化工原理簡(jiǎn)答題

1、.1.答：雙膜理論要點(diǎn)有： 若流動(dòng)流體的主體部分為湍流，在靠近氣液界面處，渦流必消失。緊鄰界面兩側(cè)的流體流動(dòng)皆為層流。 假設(shè)氣相傳質(zhì)的全部阻力均包含在氣相層流層中，液相傳質(zhì)的全部阻力均包含在液相層流層中。這樣的層流層是實(shí)際層流層的適當(dāng)延伸，使之包含了湍流及過(guò)渡流的傳質(zhì)阻力，稱(chēng)為“虛擬的層流膜”，簡(jiǎn)稱(chēng)氣膜及液膜。氣膜厚為，液膜厚為。在氣液界面處氣液濃度處于平衡態(tài)。 在吸收操作中，若操作條件固定，假設(shè)設(shè)備內(nèi)任一氣液流動(dòng)截面兩相的穩(wěn)定濃度分布狀況在極短時(shí)間內(nèi)建立，故可認(rèn)為設(shè)備內(nèi)是進(jìn)行定態(tài)傳質(zhì)。2.答：強(qiáng)化傳熱的途徑有：增大傳熱面積；增大總傳熱系數(shù)；增大平均溫差3.答：離心泵流量調(diào)節(jié)方法有：改變管路特

2、性。優(yōu)點(diǎn)：用調(diào)節(jié)出口閥門(mén)的開(kāi)度改變管路的特性來(lái)調(diào)節(jié)流量是十分簡(jiǎn)便靈活的方法，在生產(chǎn)中廣為應(yīng)用。對(duì)于流量調(diào)節(jié)幅度不大且需要經(jīng)常調(diào)節(jié)的系統(tǒng)較適宜。缺點(diǎn)：用關(guān)小閥門(mén)開(kāi)度來(lái)減小流量時(shí)，增加了管路中機(jī)械能損失，并有可能使工作點(diǎn)移至低效率區(qū)，也會(huì)使電機(jī)的效率降低。改變泵的特性，包括改變泵的轉(zhuǎn)速和改變?nèi)~輪直徑。優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)額外增加管路阻力，并在一定范圍內(nèi)仍可使泵處在高效率區(qū)工作。改變轉(zhuǎn)速調(diào)速平穩(wěn)，保證了較高的效率，是一種節(jié)能的手段。缺點(diǎn)：改變?nèi)~輪直徑不如改變轉(zhuǎn)速簡(jiǎn)單且當(dāng)葉輪直徑變小時(shí)，泵和電機(jī)的效率也會(huì)降低。可調(diào)節(jié)幅度有限。改變轉(zhuǎn)速價(jià)格較貴。4.答：簡(jiǎn)單管路的計(jì)算有設(shè)計(jì)型計(jì)算和操作型計(jì)算。設(shè)計(jì)型計(jì)算特點(diǎn)為：設(shè)

3、計(jì)者需要補(bǔ)充一個(gè)設(shè)計(jì)條件，設(shè)計(jì)結(jié)果不唯一，存在多方案比較。操作型計(jì)算特點(diǎn)為：計(jì)算結(jié)果唯一，但一般情況下需要進(jìn)行試差計(jì)算才能得到結(jié)果。1.答：當(dāng)進(jìn)、出某塔板的蒸汽均為飽和蒸汽，進(jìn)、出該塔板的液體均為飽和液體且該塔板為非加料、非出料板，則通過(guò)該塔板的汽相與液相摩爾流量各自維持恒值。這一結(jié)論稱(chēng)為恒摩爾流假設(shè)。滿(mǎn)足該假定的條件：混合液中各組分的摩爾汽化潛熱相等。塔板上氣液兩相接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可忽略不計(jì)塔設(shè)備熱損失可忽略。2.答：影響對(duì)流傳熱的因素有： 流體流動(dòng)發(fā)生的原因首先要辨別流體流動(dòng)的動(dòng)力類(lèi)型，是靠外界輸入機(jī)械能還是靠純流體與固體壁面溫差引起流動(dòng)； 流體的物性影響給熱系數(shù)的流體物性有流

