化工原理第四版習(xí)題答案

1、.1-101-201-234-44-15第二章 流體輸送機(jī)械2-1 流體輸送機(jī)械有何作用？答：提高流體的位能、靜壓能、流速，克服管路阻力。2-2 離心泵在啟動(dòng)前，為什么泵殼內(nèi)要灌滿液體？啟動(dòng)后，液體在泵內(nèi)是怎樣提高壓力的？泵入口的壓力處于什么狀體？答：離心泵在啟動(dòng)前未充滿液體，則泵殼內(nèi)存在空氣。由于空氣的密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。此時(shí)，在吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動(dòng)離心泵，但不能輸送液體（氣縛）；啟動(dòng)后泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片之間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體沿著葉片間的通道從葉輪中心進(jìn)口位置處被甩到葉輪外圍，以很高的速度流入泵殼，液體流到蝸形通道后，由于

2、截面逐漸擴(kuò)大，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。泵入口處于一定的真空狀態(tài)（或負(fù)壓）2-3 離心泵的主要特性參數(shù)有哪些？其定義與單位是什么？1、流量qv: 單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送到液體體積，m3/s, m3/min, m3/h.。2、揚(yáng)程H：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)泵所獲得的能量，J/N，m3、功率與效率：軸功率P：泵軸所需的功率?；螂妱?dòng)機(jī)傳給泵軸的功率。有效功率Pe：效率：2-4 離心泵的特性曲線有幾條？其曲線的形狀是什么樣子？離心泵啟動(dòng)時(shí)，為什么要關(guān)閉出口閥門？答：1、離心泵的H、P、與qv 之間的關(guān)系曲線稱為特性曲線。共三條；2、離心泵的壓頭H 一般隨流量加大而下降離心泵的軸功率P 在流量為零時(shí)為最小，隨流量的

3、增大而上升。與qv 先增大，后減小。額定流量下泵的效率最高。該最高效率點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的值稱為最佳工況參數(shù)。3、關(guān)閉出口閥，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流減至最小，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。2-5 什么是液體輸送機(jī)械的揚(yáng)程？離心泵的揚(yáng)程與流量的關(guān)系是怎樣測(cè)定的？液體的流量、泵的轉(zhuǎn)速、液體的粘度對(duì)揚(yáng)程有何影響？答：1、單位重量液體流經(jīng)泵所獲得的能量2、在泵的進(jìn)、出口管路處分別安裝真空表和壓力表，在這兩處管路截面1、2 間列伯努利方程得：3、離心泵的流量、壓頭均與液體密度無(wú)關(guān)，效率也不隨液體密度而改變，因而當(dāng)被輸送液體密度發(fā)生變化時(shí)，H-Q 與-Q 曲線基本不變，但泵的軸功率與液體密度成正比。當(dāng)被輸送液體的粘度大于

4、常溫水的粘度時(shí)，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導(dǎo)致泵的流量、揚(yáng)程減小，效率下降，但軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。2-6 在測(cè)定離心泵的揚(yáng)程與流量的關(guān)系時(shí)，當(dāng)離心泵出口管路上的閥門開(kāi)度增大后，泵出口壓力及進(jìn)口處的液體壓力將如何變化？答：泵出口壓力變小，進(jìn)口處真空度增加2-7 離心泵操作系統(tǒng)的管路特性方程是怎樣推導(dǎo)的？它表示什么與什么之間的關(guān)系？答：當(dāng)離心泵安裝到特定的管路系統(tǒng)中操作時(shí)，若貯槽與受液槽兩液面保持恒定，則泵對(duì)單位重量(1N)流體所做的凈功為，忽略令，得管路特性方程2-8 管路特性方程中的與k 的大小，受哪些因素影響？答：與液面高度差和靜壓差有關(guān)。k 與管路長(zhǎng)度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻

