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文檔簡介
1、、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改變后的入值,為什么判斷入受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)入要高于不銹鋼管的,由此說明入受 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)、不同溫度下測定的入-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,入-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入-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(yīng)了流體的
2、性質(zhì),其他的流體的密度和黏度都可以在Re上面反應(yīng)出來。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Ri=R2=R3)u; u;答:無關(guān),hf2才=(gzi-gz2) + 仏衛(wèi),壓差計高度差“p2反映了兩個測壓點截面位能和壓強能綜合變化值,即 R= (gzi-gz2)+ 上1-,因為R=R=R,Ui=U2,所以三種狀態(tài)下的 hf不變,推出入不變。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(dǎo)水平無變徑直管道摩擦阻力系數(shù)入的時候就采用了柏努利方程,滿足
3、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;弓I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(biāo) 志為流量為零時,傳感器示數(shù)為零。、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
4、 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(dāng)改變流量調(diào)節(jié)閥開度時,壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化 當(dāng)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(yīng)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(dǎo)致泵內(nèi)壓力降低,液體發(fā)生汽化, 泵內(nèi)壓力最低點通
5、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$ 32x 3mm的不銹鋼管輸送20C的水,流量范圍為 6
6、m3/h,試設(shè)計一孔板流量計, 求do為多少量程壓差計的范圍為多少t=20°C時,p =998.2kg/m3 ,卩=26mm0.026m , u=qv/A=qv/ 3600/ n x 2) =3.139 m/sRe=du p / 卩=x u X) =8T0062取 m=,貝U do= m *d= 2*=,查化工原理教材圖 1-52,可知 G=由 Vs C0S0 2 得: p = (p /2)* Vs /(Co*So)2= 2* q v/ n /2)22=13130Pa三、傳熱實驗一, 思考題1, 本實驗中管壁溫度應(yīng)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
7、系數(shù)2, 管內(nèi)空氣流速對傳熱膜系數(shù)有何影響當(dāng)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)a正比與流速,故當(dāng)空氣流速增大時傳熱系數(shù)亦增大,由Q WCp t2 t1VsCp t2 t1 ,當(dāng)Vs增大且Q恒定時,溫差隨著減小,即出口溫度36003600降低。3, 如果采用不同壓強的蒸汽進行實驗,對a的關(guān)聯(lián)有無影響答:由Nu ARemPrn,其變量均與壓強值無關(guān),故采用不通蒸汽壓做實驗時對a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)。一 1 1 1答:忽略污垢熱阻后,熱阻計算式為一一一,則空氣的熱阻比例為1 1 1000.99,即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱阻。1
8、 1 1 K 100100005, 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(yīng)如何計算答:以空氣為介質(zhì)的傳熱實驗中,雷諾數(shù)Re=du p /11, d為管內(nèi)徑,u為空氣流速,p為空氣密度,為空氣黏度。7, 若實現(xiàn)計算機在線測控,應(yīng)該如何選用傳感器及儀表答:應(yīng)當(dāng)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?wù)勅绻谎跛髁窟_到500L/h,要求常溫常壓下含氧量 35ppm ,現(xiàn)有吸收塔應(yīng)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)。若要求富
9、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(yīng)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Kxa L 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/(m 3h),代入式 Kxa Ga/Vp)m 中,得到 Xi=x 106,即 為。(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
10、條直線, 是線性相關(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
11、阻力相對來說很小,并且從公式KG-1=kG-1+H/kL 可以看出,由于易溶氣體的H很小,kG,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K.-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,
12、經(jīng)氣體分布裝置(小直徑塔 一般不設(shè)氣體分布裝置) 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
13、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(dāng)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(dāng)回流比Rv Rmin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
14、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。 可通過調(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(dāng)氣速較小時,操作
15、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中 流過,壓降與流速成正比。當(dāng)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0 =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=* ( H1+H
16、2)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: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PC,所以空氣的相對濕度增加,從而有利于干燥的進行。Ps4,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(yīng)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(dāng)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
17、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/ Ct W/ Cp水汽/kPaH0I/kJkg-1進口濕空氣70 Co o 。出口濕空氣方法1說明:使用公式計算:進口:由表1表頭數(shù)據(jù)可知:10mi n時,進預(yù)熱器前:干球溫度t: C,濕球溫度tw : C。查表得,此時rw=kgo ps= , H= x P水汽/(P-P水汽),所以 Hw= x水/kg 干氣。由 tw trw (Hw H )得H= kg水/kg干氣。預(yù)熱器是等濕加熱,故在預(yù)熱器之后H不變。1.09rH=x p 水汽/(p-p 水汽),總壓 p=,計算得 p 水汽=°t=70 C,ps=,$ =pK汽 / ps=o 由 tw t - ( H w H )1.09試差得 tw=C。焓 l=+t+2500H=kg。出口:絕熱增濕過程,即等焓過程,故I=kg。進干燥器之前物料 X1=, 1
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