4、體的密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱等； 流體的流動(dòng)狀況流體擾動(dòng)程度愈高，在鄰近固體壁面處的層流內(nèi)層愈薄。 傳熱面的形狀、大小及與流體流動(dòng)方向的相對(duì)位置傳熱面的形狀可以是管、板、管束等。3.答：主要性能參數(shù)包括：流量、揚(yáng)程、軸功率、有效功率、效率等。 流量液體在泵出口截面的流量，m/s。 揚(yáng)程每牛頓重量液體在泵出口截面具有的總機(jī)械能與在泵進(jìn)口截面具有的總機(jī)械能的差值，m(即J/N)。 有效功率由流量及揚(yáng)程算得的液體流過(guò)泵體所得的功率，W。 軸功率外界輸入泵的功率(指靠近泵體的軸的功率)，W。 泵的效率有效功率與軸功率之比，。4.答：管路局部阻力的計(jì)算方法有：阻力系數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法。阻力系數(shù)法是將各種

5、局部阻力所引起的能量損失表示為動(dòng)能u2/2的倍數(shù)。計(jì)算公式為：hf=( u2/2)當(dāng)量長(zhǎng)度法是將流體流經(jīng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的全部局部阻力，折合成流體流經(jīng)長(zhǎng)度為le的同一直徑的直管路所產(chǎn)生的阻力。1.答：若塔頂上升蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔內(nèi)，這種回流方式即為全回流。特點(diǎn)：全塔無(wú)精餾段和提餾段的區(qū)分。全回流時(shí)操作線(xiàn)距平衡線(xiàn)有最遠(yuǎn)，對(duì)一定分離程度而言，所需要的理論板數(shù)為最少。在平衡線(xiàn)和對(duì)角線(xiàn)之間繪梯級(jí)即可得到最少理論板數(shù)。意義：全回流是回流比的上限。此時(shí)無(wú)精餾產(chǎn)品，生產(chǎn)能力為0。因此對(duì)正常生產(chǎn)無(wú)實(shí)際意義，但是在精餾的開(kāi)工階段或者實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，多采用全回流操作，以便于過(guò)程的溫度控制和比較。2.答：

6、簡(jiǎn)述影響吸收塔操作的因素有：a、 增加吸收推動(dòng)力，通常可采用：(1)增加吸收劑L或者增加液氣比L/V，使操作線(xiàn)位置上移，吸收平均推動(dòng)力增大；(2) 改變相平衡關(guān)系，可降低吸收劑溫度，提高操作壓強(qiáng)，或者對(duì)吸收劑改性，使相平衡常數(shù)m減少，平衡線(xiàn)下移，平均推動(dòng)力增大；(3) 降低吸收劑入口濃度X2，液相入口處推動(dòng)力增大，全塔平均推動(dòng)力也增大。b、 減少傳質(zhì)阻力，通?？刹捎茫?1) 選用新型填料，使填料比表面積增大；(2) 改變操作條件，如對(duì)氣膜控制的物系，宜增大氣速和氣相湍動(dòng)，對(duì)液膜控制的物系，宜增大液速和湍動(dòng)。此外吸收溫度不能過(guò)低，否則黏度增加分子擴(kuò)散系數(shù)減小，都將使傳質(zhì)阻力增大。3.答：離心泵的

7、選型原則是： 根據(jù)液體的性質(zhì)選擇泵的類(lèi)型。 以要求的流量、揚(yáng)程同泵樣本中各型號(hào)的泵在其最高效率點(diǎn)的流量、揚(yáng)程對(duì)比，凡是在滿(mǎn)足流量要求基礎(chǔ)上揚(yáng)程比實(shí)際需要稍大的泵都可選用；可用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量。若有數(shù)臺(tái)可滿(mǎn)足工藝要求的泵供挑選，應(yīng)把軸功率最低的作為首選。4.答：恒定干燥條件是指在整個(gè)干燥過(guò)程中，干燥介質(zhì)的狀態(tài)、流速及其與物料的接觸方式均保持不變。1.答：干燥過(guò)程可分為恒速干燥階段與降速干燥階段。在恒速干燥這一階段中，物料內(nèi)部水分可及時(shí)擴(kuò)散到物料表面，使物料表面保持潤(rùn)濕，空氣傳給物料的熱量恰等于水分汽化所需要的熱量，因此干燥速率保持不變，物料表面溫度也不變，而且等于空氣的濕球溫度。在降速干燥過(guò)程中隨著

