化工原理實(shí)驗(yàn)思考題

1、實(shí)驗(yàn)一伯努利方程實(shí)驗(yàn)1. 測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？測壓管水頭 線（ P-P）沿程可升可降。而總水頭線（ E-E）沿程只降不升。這是因?yàn)樗诹鲃舆^程中，依據(jù)一邊界條件，動能和勢能可相互轉(zhuǎn)換。測點(diǎn)5 至測點(diǎn) 7，管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動能，測壓管水頭線降低。測點(diǎn) 7 至 測點(diǎn) 9，管漸擴(kuò)，部分動能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高。而據(jù)能量方程E1=E2+hw1-2, hw1-2 為損失能量，是不可逆的，即恒有 hw1-2>0 ，故 E2恒小于 E1，（ E-E）線 不 可 能 回 升。 (E-E) 線下降的坡度越大，即 J 越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如 圖

2、2.3 的漸擴(kuò)段和閥門等處， 表明有較大的局部水頭損失存在。2. 流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？答：有如下二個變化： （1）流 量 增 加，測 壓 管 水 頭 線（ P-P）總 降 落 趨 勢 更 顯著。這是因?yàn)闇y壓管水頭管道過流斷面面積A 為定值時，Q增大，就增大，而且隨流量的增加阻力損失亦增大 ，管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹瓻 相應(yīng)減小，故（2）測壓管水頭線（P-P 的起落變化更為顯著。因?yàn)閷τ趦伤當(dāng)嗟臏p小更加顯著。個不同直徑的相應(yīng)過面有式中 為兩個斷面之間的損失系數(shù)。管中水流為紊流時，接近于常數(shù)，又管道斷面為定值，故Q 增大， H 亦增大，（P-P 線的起落變化就更為顯著。3. 測

3、點(diǎn) 2、 3 和測點(diǎn) 10、 11 的測壓管讀數(shù)分別說明了什么問題？答：測 點(diǎn) 2、3 位于均勻流斷面（如圖） ，測 點(diǎn) 高 差 0.7cm，HP=均為37.1cm（偶有毛細(xì)影響相差0.1mm），表明均勻流同斷面上，其動水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。測點(diǎn)10、11 在彎管的急變流斷面上，測壓管水頭差為 7.3cm，表明急變流斷面上離心慣性力對測壓管水頭影響很大。由于能量方程推導(dǎo)時的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力” ，而在急變流斷面上其質(zhì)量力， 除重力外， 尚有離心慣性力， 故急變流斷面不能選作能量方程的計算斷面。在繪制總水頭線時，測點(diǎn)10、 11 應(yīng)舍棄 。4、 試問避免喉管（測點(diǎn)7）處形成真空有

4、哪幾種技術(shù)措施？分析改變作用水頭（如抬高或降低水箱的水位）對喉管壓強(qiáng)的影響情況。下述幾點(diǎn)措施有利于避免喉管（測點(diǎn) 7）處真空的形成：（ 1）減小流量，（ 2）增大喉管管徑，（3）降低相應(yīng)管線的安裝高程， （ 4）改變水箱中的液位高度。顯然（ 1）、（ 2）、（ 3）都有利于阻止喉管真空的出現(xiàn)，尤其（3）更具有工程實(shí)用意義。因?yàn)槿艄芟德洳畈蛔?，單單降低管線位置往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90 彎管，后接水平段，將喉管的高程降至基準(zhǔn)高程0 0，比位能降至零，比壓能p/得以增大（ Z ），從而可能避免點(diǎn) 7 處的真空。至于措施（ 4）其增壓效果是有條件的，現(xiàn)分析如下：當(dāng)作用水頭增大

5、 h時，測點(diǎn)7 斷面上值可用能量方程求得。取基準(zhǔn)面及計算斷面1、2、 3，計算點(diǎn)選在管軸線上（以下水柱單位均為cm）。于是由斷面1、 2 的能量方程（取a2=a3=1）有（1）因 hw1-2 可表示成此處c1.2 是管段1-2總水頭損失系數(shù)，式中e、 s 分別為進(jìn)口和漸縮局部損失系數(shù)。又由連續(xù)性方程有故式（ 1）可變?yōu)槿?1-(d3/d2)4+c1.2/(1+c1.3)>0 ，則斷面 2 上的 (Z+p/ ) 隨 h 同步遞增。反之，則遞減。文丘里實(shí)驗(yàn)為遞減情況，可供空化管設(shè)計參考5、 由畢托管測量顯示的總水頭線與實(shí)際繪制的總水頭線一般都有差異,為什么 ?答：與畢托管相連通的測壓管有1、

