北京化工大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)思考題答案匯編

A答：無關(guān)，hA答：無關(guān)，hf—彳反映了兩個(gè)測壓點(diǎn)截面位能和壓強(qiáng)能綜合變化值,即R=(gz1-gz2)+p1p2,因?yàn)橐?、流體阻力實(shí)驗(yàn)思考題1、 不銹鋼管、鍍鋅鋼管實(shí)驗(yàn)測量的只是Re改變后的入值，為什么判斷入受Re和e/d共同影響？答：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不銹鋼管與鍍鋅鋼管的摩擦阻力系數(shù)均隨雷諾數(shù)的增大而減小，在Re相同的情況下，、鍍鋅鋼管的摩擦阻力系 入要高于不銹鋼管的，由此說入受數(shù)明Re和e/d共同影響。2、 在不同設(shè)備（包括相對(duì)粗糙度相同而管徑不同）、不同溫度下測定 入-Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)的在一條曲線上？為什么？答：只要e/d相同，入-Re數(shù)據(jù)就能關(guān)聯(lián)在一條曲線上。3、 以水作工作流體所測得的入-Re關(guān)系能否適用于其它種類的牛頓型流體？為什么？答：對(duì)于其他牛頓型流體也適用。Re反應(yīng)了流體的性質(zhì)，其他的流體的密度和黏度都可以在Re上面反應(yīng)出來。所以仍然適用。4、以下測出的直管摩擦阻力與設(shè)備的放置狀態(tài)有關(guān)嗎？它們分別是多少？（管徑、管長一樣，管內(nèi)走水，且R1=R2=R3）=(g務(wù)gz2)年p1p2u12u22 \壓差計(jì)高度差R2R1=R=R，u=u hf不變，推出入不2312,所以三種狀態(tài)下的 變。23125、 柏努利方程的適用條件是什么？該條件與本實(shí)驗(yàn)有什么聯(lián)系？答：不可壓縮的理想流體在穩(wěn)定狀態(tài)下恒溫流動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)的流體滿足柏努利方程，推導(dǎo)水平無變徑直管道摩擦阻力系數(shù)入的時(shí)候就采用了柏努利方程，滿足柏努利方程是該實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。6、 在測量前，為什么要將設(shè)備中的空氣排凈？怎樣才能迅速排凈？答：本實(shí)驗(yàn)所研究的對(duì)象為單一連續(xù)流體，排凈氣體是為了使流體連續(xù)流動(dòng)，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的條件要求。迅速排凈的方法：主管路：開大流量調(diào)節(jié)閥，使流體迅速流過各直

管，將氣泡沖出；引壓管：打開引壓管控制閥，流體流過引壓管，氣泡被帶出。排凈標(biāo)志為流量為零時(shí)，傳感器示數(shù)為零。二、離心泵實(shí)驗(yàn)思考題1，根據(jù)離心泵的工作原理，分析為什么離心泵啟動(dòng)前要灌泵？在啟動(dòng)前為何要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥？離心泵是靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力把水排出，泵內(nèi)的水排出后形成真空，又把水吸進(jìn)泵中，依次循環(huán)工作。由于管道內(nèi)形不成真空，且離心泵精度低，需要將內(nèi)部空氣排出，所以啟動(dòng)前要灌泵。啟動(dòng)前關(guān)閉調(diào)節(jié)閥可以避免啟動(dòng)電流過大，保護(hù)電機(jī)。2，當(dāng)改變流量調(diào)節(jié)閥開度時(shí)，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化？當(dāng)流量調(diào)節(jié)閥開度增大時(shí)，壓力表讀數(shù)減小，真空表讀數(shù)增大。3，用孔板流量計(jì)測流量時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇孔口尺寸和壓差計(jì)的量程？根據(jù)管路流量范圍選擇孔口尺寸和壓差計(jì)的量程。4，分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。氣縛現(xiàn)象是在離心泵啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的，由于泵內(nèi)存有空氣，空氣密度相對(duì)于輸送液體很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將儲(chǔ)槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，雖啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體。氣蝕現(xiàn)象是由于離心泵安裝高度過高，導(dǎo)致泵內(nèi)壓力降低，液體發(fā)生汽化，泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)通常位于葉輪葉片進(jìn)口稍后的一點(diǎn)附近，生成的蒸汽泡隨液體從入口向外周流動(dòng)中，又因壓力迅速增大而急劇冷凝。使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產(chǎn)生頻率很高、瞬時(shí)壓力很大的沖擊，破壞葉輪。