《化工原理》實驗思考題題目及答案

1、實驗一流體流動阻力測定1、倒U型壓差計的平衡旋塞和排氣旋塞起什么作用？怎樣使用？平衡旋塞是打開后，可以進水檢查是否有氣泡存在，而且能控制液體在U型管中的流量而排氣旋塞，主要用于液柱調零的時候使用的，使管內形成氣-水柱操作方法如下：在流量為零條件下，打開光滑管測壓進水閥和回水閥，旋開倒置U型管底部中間的兩個進水閥，檢查導壓管內是否有氣泡存在。若倒置U型管內液柱高度差不為零，則表明導壓管內存在氣泡，需要進行趕氣泡操作。開大流量，使倒置U型管內液體充分流動，以趕出管路內的氣泡；若認為氣泡已趕凈，將流量閥關閉；慢慢旋開倒置U型管上部的放空閥，打開底部左右兩端的放水閥，使液柱降至零點上下時馬上關閉，管內

2、形成氣-水柱，此時管內液柱高度差應為零。然后關閉上部兩個放空閥。2、如何檢驗測試系統(tǒng)內的空氣已經(jīng)排除干凈？在流量為零條件下，打開光滑管測壓進水閥和回水閥，旋開倒置U型管底部中間的兩個進水閥。若倒置U型管內液柱高度差不為零，則表明導壓管內存在氣泡，需要進行趕氣泡操作。知道，U型管高度差為零時，表示氣泡已經(jīng)排干凈。3、U型壓差計的零位應如何調節(jié)？操作方法如下：在流量為零條件下，打開光滑管測壓進水閥和回水閥，旋開倒置U型管底部中間的兩個進水閥，檢查導壓管內是否有氣泡存在。若倒置U型管內液柱高度差不為零，則表明導壓管內存在氣泡，需要進行趕氣泡操作。開大流量，使倒置U型管內液體充分流動，以趕出管路內的氣

3、泡；若認為氣泡已趕凈，將流量閥關閉；慢慢旋開倒置U型管上部的放空閥，打開底部左右兩端的放水閥，使液柱降至零點上下時馬上關閉，管內形成氣-水柱，此時管內液柱高度差應為零。然后關閉上部兩個放空閥。4、測壓孔的大小和位置、測壓導管的粗細和長短對實驗有無影響？為什么？有，有影響。跟據(jù)公式hf=Wf/g=入lu平方/2d也就是范寧公式，是沿程損失的計算公式。因此，根據(jù)公式，測壓孔的長度，還有直徑，都是影響測壓的因素。再根據(jù)伯努利方程1.12pgzx+I>+-pv1=pgz2+P2+-/?v2+harJ測壓孔的位置，大小都會對實驗有影響。5、在測量前為什么要將設備中的空氣排凈？怎樣能迅速地排凈？因為

4、如果設備含有氣泡的話，就會影響U型管的讀數(shù)，讀數(shù)不準確，便會影響實驗結果的準確性。要迅速排凈氣體，首先要開大流量，使倒置U型管內液體充分流動，以趕出管路內的氣泡；若認為氣泡已趕凈，將流量閥關閉。、不同溫度下測定的入-Re數(shù)據(jù)能否關聯(lián)6、在不同設備（包括相對粗糙度相同而管徑不同）在同一條曲線上？l/d,雷諾數(shù)Re,相對粗糙度E/d,還有歐管徑和溫度不同都會影響雷諾數(shù)及摩擦系答，不能，因為，跟住四個特征數(shù)，分別是長徑比拉數(shù)Eu=wf/u的平方。即使相對粗糙度相同的管，數(shù)入。他們得到的入-Re曲線圖都不同。例如，由于溫度的改變，會影響液體的粘度改變，還有液體密度的改變。因此，摩擦系數(shù)的公式中，入=6

