化工原理實驗課后題答案

1.孔板流量計的C~Re關(guān)系曲線應(yīng)在—單對數(shù)—坐標(biāo)紙上標(biāo)繪?？装辶髁坑嫷腣s-R關(guān)系曲線在雙對數(shù)坐標(biāo)上應(yīng)為_直線。直管摩擦阻力測定實驗是測入與 Re—的關(guān)系。單相流動阻力測定實驗是測定直管阻力和—局部阻力。啟動離心泵時應(yīng)關(guān)閉出口閥和功率開關(guān) 。流量增大時離心泵入口真空度_增大—出口壓強(qiáng)將—減小。在精餾塔實驗中，開始升溫操作時的第一項工作應(yīng)該J開循環(huán)冷卻水_。在精餾實驗中，判斷精餾塔的操作是否穩(wěn)定的方法—塔頂溫度穩(wěn)定 在傳熱實驗中隨著空氣流量增加其進(jìn)出口溫度差的變化趨勢：進(jìn)出口溫差隨空氣流量增加而減小—。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 。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—Ce1=匕（匕-Cr「/匕。13.干燥過程可分為—等速干和—降速干燥。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 。過濾實驗采用懸浮液的濃度為_5%—,其過濾介質(zhì)為_帆布—。過濾實驗的主要內(nèi)容—測定某一壓強(qiáng)下的過濾常數(shù)—。在雙對數(shù)坐標(biāo)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(biāo)紙上量取線段長度求取—。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：—先將手動旋鈕旋至零位，再關(guān)閉電源 。實驗結(jié)束后—清掃現(xiàn)場衛(wèi)生，合格后—方可離開。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。在流量計標(biāo)定實驗中，得到孔板流量計的標(biāo)定曲線為一直線，其理論依據(jù)是什么？測定流量計標(biāo)定曲線有什么意義？匕=CA^/2gR=KR0.5等式兩邊取對數(shù)：logVs=0.5logR+logK為一直線方程；測定流量計標(biāo)定曲線后，可根據(jù)R值直接查取Vs。2..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？孔板流量計制造簡單、安裝方便、反應(yīng)靈敏，但流體流經(jīng)孔板的能量損失大。通過測定的C?Re關(guān)系曲線，可選定流量計的測量范圍（C為定值的區(qū)域）。為什么測試系統(tǒng)要排氣，如何正確排氣？答：（1）若測試系統(tǒng)未進(jìn)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(dāng)導(dǎo)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(fù)上述操作，直至讀數(shù)為0為止。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(biāo)定時的測量范圍，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(biāo)定范圍，則誤差較大，所求Vs不可靠。為什么實驗測定前首先要趕盡設(shè)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(dǎo)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。試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(dāng)Ap較小時，U形管能滿足時用倒置U形管壓差計；當(dāng)Ap較大時，U形管無法滿足時用壓差變送器。U形管壓差計：P「P2=PgR,換算得1mmH2O=9.80665Pa。壓差變速器：Ap=(31.03V-1.84)*12.6mmH2O。單相流動阻力測定實驗所得的人~Re曲線能否用于空氣？為什么？TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2dAP duo__ ,7.不能，由 前.伊及Re=a而0水'P空氣u空氣水。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？8.如圖I X IABcb a性乂與得”尊f—p2 /pu2E=2(p-p)-(p-p)f Bb Aa其中設(shè)計線段AB=Bc，線段cb=ab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(dǎo)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。什么情況下會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象？10、 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(dāng)安裝高度達(dá)到一定值，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(jìn)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。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？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，不夠經(jīng)濟(jì)。其它方法有：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(jì)。泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作：

1? 4III_0違Q\%仍仍。圖系的并聯(lián)和申聯(lián) 1? 4III_0違Q\%仍仍。圖系的并聯(lián)和申聯(lián)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)）＞Q2（單臺）。為什么離心泵啟動時要關(guān)閉出口閥？12.答:開閥門時，揚(yáng)程極小，電機(jī)功率極大，可能會燒壞電機(jī)。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。13.強(qiáng)由大變小。離心泵入口處真空度由小變大，出口處壓在水槽面與入口列機(jī)械能衡算方程得:P~~P1=H+1U1+H ，隨著Q增大，13.強(qiáng)由大變小。離心泵入口處真空度由小變大，出口處壓在水槽面與入口列機(jī)械能衡算方程得:Pg g2g f0T動壓頭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(qiáng)表的讀數(shù)P2將流量Q的加大而降低。由機(jī)械能衡算方程也可得到這一結(jié)論。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。實驗結(jié)果表明，當(dāng)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(shè)計和生產(chǎn)中回流比的選擇有什么指導(dǎo)意義？15、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，對精餾過程的分離效果和經(jīng)濟(jì)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(yīng)增加。