6、6、8、 12、14、16 和 18 管 ，稱總壓管?？倝?管 液面 的 連 續(xù) 即 為 畢托管測量顯示的總水頭線，其中包含點(diǎn)流速水頭。而實(shí)際測繪的總水頭是以實(shí)測的值加斷面平均流速水頭v2/2g 繪 制 的 。據(jù)經(jīng)驗(yàn) 資 料 ，對 于 園 管 紊 流 ，只 有 在 離 管 壁 約 0.12d 的位置 ，其點(diǎn)流速方能代表該斷面的平均流速 。由于本實(shí)驗(yàn)畢托管的探 頭 通 常 布 設(shè)在管軸附近 ，其點(diǎn)流速水頭大于斷面平均流速水頭 ，所以由畢托管測量顯示的總水頭線 ，一般比實(shí)際測繪的總水線偏 高 。因此，本實(shí)驗(yàn)由 1、6、8、12、14、16 和 18 管所顯示的總水頭線一般僅供定性分析與討論，只有按

7、實(shí)驗(yàn)原理與方法測繪總水頭線才更準(zhǔn) 確 。實(shí)驗(yàn)二雷諾實(shí)驗(yàn)1、流態(tài)判據(jù)為何采用無量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？雷諾實(shí)驗(yàn)（具體推導(dǎo)見課本） 完成了 值的測定， 以及是否為常數(shù)的驗(yàn)證。 結(jié)果得到 K=2320 。于是，無量綱數(shù) 便成了適合于任何管徑，任何牛頓流體的流態(tài)轉(zhuǎn)變的判據(jù)。由于雷諾的貢獻(xiàn)， 定名為雷諾數(shù)。隨著量綱分析理論的完善，利用量綱分析得出無量綱參數(shù)，研究多個物理量間的關(guān)系，成了現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)研究的重要手段之一。2、為何認(rèn)為上臨界雷諾數(shù)無實(shí)際意義，而采用下臨界雷諾數(shù)作為層流和紊流的判據(jù)？實(shí)測下臨界雷諾數(shù)為多少？根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，上臨界雷諾數(shù)實(shí)測值在30005000 范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動度，外界

8、干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量試驗(yàn)，有的得12000，有的得 20000，有的甚至得40000。實(shí)際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無實(shí)際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。本實(shí)驗(yàn)實(shí)測下臨界雷諾數(shù)為2178。3、雷諾實(shí)驗(yàn)得出的園管流動下臨界雷諾數(shù)為2320，而且前一般教科書中介紹采用的下臨界雷諾數(shù)是 2000，原因何在？下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾絕對無關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境的干擾極小， 實(shí)驗(yàn)前水箱中的水體經(jīng)長時間的穩(wěn)定情況下，經(jīng)反復(fù)多次細(xì)心量測才得出的。 而后人的大量實(shí)驗(yàn)很難重復(fù)得出雷諾實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確數(shù)值，通常在2000 2300

9、 之間。因此，從工程實(shí)用出發(fā)，教科書中介紹的園管下臨界雷諾數(shù)一般是2000。4、試結(jié)合紊動機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察，分析由層流過渡到紊流的機(jī)理何在？從紊動機(jī)理實(shí)驗(yàn)的觀察可知，異重流（分層流） 在剪切流動情況下， 分界面由于擾動引發(fā)細(xì)微波動， 并隨剪切流動的增大，分界面上的波動增大，波峰變尖，以至于間斷面破裂而形成一個個小旋渦。使流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生橫向紊動。正如在大風(fēng)時， 海面上波浪滔天，水氣混摻的情況一樣， 這是高速的空氣和靜止的海水這兩種流體的界面上，因剪切流動而引起的界面失穩(wěn)的波動現(xiàn)象。 由于園管層流的流速按拋物線分布，過流斷面上的流速梯度較大，而且因壁面上的流速恒為零。相同管徑下， 如果平均流速越大，則