5、4/pud=64/Re因此，溫度的改變會影響，摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的改變。因此，他們不是在同一條曲線上，但能反映在同一副圖中，作出比較。7、以水為工作流體所測得的入-Re關系能否適用于其他種類的牛頓型流體？為什么？不能，因為，每一種流體他們的流體密度還有年度都不同，都會影響摩擦系數(shù)入和雷諾數(shù)Re的大小變化，根據(jù)公式入=64Zpud=64/Re,在相同的粗糙度管中，得出的關系曲線也是不同的。因此，用水得出的入-Re關系不能用于其它種類的牛頓型流體。8、測出的直管摩擦阻力與設備的放置狀態(tài)有關嗎？為什么？有影響的，因為，不同的放置狀態(tài)會影響液體的流速。而流速的不同，直接反應在公式入=64/pud=64/

6、Re,因此他們不同的放置位置，也會影響雷諾數(shù)和摩擦系數(shù)，雖然，單位體積的流體的沿程損失是一樣，就是R1=R2=R3，管內流動總阻力順勢，還是要考慮摩擦系數(shù)和流速，因此Wf=入lu平方/2d,直管阻力還要考慮摩擦因素的影響。9、如果要增加雷諾數(shù)的范圍，可采取哪些？答：設備一定時，選用大密度或小粘度的流體；流體一定時，增大管徑，二者均可通過調節(jié)流體流速得到較大范圍雷諾數(shù)的狀態(tài)實驗二:離心泵1、分析為什么離心泵啟動前要灌泵？在啟動前為何要關閉調節(jié)閥？答：離心泵啟動前，必須將泵內灌滿液體，至泵殼頂部的小排氣旋塞開啟時有液體冒出為止，以保證泵和吸入管內無空氣積存。停泵前亦應先關閉調節(jié)閥，以免壓出管路內的

7、液體倒流入泵內使葉輪受沖擊而損壞。2、分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。答：因泵入口處變徑引起氣體積存而形成氣囊，大量氣體吸入泵內，導致吸不上液體的現(xiàn)象，稱為氣縛現(xiàn)象。當Pk降至被輸送液體的飽和蒸汽壓時，將發(fā)生沸騰，所生成的蒸汽泡在隨液體從入口向外周流動中，又因壓力迅速加大而急劇冷凝，使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產(chǎn)生頻率很、瞬時壓力很大的沖擊，這種現(xiàn)象稱為氣蝕。3、根據(jù)什么條件來選擇離心泵？答：（1）先根據(jù)所輸送的液體及操作條件確定泵的類型（2）再根據(jù)所要求的流量與壓頭確定泵的型號（3）若被輸送液體的粘度和密度與水相差較大時，應核算泵的特性參數(shù)：流量、壓頭和軸功率。4、試分析允許汽蝕余量

8、與泵的安裝高度的區(qū)別。答：離心泵的安裝位置與被吸入液體液面的垂直高度，稱為安裝高度。安裝高度的高低直接影響到離心泵能否正常輸送液體。為避免發(fā)生氣蝕，就要求泵的安裝高度不超過某一定值，我們采用氣蝕余量來表示泵的吸上性能。用氣蝕余量確定泵的安裝高度。5、當改變流量調節(jié)閥開度時，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化？答：出口閥門開大時，出口壓力減小，壓力表讀數(shù)增大，流量隨之增大（這是離心泵的一種特性）。真空表的讀數(shù)增大，這是因為隨著流量增大，吸水管的壓力損失增大，管內壓強降低，反映在進口真空表的讀數(shù)增大（注意真空值增大，壓強是減小的）。（百度里的是真空表負壓變大，壓力表逐漸減?。?、用孔板流量計測流量

