化工原理(天津大學)第二版復習題

1、一、名詞解釋1. 單元操作：在各種化工生產過程中，除化學反應外的其余物理操作。2. 牛頓流體：服從牛頓粘性定律的流體，3. 理想流體: 粘度為零的流體。實際自然中并不存在，引入理想流體的概念，對研究實際流體起重要作用。4. 真空度：當被測流體的絕對壓強小于外界大氣壓強時，真空表的數值。5. 流體邊界層：當流體流經固體壁面時，由于流體具有黏度，在垂直于流體流動的方向上流速逐漸減弱，受壁面影響而存在速度梯度的流體層。6. 邊界層分離：當流體沿曲面流動或流動中遇障礙物時，不論是層流或湍流，會發(fā)生邊界層脫離壁面的現象。7. 局部阻力：主要是由于流體流經管路中的管件、閥門及管截面的突然擴大或縮小等局部地

2、方所引起的阻力。8. 直管阻力：是流體流經一定管徑的直管時，由于流體內摩擦而產生的阻力，這種阻力的大小與路程長度成正比，或稱為沿程阻力。9. 層流流動：是流體兩種基本流動形態(tài)之一，當管內流動的Re<2000時，流體質點在管內呈平行直線流動，無不規(guī)則運動和相互碰撞及混雜。10. 完全湍流區(qū)：-Re 曲線趨于水平線，即摩擦系數只與/d有關，而與Re 準數無關的一個區(qū)域，又hf 與u 2成正比，所以又稱阻力平方區(qū)。11. 當量直徑：非圓形管的直徑用4倍的水力半徑來代替，稱當量直徑，以de 表示，即de=4rH=4x流通截面積/潤濕周邊長。12. 泵的特性曲線：泵在一定的轉速下，壓頭、功率、效率

3、與流量之間的關系曲線。13. 汽蝕現象：當吸上真空度達最大值（泵的入口壓強等于或小于輸送溫度下的飽和蒸汽壓）時，液體就要沸騰汽化，產生大量汽泡，汽泡隨液流進入葉輪的高壓區(qū)而被壓縮，迅速凝成液體，體積急劇變小，周圍液體就以極高速度沖向原汽泡所占空間，產生極大的沖擊頻率和壓強，引起震動和噪音，材料表面由點蝕形成裂紋，致使葉片受到嚴重損傷。14. 泵的安裝高度：泵的吸入口軸線與貯液槽液面間的垂直距離。1022110-=f g Hgu gp p H 15. 泵的工作點：泵的特性曲線和管路特性曲線的交點。dy du=(Kg J u d L h f/22=16. 泵的壓頭：也稱泵的揚程，是泵給予單位重量(

4、N液體的有效能量，其單位為m 。(m Hgugpz H f+=2217. 風壓HT ：單位體積（1m3 ）的氣體流過通風機所獲得的機械能，其單位為Pa ( J/m3或N/ m2，習慣上還用mmH2O 表示。18. 濾餅：在過濾操作中，被截留在過濾介質上方的由固體顆粒堆積而成的床層稱為濾餅。19. 助濾劑：為了減少可壓縮濾餅的流動阻力，有時將某種質地堅硬而能形成疏松餅層的另一種固體顆粒混入懸浮液或預涂于過濾介質上，以形成疏松餅層，使濾液得以流暢。這種預混或預涂的粒狀物質稱助濾劑。20. 床層空隙率：單位體積床層中的空隙體積，表示床層的疏密程度。床層空隙率=（床層體積顆粒體積）/床層體積 21.

5、過濾速度：單位時間通過單位過濾面積的濾液體積(s m Ad dV Lp a u c/15223=-=（過濾速率：單位時間的濾液體積）。22. 自由沉降：粒子濃度較低時，顆粒間無相互干擾且不受器壁影響的沉降。23. 過濾常數：由物料特性及過濾壓強差所決定的常數。24. 過濾介質：過濾介質是濾餅的支承物，它應具有足夠的力學強度和盡可能小的流動阻力，同時，還應具有相應的耐腐蝕性和耐熱性。 25. 過濾介質當量濾餅厚度：AL ee =（V e ：過濾介質的當量濾液體積，v ：濾餅體積與相應的濾液體積之比）。26. 臨界粒徑：是理論上的旋風分離器中能被完全分離下來的最小顆粒直徑，是判斷分離效率高低的重要

