥基本上可分為等速干燥 (水分含量高時) 和降速干 燥(水分含量低時)，試討論其原因。答：當物料表面溫度升至空氣狀態(tài)的濕球溫度時，干燥進入恒速階段，此時空 氣傳給物料的顯熱等于水分氣化所需的潛熱，物料表面溫度維持在濕球溫度不 變，物料含水量下降，干燥速率不變；干燥進入降速階段后，物料開始升溫， 熱空氣傳給物料的熱量一部分用于加熱物料，另一部分用于水分氣化在此階段 內(nèi)干燥速率隨物料含水量減少而下降。22在保證干燥質(zhì)量的前提下，怎樣可以合理地提

18、高干燥速率 ? 答：影響干燥速率的主要因素有：固體物料的種類和性質(zhì)；固體物料層的厚度 或顆粒大小；空氣的濕度、溫度和流速；空氣與固體物料的相對運動方式。因 此，提高空氣溫度和流速，降低空氣的濕度，減少物料層的厚度或增大物料層 的表面積都可以提高干燥速率 .24. 板式塔氣液兩相的流動特點是什么？ 答：液相為連續(xù)相，氣相為分散相。25. 實驗結(jié)果表明， 當回流比由 R=4增加至無窮大時， 塔頂產(chǎn)品的濃度增加， 塔 頂產(chǎn)品的產(chǎn)量減少，這對于化工設計和生產(chǎn)中回流比的選擇有什么指導意義？ 答：精餾操作中，由精餾塔塔頂返回塔內(nèi)的回流液流量 L 與塔頂產(chǎn)品流量 D的 比值，即 R=L/D。回流比的大小，對

19、精餾過程的分離效果和經(jīng)濟性有著重要的 影響。增大回流比，可減少分離所需的理論塔板數(shù)，同時回流比的增大，必要 求塔釜產(chǎn)生的蒸汽量相應增加。當減少回流比至某一數(shù)值時，理論上為達到指 定分離要求所需板數(shù)趨于無窮大，這是回流比的下限，稱為最小回流比。26. 是否精餾塔越高產(chǎn)量就越大？將精餾塔加高，能否得到無水酒精？ 答：不一定，因精餾塔的產(chǎn)量由進料量及分離要求而定；不能得到無水酒精， 因塔頂濃度還受物料衡算及理論板限制。27. 精餾塔在操作過程中， 由于塔頂采出率太大而造成產(chǎn)品不合格時， 恢復正常 最快，最有效的辦法是什么？ 答：保持塔釜加熱負荷不變，增大進料量和塔釜出料量，減少塔頂采出率，使 得精餾

20、塔在 DXd<FXf <WXw條件下操作一段時間，使之盡快達到正常濃度，等塔頂 溫度正常的時候，再將進料量，塔頂塔底出料量調(diào)到正常值。28. 萃取過程中如何選擇分散相？答：萃取分散相選擇的原則：1）為了增加相際接觸面積，一般將流量大的一相作為分散相，但如果兩相的流 量相差很大，并且所選用的萃取設備具有較大的軸向混合現(xiàn)象，此時應將流量 小的一相作為分散相，以減小抽向混合。2）應充分考慮界面張力變化對傳質(zhì)面積的影響，對于 d >o 的系統(tǒng)，即系統(tǒng)的 dx界面張力隨溶質(zhì)濃度增加而增加的系統(tǒng)當溶質(zhì)從液滴向連續(xù)相傳遞時，液滴的 穩(wěn)定性較差，容易破碎，而液膜的穩(wěn)定性較好，液滴不易合并，所

21、以形成的液 滴平均直徑較小，相際接觸表面較大；當溶質(zhì)從連續(xù)相向液滴傳遞時，情況剛 好相反。在設計液液傳質(zhì)設備時，根據(jù)系統(tǒng)性質(zhì)正確選擇作為分散相的液體可 在同樣條件下獲得較大的相際傳質(zhì)表面積，強化傳質(zhì)過程。3）對于某些萃取設備， 如填料塔和篩板塔等， 連續(xù)相優(yōu)先潤濕填料或篩板是相 當重要的。此時，宜將不易潤濕填料或篩板的一相作為分散相。4）分散相液滴在連續(xù)相中的沉降速度與連續(xù)相的粘度有很大關(guān)系。為了減小塔 徑提高二相分離的效果，應將粘度大的一相作為分散相。5）此外，從成本、安全考慮應將成本高的，易燃、易爆物料作為分散相。29. 震動篩板萃取塔有什么特點？答：它是一種外加能量的高效液液萃取設備，塔身塔板通過電動機和偏心輪可 以往復運動，重相經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計進入塔頂，輕相經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計進由25mm玻璃管做成長 1500mm，塔上下兩端各有一個 100mm的擴大沉