化工原理實(shí)驗(yàn)試卷

1、1化工原理實(shí)驗(yàn)試卷注意事項(xiàng)：1. 考前請(qǐng)將密封線內(nèi)填寫清楚； 2. 所有答案請(qǐng)直接答在試卷上； 3考試形式：閉卷； 4. 本試卷共四大題，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。題 號(hào)一二三四總分分?jǐn)?shù)30302020100得 分評(píng)卷人一、填空題1.在阻力實(shí)驗(yàn)中，兩截面上靜壓強(qiáng)的差采用倒U 形壓差計(jì)測定。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中各變量的關(guān)系可表示為表格，圖形和公式.3.影響流體流動(dòng)型態(tài)的因素有流體的流速、粘度、溫度、尺寸、形狀等.4.用飽和水蒸汽加熱冷空氣的傳熱實(shí)驗(yàn)，試提出三個(gè)強(qiáng)化傳熱的方案(1)增加空氣流速(2)在空氣一側(cè)加裝翅片(3)定期排放不凝氣體。5.用皮托管放在管中心處測量時(shí)，其U 形管壓差計(jì)的讀數(shù)R

2、反映管中心處的靜壓頭。6.吸收實(shí)驗(yàn)中尾氣濃度采用尾氣分析裝置測定，吸收劑為稀硫酸，指示劑為甲基紅。7.在精餾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中需要確定進(jìn)料的熱狀況參數(shù)q 值，實(shí)驗(yàn)中需要測定進(jìn)料量、進(jìn)料溫度、進(jìn)料濃度等。8.干燥實(shí)驗(yàn)操作過程中要先開鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)后再開電熱器，以防燒壞加熱絲。9.在本實(shí)驗(yàn)室中的精餾實(shí)驗(yàn)中應(yīng)密切注意釜壓，正常操作維持在0.005mPa，如果達(dá)到0.0080.01mPa，可能出現(xiàn)液泛，應(yīng)減少加熱電流（或停止加熱），將進(jìn)料、回流和產(chǎn)品閥關(guān)閉，并作放空處理，重新開始實(shí)驗(yàn)。10.吸收實(shí)驗(yàn)中尾氣濃度采用尾氣分析裝置測定，它主要由取樣管、吸收盒和濕式體積流量計(jì)組成的，吸收劑為稀硫酸，指示劑為甲基紅。1

3、1.流體在流動(dòng)時(shí)具有三種機(jī)械能：即位能，動(dòng)能，壓力能。這三種能量可以互相轉(zhuǎn)換。12.在柏努利方程實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)測壓管上的小孔（即測壓孔的中心線）與水流方向垂直時(shí)，測壓管內(nèi)液柱高度（從測壓孔算起）為靜壓頭，它反映測壓點(diǎn)處液體的壓強(qiáng)大??；當(dāng)測壓孔由上述方位轉(zhuǎn)為正對(duì)水流方向時(shí)，測壓管內(nèi)液位將因此上升，所增加的液位高度，即為測壓孔處液體的動(dòng)壓頭，它反映出該點(diǎn)水流動(dòng)能的大小。13.測量流體體積流量的流量計(jì)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。14.在精餾實(shí)驗(yàn)中，確定進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)q 需要測定進(jìn)料溫度，進(jìn)料濃度參數(shù)。15.在本實(shí)驗(yàn)室的傳熱實(shí)驗(yàn)中，采用套管式換熱器加熱冷空氣，加熱介質(zhì)為飽和水蒸汽，可通過增加空氣流

4、量達(dá)到提高傳熱系數(shù)的目的。16.在干燥實(shí)驗(yàn)中，要先開風(fēng)機(jī)，而后再打開加熱以免燒壞加熱絲。17.在流體流動(dòng)形態(tài)的觀察實(shí)驗(yàn)中，改變雷諾數(shù)最簡單的方法是改變流量。18.（1）離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是出口閥門調(diào)節(jié)；（2）容積式泵常用的調(diào)節(jié)方法是旁路調(diào)節(jié)。19.在填料塔流體力學(xué)特性測試中，壓強(qiáng)降與空塔氣速之間的函數(shù)關(guān)系應(yīng)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，當(dāng)有液體噴淋時(shí)，隨氣速的進(jìn)一步增加出現(xiàn)載點(diǎn)，這時(shí)填料層持液量開始增大，壓強(qiáng)降與空塔氣速的關(guān)聯(lián)線向上彎曲，斜率變大，當(dāng)氣速繼續(xù)增大，填料層持液量越積越多，氣體的壓強(qiáng)幾乎是垂直上升，氣體以泡狀通過液體，出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此點(diǎn)稱泛點(diǎn)。二、選擇題11.流體流過轉(zhuǎn)子流量時(shí)的壓強(qiáng)降隨

