化工原理实验思考题答案.docx

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1、化工原理实验思考题答案实验1 单项流动阻力测定 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？ 答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？ 答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。 流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？ 答：水平，当u=0时 柏努利方程就变成流体静力学基本方程： Z1+P1rg=Z2+p2rg,当p1=p2时,Z1=Z2 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：

2、启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由

3、毫安表读得，再由已知的压差电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。 读转子流量计时应注意什么？为什么？ 答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。 两个转子能同时开启吗？为什么？ 答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？ 答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。 使用直流数字电压表时应注意些什么？ 答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点

4、，新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。 1 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？ 答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。 2 Z1+P1rg+u122g=Z2+p2rg+u22g, d1=d2 u1=u2 又z1=z2 P1=P2 离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？ 答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损坏。 本实验用水

5、为工作介质做出的Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、r、变化。 本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到Pf的计算过程和公式是否与水平管完全相同？为什么？ 答：过程一样，公式相同，R值的计算结果不同。 通式：p1-p2=(rA-rB)gR+rBgz 水平放置： z=0 p1-p2=(rA-rB)gR 垂直放置： z=Lp1-p2=(rA-rB)gR+rgL 测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据？ 答：流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应

6、取瞬时值、即同时读数。 作Re图时，依点画线用什么工具？点在线的一侧还是两侧？怎样提高做图的精确度？做图最忌讳什么？ 答：用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。点应在线的两侧，以离线的距离最近为原则。最忌讳徒手描。 实验结果讨论中，应讨论什么？ 答：讨论异常现象发生的原因；你做出来的结果与讲义中理论值产生误差的原因。本实验应如何改进。 影响流动型态的因素有哪些？用Re判断流动型态的意义何在？ 答：影响流动类型的因素有：内因：流动密度r、粘度m；外因：管径d、流速u,即2 Re=durm。用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易

7、于推广。 直管摩擦阻力的来源是什么？ 答：来源于流体的粘性F=mADuDy流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。其外因或内部条件可表示为：内摩擦力F与两流体层的速度差m成正比；与两层之间的垂直距离y成反比；与两层间的接触面积A与成正比。 影响直管阻力的因素是什么？如何影响？ 答：根据hf=llu22d直管助力与管长l、管经d、速度u、磨擦系数l有关系。它与l、l、u2成正比，与d成反比。 实验2 离心泵特性曲线的测定 为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么 原因？ 答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。可能是泵入口

8、处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。电机坏了，无法正常工作。 为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？ 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。 离心泵特性曲线测定过程中Q=0点不可丢，为什么？ 答：Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。丢了，做出来的图就有缺憾。 启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？ 答：为了保护功率表。 为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方 法调节泵的流量？ 答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节

9、其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮3 直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。 正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？ 答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力 而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。 为什么在离心泵进口管下安装底阀？从节能观点看，底阀的装设是否有利？你认为应如何 改进？ 答：底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流

10、回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。 为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？ 答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。 离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？ 答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。 为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？ 答：流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处

11、强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率电动机效率，而轴功率N又h) ， 当N=恒量， Q与H之间关系为：QH而为： N=Neh=(rQH)(102H=prg而HP所以流量增大，出口处压强表的读数变小。 离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？ 答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。 离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？往复泵的送液能力是否采用同 样的调节方法？为什么？ 答：离心泵用出

12、口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。 试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200 kgm-3的盐水，在 相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？同一4 排量时的功 率是否变化？ 答：本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式：HT=u2c2cosa2g可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵()h) N。 的轴功率

13、随流体密度增大而增大。即：N=Neh=(rQH)(1022又因为Hg=(pa-p1)rg-u12g-Hf0-1 r(pa-p1)rg 其它因素不变的情况下Hg而安装高度减小。 离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。试定性解释以上两部 件采用此种结构的理由。 答：蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。叶片弯曲方向 与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。 离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特 性曲线有何实际意义？为什么要在转速一定的条件下测量？ 答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效

14、率最高点的性能参数。因为Q1Q2=n1n2，H1H2=(n1n2)2，N1N2=(n1n2)3根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。 扬程的物理意义是什么？ 答：它是指离心泵对单位重量的液体能提供的有效能量，其单位为m。即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。 泵的效率为什么达到最高值后又下降？ h)当N不变时QH当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积答：由N=Neh=(rQH)(102就会减少所以效率会下降。 离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用？为什么？ 答：两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏转子流量计。 启

15、动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路？如何切断？ 答：为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。 记录实验数据时，为什么同时取瞬时值？ 答：因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。 5 实验4 气汽对流传热实验 为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上？ 答：避免干烧，造成加热管损坏 为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计？ 答：防止水量不够或水量太多溢出。 为什么向保温瓶中加冰水混合物？ 答：保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。 为什么将数字电压表预热？ 答：保证测量的准确性。 为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？ 答：为使

16、系统的换热充分恒定。 为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？ 答：让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。 为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？ 答：因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。 什么情况下用双对数坐标系作图？ 答：测量的数据范围大。在双对数坐标系中函数关系为线性关系。 气-汽换热的结果是什么？ 答：冷空气变成热空气；水蒸气变为冷凝水。 为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？ 答：为使不凝性的气体排出。 实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么？ 答：设计原理是柏努利方程。 使用孔板流量计时应注意什么？ 答：不要超出测量范围