9、時，應根據(jù)什么選擇孔口尺寸和壓差計的量程？孔板流量計時應選擇適當?shù)拿娣e比以期兼顧到U形壓差計適宜的讀數(shù)和允許的壓力降7、從你所得的特性曲線中分析，如果要增加該泵的流量范圍，你認為可以采取哪些措施？允許氣蝕余量Hs=7m若選用密度比水輕的苯作介質，允許氣蝕余量將如何變化？為什么？若要實現(xiàn)計算機在線測控，應如何選用測試傳感器及儀表？8離心泵啟動前為什么要先灌水排氣？本實驗裝置中的離心泵在安裝上有何特點？離心泵是靠大氣壓工作.水泵工作時由電動機帶動葉輪高速旋轉.在泵體內形成一個低氣壓區(qū).這樣大氣壓就將低處的水壓入進水管中.而泵體中的水又由于離心力被甩到出水管.這樣水就源源不斷的被抽上來了.如果不灌水

10、排氣，管內與管外的氣壓相等就不能將水抽上來.9啟動泵前為什么要先關閉出口閥，待啟動后，再逐漸開大？(而停泵時，也要先關閉出口閥？這問上面有)離心泵啟動時流量最小時，啟動電流最小，有利于降低泵啟動電流，而旋渦泵屬于容積式泵，若啟動時出口閥沒有關閉，泵出口的壓力會很高，嚴重時將打壞旋渦輪泵的葉輪。(3) 離心泵的特性曲線是否與連接的管路系統(tǒng)有關？答：特性曲線與管路無關，因為測量點在電機兩端，管路的大小，長短與流量無關，只是與流速有關。(4) 離心泵的流量增大時，壓力表與真空表的數(shù)值將如何變化？為什么？答：壓力表讀數(shù)增大，真空表的讀數(shù)增大。出口閥門開大時，出口壓力減小，壓力表讀數(shù)增大，流量隨之增大(

11、這是離心泵的一種特性)。真空表的讀數(shù)增大，這是因為隨著流量增大，吸水管的壓力損失增大，管內壓強降低，反映在進口真空表的讀數(shù)增大(注意真空值增大，壓強是減小的)。(5) 離心泵的流量可通過泵的出口閥調節(jié)，為什么？離心泵在固定的轉速下?lián)P程是固定的，調節(jié)出口閥就調節(jié)了導流面積，可以使用這種方法調節(jié)流量。當閥小時，管阻大，電機的有效功率低，流量?。划旈y大時，管阻小，電機的有效功率高，流量大。(6) 離心泵在其進口管上安裝調節(jié)閥門是否合理？為什么？離心泵的進出口通常都安裝有閥門，如果有水封裝置，可以不必裝進口閥門，但流量要使用出口閥門來調節(jié)。實驗三恒壓過濾(1) 在過濾實驗中，當操作壓強增加一倍時，其K

12、值是否也會增加一倍？當要得到同樣的過濾量時，其過濾時間是否縮短了一半答：在過濾實驗中，當操作壓強增加一倍時，由K=2p1-s/uroc可見，K值還隨ro和u(黏度)影響，而ro和u(黏度)都為實驗常數(shù)，若考慮濾餅的可壓縮性，應計入r隨過濾壓力的變化，故或受壓力影響而變化，所以不能確定K值是否增加一倍；同理，當要得到同樣的過濾量時，見書本P105-3-36可見，時間也不一定縮短一半。(2) 為什么過濾開始時，濾液常有些混濁，經(jīng)過一段時間后濾液才轉清？因為剛開始時，濾布上沒有濾渣阻隔，部分幼細的粉劑通過了過濾層；又或因操作有差，濾布和濾板還沒有粘合好，懸濁液沒有通過濾布過濾完全，而一會兒之后，留在

