化工原理實(shí)驗(yàn)思考題參考答案2017.doc

實(shí)驗(yàn)一：流體流動形態(tài)的觀察與測定1、影響流體流動型態(tài)的因素有哪些？主要有流體的物理性質(zhì)如密度、粘度、流速和流體的溫度，管子的直徑、形狀和粗糙度等。2、如果管子不是透明的，不能直接觀察來判斷管中的流體流動型態(tài)，你認(rèn)為可以用什么辦法來判斷？可通過測試流體的流量求出其平均流速，然后求出Re，根據(jù)Re的大小范圍來判斷。3、有人說可以只用流速來判斷管中流體流動型態(tài)，流速低于某一具體數(shù)值時(shí)是層流，否則是湍流，你認(rèn)為這種看法對否？在什么條件下可以由流速的數(shù)值來判斷流動型態(tài)？這種看法不確切，因?yàn)橹挥泄茏拥某叽绾土黧w的基本形狀確定不變的情況下，此時(shí)Re的大小只與流速有關(guān)，可以直接采用流速來判斷。實(shí)驗(yàn)二 柏努利方程實(shí)驗(yàn)1、 關(guān)閉閥A，各測壓管旋轉(zhuǎn)時(shí)，液位高度有無變化？這一現(xiàn)象說明什么？ 這一高度的物理意義又是什么？關(guān)閉閥A，各測壓管旋轉(zhuǎn)時(shí)，液位高度無變化；液位高度代表各測壓點(diǎn)的總能量，即位壓頭、靜壓頭之和，這一現(xiàn)象說明，流速為0，各點(diǎn)總能量不變，守恒.2、 點(diǎn)4的靜壓頭為什么比點(diǎn)3大？點(diǎn)3的位置較點(diǎn)4高一些，即H3位H4位, 兩點(diǎn)的總壓頭相等, H3靜？為什么距離水槽越遠(yuǎn)，（H）的差值越大？這一差值的物理意義是什么？H 代表閥門關(guān)閉時(shí)（u=0）時(shí)的液位高度，即為該測壓點(diǎn)的總壓頭，為高位槽的高度H0（基準(zhǔn)面的總壓頭），H為閥門打開時(shí)（u0）時(shí)測壓孔正對水流方向的液位高度，H=靜壓頭動壓頭位壓頭，由于流體的流動產(chǎn)生一定的阻力損失Hf，造成總壓頭的降低，因此HH。H-H=Hf，即為損失壓頭，阻力損失與管子的長度成正比，因此距離水槽越遠(yuǎn)，（H）的差值越大。5、測壓孔正對水流方向，開大閥A流速增大，動壓頭增大，為什么測壓管的液位反而下降？測壓孔正對水流方向，H”=靜壓頭動壓頭位壓頭=H0-Hf，開大閥A流速增大，動壓頭增加，由于Hf與流速的平方成正比，流速增加，Hf增加，即部分靜壓頭轉(zhuǎn)化為阻力損失，H0（基準(zhǔn)面的總壓頭）不變時(shí)，測壓點(diǎn)總壓頭減少，測壓管的液位反而下降.6、將測壓孔由正對水流方向轉(zhuǎn)至與水流方向垂直，為什么各測壓管液位下降？ 下降的液位代表什么壓頭？1、3兩點(diǎn)及2、3兩點(diǎn)下降的液位是否相等？這一現(xiàn)象說明什么？測壓孔正對水流方向，H”=靜壓頭動壓頭位壓頭；將測壓孔與水流方向垂直，H”=靜壓頭位壓頭, 測壓管液位下降。H”-H=H動，下降的液位代表該測壓點(diǎn)的動壓頭。 1、3兩點(diǎn)下降的液位高度相等， 2、3兩點(diǎn)下降的液位不相等，因?yàn)楣?和3的直徑相等，H動相等；而管2,3的直徑不相等，H動不相等。 說明采用上述方法可以測試管內(nèi)某點(diǎn)的動壓頭，從而測試其點(diǎn)速度。7、在不改變閥A開度的情況下，（）表示什么？（）表示什么？為測壓孔與水流方向垂直，液位高度，=靜壓頭位壓頭=；H1動=H3動，因此，=Hf1-3,代表從1點(diǎn)到3點(diǎn)的阻力損失。（）=（H0-H0-2-H2動）-（H0-H0-3-H3動）=Hf2-3+（H3動-H2動）三離心泵特性曲線1.離心泵在啟動之前為什么要引水灌泵？離心泵在啟動過程中若泵殼內(nèi)混有空氣，則泵殼內(nèi)的流體在隨電機(jī)作離心運(yùn)動產(chǎn)生的負(fù)壓不足以使液體吸入泵殼內(nèi)，稱為離心泵的“氣縛現(xiàn)象”，因此，啟動前需要灌水排氣。2. 為什么離心泵啟動之前要關(guān)閉出口閥門？當(dāng)流體流量最小時(shí)，離心泵的軸功率最小，啟動電流小，保護(hù)電機(jī)。3. 為什么調(diào)節(jié)離心泵的出口閥可調(diào)節(jié)流量，若在進(jìn)口管上設(shè)置閥門調(diào)節(jié)流量是否合理？離心泵工作時(shí)的流量和揚(yáng)程由工作點(diǎn)決定的，離心泵的工作點(diǎn)是離心泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)；在離心泵轉(zhuǎn)速一定時(shí)，調(diào)節(jié)泵的出口閥就相當(dāng)于調(diào)節(jié)流體管路的局部阻力，從而改變管路的特性曲線和工作 ，因此可調(diào)節(jié)流量。它的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)為調(diào)節(jié)流量快捷簡便，且流量可連續(xù)變化，適合于化工連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)；缺點(diǎn)：當(dāng)閥門關(guān)小時(shí)，因流動阻力加大，需要額外多消耗一部分能量，不經(jīng)濟(jì)。