5、力系數(shù)有關(guān)。2-9 離心泵的工作點(diǎn)是怎樣確定的？流量的調(diào)節(jié)有哪幾種常用的方法？答：1、離心泵在管路中正常運(yùn)行時(shí)，泵所提供的流量和壓頭應(yīng)與管路系統(tǒng)所要求的數(shù)值一致。安裝于管路中的離心泵必須同時(shí)滿足管路特性方程與泵的特性方程，即管路特性方程和泵的特性方程 H =f(Q)，聯(lián)解上述兩方程所得到兩特性曲線的交點(diǎn)，即離心泵的工作點(diǎn)。2、改變口閥開(kāi)度（改變管路特性曲線）；改變泵的轉(zhuǎn)速（改變泵的特性曲線）；離心泵并聯(lián)操作；離心泵的串聯(lián)操作。2-10 何謂離心泵的氣蝕現(xiàn)象？如何防止發(fā)生氣蝕？答：1、當(dāng)葉片入口附近的最低壓力等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體將在此處汽化或者是溶解在液體中的氣體析出并形

6、成氣泡。含氣泡的液體進(jìn)入葉輪高壓區(qū)后，氣泡在高壓作用下急劇地縮小而破滅，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，造成沖擊和振動(dòng)。金屬表面受到壓力大，頻率高的沖擊而剝蝕以及氣泡內(nèi)夾帶的少量氧氣等活潑氣體對(duì)金屬表面的電化學(xué)腐蝕等，使葉輪表面呈現(xiàn)海綿狀、魚(yú)鱗狀破壞。這種現(xiàn)象稱為汽蝕。2、為了避免氣蝕的發(fā)生，泵的安裝高度不能太高，可用泵規(guī)格表中給出的氣蝕余量對(duì)泵的安裝高度加以限制。2-11 影響離心泵最大允許安裝高度的因素有哪些？答：最大允許安裝高度；環(huán)境大氣壓，工作溫度下的液體飽和蒸氣壓，允許氣蝕余量，吸入管路的壓頭損失。第四章 傳熱4-1 根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，有哪三種

7、基本傳熱方式？他們的傳熱機(jī)理有何不同？答：根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱的傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和輻射傳熱。熱傳導(dǎo)（簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱）：熱量不依靠宏觀混合運(yùn)動(dòng)而從物體中的高溫區(qū)向低溫區(qū)移動(dòng)的過(guò)程。在固體、液體和氣體中都可以發(fā)生。對(duì)流傳熱：由流體內(nèi)部各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞過(guò)程，只能發(fā)生在有流體流動(dòng)的場(chǎng)合。熱輻射：因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞。可以在完全真空的地方傳遞而無(wú)需任何介質(zhì)。4-2 傅立葉定律中的負(fù)號(hào)表示什么意思？答：熱量傳遞的方向沿著溫度梯度下降的方向。4-3 固體、液體、氣體三者的熱導(dǎo)率比較，哪個(gè)大，哪個(gè)小？答：一般固體>液體>氣體4-4 純金屬與其合

8、計(jì)比較，熱導(dǎo)率哪個(gè)大？答：純金屬大于合金4-5 非金屬的保溫材料的熱導(dǎo)率為什么與密度有關(guān)？答：密度小，則所含的空氣越多，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)低于固體。4-6 在厚度相同的兩層平壁中的熱傳導(dǎo)，有一層的溫度差較大，另一層較小。哪一層熱阻大。答：溫差大的熱阻大，熱導(dǎo)率低。4-7 在平壁熱傳導(dǎo)中，可以計(jì)算平壁總面積A 的導(dǎo)熱速率Q，也可以計(jì)算單位面積的導(dǎo)熱速率（即熱流密度）。而圓筒壁熱傳導(dǎo)中，可以計(jì)算圓筒壁內(nèi)、外平均面積的導(dǎo)熱速率Q，也可以計(jì)算單位圓周長(zhǎng)度的壁面導(dǎo)熱速率ql，為什么不能計(jì)算熱流密度？答：圓筒壁的傳熱面積和熱流密度不再是常量，但傳熱速率在穩(wěn)態(tài)時(shí)是常量4-8 輸送水蒸氣的圓管外包覆兩層厚度相同、