5、其流量增大而C。A增大B.減少C.不變D.不確定12.U 型壓差計(jì)不可能測出的值為D。A表壓B.真空度C.壓強(qiáng)差D.絕對(duì)壓13.在不同條件下測定直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的數(shù)據(jù)，能否關(guān)聯(lián)在同一條曲線上D。A能B.不能C.只有溫度相同時(shí)才能D.只有管粗糙度相等時(shí)才能。14.對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的傳熱實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為A 方案對(duì)強(qiáng)化傳熱在工程中是可行的。A提高空氣的流速B.提高蒸汽的壓強(qiáng)C.采用過熱蒸汽以提高傳熱溫差D.在蒸汽側(cè)管壁上加裝翅片15.以水作實(shí)驗(yàn)流體所測得的直管阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系適用于A。A牛頓型流體B.只有液體流體C.任何流體D.只有水本身16.當(dāng)管子放置的角度或水流方向改變時(shí)，流速不變，其能量損失C

6、。A增大B.減少C.不變D.不確定17.離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程與流量（HQ）曲線為已知，現(xiàn)增大轉(zhuǎn)速，此時(shí)HQ 線會(huì)A。A上移B.下移C.不變D.不確定18.用皮托管放在管中心處測量時(shí)，其U 形管壓差計(jì)的讀數(shù)R 反映管中心處的D。A沖壓能B.靜壓能C.位能D.動(dòng)能19.某填料塔用水吸收空氣中的氨氣，當(dāng)液體流量和進(jìn)塔氣體的濃度不變時(shí)，增大混合氣體的流量，此時(shí)仍能進(jìn)行正常操作，則尾氣中氨氣的濃度A。A增大B.減少C.不變D.不確定20.在干燥實(shí)驗(yàn)中，提高空氣的進(jìn)口溫度則干燥速率A;若提高進(jìn)口空氣的濕度則干燥速率B。A提高B.降低C.不變D.不確定三、問答題1.請(qǐng)分別寫出測量流量、壓力的儀表各三個(gè)。

7、答：轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)。2.離心泵為什么要求在關(guān)閉出口閥門時(shí)啟動(dòng)？為什么？答：當(dāng)關(guān)閉出口閥門時(shí)，流量為零時(shí)，電機(jī)消耗的功率最小，啟動(dòng)電流最小，以免燒壞電機(jī)。3.某糖廠的換熱器，采用飽和水蒸汽加熱介質(zhì)，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)傳熱效果下降，試分析可能的原因？2答：結(jié)垢、飽和蒸汽中混有不凝氣體、飽和水蒸汽壓力不夠、冷凝水不能及時(shí)排除等4.在本實(shí)驗(yàn)室的精餾實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)生了液泛現(xiàn)象，試分析原因并提出解決的方法。答：發(fā)生液泛的原因是由于回流過大、加熱電熱電流，液泛后應(yīng)減少加熱電流，調(diào)節(jié)無效，應(yīng)停止加熱，將進(jìn)料、回流和產(chǎn)品閥關(guān)閉，并作放空處理，重新開始實(shí)驗(yàn)。5.使用廢氣循環(huán)對(duì)干燥作業(yè)有什么好處？

8、干燥熱敏性物料或易變形、開裂的物料為什么多使用廢氣循環(huán)？答：節(jié)能，降低干燥溫度和干燥速率6.將本塔適當(dāng)加高，是否可以得到乙醇的質(zhì)量濃度為98以上的酒精溶液？為什么？答：不能，因?yàn)橐掖妓诔合滦纬珊惴悬c(diǎn)，恒沸點(diǎn)處乙醇的質(zhì)量濃度為0.89，此時(shí)相對(duì)揮發(fā)度為零，無法再分離。7.編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括哪些內(nèi)容？答：實(shí)驗(yàn)題目、報(bào)告人及合作者姓名、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程、操作、原始數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)整理表格、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用圖線或關(guān)系式表達(dá)出來、分析討論8.請(qǐng)分別寫出測量流量、溫度的儀表各三個(gè)。流量計(jì)：孔板輪流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。溫度計(jì)：玻璃液體溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)。9.在傳熱實(shí)

9、驗(yàn)中的用飽和水蒸汽加熱空氣，你所測的傳熱管的壁溫是接近蒸汽的溫度還是空氣的溫度？解釋其原因。答：傳熱管的壁溫接近蒸汽的溫度。因?yàn)閭鳠徇^程中，蒸汽的傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的傳熱膜系數(shù)，因此蒸汽側(cè)的熱阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣側(cè)的熱阻，壁溫接近蒸汽的溫度。10.在本實(shí)驗(yàn)室的精餾實(shí)驗(yàn)過程，打開回流閥，卻沒有回流，試分析原因并提出解決的方法。答：（1） 可能回流閥開得太大，而冷凝回流液不足：應(yīng)關(guān)小回流閥，檢查冷卻水是否正常，適當(dāng)開大冷卻水閥。（2） 可能是回流管存在不凝性氣體，應(yīng)作排不凝性氣體處理。11.在本實(shí)驗(yàn)室的吸收實(shí)驗(yàn)中，空氣是由什么設(shè)備來輸送的？如何調(diào)節(jié)空氣的流量？答：空氣是由風(fēng)機(jī)輸送，用旁路閥調(diào)節(jié)空氣的