13、濾布上的濾餅增厚，同樣起到了過濾阻隔作用，把細微的粉狀物也隔離在過濾器中。(3) 哪些因素影響過濾速度？和過濾壓差、比阻、濾液濃度黏度、濾餅厚度有關，關聯(lián)式子為書本P105-3-36。課本上的題目實驗數(shù)據(jù)中第一點有無偏低或偏高現(xiàn)象？怎樣解釋？如何對待第一點數(shù)據(jù)？可見我組實驗數(shù)據(jù)中第一點沒有偏高或偏低現(xiàn)象，若有偏高，應由于濾布和濾板未吻合好,兩者間或有空氣阻隔，若偏低則因濾布上的濾渣較少，甚至在一段時間內出現(xiàn)懸濁液，濾液無阻隔地通過，而使之單位過濾量的時間縮短。q取大一點好還是取小一點好？同一次實驗q不同，所得出的K、qe會不會不同？作直線求K及qe時，直線為什么要通過矩形頂邊的中點？q應適當?shù)?/p>

14、取，估算實驗總用時，大概取78個點，可平均取或取不同的q,得出的k、qe影響不大；而因為我們算出來的t/q是該過濾量段的平均時間，其值在表示該濾液量中段更顯其準確性，所以一般取矩形頂邊中點，而一般作圖時，可先算出其q的算術平均值，用之作圖。濾漿濃度和過濾壓強對K有何影響？濾漿濃度越大濾漿的黏度也越大，K值將越小；過濾壓強的增大，同時影響比阻和壓縮指數(shù)，但總體來說K值也會隨之增大。見資料的第題答案。(實驗四氣-汽對流傳熱實驗)(1) 、本實驗中空氣和蒸氣的流向.對傳熱效果有什么影響？由于蒸汽的溫度不變,答：無影響。因為Q=cAAtm.不論冷流體和蒸汽是順流還是逆流流動,故tm不變，而Q和A不受冷

15、流體和蒸汽的影響，故傳熱效果不變。、在汽-氣對流實驗中，采用同一換熱器，在流體流量及進口溫度均不發(fā)生變化的時候，兩種流體流動方式由逆流改為并流，總傳熱系數(shù)是否發(fā)生變化？為什么答：發(fā)生變化，因為在流體流量及進口溫度均不發(fā)生變化的條件下，逆流時的對數(shù)平均溫差恒大于并流時的，且逆流總是優(yōu)于并流，故總傳熱系數(shù)是會發(fā)生變化的。(2) 、在汽-氣對流實驗中，測定的壁面溫度是接近空氣側的溫度，還是接近蒸汽側的溫度？為什么？答：接近蒸汽溫度，因為蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)a(蒸汽)>>a(空氣)。(3) 、環(huán)隙間飽和蒸汽的壓強發(fā)生變化.對管內空氣傳熱膜系數(shù)的測越是否會發(fā)生影響？答：不會發(fā)生影響，當汽壓強增

16、加時，r和。均增加，其它參數(shù)不變，故"伽"雯化不大，所以認為對管內空氣傳熱膜系數(shù)的測定無影響書本上的思考題1本實驗中管學溢度應接近酬S度深是壑氣溫度？為什幻91搔近菰汽溫度，固為蔬汽冷髯傳熱膜系數(shù)園布汽)M空氣L2管內空氣起對傳熱膜系蟻有何影響？當空氣流速增大時卜空氣離開熱猶裁器時的溫度捋升高迪是隆威？為什么？答；傳值系數(shù)d正比于流津.敵與空氣福涉增大時傳熱磊紹不增大.由KJrftrt/MOO-pv(trh)/3600*當Kiftk且維持。但定吼溫差防若城小.叩由門溫度降低3虻黑米用不同依強的煮汽講行實輪，對的美聯(lián)白沉杉??？答r由公式MFRKPW,發(fā)現(xiàn)其變量均與壓蹄值無關.