9、熱導(dǎo)率不同的保溫材料。若改變兩層保溫材料的先后次序，其保溫效果是否改變？若被保溫的不是圓管而是平壁，保溫材料的先后順序?qū)Ρ匦Ч欠裼杏绊?？答：圓筒壁： 有影響平壁 沒(méi)有影響4-9 對(duì)流傳熱速率方程 中的對(duì)流傳熱系數(shù)與哪些因素有關(guān)答：流動(dòng)狀態(tài)（氣、液、蒸汽）、流體的性質(zhì)（熱導(dǎo)率、熱容、粘度、密度）、壁面形狀等流體有無(wú)相變化、流體流動(dòng)的原因、流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)物性和壁面情況（換熱器結(jié)構(gòu)）等都影響對(duì)流傳熱系數(shù)。4-10 流體在圓管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算式中，Pr 的指數(shù)n 由什么決定？流體在管內(nèi)的流速及管徑對(duì)的影響有多大？管長(zhǎng)、彎管的曲率對(duì)管內(nèi)對(duì)流傳熱有何影響？答：被加熱n=0.4;被冷卻n=

10、0.3在傳熱管的長(zhǎng)度小于進(jìn)口段以前，管子愈短，則邊界層愈薄，就愈大。曲率越大，就愈大。4-11 水的對(duì)流傳熱系數(shù)一般比空氣大，為什么？答：按照強(qiáng)制對(duì)流公式4-12 為什么滴狀冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀冷凝的大？由于壁面不容易形成滴狀冷凝，蒸汽冷凝多為膜狀冷凝。影響膜狀冷凝的因素有哪些？答：在滴狀冷凝過(guò)程中，壁面的大部分面積直接暴露在蒸汽中，在這些部位沒(méi)有液膜阻礙著熱流，故滴狀冷凝的傳熱系數(shù)可比膜狀冷凝高十倍左右。影響膜狀冷凝的因素有：（1）冷凝液膜兩側(cè)的溫度差當(dāng)液膜呈滯流流動(dòng)時(shí)，若溫度差加大，則蒸汽冷凝速率增加，因而液膜層厚度增加，使冷凝傳熱系數(shù)降低。（2）流體物性由膜狀冷凝傳熱系數(shù)計(jì)算式可知，

11、液膜的密度、粘度及導(dǎo)熱系數(shù)，蒸汽的冷凝潛熱，都影響冷凝傳熱系數(shù)。（3）蒸汽的流速和流向蒸汽以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，和液膜間產(chǎn)生一定的摩擦力，若蒸汽和液膜同向流動(dòng)，則摩擦力將是液膜加速，厚度減薄，使傳熱系數(shù)增大；若逆向流動(dòng)，則相反。但這種力若超過(guò)液膜重力，液膜會(huì)被蒸汽吹離壁面，此時(shí)隨蒸汽流速的增加，對(duì)流傳熱系數(shù)急劇增大。（4）蒸汽中不凝氣體含量的影響若蒸汽中含有空氣或其它不凝性氣體，則壁面可能為氣體（導(dǎo)熱系數(shù)很?。铀谏w，增加了一層附加熱阻，使對(duì)流傳熱系數(shù)急劇下降。因此在冷凝器的設(shè)計(jì)和操作中，都必須考慮排除不凝氣。含有大量不凝氣的蒸汽冷凝設(shè)備稱為冷卻冷凝器，其計(jì)算方法需參考有關(guān)資料。（5）冷凝壁面

12、的影響若沿冷凝液流動(dòng)方向積存的液體增多，則液膜增厚，使傳熱系數(shù)下降，故在設(shè)計(jì)和安裝冷凝器時(shí)，應(yīng)正確安放冷凝壁面。例如，對(duì)于管束，冷凝液面從上面各排流到下面各排，使液膜逐漸增厚，因此下面管子的傳熱系數(shù)比上排的要低。為了減薄下面管排上液膜的厚度，一般需減少垂直列上的管子數(shù)目，或把管子的排列旋轉(zhuǎn)一定的角度，使冷凝液沿下一根管子的切向流過(guò)，4-13 液體沸騰的兩個(gè)基本條件是什么？答：一是液體的溫度要達(dá)到沸點(diǎn),二是需要從外部吸熱。4-14 為什么核狀沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀沸騰的傳熱系數(shù)大？影響核狀沸騰的因素主要有哪些？答：核狀沸騰，氣泡的生成速度、成長(zhǎng)速度以及浮升速度都加快。氣泡的劇烈運(yùn)動(dòng)使液體受到劇