10、流量。12.在精餾實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為塔釜加熱量主要消耗在何處？你有何節(jié)能措施？答：塔釜加熱量主要消耗在將物料輕組分汽化及塔頂組分冷凝，熱損失等方面。采用熱泵技術(shù)、盡量用較小的回流比，選擇適宜的進(jìn)料狀態(tài)，采用中間再沸器及中間冷凝器等。13.在本實(shí)驗(yàn)室的離心泵特性曲線的測試中，啟動(dòng)離心泵時(shí)應(yīng)注意那些事項(xiàng)？答：應(yīng)先灌水排氣，然后在出口閥門關(guān)閉的情況下啟動(dòng)泵。14.在傳熱實(shí)驗(yàn)中，為什么要穩(wěn)定一段時(shí)間才能開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？需要穩(wěn)定的參數(shù)有那些？答：傳熱實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)熱量恒算式和傳熱速率方程式：KA tm= WccCpc(t2-t1) 測定傳熱系數(shù)，實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定才能保證熱量衡算的成立；此外換熱器工作時(shí)，空氣流

11、速、水蒸汽溫度的變化對(duì)傳熱系數(shù)K 都有影響，其中空氣流速影響較大。實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制閥門開度維持穩(wěn)定的空氣流量，控制水蒸汽的壓力不變。15.寫出三種填料的名稱。答：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等。16.使用廢氣循環(huán)對(duì)干燥作業(yè)有什么好處？干燥熱敏性物料或易變形、開裂的物料為什么多使用廢氣循環(huán)？答：節(jié)約能源，提高熱效率，同時(shí)有利于維持干燥介質(zhì)的溫度和濕度不變。在干燥熱敏性物料或易變形、開裂的物料使用廢氣循環(huán)可以降低干燥介質(zhì)的溫度及提高干燥介質(zhì)的濕度，降低干燥速率防止物料經(jīng)歷過高的溫度變質(zhì)。17.在化工原理實(shí)驗(yàn)中多次使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用過程中應(yīng)注意那些事項(xiàng)？答：氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度是使用20下1a

12、tm 的空氣進(jìn)行標(biāo)定的，液體流量計(jì)采用20的水進(jìn)行標(biāo)定的，因此在使用時(shí)要同時(shí)測定使用狀態(tài)下的壓力和溫度進(jìn)行校核。四、下圖是填料吸收塔性能測定實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)共存在5 處錯(cuò)誤或遺漏，試指出并加以改正，簡要說明原因。尾氣的濃度由尾氣取樣用氣相色譜進(jìn)行分析。吸收實(shí)驗(yàn)裝置流程圖1.水流量調(diào)節(jié)閥2.水轉(zhuǎn)子流量計(jì)3.氨氣鋼瓶4.減壓閥5.氨緩沖器6.氨氣流量調(diào)節(jié)閥7.轉(zhuǎn)子流量計(jì)8.氣泵9.空氣緩沖器10.放空閥11 空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)12.吸收塔13.塔底排液管14.壓差計(jì)15.壓力表16,17,排污閥五、下圖是離心泵性能測定實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)共存在5 處錯(cuò)誤或遺漏，試指出并加以改正，簡要說明原因。圖1 離心泵

13、性能測定實(shí)驗(yàn)裝置1離心泵；3泵出口閥；6轉(zhuǎn)速表；7轉(zhuǎn)速傳感器；8冷卻風(fēng)扇；9灌水閥；11彎頭；13文丘里流量計(jì)；14計(jì)量槽；15水槽；16溫度計(jì)（1）在泵的進(jìn)口要安裝進(jìn)口閥或底閥，因?yàn)殡x心泵在啟動(dòng)前需要灌水排氣，二在灌水排氣之前，要將進(jìn)口閥關(guān)閉，否則達(dá)不到目的。（2）需要在離心泵的進(jìn)出口安裝真空表、壓力表。因?yàn)樵跍y定揚(yáng)程與流量曲線時(shí)（HQ）需要測定離心泵進(jìn)出口的表壓。（3）文丘里流量計(jì)的取壓點(diǎn)錯(cuò)誤，按圖中所示，壓差計(jì)的讀數(shù)為流體經(jīng)過流量計(jì)時(shí)的壓強(qiáng)降，而不能測定流體在管內(nèi)的流速，正確的安裝方法是測壓點(diǎn)應(yīng)在文丘里流量計(jì)的進(jìn)口及其喉部利用能量轉(zhuǎn)換從而達(dá)到測速的目的。（4）U 形管壓差計(jì)中指示劑的液位