當(dāng)減少回流比至某一數(shù)值時，理論上為達(dá)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。16、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？不一定，因精餾塔的產(chǎn)量由進(jìn)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版限制。17、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(fù)正常最快，最有效的辦法是什么？17、 答：保持塔釜加熱負(fù)荷不變，增大進(jìn)料量和塔釜出料量，減少塔頂采出率，使得精餾塔在DXd<FXf<WXw條件下操作一段時間，使之盡快達(dá)到正常濃度，等塔頂溫度正常的時候，再將進(jìn)料量，塔頂塔底出料量調(diào)到正常值。精餾過程的原理是什么？把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化，同時又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化，利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對揮發(fā)度，a）的特性，實現(xiàn)分離目的的單元操作。19、 回流液溫度對塔的操作有何影響？19、 回流溫度過低的話會造成冷后負(fù)荷過大，對節(jié)能降耗不利；相反，溫度過高使塔頂溫度的控制較困難，不利于進(jìn)行及時有效的調(diào)節(jié)操作。在間歇精餾實驗中，為了得到合格產(chǎn)品，保持恒定的回流比可以嗎？為什么？如果要增加回流比，可采取何種措施，請具體說明。間歇精餾為非定態(tài)過程，若保持R恒定，則采出產(chǎn)品的濃度下降，得不到合格產(chǎn)品。要增加R，可采取減少塔頂采出量的辦法。21、 隨著空氣流量的變化，空氣出口溫度有何變化？為什么？21、 溫度逐漸降低，因為由于Q=WcCpc（t2-t］）=PVcCpc（t2-t1），當(dāng)Q一定時，Vc增加，t2降低。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(bǔ)償電偶恒為0°C，以便于作參考。23傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式Nu=0.023Re0.8Pr0.4適用什么條件？流體無相變，低黏度流體在圓形直管中作強(qiáng)制對流Re>104Pr=0.7-120 七切60萃取過程中如何選擇分散相？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(shè)備具有較大的軸向混合現(xiàn)象，此時應(yīng)將流量小的一相作為分散相，以減小抽向混合。do2） 應(yīng)充分考慮界面張力變化對傳質(zhì)面積的影響，對于—>o的系統(tǒng)，即系統(tǒng)的界面dx張力隨溶質(zhì)濃度增加而增加的系統(tǒng)當(dāng)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，所以形成的液滴平均直徑較小，相際接觸表面較大；當(dāng)溶質(zhì)從連續(xù)相向液滴傳遞時，情況剛好相反。在設(shè)計液液傳質(zhì)設(shè)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(qiáng)化傳質(zhì)過程。3） 對于某些萃取設(shè)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(dāng)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(yīng)將粘度大的一相作為分散相。5） 此外，從成本、安全考慮應(yīng)將成本高的，易燃、易爆物料作為分散相。25、 震動篩板萃取塔有什么特點？25、 答：它是一種外加能量的高效液液萃取設(shè)備，塔身塔板通過電動機(jī)和偏心輪可以往復(fù)運(yùn)動，重相經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)入塔頂，輕相經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)由中25mm玻璃管做成長1500mm,塔上下兩端各有一個中100mm的擴(kuò)大沉降室，作用是延長每相在沉降室內(nèi)的停留時間，有利于兩相的分離。在塔內(nèi)裝有30塊塔板，板間距為50mm，開孔率約34?50%，重相由貯槽經(jīng)流量計進(jìn)入塔頂，輕相用泵有貯槽流經(jīng)流量計送入塔底。26、 萃取過程對哪些體系最好？26、 （1）組分沸點接近，相對揮發(fā)度約為1（2）混合液中含熱敏性組分，加熱會變質(zhì)（3）待分離的組分含量低且為難揮發(fā)組分（4）原料液在精餾時形成恒沸物。27、 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？27、 過濾開始時由一些細(xì)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(xì)小顆粒通過，則濾液變清。28、 .過濾壓強(qiáng)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？28、 不是，V一定的條件下，0，0不僅與AP有關(guān)還與濾餅壓縮指數(shù)s有關(guān)，對△P1-s不可壓縮濾餅s=0，0與AP成反比。29、 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。當(dāng)物料表面溫度升至空氣狀態(tài)的濕球溫度時，干燥進(jìn)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(jìn)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。在保證干燥質(zhì)量的前提下，怎樣可以合理地提高干燥速率？30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??；空氣的濕度、溫度和流速；空氣與固體物料的相對運(yùn)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在阻力實驗中，兩截面上靜壓強(qiáng)的差采用倒U形壓差計測定。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.影響流體流動型態(tài)的因素有流體的流速、粘度、溫度、尺寸、形狀等用飽和水蒸汽加熱冷空氣的傳熱實驗，試提出三個強(qiáng)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。在精餾實驗數(shù)據(jù)處理中需要確定進(jìn)料的熱狀況參數(shù)q值，實驗中需要測定進(jìn)料量、進(jìn)料溫度、進(jìn)料濃度等。干燥實驗操作過程中要先開鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)后再開電熱器，以防燒壞加熱絲。在本實驗室中的精餾實驗中應(yīng)密切注意釜壓，正常操作維持在0.005mPa，如果達(dá)到0.008?0.01mPa，可能出現(xiàn)液泛，應(yīng)減少加熱電流（或停止加熱），將進(jìn)料、回流和產(chǎn)品閥關(guān)閉，并作放空處理，重新開始實驗。流體在流動時具有三種機(jī)械能：即①位能，②動能，③壓力能。這三種能量可以互相轉(zhuǎn)換。在柏努利方程實驗中，當(dāng)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(qiáng)大?。划?dāng)測壓孔由上述方位轉(zhuǎn)為正對水流方向時，測壓管