10、梯度越大， 即層間的剪切流速越大，于是就容易產(chǎn)生紊動。紊動機(jī)理實(shí)驗(yàn)所見到的波動破裂旋渦質(zhì)點(diǎn)紊動等一系列現(xiàn)象，便是流態(tài)從層流轉(zhuǎn)變成紊流的過程顯示5.分析層流和紊流在運(yùn)動學(xué)特性和動力學(xué)特性方面各有何差異？層流和紊流在運(yùn)動學(xué)特性和動力學(xué)特性方面的差異如下表：實(shí)驗(yàn)三流體流動阻力的測定1、在啟動離心泵前,為什么要注水灌泵和關(guān)閉泵的出口閥門如果被輸送的液體液面低于泵的進(jìn)口管，為了保證離心泵的正常操作，在啟動前必須在離心泵和吸入管路內(nèi)充滿液體（1 分），并確保運(yùn)轉(zhuǎn)過程中沒有空氣漏入（2 分）。關(guān)閉泵的出口閥門是降低離心泵的起動功率（2 分），防止啟動時損壞電機(jī)（1 分）。2、在進(jìn)行測定系統(tǒng)的排氣工作時，是否

11、應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的出口閥門？為什么？在進(jìn)行測試系統(tǒng)的排氣時，不應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)的出口閥門，因?yàn)槌隹陂y門是排氣閉，將無法排氣，啟動離心泵后會發(fā)生氣縛現(xiàn)象，無法輸送液體。3、在測量前為什么要將設(shè)備中的空氣排盡？怎樣才能迅速地排盡？的通道，若關(guān)可通過觀察離心泵進(jìn)口處的真空表和出 口處壓力表的讀數(shù)，在開機(jī)前若真空表和壓力表的讀數(shù)均為零，表明系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排干凈；若開機(jī)后真空表和壓力表的讀數(shù)為零，則表明，系統(tǒng)內(nèi)的空氣沒排干凈 。4、在 U 形壓差計上裝設(shè)“平衡閥”有何作用？在什么情況下它是開著的，又在什么情況下它應(yīng)該關(guān)閉的？用來改變流經(jīng)閥門的流動阻力以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，其作用對象是系統(tǒng)的阻力，平衡閥能夠?qū)⑿碌乃?/p>

12、按照設(shè)計計算的比例平衡分配， 各支路同時按比例增減， 仍然滿足當(dāng)前氣候需要下的部份負(fù)荷的流量需求， 起到平衡的作用。 平衡閥在投運(yùn)時是打開的， 正常運(yùn)行時是關(guān)閉的。實(shí)驗(yàn)四離心泵特性曲線的測定1、離心泵啟動前為什么要先灌水排氣？為了防止打不上水、即氣縛現(xiàn)象發(fā)生。2、啟動泵前為什么要先關(guān)閉出口閥，待啟動后，再逐漸開大？而停泵時，也要先關(guān)閉出口閥？防止電機(jī)過載。因?yàn)殡妱訖C(jī)的輸出功率等于泵的軸功率N。根據(jù)離心泵特性曲線，當(dāng)時 N 最小，電動機(jī)輸出功率也最小，不易被燒壞。而停泵時，使泵體中的水不被抽空，另外也起到保護(hù)泵進(jìn)口處底閥的作用。3、什么情況下會出現(xiàn)“汽蝕”現(xiàn)象？Q=0答：當(dāng)泵的吸上高度過高，使泵

13、內(nèi)壓力等于或低于輸送液體溫度下的飽和蒸汽壓時，液體氣化，氣泡形成，破裂等過程中引起的剝蝕現(xiàn)象，稱“汽蝕”現(xiàn)象，4、 離心泵流量增大時，壓力表與真空表的數(shù)值如何變化？為什么？答：流量越大，入口處真空表的讀數(shù)越大，而出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)越小。流量越大，需要推動力即水池面上的大氣壓強(qiáng)與泵入口處真空度之間的壓強(qiáng)差就越大。大氣壓不變， 入口處強(qiáng)壓就應(yīng)該越小，而真空度越大，離心泵的軸功率N 是一定的N= 電動機(jī)輸出功率=電動機(jī)輸入功率×電動機(jī)效率，而軸功率N 又為：102QHNNe， 當(dāng) N=恒量，Q 與 H 之間關(guān)系為： Q H而 gpH而 H P所以流量增大，出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)變小。實(shí)驗(yàn)五傳熱

14、實(shí)驗(yàn)1、在實(shí)驗(yàn)中有哪些因素影響實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性？空氣和蒸汽的流向；冷凝水不及時排走；蒸汽冷凝過程中，存在不冷凝氣體，對傳熱的影響2、影響傳熱系數(shù)K 的因素有哪些？流體的流動形態(tài)、流體的物性、流體有無相變和加熱面的幾何形狀、尺寸、相對位子等因素有關(guān)。3、在傳熱系數(shù)測定中，冷流體的流量應(yīng)維持在較小值，還是較大值，為什么？實(shí)驗(yàn)六過濾實(shí)驗(yàn)1、為什么過濾剛開始時濾液常常有些混濁，待過濾一段時間后才能澄清？答： 1，過濾之初，液體渾濁。懸浮液中部分固體顆粒的粒徑可能會小于介質(zhì)孔道的孔徑，過濾之初，液體渾濁。但顆粒會在孔道內(nèi)很快發(fā)生“架橋”現(xiàn)象。 2，開始形成濾餅層，濾液由渾濁變?yōu)榍宄骸?、q 值取大一點(diǎn)好，還