6、依據。27. 分離因數：離心力與重力（U T 2/Rg）之比，以Kc 表示。28. 對流傳熱系數：(C m W tdSdQ a =2/其物理意義為單位時間內，壁面與流體的溫差為1 0C (K時，單位面積的傳熱量。是表明對流傳熱強度的一項特性值。29. 導熱系數：數值等于單位溫度梯度單位面積上所傳導的熱量，是表示物質導熱能力的物性參數，單位為W/（m. 0c ），其隨物質的組成結構、密度、濕度、壓強和溫度而變化。由傅里葉定律 ndS dQt=30. 黑體：能完全吸收輻射能，即吸收率A=1的物體，稱為黑體或絕對黑體。31. 白體：能全部反射輻射能，即反射率R=1的物體，稱為鏡體或絕對白體。32.

7、透熱體：能透過全部輻射能，即透過率D=1的物體。一般單原子氣體和對稱的雙原子氣體是為透熱體。33. 灰體：凡能以相同的吸收率且部分地吸收由0到無窮所有波長范圍的輻射能的物體。灰體的吸收率不隨輻射線的波長而變，是不透熱體?；殷w是理想物體，大多數的工程材料都可視為灰體。 34. 總傳熱系數：omoii o a d bd d a d K 11+=單位為W/（m 2、0C ）物理意義為間壁兩側流體溫度差為1 0C (K時，單位時間內通過單位間壁面積所傳遞的熱量。35.熱阻： 總熱阻等于兩側流體的對流傳熱熱阻、污垢熱阻及管壁熱傳導熱阻之和。36. 黑度：灰體的輻射能力與同溫度下黑體輻射能力之比（E/Eb

8、 ），用表示。37. 牛頓冷卻定律：即對流傳熱速率方程，表示為：(dS t t a dQ w -=。38. 斯蒂芬-波爾茨曼定律：表明黑體的輻射能力僅與熱力學溫度的四次方成正比。其表達式為：44100=T C TE o b （為黑體的輻射常數，C 0為黑體的輻射系數）。 39. 膜狀冷凝：若冷凝液能夠濕潤壁面，則在壁面上形成一層完整的液膜，稱膜狀冷凝。40. 克?；舴蚨桑罕砻魅魏挝矬w的輻射能力和吸收率的比值恒等于同溫度下黑體的輻射能力，即僅和物體的絕熱溫度有關。其數學表達式為：(T=f E AE A E A E b 221141. 普朗克定律：表示黑體的單色輻射能力 隨波長和溫度變化的函數關

9、系。根據量子理論推導出其數學表達式為：351/12m W e C E C b -=T-（T 為黑體的熱力學溫度K ，e 自然對數的底數，C1、C2 為常數）42. 單效蒸發(fā)：將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作稱為單效蒸發(fā)。43. 多效蒸發(fā)：將二次蒸汽引到另一臺蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷凝熱，這種串聯的蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。44. 生蒸汽：蒸發(fā)的加熱蒸汽。45. 蒸發(fā)器的生產強度： 指單位傳熱面積上單位時間內蒸發(fā)的水量，用U 表示，單位為Kg/（m 2.h ）即 U=W/S 。蒸發(fā)強度是評價蒸發(fā)器優(yōu)劣的重要指標46. 單位蒸汽消耗量：蒸發(fā)1Kg 水分時加熱蒸汽的消耗量，單位為Kg/K

10、g。是衡量蒸發(fā)裝置經濟程度的指標47. 蒸發(fā)量：蒸發(fā)量W=F（1X 0/X1）單位Kg/h。其中F 為原料液的流量Kg/h，X 0為原料液的質量分數，X 1為完成液的質量分數二、填空題1. 泵的主要性能參數包括（流量 ）（ 壓頭 ）（ 軸功率）（ 效率 ）（ 轉速 ）五個參數 2. 泵按其工作原理和結構特征可分為（ 葉片式）（容積式 ）（流體作用式） 3. 傳熱的基本方式有（ 傳導 ）（對流 ）（ 熱輻射 ）三種4. 按度量壓力的基準的不同，壓力有三種不同的名稱，即（表壓強）（絕對壓強）（真空度） 5. 計算局部阻力的方法有（阻力系數法）和（當量長度法）兩種方法6. 管類流體流動時，在摩擦系數