17、。 对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求? 答：不与被测流体反应，互溶。 所测压差与U形管的粗细有无关系？ 答：没关系。 所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系？ 答：有关系。 压差与U形管中的指示液的高度差有无关系？ 答：有关系。 旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么？ 答：反比关系。 为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？ 答：为使系统的换热充分恒定。 本实验是由哪几大装置组成？ 答：空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。 准数关联式 Nu=ARemPr0.4应用范围？ 答：流体无相变，在圆形直管内流动，作强制湍流 6 实验6 填料吸收

18、塔流体力学特性实验 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时， 填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 填料塔的液泛和哪些因素有关？ 答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 填料塔的气液两相的流动特点是什么？ 答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。 填料的作用是什么？ 答

19、：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？ 答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率NA增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成y2减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Dym的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控

20、制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力1Kya=&mkya将随之减小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力Dym或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力1Kya=&mkya不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，

21、注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 7 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数？ 答：流量计的刻度是以20，1atm的空气为标准来标定。只要介质不是20，1atm 的空气，都需要校正流量。 如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？ 答：平衡常数m增大，平衡线的斜率增大，向上移动；操作线不变。 实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？ 答：利用吸收瓶。在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气通过吸收瓶时，其中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。 在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？ 答：可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平

22、衡时，吸收液浓度和操作时间无关。 如果从同一个取样瓶中，取样分析三组平行样，误差很大，试分析原因？ 答：原因在于取样瓶取样后，没有及时密封，瓶内的氨气由于挥发而降低了浓度。 控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？ 答:吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：流率L、温度t2、浓度x2。改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率NA增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成y2减小，回收率增大。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力1Kya=&mkya将随之减小，结果使吸收效果变好，y2

23、降低，而平均推动力Dym或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作&1kya不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。温度，过程阻力1Kya=总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的又一主要因素。吸收剂进口浓度x2降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。 试说明精馏和吸收的相同点和不同点？ 答：不同点：精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔内必须有回流；吸收是利用组分溶解度的不同进行分离。相同点：都属于相际传质。 若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸

24、收液浓度如何改变？ 答：尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。 吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？ 答：尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。 如何确定液泛点气速？ 答：在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降气速曲8 线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。 实际操作选择气相流量的依据是什么？ 答：

25、通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。 实验9 流化床干燥实验讲义 物料去湿的方法有哪些？本实验所用哪种方法？ 答：方法有机械去湿，吸附去湿，供热去湿。本实验所用方法供热去湿中的对流干燥。 对流干燥过程的特点是什么？ 答：当温度较高的气体与湿物料直接接触时，气固两相间所发生的是热质同时传递的过程。 空气的湿度是如何定义的 答：空气湿度的定义为每千克绝干空气所带有的水汽量，单位是水/绝干气。 相对湿度是如何定义的？ 答：空气中的水汽分压与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最大值

26、之比定义为相对湿度。 湿球温度是指什么温度？跟什么有关？ 答：湿球温度是 大量空气与少量水长期接触后水面的温度，它是空气湿度和干球温度的函数。 湿空气的比容如何定义的？计算式是什么？ 答：湿空气的比容是指1kg干气及其所带的Hkg水所占的总体积。 nH = -3-3 结合水与非结合水如何定义的？两者的基本区别是什么？ 答：借化学力或物理力与固体相结合的水统称为结合水；非结合水是指机械地附着与固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中未与固体结合的那部分水。两者的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。 本实验中物料的含水量w是用何仪器测得的？如何使用该仪器？ 答：本实验中物料的含水量w是用水分快速测定仪来测定

27、的。 常用工业干燥器有哪几种？本实验所用哪种类型的干燥器？ 答：常用工业干燥器有厢式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化干燥器、转筒干燥器等。本实验所用是流化干燥器。 本实验中所用的被干燥物料是什么？有什么特点？ 答：变色硅胶。有颜色遇水由蓝变白的特点且耐热性比较好，有好的吸水性。 实验中风机旁路阀应如何？放空阀又应如何 9 答：实验中风机旁路阀一定不能全观、放空阀实验前后应全开，实验中应全关。 实验操作中升压要注意什么？ 答：升压一定要缓慢升压，以免损坏装置 干燥器中的剩余物料用什么方法取出？ 答：用漩涡泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。 直流电机电压不能超过多少伏？ 答：12伏。 实验操作中进料后注意维持哪三不变？ 答：维持进口温度不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。 干燥器外壁带电实验操作中要注意什么？ 答：不要用手或身体的其他部位触及干燥器外壁，严防触电。 干燥过程的经济性主要取决于什么？ 答：鼓泡罩。 热效率是如何定义的？分析本次实验结果中的热效率。 答：取决于热量的有效利用程度即热效率。 为了使上升的热空气分布均匀在干燥器进气口出安有什么？ 答：干燥过程蒸发所消耗的热量与向干燥器提供的热量之比。 流化干燥器为何能强化干燥？ 答：湿基含水量w，干基含水量X。X=w/ 10