13、烈的攪拌作用，增大。膜狀沸騰傳熱需要通過(guò)氣膜，所以其值比核狀沸騰小。影響核狀沸騰的因素主要有：液體物性；溫度差；操作壓力；加熱面狀況；設(shè)備結(jié)構(gòu)、加熱面形狀和材料性質(zhì)以及液體深度等。4-15 同一液體，為什么沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比無(wú)相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大？答：因?yàn)橄嘧儫岜纫后w的熱容大很多，所以沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比無(wú)相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大。4-16 換熱器中冷熱流體在變溫條件下操作時(shí)，為什么多采用逆流操作？在什么情況下可以采用并流操作？答：逆流時(shí)的平均溫度差最大，并流時(shí)的平均溫度差最小，其它流向的平均溫度差介于逆流和并流兩者之間，因此就傳熱推動(dòng)力而言，逆流優(yōu)于并流和其它流動(dòng)型式。當(dāng)換熱器的傳

14、熱量Q 即總傳熱系數(shù)K 一定時(shí)，采用逆流操作，所需的換熱器傳熱面積較小。在某些生產(chǎn)工藝要求下，若對(duì)流體的溫度有所限制，如冷流體被加熱時(shí)不得超過(guò)某一溫度，或熱流體被冷卻時(shí)不得低于某一溫度，則宜采用并流操作。4-17 換熱器在折流或錯(cuò)流操作時(shí)的平均溫差如何計(jì)算？答： 根據(jù)冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度，算出純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差 ；按下式計(jì)算因數(shù) R 和 P：根據(jù)R 和P 的值，從算圖中查出溫度差校正系數(shù) ；將純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差乘以溫度差校正系數(shù) ，即得所求的 。4-18 換熱器的總傳熱系數(shù)的大小，受哪些因素影響？怎樣才能有效地提高總傳熱系數(shù)？答：取決于流體的物性、傳熱過(guò)程的操作條件及換

15、熱器的類型等；K 值總是接近于小的流體的對(duì)流傳熱系數(shù)值，關(guān)鍵在于提高小一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)；減慢污垢形成速率或及時(shí)清除污垢。4-19 在換熱器中，用飽和蒸汽在換熱管外冷凝發(fā)熱，加熱管內(nèi)流動(dòng)的空氣?？倐鳠嵯禂?shù)接近哪種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？壁溫接近哪種流體的溫度？忽略污垢和管壁熱阻。要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大哪個(gè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？答：總傳熱系數(shù)接近空氣一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)；壁溫接近飽和蒸汽的溫度；要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。4-20 何謂透熱體、白體、黑體、灰體？答：能透過(guò)全部輻射能的物體，稱為透熱體；能全部反射輻射能的物體，稱為白體；能全部吸收輻射能的物體，稱為黑體或絕對(duì)黑體；能夠

16、以相等的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體，稱為灰體。4-21 何謂黑度？影響固體表面黑度的主要因素有哪些？答：在同一溫度下，實(shí)際物體的輻射能力與黑體的輻射能力之比，定義為灰體的黑度。影響固體表面黑度的主要因素有：物體的性質(zhì)、溫度及表面情況（如表面粗糙度及氧化程度）。4-22 黑度大的灰體對(duì)投射來(lái)的熱輻射能的反射率是大還是小？他的輻射能力是大還是??？答：??；大4-23 保溫瓶的夾層玻璃表面為什么鍍一層反射率很高的材料？夾層抽真空的目的是什么？答：減少熱輻射；降低熱傳導(dǎo)；4-24 兩個(gè)灰體表面間的輻射傳熱速率與哪些因素有關(guān)？答：它們的吸收率和反射率，形狀和大小以及相互間的位置和距離等因素。4-25 常用的強(qiáng)化或削弱物體之間輻射傳熱的輻射有哪兩種？答：改變物體表面的黑度；采用遮熱板。4-26 兩物體的溫度分別是200及100，若將溫度各提高300，維持其溫差不變，其輻射傳熱的熱流量是否變化？答：增大4-27 有的列管式換熱器為什么做成多管程的？答：可以增大管程流速，提高對(duì)流換熱系數(shù)。4-28