11、圖的湍流區(qū)，摩擦系數與（管壁粗糙度）和（雷諾數）有關 7. 流體在管類作湍流流動時，從管中心到管壁的流體層可以分為主流層 ）（ 緩沖層 ）（層流內層 ） 8. 離心泵的流量調節(jié)一般有三種方法：（ 改變閥門開度）（改變泵的轉速）（改變葉輪直徑） 9. 測量流量及流速的常用儀器有（ 測速管 ）（ 孔板流量計 ）（ 轉子流量計 ）等幾種 10. 牛頓冷卻定律的數學表達式為( Q=s t ），對流傳熱系數的單位為（ w/c ·） 11. 雷諾實驗揭示了流體流動有（ 層流 ）和（ 湍流 ）兩種截然不同的的流動類型 12. 離心泵的特性曲線由（-Q ）（H-Q ）（N-Q ）三條曲線組成13.

12、離心泵的壓頭是泵給予（單位重量流體）的有效能量，它的單位是（m 或J/N）14. 離心泵安裝在一定管路上，其工作特點是（泵特性曲線）和（管路特性曲線 ）的交點 15. 離心泵的安裝高度超過（允許安裝高度）時，離心泵可能發(fā)生（汽濁）現象16. 由流體在管內流動阻力的外因不同，可分為（沿程阻力）和（局部阻力）兩種阻力 17. 離心泵一般用（閥門）調節(jié)流量，容積式泵一般用（安裝支路閥）調節(jié)流量 18. 工業(yè)上過濾壓力差可來源于（懸浮液本身的液柱壓強差）（在懸浮液表面加壓 ）（利用離心力）（過濾介質下方抽真空）四個方面 19. 按過濾推動力的不同，過濾操作可分為（重力過濾分離）（離心過濾分離）（加壓過

13、濾分離）（真空過濾分離） 20. 典型過濾的操作程序可分為（過濾）（濾餅洗滌）（濾餅干燥）（濾餅卸除）四個階段 21. 在過濾操作中，除恒壓過濾以外，還有（恒速過濾）和（先恒速后恒壓過濾） 22. 常見的管式換熱器有（蛇管式）（套管式）（管殼式換熱器）等幾種類型23. 對流傳熱可用（牛頓冷卻）定律來描述，其表達式為（Q=s t ），對流傳熱系數的單位為（w/c ·）24. 一套管式換熱器，在其他條件不變的情況下，增加一側的流速，其傳熱速率一般應（增大），因為（對流傳熱系數增大）25. 總傳熱速率方程為（K=Q/st ），平均溫度差計算式為（ 2121t t Int t t m -=

14、）26. 在輻射傳熱中，同一溫度下物體的（吸收率）和（黑度）在數值上是相等的 。 27. 板式換熱器的金屬板面沖壓成凸凹波紋，其作用是（使流體勻速流過板面）（增加傳熱面積）（促使流體湍流，有利于傳熱） 28. 列出三種常見的過濾設備的名稱（板框壓濾機）（加壓葉濾機）（轉簡真空過濾機） 29. 過濾介質按其形態(tài)可分為（織物介質）（堆積介質）（多孔固體介質）三種類30. 在餅層過濾之初，過濾介質上可能發(fā)生（架橋）現象，通常只有在（濾餅）形成之后才能進行有效過濾 31. 板框壓濾機的基本過濾單元由（洗滌板）（過濾板）（濾框） 32. 恒壓過濾方程式為（ 222KA VV V e =+ ），K 稱為（