此外，也可以采用改變離心泵轉(zhuǎn)速的方法，改變泵特性曲線，從而改變工作點(diǎn)進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。 在進(jìn)口管設(shè)閥門調(diào)節(jié)流量不合理，若進(jìn)口閥沒有完全打開，產(chǎn)生較大的局部阻力，可能會導(dǎo)致泵殼內(nèi)吸入的液體在吸入口處因壓強(qiáng)減小而汽化，給泵殼內(nèi)壁帶來巨大的水力沖擊，損壞泵殼，產(chǎn)生“氣蝕”現(xiàn)象。4. 為什么離心泵在進(jìn)口管下安裝底閥，從節(jié)能來看，底閥的安裝是否有利？ 離心泵的底閥是單向閥，可防止啟動前灌入的液體從泵內(nèi)流出，安裝底閥后，管路的流動阻力將增大，底閥的安裝對節(jié)能是不利的，可將離心泵安裝在液面以下。5. 什么情況下會發(fā)生“氣蝕”現(xiàn)象？ 離心泵安裝高度不合理、進(jìn)口閥沒有全開時(shí)，或者吸入管路局部阻力過大時(shí)，將導(dǎo)致泵進(jìn)口壓力過低，當(dāng)進(jìn)口壓力降至被輸送液體在該溫度下對應(yīng)的飽和蒸汽壓時(shí)，將發(fā)生汽化，給泵殼內(nèi)壁帶來巨大的水力沖擊，產(chǎn)生“氣蝕”現(xiàn)象。6. 隨著流量的變化，泵的真空表和壓力表的數(shù)據(jù)有什么變化規(guī)律？ 分別在儲槽和壓力表、真空表處列伯努利方程， 隨著流量增大，阻力增加，出口和進(jìn)口處的絕對壓力都減少的，壓力表讀數(shù)降低，真空表讀數(shù)變大。7. 引水灌泵后，啟動離心泵，如發(fā)現(xiàn)流量較小應(yīng)如何處理？ 全開進(jìn)口閥和出口閥，觀察流量是否會變大，如果仍沒變化，說明引水灌泵時(shí)沒有灌滿泵，存在“氣縛”現(xiàn)象，應(yīng)關(guān)閉離心泵重新進(jìn)行引水灌泵。8. 在本實(shí)驗(yàn)中，打開電機(jī)后，不出水，可能的原因？未開出口閥未開進(jìn)口閥開電機(jī)前沒有引水灌泵四管道阻力的測定1.流體直管內(nèi)的雷諾數(shù)與在局部管件的雷諾數(shù)是否相同？相同，根據(jù)雷諾數(shù)計(jì)算公式，在相同流體相同溫度的情況下，流體的粘度和密度相同，又由于在彎管和直管中管徑d及流量Q相同，所以流速u一樣，Re相同。2、流體在光滑直管內(nèi)的阻力損失與在粗糙直管內(nèi)的阻力損失是否相同？不一定，流體的阻力損失計(jì)算公式為，其中阻力系數(shù)，阻力系數(shù)是否與相對粗糙度有關(guān)，還依賴于Re的大小。 在層流區(qū)Re小于2000，阻力損失只與Re有關(guān)， 在過渡區(qū)阻力損失與Re和相對粗糙度有關(guān)，而在完全湍流區(qū)，阻力損失便取決于直管的相對粗糙度。1、 如何判斷實(shí)驗(yàn)過程已經(jīng)穩(wěn)定，影響實(shí)驗(yàn)的主要因素是什么？水蒸汽的壓力、冷空氣進(jìn)出口溫度差，體積流量等參數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)基本不變，說明實(shí)驗(yàn)過程已穩(wěn)定。影響實(shí)驗(yàn)的因素有：不凝性氣體沒有排盡：冷凝水沒有及時(shí)排出：蒸汽壓強(qiáng)波動過大2、 影響的主要參數(shù)是什么？空氣溫度不同是否有不同的關(guān)聯(lián)式？影響的主要參數(shù)有流體流動形態(tài)與流速，流體本身的物理性質(zhì)如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、密度、膨脹系數(shù)等，.傳熱過程有無相變化，傳熱溫度，設(shè)備結(jié)構(gòu)（壁面的形狀、排列方式和尺寸等。一般采用進(jìn)行關(guān)聯(lián)對于關(guān)聯(lián)式，空氣的溫度只會影響Re，Pr的具體數(shù)值,進(jìn)而影響，不會影響A，m ,對關(guān)聯(lián)式?jīng)]有影響。關(guān)聯(lián)式的影響因素主要是換熱器的結(jié)構(gòu)，流體流型，有無相變等。3、 強(qiáng)化傳熱過程有哪些途徑？增大傳熱面積增大冷空氣和水蒸氣的溫差增大總傳熱系數(shù)K，如將光滑管改為螺紋管4、 在蒸汽冷凝時(shí)，若存在不凝性氣體，你認(rèn)為將會有什么變化？應(yīng)該采取什么措施？由于空氣的傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于飽和水蒸汽的傳熱膜系數(shù)，因此不凝性氣體（主要是空氣）的存在相當(dāng)于增加了一項(xiàng)熱阻，會大幅度降低了傳熱速率。因此在實(shí)驗(yàn)前必須打開排氣閥排出冷凝