14、錯(cuò)誤，當(dāng)有流體流動(dòng)時(shí)，應(yīng)是左邊低，右邊高，原因是文丘里流量計(jì)進(jìn)口處的靜壓頭大于3其喉部的靜壓頭。六、某工廠要分離乙醇水混合物，進(jìn)料中易揮發(fā)組分的含量為40（體積分率，下同），現(xiàn)要求將易揮發(fā)組分提濃至90，而殘液中易揮發(fā)組分不高于3，請(qǐng)?zhí)岢鰧?shí)施方案完成上述任務(wù)，要求簡述所采用的主要設(shè)備及其操作原理，需要控制的主要工藝參數(shù)，所使用的測量儀表，并繪出簡單工藝流程示意圖（要標(biāo)注）。若要得到無水乙醇，采用你所設(shè)計(jì)的流程是否可行，為什么？試舉幾種你所了解的工業(yè)上用來生產(chǎn)無水乙醇的方法。答：由于乙醇與水的揮發(fā)度不同，可采用精餾法分離該混合物。精餾塔的原理是：將由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合物，在精餾塔中進(jìn)行

15、多次部分汽化和多次部分冷凝，使其分離成為幾乎純態(tài)組分的過程。采用的設(shè)備是精餾塔，其結(jié)構(gòu)可以是板式塔或填料塔，提供分離的場所。再沸器提供上升蒸汽；冷凝器提供回流液體。需要控制的主要參數(shù)：塔頂?shù)臏囟群蛪毫?，回流量，產(chǎn)品量，進(jìn)料量，塔釜加熱溫度和壓力，冷凝液的量（冷卻劑的進(jìn)出口溫度），產(chǎn)品和殘液的濃度。使用的儀表：流量計(jì)，溫度測量儀表、壓力計(jì)，酒度計(jì)。操作流程示意圖如右：采用本流程得不到無水乙醇，因?yàn)橐掖己退畷?huì)形成恒沸物，用該設(shè)計(jì)的流程最大濃度為恒沸點(diǎn)濃度即0.894%(mol%)。工業(yè)上主要采用苯恒沸精餾、溶鹽萃取精餾、超臨界CO2 萃取精餾、固體吸附法、離子交換樹脂法七、設(shè)計(jì)題設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測定一

16、個(gè)套管換熱器總傳熱系數(shù)，采用冷水-熱水系統(tǒng)。請(qǐng)?zhí)岢鰧?shí)施方案完成上述任務(wù)，要求：（1）簡述實(shí)驗(yàn)原理，（2）畫出表格列出需要控制的主要工藝參數(shù)，（3）列出所用的主要設(shè)備及測量儀表，并繪出簡單工藝流程示意圖（要標(biāo)注）。換熱器為套管式換熱器，實(shí)驗(yàn)采用冷水-熱水系統(tǒng)。熱水由熱水槽1 經(jīng)管道泵2、熱水流量調(diào)節(jié)閥3 和轉(zhuǎn)子流量計(jì)4 進(jìn)入換熱器5 的套管內(nèi)，與內(nèi)管的冷水換熱后返回?zé)崴?，循環(huán)使用。冷水經(jīng)冷水流量調(diào)節(jié)閥6 和轉(zhuǎn)子流量計(jì)7后進(jìn)入換熱器的內(nèi)管，進(jìn)行換熱后排入地溝。在冷、熱水進(jìn)出口處都分別裝有熱電阻測溫裝置。1.熱水槽2.管道泵3.熱水流量調(diào)節(jié)閥4.流量計(jì)5.套管換熱器6.冷水流量調(diào)節(jié)閥7.流量計(jì)8,9,10,11.換向閥12.放空閥13.壓力表14.液位計(jì)15.進(jìn)水閥16.排污閥17.電加熱器2.主要設(shè)備及儀表（1）套管式換熱器；（2）熱水槽；（3）流量計(jì)：冷、熱水管路均為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；（4）泵；（5）熱電阻溫度計(jì)八、改錯(cuò)題下圖是吸收實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)共存在5 處錯(cuò)誤或遺漏，試指出并加以改正，并簡要說明原因。尾氣的濃度由尾氣取樣用氣相色譜進(jìn)行分析。1.水流量調(diào)節(jié)閥2.水轉(zhuǎn)子流量計(jì)3.氨氣鋼瓶4.減壓閥5.氨緩沖器6.氨氣流量調(diào)節(jié)閥7.氨