15、過濾常數） 33. 壓縮機理想工作循環(huán)的四個過程（吸氣）（壓縮）（排氣）（瞬時降壓）34. 根據分離方式，離心機可以分為（過濾式）（沉降式）（分離式）三種基本類型35. 低黏度流體在圓形直管內強制湍流時的對流傳熱系數關聯式為（np i i C u d d a =8. 0023. 0），普蘭特準數為（ p C ）36. 常見板式換熱器有（夾套式）（板式）（螺旋板式）等幾種類型37. 沉降是利用（分散相和連續(xù)相）的密度差異，使（分散）相對于（連續(xù)相）運動而實現分離的操作，按其作用了分為（重力沉降）（離心沉降） 38. 重力沉降設備的理論生產力只與（沉降速度）和（沉降面積）有關 39. 間壁式換熱器

16、從構造上可分為（管式）和（板式）兩大類 40. 蒸發(fā)裝置的溫差損失由（溶液蒸汽壓下降）（加熱管內液柱靜壓強）（管路流動阻力）三方面引起 41. 蒸發(fā)器主要有(加熱室 和（分離室）兩部分組成。42. 蒸發(fā)操作得以持續(xù)進行的條件為（熱能的連續(xù)供應）和（二次蒸汽的不斷排出）43. 試列舉四種常見蒸發(fā)器的名稱(中央循環(huán)管式蒸發(fā)器(懸框蒸發(fā)器(外熱式蒸發(fā)器(強制循環(huán)蒸發(fā)器 44. 多效蒸發(fā)操作流程，按加料方法的不同有（并流加料）（逆流加料）（平流加料）三種不同的操作方式 45. 蒸發(fā)器常見的類型有（非膜式）（膜式）（直接加熱）等46. 升膜式蒸發(fā)器的液膜式是在蒸發(fā)器的底部由（二次蒸汽）帶動上升，降膜式蒸

17、發(fā)器的料液分布器的作用是（使溶液在壁上均勻布膜）和（二次蒸汽由加熱管頂端直接竄出） 47. 蒸發(fā)器加熱蒸汽的熱量可能用于（加溶液加熱至沸點）（將水分蒸發(fā)為蒸汽）（向周圍散失的熱量） 48. 板框式壓濾機的洗滌流程長度是過濾的約（2倍），洗滌速率是過濾終了時速率的（1/4） 49. 旋風分離器的圓筒直徑越大，（臨界粒徑）也愈大，即分離效果愈差，若氣體處理量很大，宜將多個小尺寸的旋風分離器（并聯）使用，以維持較高的分離效率 50. 隨傳熱溫差的增大，大容器內液體沸騰要經歷（自然對流）（泡狀沸騰）（膜狀沸騰）（穩(wěn)定膜狀沸騰）四個階段 51. 具有熱補償作用的列管式換熱器有 固定管板式（U 形換熱器）

18、（浮頭式換熱器）等形式 52. 應用對流傳熱系數關聯式時，需要注意關聯式的（定性溫度）（特性尺寸）（應用范圍）53. 提高總傳熱系數的方法有（減小管壁厚度）（增加湍流程度）（清除污垢）等54. 單層平壁熱傳導計算式為（(21t t b S Q -= ），其傳熱熱阻為（ Sb R = ） 三、簡述題1、 試寫出柏努利方程并說明其表達的意義。理想流體在管路中作定態(tài)流動而又無外功加入時，在任意截面上單位質量流體所具有的總機械能相等，即，換言之，各種機械能之間可以相互轉化，而其總量不變。 2、 試述離心泵的主要性能參數及離心泵的性能特點。流量Vs 是指單位時間內排到管路系統(tǒng)的液體體積。壓頭H 是指離心

19、泵對單位重量(1N液體所提供的有效能量。單位J/N或m效率 是反映泵中能量損失大小的參數。有效功率與軸功率之比。有效功率Pe 是指單位時間內流體從泵的葉輪所獲得的能量。軸功率P 是指由電動機輸入泵軸的功率。離心泵的性能特點：流量增大，壓頭緩慢減?。嚎稍谂懦龉苈钒惭b閥門調節(jié)流量。當流量為零時，功率最小；離心泵啟動時，應關閉出口閥。有泵的最高效率點，是泵運轉的最佳工況點，也是泵的設計工況點。泵在此點操作時，機械能損失最小。3、 何謂泵的工作點，泵的工作點應在什么范圍較合適。泵的特性曲線（H Q 曲線）本身與管路無關。但是由于液體輸送系統(tǒng)是由泵和管路所組成，當泵與一定的管路相連接和運轉時，泵和管路相