5，根據(jù)什么條件來選擇離心泵1)，根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；2)，根據(jù)具體管路對(duì)泵提出的流量和壓頭要求確定泵的類型。6，用交頻器調(diào)節(jié)f來改變流量大小是否比調(diào)節(jié)閥門大小省電？改變f,從而改變轉(zhuǎn)速n,可使軸功率改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。在此過程中,離心泵提供多少能量，管路就接受多少能量，在低流量時(shí)，0.6~6m3/h，試設(shè)計(jì)一孔板流軸功率較小,可以節(jié)省電。 量7，使用?32X3mm的不銹鋼管輸送20°C的水，流量范圍為計(jì)，求d。為多少？量程壓差計(jì)的范圍為多少？t=2o0c時(shí)，p=998.2kg/m3, 口=1.005mPa.sd=32-3X2=26mm=0.026m，2u=qv/A=qV/3600/[nX(0.026/2)]=0?3139~3.139m/sRe二dup/u=0.026XuX998.2/(1.005)=8106X.2~81062取m=0.20，則d m*d=0.201/2*0.026=0.01163m，0=查《化工原理》教材圖1-52，可知C=0.6120

由VsCS'由VsCS'00△p=(p/2)*[VS/(C0*S0)]2=998.2/2*[qv/0.612/n/(0.0263/2)2】2=131.3~13130Pa則量程為0.1313~13?13kPa三、傳熱實(shí)驗(yàn)1,2,本實(shí)驗(yàn)中管壁溫度應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度，為什么？答：接近蒸汽溫度，因?yàn)檎羝淠齻鳠崮?a（蒸汽）>>a（空氣）。系數(shù)管內(nèi)空氣流速對(duì)傳熱膜系數(shù)有何影響？當(dāng)空氣流速增大時(shí)， 空氣離開熱交換器時(shí)的溫度將升高還是降低？為什么？答：傳熱系數(shù)a正比與流速，故當(dāng)空氣流速增大時(shí)傳熱系數(shù)亦增大，由1,2,本實(shí)驗(yàn)中管壁溫度應(yīng)接近蒸汽溫度還是空氣溫度，為什么？答：接近蒸汽溫度，因?yàn)檎羝淠齻鳠崮?a（蒸汽）>>a（空氣）。系數(shù)管內(nèi)空氣流速對(duì)傳熱膜系數(shù)有何影響？當(dāng)空氣流速增大時(shí)， 空氣離開熱交換器時(shí)的溫度將升高還是降低？為什么？答：傳熱系數(shù)a正比與流速，故當(dāng)空氣流速增大時(shí)傳熱系數(shù)亦增大，由pvCtt）Wctp2 1，當(dāng)Vs增大且Q恒定時(shí)，溫差隨著減小，即出口溫度降3,36003600如果采用不同壓強(qiáng)的蒸汽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)a的關(guān)聯(lián)有無影響?答：由Nu ARemPrn,其變量均與壓強(qiáng)值無關(guān)，故采用不通蒸汽壓做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)關(guān)聯(lián)沒有影響。試估算空氣一側(cè)的熱阻占總熱阻的百分 '':'數(shù)。 一4,答：忽略污垢熱阻后，熱阻計(jì)算式為111,則空氣的熱阻比例為1，即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱阻。0.99，即熱阻主要表現(xiàn)為空氣熱阻。0.991100100005，本實(shí)驗(yàn)可采取哪些措施強(qiáng)化傳熱？答：提高空氣流速，內(nèi)管加入填充物或采用螺紋管。6，以空氣為介質(zhì)的傳熱實(shí)驗(yàn)中雷諾數(shù) Re應(yīng)如何計(jì)算？Re二Re二dup/u,d為管內(nèi)徑，u為空氣流速，P為空氣密度，口為空氣黏度。7，若實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在線測控，應(yīng)該如何選用傳感器及儀表？答：應(yīng)當(dāng)選用傳感器并且儀表具有能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的精度四、氧解析實(shí)驗(yàn)思考題結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)，談?wù)勅绻谎跛髁窟_(dá)到500L/h,要求常溫常壓下含氧量35ppm,現(xiàn)有吸收塔應(yīng)作如何調(diào)整(包括氣液流量流向、塔高塔徑、填料選擇等等)？答：氧氣吸收過程為液膜控制系統(tǒng)。若要求富氧水濃度增大為35ppm，則要求采用逆流操作，增加塔高以增大傳質(zhì)程度，減小塔徑以使得水流速增大從而增大 Kxa，同時(shí)選擇傳質(zhì)性能較好的填料。用現(xiàn)有解吸塔解吸流量500L/h，常溫常壓下含氧量達(dá)到 35ppm的富氧水，氣量應(yīng)該選多少m3/h合適？解吸后的氧含量能達(dá)到多少 ppm？答：由于氧氣吸收過程為液膜控制系統(tǒng)，且 Kxa—L近似為線性關(guān)系三則由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可近似得到流量為500L/h時(shí)Kxa=5100kmol/(m3?h)，代入式 -/中，得到1xKaGVx X=6.84 106,即為12?2ppm。 