17、故采用不同的善汽版無響。4試的口罕氣一側的熱即的有分教.答忽略薄垢熱阻時.熱隅計算主賽為:土啊室氣熱阻比例為吊028°所，即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱闌(LO2KO.6W55以節(jié)氣為介質的恃掘輪中雷譜數(shù)阪應詢何計曾7R*,為求解雷堪敝，需測量管g求算空氣的流速以及相度狀戀下的物性6巾實驗可果眼嘿些也施妣化傳熱？笞：程的T氣浪謎.內性加入用尤物巫果.用螺氣管.1. 實驗五，填料塔風機為什么要用旁通閥調節(jié)流量？2. 答：因為如果不用旁通閥，在啟動風機后，風機一開動將使系統(tǒng)內氣速突然上升可能碰壞空氣轉子流量計。所以要在風機啟動后再通過關小旁通閥的方法調節(jié)空根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析吸收過程是氣膜控制還是液

18、膜控制？答：實驗數(shù)據(jù)表明，相平衡常數(shù)m很小，液相阻力m/kx也很小，導致總阻力1/ky基本上為氣相阻力1/ky所決定，或說為1/ky所控制，稱為氣膜控制。3. 在填料吸收塔塔底為什么必須有液封裝置？液封裝置是如何設計的？答：塔底的液封主要為了避免塔內氣體介質的逸出，穩(wěn)定塔內操作壓力，保持液面高度。填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封裝置。液封裝置是采用液封罐液面高度通過插入管維持設備系統(tǒng)內一定壓力，從而防止空氣進入系統(tǒng)內或介質外泄。U形管型液封裝置是利用U形管內充滿液體，依靠U形管的液封高度阻止設備系統(tǒng)內物料排放時不帶出氣體，并維持系統(tǒng)內一定壓力。4. 要提高氨水濃度（不改變進氣濃度）有什么

19、方法？乂會帶來什么問題？答：要提高氨水濃度，可以提高流量L,降低溫度Ta吸收液濃度提高，氣-液平衡關系不服從亨利定律，只能用公式進行計算。溶劑量和氣體量的多少對傳質系數(shù)有什么影響？Y2如何變化（從推動力和阻力兩方面分析其原因）？答：氣體量增大，操作線AB的斜率LS/GB隨之減小，傳質推動力亦隨之減小，出口氣體組成上升，吸收率減小。實驗六精儲塔（a）在精儲操作過程中，回流溫度發(fā)生波動，對操作會產(chǎn)生什么影響?答：儲出物的純度可能不高，降低塔的分離效率。(b) 在板式塔中，氣體、液體在塔內流動中，可能會出現(xiàn)幾種操作現(xiàn)象？答:4種：液泛，液沫夾帶，漏液(c) 如何判斷精儲塔內的操作是否正常合理？如何判

20、斷塔內的操作是否處于穩(wěn)定狀態(tài)？答：1)看顯示的溫度是否正常(d) 2)塔頂溫度上升至設定的80攝氏度后，在一個較小的范圍內波動，即處于穩(wěn)定狀態(tài)是否精儲塔越高，產(chǎn)量越大？答:不是。因為由R=L/D可以知道，儲出液的產(chǎn)量與回流比有關，而與塔高無關(e) 精儲塔加高能否得到無水酒精？答:不能.因為當乙醇的摩爾質量分數(shù)達到89.4%時，將與水在78.15C形成恒沸混合物，所以將精儲塔加高也不能得到無水酒精。(f) 結合本實驗說明影響精儲操作穩(wěn)定的因素有哪些？答:主要因素包括操作壓力、進料組成和熱狀況、塔頂回流、全塔的物料平衡和穩(wěn)定、冷凝器和再沸器的傳熱性能，設備散熱情況等(g) 操作中加大回流比應如何

21、進行？有何利弊？答：加大回流比的措施，一是減少儲出液量，二是加大塔釜的加熱速率和塔頂?shù)睦淠俾?加大回流比能提高塔頂儲出液組成xD,但能耗也隨之增加。(h) 精僧塔在操作過程中，由于塔頂采出率太大而造成產(chǎn)品不合格時，要恢復正常的最快最有效的方法是什么？答：降低采出率，即減少采出率.降低回流比什么是全回流？特點？在精儲操作中，若塔頂上升蒸汽經(jīng)冷凝后全部回流至塔內，則這種操作方法稱為全回流。全回流時的回流比R等于無窮大。此時塔頂產(chǎn)品為零，通常進料和塔底產(chǎn)品也為零，即既不進料也不從塔內取出產(chǎn)品。顯然全回流操作對實際生產(chǎn)是無意義的。但是全回流便于控制，因此在精儲塔的開工調試階段及實驗精儲塔中，常采用全