20、互制約，實際的工作壓頭和流量不僅與泵本身的性能有關，還與管路特性有關。管路特性曲線就是在管路條件（即管路進出口壓強，揚升高度，管長，管徑，管件型式、大小、個數、閥門開啟度等）一定的情況下，管路中被輸送流體的流量與流過這以流量所必需的外加能量的關系。在輸送系統(tǒng)中取截面并列伯努利方程可得：f H g u g p z H +=22若流體在管路中的流動進去阻力平方區(qū)，為常數，可得管路特性方程（拋物線方程）：2BQ K He +=在同一圖上畫出泵的特性曲線和管路特性曲線，交點即為泵的工作點。該點既符合泵的特性曲線，又滿足管路特性曲線。是工作點恰好位于該泵最高效率點附近范圍，這是選泵的主要原則。錯誤！未指

21、定書簽。2222112221u u v p gz v p gz +=+常數=+22u p gz 4、 離心泵和容積式泵的性能特點及操作要點有何不同。根據如圖所示的離心泵的性能曲線，由壓頭流量曲線可知，離心泵有隨著流量增大，壓頭緩慢減少的性能特點。操作時可在排出管路安裝閥門來調節(jié)流量，如此調節(jié)流量，離心泵壓頭變化不大。由軸功率流量曲線可知，當流量為零時，離心泵的軸功率最小，因此離心泵啟動時，應關閉出口閥門，以避免電機啟動時過載。容積式泵的理論流量為常熟，壓頭流量特性曲線為鉛垂線，即容積式泵的流量與壓頭沒有直接關聯，泵所發(fā)出的壓頭大小取決于泵外系統(tǒng)的需要。因為容積式泵流量的恒定不變，如果采取出口閥

22、門來調節(jié)流量，則在閥門關小的同時，壓頭隨之升高至泵的強度和原東極功率所不能允許的程度，以致最后引起破壞。所以，容積式泵一般采用安裝支路閥來調節(jié)流量，而且啟動時也不能關閉出樓閥門。5、 論述流體邊界層的形成、發(fā)展及分離。邊界層的形成：速度為u 的均勻流平行流經固體壁面時，與壁面接觸的流體，因分子附著力而靜止不動，壁面附近的流體層，由于流體粘性而減速，此減速效應將沿垂直于壁面的流體內部方向逐漸減弱。在離壁面一定距離處，流速已接近于均勻流的速度us ，在此層內存在速度梯度。邊界層的發(fā)展：隨著流體地向前運動，摩擦力的持續(xù)作用使得更多的流體層速度減慢，邊界層的厚度隨自平板前緣的距離的增加而逐漸變厚。邊界

23、層的分離：當流體沿曲面流動或流動中遇障礙物時，不論是層流或湍流，會發(fā)生邊界層脫離壁面。1、 試畫圖說明懸浮液過濾操作的基本原理及有關操作的名稱術語。過濾是以某種多孔物質為過濾介質，在外力作用下，使懸浮液中的液體通過介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現固、液分離的操作。過濾操作采用的多孔物質稱為過濾介質，所處理的懸浮液稱為濾漿或料漿，通過多孔通道的液體成為濾液，被截留的固體物質稱為濾餅或濾渣。實現過濾操作的外力可以是重力、壓強差或慣性離心力。2、 試以常用過濾設備為例，解釋說明典型過濾操作的4個階段。典型的過濾操作分為四個階段： 過濾 濾餅洗滌 濾餅干燥 濾餅卸除過濾操作時，懸浮液在壓

24、差推動下經濾漿通道由濾框角端的暗孔流入框內，濾液穿過濾框兩側濾布，再經鄰板板面流到濾液出口排出，固體則被截留于框內。濾餅充滿濾框后，停止過濾。將洗水壓入待洗滌濾餅，洗水經洗滌板角端的暗孔進入板面與濾布之間。此時，洗滌板下部的濾液出口是關閉的，洗水便在壓差推動下穿過整個厚度的濾餅及濾框兩側的兩層濾布，最后由過濾板下部的濾液出口排出。洗滌結束后，旋開壓緊裝置并將板框拉開，卸出濾餅，清洗濾布，清洗完成后從新組裝過濾機，進入下一個操作循環(huán)。3、 試述過濾介質的作用和其性能的基本要求和常見類型。過濾介質起著支撐濾餅的作用，對其基本要求是具有足夠的機構強度和盡可能小的流動阻力，同時，還應具有相應的化學穩(wěn)定