8、物料中含水量降低，物料內(nèi)部的水分不能及時(shí)擴(kuò)散到物料表面，因此物料表面溫度不斷升高，干燥速率也越來(lái)越低。2.答：泵啟動(dòng)時(shí)，泵體內(nèi)必須充滿(mǎn)液體。一般泵在停止操作后泵體內(nèi)液體會(huì)慢慢漏掉，空氣會(huì)進(jìn)入泵體。若在葉輪內(nèi)充滿(mǎn)空氣的條件下啟動(dòng)，因空氣密度小，高速旋轉(zhuǎn)的空氣未能在泵的進(jìn)、出口間形成足夠大的靜壓差，以致泵內(nèi)氣體排不掉，位置低于泵的液體又汲不上來(lái)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為“氣縛”。汽蝕時(shí)，液相中生成大量小氣泡。氣泡隨液體流過(guò)葉輪因壓強(qiáng)急劇升高而迅速消失。當(dāng)汽泡消失時(shí)，四周的液體涌向原氣泡的空間而相互撞擊，可發(fā)生幾百大氣壓的局部壓強(qiáng)，頻率高達(dá)每秒數(shù)千次。水擊作用在葉片表面，使金屬疲勞，金屬晶粒剝落而腐蝕3.答：在

9、生產(chǎn)中，加入精餾塔中的原料液可能有以下五種熱狀態(tài)：冷液進(jìn)料 進(jìn)料溫度低于泡點(diǎn)的冷液體 q1飽和液體進(jìn)料 進(jìn)料溫度為泡點(diǎn)的飽和液體 ，又稱(chēng)泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1氣-液混合物進(jìn)料 進(jìn)料溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間的氣液混合物 0q1飽和蒸汽進(jìn)料 進(jìn)料溫度為露點(diǎn)的飽和蒸汽，又稱(chēng)露點(diǎn)進(jìn)料 q=0過(guò)熱蒸汽進(jìn)料 進(jìn)料溫度高于露點(diǎn)的過(guò)熱蒸汽 qtm并當(dāng)一側(cè)恒溫，一側(cè)變溫時(shí)tm逆=tm并1.答：每千克質(zhì)量流體具有的位能，表示每千克質(zhì)量流體具有的壓能，表示每千克流體具有的動(dòng)能，單位均是。三種均屬流體的機(jī)械能。2.答：低濃度氣體吸收具有如下特點(diǎn)： 貫穿填料層的氣、液相摩爾流率均可視為常量。 可視為全塔等溫吸收。 液相和氣相傳

10、質(zhì)分系數(shù)在全塔不同截面處可視為常量。3.答：t-x(y)圖由泡點(diǎn)線(xiàn)和露點(diǎn)線(xiàn)構(gòu)成，x-y圖由對(duì)角線(xiàn)和平衡線(xiàn)構(gòu)成。（示意圖略）4.答：干燥過(guò)程中空氣焓的不變化情況為等焓干燥過(guò)程，條件如下： 干燥器內(nèi)不補(bǔ)充熱量，=0； 干燥器的熱損失可忽略不計(jì)，=0； 物料進(jìn)、出干燥器時(shí)溫度差可忽略，。1.答： 等濕度線(xiàn)(等線(xiàn))：等線(xiàn)為一系列平行于縱軸的直線(xiàn)。 等焓線(xiàn)(等線(xiàn))：等線(xiàn)為一系列平行于橫軸(不是輔助軸)的直線(xiàn)。 等溫線(xiàn)(等線(xiàn))。 等相對(duì)濕度線(xiàn)(等線(xiàn))。 水汽分壓線(xiàn)。H-I示意圖略。2.答：若操作中離開(kāi)某塊塔板的汽、液相呈平衡態(tài)，則該塔板為理論板。理論板的特征為：；理論板是一種假象操作下的塔板，即汽、液在塔

