北京化工大學(xué)化工原理實驗思考題答案匯編

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