22、回流操作。(3) 在精儲實驗中如何判斷塔的操作已達到穩(wěn)定？當出現(xiàn)回流現(xiàn)象的時候，就表示塔的操作已穩(wěn)定。就可以測樣液的折射率了。(4) 什么叫靈敏板？受哪些因素影響？一個正常操作的精儲塔當受到某一外界因素的干擾(如回流比、進料組成發(fā)生波動等)，全塔各板的組成發(fā)生變動，全塔的溫度分布也將發(fā)生相應的變化。因此，有可能用測量溫度的方法預示塔內組成尤其是塔頂儲出液的變化。在一定總壓下，塔頂溫度是儲出液組成的直接反映。但在高純度分離時，在塔頂(或塔底)相當高的一個塔段中溫度變化極小，典型的溫度分布曲線如圖所示。這樣，當塔頂溫度有了可覺察的變化，儲出液組成的波動早已超出允許的范圍。以乙苯-苯乙烯在8KPa下

23、減壓精儲為例，當塔頂儲出液中含乙苯由99.9%降至90%寸，泡點變化僅為0.7C。可見高純度分離時一般不能用測量塔頂溫度的方法來控制儲出液的質量。仔細分析操作條件變動前后溫度分別的變化，即可發(fā)現(xiàn)在精儲段或提儲段的某些塔板上，溫度變化量最為顯著?；蛘哒f，這些塔板的溫度對外界干擾因素的反映最靈敏，故將這些塔板稱之為靈敏板。將感溫元件安置在靈敏板上可以較早覺察精儲操作所受到的干擾；而且靈敏板比較靠近進料口，可在塔頂儲出液組成尚未產(chǎn)生變化之前先感受到進料參數(shù)的變動并即使采取調節(jié)手段，以穩(wěn)定儲出液的組成。(5) 如何確定精儲塔的操作回流比？在精儲操作中，由精儲塔頂冷凝器返回塔內的液體流量與送出塔外的儲出

24、量之比稱為回流比。操作回流比在全回流和最小回流比間選擇，一般取最小回流比的1.12.0倍。增大回流比既加大了精儲段的液氣比L/V,也加大了提留段的氣液比V/L,兩者均有利于精儲過程中的傳質。最適宜回流比的選?。鹤钚』亓鞅葘跓o窮多塔板數(shù)，此時的設備費用過大而不經(jīng)濟。增加回流比起初可顯著降低塔板數(shù)設備費用明顯下降補償能耗增加，再增加回流比所需理論塔板數(shù)下降緩慢，此時塔板費用的減少將不足以補償能耗的增長。此外，回流比的增加也將增大塔頂冷凝器和再沸器的傳熱面積，設備費用反隨回流比的增加而上升。一般最適宜回流比的數(shù)值范圍是最小回流比的1.22.0倍。一般情況下最小回流比Rmin為：Rmin=xDyW/yW-xW冷料對精儲塔操作有什么影響對于固定進料的某個塔來說，進料狀態(tài)的改變，將會影響產(chǎn)品質量和損失。例如：某塔為飽和液進料，當改為冷進料時，料液入塔后在加料板上與提儲段上升的蒸氣相遇，即被加熱至飽和溫度，與此同時，上升蒸汽有一部分被冷凝下來，精儲段塔板數(shù)過多，提儲段板數(shù)不足，結果會造成釜液中損失增加。這時在操作上，應適當調整再沸器蒸汽，使塔的回流量達到原來量。進料分為五種，冷液體進料、飽和液體進料、汽液混合物進料、飽和蒸汽進料和過熱蒸汽進