11、板上接觸，傳達(dá)到最大限度汽液平衡后，汽、液才離開(kāi)該塔板。3.答：吸收操作的依據(jù)為：利用氣體中各組分在該液體中的溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)氣相各組分的分離。蒸餾操作的依據(jù)為：利用混合液中各組分揮發(fā)度能力存在差異。4. 答：離心泵正常操作時(shí)泵的進(jìn)口處每千克重量流體具有的壓強(qiáng)能與動(dòng)能之和減去輸送流體溫度下的液體飽和蒸汽壓能的差值為氣蝕余量。 可在泵葉片截面和汲取面之間列伯努利方程，當(dāng)離心泵葉片處每千克重量流體具有的壓能為允許極限態(tài)時(shí)，此時(shí)可計(jì)算出離心泵的最大安裝高度，離心泵的安裝高度應(yīng)介于0和最大安裝高度之間。1.答：連續(xù)精餾裝置主要包括的設(shè)備為精餾塔、貯槽、冷凝器、再沸器、原料預(yù)熱器。它們的作用分別為：精

12、餾塔：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中多次部分氣化和部分冷凝的過(guò)程貯槽：貯存料液。冷凝器：冷凝塔頂?shù)恼羝?。再沸器：加熱塔釜液體原料預(yù)熱器：加熱原料2.答：主要有三點(diǎn)：. 判斷吸收過(guò)程方向； 指明吸收過(guò)程極限；. 計(jì)算吸收過(guò)程推動(dòng)力。3.答：在對(duì)流傳熱過(guò)程中，流體相態(tài)不發(fā)生變化，稱(chēng)為無(wú)相變對(duì)流傳熱。在對(duì)流傳熱過(guò)程中，流體相態(tài)發(fā)生變化，稱(chēng)為有相變對(duì)流傳熱。特點(diǎn)：有相變對(duì)流傳熱系數(shù)大于無(wú)相變對(duì)流傳熱系數(shù)。4.答：畫(huà)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖與確定衡量范圍，正確選取截面與基準(zhǔn)面，注意壓強(qiáng)表示方法一致，單位一致。選取截面的要求：兩截面均應(yīng)與流體流動(dòng)方向垂直，在兩截面之間的流體必須是連續(xù)的。所求的未知量應(yīng)包含在兩截面之間或兩截面上。截面間(含截

13、面上)的 z，u，p等有關(guān)物理量，除了所需求取的未知量以外，都應(yīng)是已知的或能通過(guò)其它關(guān)系計(jì)算出來(lái)?；鶞?zhǔn)面的選?。哼x取基準(zhǔn)的目的是為了確定各截面流體位能的大小，所以基準(zhǔn)面應(yīng)是水平面。因位能是相對(duì)值，故基準(zhǔn)水平面可任意選取。截面高度Z是截面中心線(xiàn)與基準(zhǔn)水平面的垂直距離。（因截面可與基準(zhǔn)水平面平行，也可以與基準(zhǔn)水平面垂直，故用截面中心線(xiàn)與基準(zhǔn)水平面的垂直距離表示Z）。為了方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過(guò)衡算范圍兩截面中的任一截面，一般取相對(duì)位置較低的截面。若該截面與水平面垂直，則基準(zhǔn)水平面通過(guò)該截面的垂直中心線(xiàn)；若衡算范圍為水平管道，則基準(zhǔn)水平面通過(guò)管道的中心線(xiàn)。 1.答：填料塔主要由液體噴淋裝置、除沫裝置、液體再分布器、填料支撐裝置等部件構(gòu)成。液體噴淋裝置使液體沿同一塔截面均勻分布。除沫裝置使氣體夾帶的液滴重新返回塔內(nèi)。液體再分布器使流向塔壁的液體重新流回塔中心部位。填料支撐裝置有支撐填料的作用。2. 答：吸收劑的選擇原則是：對(duì)溶質(zhì)氣體的溶解度大，選擇性好（對(duì)要求吸收的組分溶解度很大而對(duì)不希望吸收的組分溶解度很小），溶解度對(duì)溫度的變化率大（利于吸收和解吸聯(lián)合操作），蒸汽壓低（溶劑不易揮發(fā)，隨氣流帶出塔的損耗小），化學(xué)穩(wěn)定性好，無(wú)毒，價(jià)廉，粘度小及不易起泡（利于操作）等。3. 答：根據(jù)已知條件計(jì)算出Re和，根據(jù)關(guān)系曲線(xiàn)，可查得值。圖上可分為三個(gè)區(qū)域：2000，層流。層流時(shí)關(guān)系與管子