15、是取小一點(diǎn)好？q 與什么因素有關(guān)？3、濾漿濃度和操作壓強(qiáng)對過濾常數(shù)K 值有何影響？答：濾漿濃度越大，過濾常數(shù)K 值越小。操作壓強(qiáng)越大，過濾常數(shù)K 值越大。4、恒壓過濾時，欲增加過濾速率，可行的措施有哪些？恒壓的話就不能抽濾了。攪拌防止沉淀堵塞。增加濾紙與溶液接觸的表面積，或者說換大漏斗、大濾紙，甚至折成菊花狀濾紙或者索性換更高級的濾紙。實(shí)驗(yàn)七 精餾實(shí)驗(yàn)1、塔板效率受哪些因素影響物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響，流體力學(xué)狀態(tài)和塔板結(jié)構(gòu)的影響。2、板式塔汽液兩相的流動特點(diǎn)是什么板式塔上氣液兩相發(fā)生錯流運(yùn)動3、操作中增加回流比的方法是什么。能否采用減少塔頂出料量D 的方法？打回流不能算減少出料是吧塔頂采出的一部

16、分打回塔中一般在出料位置下邊回到塔內(nèi)進(jìn)行傳熱傳質(zhì) 可以提高塔效 即分離效果這一部分相當(dāng)于一個循環(huán)并不是減少多少采出減少采出意味著減少進(jìn)料產(chǎn)能必受影響。實(shí)驗(yàn)八 吸收實(shí)驗(yàn)1、分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？答：改變吸收劑用量是對吸收過程進(jìn)行調(diào)節(jié)的最常用的方法，當(dāng)氣體流率不變時，增加吸收劑流率，吸收速率增加，溶質(zhì)吸收量增加，則出口氣體的組成減小，回收率增大。當(dāng)液相阻力較小時， 增加液體的流量， 傳質(zhì)總系數(shù)變化較小或基本不變，溶質(zhì)吸收量的增加主要是由于傳質(zhì)平均推動力的增大引起，此時吸收過程的調(diào)節(jié)主要靠傳質(zhì)推動力的變化。當(dāng)液相阻力較大時， 增加液體的流量，傳質(zhì)系數(shù)大幅度增加，而平均推動力可能

17、減小， 但總的結(jié)果使傳質(zhì)速率增大，溶質(zhì)吸收量增加。對于液膜控制的吸收過程，降低操作溫度， 吸收過程的阻力 將隨之減小，結(jié)果使吸收效果變好，降低，而平均推動力或許會減小。對于氣膜控制的過程，降低操作溫度，過程阻力不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好2、 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析水吸收氨氣是氣膜控制還是液膜控制、還是兼而有之？答：水吸收氨氣是氣膜控制。3、能否用自來水代替高位水槽的水,為什么 ?答：不能。因?yàn)椴粌H費(fèi)用高而且不方便。4、填料吸收塔塔底為什么要有液封裝置？液封裝置是如何設(shè)計的？答：液封的目的是保證塔內(nèi)的操作壓強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)九硫化干燥速率曲線的測定1、在 70-80 的空氣氣流中干燥經(jīng)過相當(dāng)長的時間，能否得到絕對干料？為什么？答：肯定是不能的，因?yàn)椴粫嬖诮^對干燥，只會做到水的含量及其小而已。并且首先你的空氣氣流中就會存在水蒸汽， 因?yàn)樗幸欢ǖ恼羝麎海?這個蒸汽壓只會隨溫度改變，而不會消失，所以空氣中一定會存在水因此，就算空氣是絕對干燥的， 也不可能得到絕對干料， 更何況空氣不是絕對干燥的。 所以，能做到的只有盡可能減少水的含量，而不能使水完全消失2、測定干燥速率曲線有何意義？答：研究干燥速率曲線， 可以據(jù)此使干燥速度控制在恒定干燥階段， 防止被干燥物開裂等不希望出現(xiàn)的情況發(fā)生。3、有一些物料在熱氣流中干燥 ,要求熱空氣相對濕度要小 ;