25、性、耐腐蝕性和耐熱性。常見類型：（1）織物介質又稱濾布。指由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及由玻璃絲、金屬絲等織成的網。這類介質能截留顆粒的最小直徑為565微米。在工業(yè)上應用最為廣泛。（2）堆積介質 由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉、硅藻土）或非編制纖維等堆積而成，多用于深床過濾中。（3）多孔固體介質 具有很多微細孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料記多孔金屬制成的板或管。能截留13微米的細微顆粒。（4）多孔膜 用于膜過濾的各種有機高分子膜和無機材料膜。廣泛使用的是粗醋酸纖維素和芳香聚酰胺系兩大類有機高分子膜。4、 何為旋風分離器的臨界粒徑，為什么要用小尺寸的旋風分離器。理論上

26、能被完全分離的最小顆粒直徑，他是判斷旋風分離器的效果的重要依據之一。 臨界粒徑 i s e c u N B d 9= 臨界dc 越小，說明旋風分離器性能越好。由于旋風分離器的其他尺寸均與D 成一定比例，臨界直徑隨分離器的尺寸增大而加大，因此大尺寸的旋風分離器的分離效果較小尺寸的差。所以當氣體的處理量很大時，常將若干個小尺寸的旋風分離器并聯使用。1、 簡述影響對流傳熱系數的因素及求取對流傳熱系數的方法。影響對流傳熱系數的因素有：流體種類及相變情況、流體的特性、流體的溫度、流體的流動狀態(tài)、流體流動原因、傳熱面的形狀，位置及大小。工程上常用因次分析法，將眾多的影響因物理方程中各項的因次相等數組合成若

27、干無因次數群（準數），然后再用實驗確定這些準數間的關系，即得到不同情況下求算a 的關聯式。因次分析的基礎（1）因次一致性-物理方程中各項的因次相等（2）任何函數可用-冪函數近似表示。2、 在套管換熱器內兩流體均變溫，試比較逆流傳熱和順流傳熱的差異。 變溫傳熱時，若流體的相互流向不同，則對溫度差的影響也不相同。在換熱器中，兩流體若沿不相同的方向流動，稱為逆流。若沿相同方向流動，則稱為順流。逆流操作的優(yōu)點：加熱時，若冷流體的初溫、終溫、處理量以及熱流體的初溫一定，由于逆流時熱流體的終溫有可能小于冷流體的終溫，故其熱流體消耗量有可能小于并流。相同傳熱量，若熱、冷流體消耗量相同，由于逆流的對數平均溫差

28、大于并流，故所需的傳熱面積必小于順流。3、 試述影響換熱器傳熱能力的因素及提高傳熱量的方法途徑。影響因素： 1.結構不合理，冷或熱流體不能與換熱面充分接觸，熱換熱面本身局部溫差大，即換熱面沒能充分利用。 2.換熱面材質選用不當，傳熱系數小，熱阻大。 3.運行維護不好，換熱面結垢影響傳熱。 4.換熱面兩側的流體或其中一側流速低，引起壁面流體滯留層過厚，影響熱交換。 5.冷源溫度不夠低，熱源溫度不夠高，冷熱溫差小，與設計要求不符，換熱率低。提高傳熱量的方法途徑： 1.增大傳熱面積s ，采用翅片或螺旋翅片管。2. 增大傳熱溫差m t ，受工藝條件限制，采用逆流。3. 提高熱傳熱系數K （減小熱阻），減小管壁厚，增大；增大湍流程度，增大值；清除污垢。5、 是分別介紹三個以上傳熱系數?？倐鳠嵯禂祇 so m o i osi i i o R d bd d d R d d K 11+= C m W 2/ 他表示單位傳熱面積，