xApm闡述干填料壓降線和濕料塔壓降線的特征答：干料塔壓降與氣速在取對(duì)數(shù)的情況下成一條直線,是線性相關(guān)的兩個(gè)變量；濕料塔壓降線與干料塔有所不同,其在氣速達(dá)到一定值時(shí),會(huì)出現(xiàn)液載點(diǎn)而呈折線,持液量繼續(xù)增加,達(dá)到液泛點(diǎn),在幾乎不變的氣速下,壓降急速上升,直線斜率更大。工業(yè)上,吸收在低溫,加壓下進(jìn)行,而解吸在高溫,常壓下進(jìn)行,為什么？答：一般情況下,氣體在液體中的溶解度隨溫度的升高而降低,隨壓強(qiáng)的升高而升高,所以吸收時(shí)要在低溫,加壓的條件下進(jìn)行更好,而相對(duì)的,解吸在高溫,常壓下進(jìn)行。為什么易溶氣體的吸收和解吸屬于氣膜控制過程,難溶氣體的吸收和解吸屬于液膜控制過程？答：對(duì)于易溶氣體而言,其主要的阻力來自溶質(zhì)從氣相到氣液界面擴(kuò)散的阻力,從氣液界面-1-1到溶液的過程所受到的阻力相對(duì)來說很小， 并且從公式KG二kG+H/kL可以看出，由于易溶氣體的H很小，KG^kG，所以在吸收過程為氣膜控制過程；而對(duì)于難溶氣體，吸收時(shí)受到的主要阻力是在氣液界面到液相的過程中產(chǎn)生,而在氣相到氣液界面的阻力相對(duì)來說很小,11-1K=k+(H*k) K~kL所以其吸收的過程為液并且由公式LL G ，難溶氣體的H很大，L膜控制過程。填料塔結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？答：填料塔的塔身是一直立式圓筒,底部裝有填料支承板,填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板(有些不用),以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋在填料上,并沿填料表面留下。氣體從塔底送入,經(jīng)氣體分布裝置(小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置)分布后,與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備,兩相組成沿塔高連續(xù)變化。五、精餾實(shí)驗(yàn)思考題1、 什么是全回流？全回流操作有哪些特點(diǎn)，在生產(chǎn)中有什么實(shí)際意義？如何測定全回流條件下的氣液負(fù)荷？答：全回流是精餾塔中上升蒸汽經(jīng)冷凝后全部回流至塔內(nèi)的操作方法稱為全回流。全回流的操作特點(diǎn)：塔頂產(chǎn)品為零，通常進(jìn)料和塔底產(chǎn)品也為零，即既不進(jìn)料也不從塔內(nèi)取出產(chǎn)品。在精餾塔開車操作時(shí)，塔頂、塔釜物料濃度均未達(dá)到工藝規(guī)定要求，不能采出送往下道工序，通過全回流操作，可盡快在塔內(nèi)建立起濃度分布，使塔頂、塔釜物料濃度在最短時(shí)間達(dá)到質(zhì)量要求，解除全回流，補(bǔ)加物料，調(diào)整加熱蒸汽量，便于順利向正常生產(chǎn)過渡。2、 塔釜加熱時(shí)對(duì)精餾操作的參數(shù)有什么影響？你認(rèn)為塔釜加熱量主要消耗在何處？與回流量有無關(guān)系？答：塔釜加熱對(duì)使塔頂氣相輕組分組成濃度更高，塔釜液相輕組分組成濃度更低，對(duì)精餾有利。塔釜加熱量主要消耗在精餾塔氣液熱量交換上，與回流量有關(guān)。3、如何判斷塔的操作已達(dá)到穩(wěn)定？答：當(dāng)流量,塔內(nèi)各塔板的濃度(或溫度)等不再變化時(shí)，則可證明塔的操作已穩(wěn)定。4、 當(dāng)回流比RVRmin時(shí)，精餾塔是否還能進(jìn)行操作？如何確定精餾塔的操作回流比？答：精餾塔還可以操作，但不能達(dá)到分離要求。操作回流比的確定方法：可通過調(diào)節(jié)回流時(shí)間、采出時(shí)間以及操作費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用等綜合因素來確定操作回流比。5、 冷料進(jìn)料對(duì)精餾塔操作有什么影響？進(jìn)料口位置如何確定？答：精餾塔還可以操作，但不能達(dá)到分離要求?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)回流時(shí)間和采出時(shí)間來確定回流比。6、 塔板效率受哪些因素影響？答：塔板效率受操作條件、物料物性、塔板板型、氣液接觸狀況影響。7、 精餾塔的常壓操作如何實(shí)現(xiàn)？如果要改為加壓或減壓操作，如何實(shí)現(xiàn)？答：在精餾塔頂?shù)睦淠鞒鼋油ù髿?，從而?shí)現(xiàn)精餾塔的常壓操作。若要改為加壓操作，可向塔內(nèi)通入惰性氣體；若要減壓操作，可在塔的采出口處加一真空泵。六、干燥實(shí)驗(yàn)八、思考題1，本實(shí)驗(yàn)所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？答：當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過程處于固定床階段，床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過，壓降與流速成正比。當(dāng)氣速繼續(xù)增大，進(jìn)入流化階段，固體顆粒隨氣體流動(dòng)而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層高度逐漸增加，但床層壓降基本上保持不變，如曲線的后半段，成一條水平直線2，本裝置在加熱器入口處安裝有干、濕球溫度計(jì)，假設(shè)干燥過程為絕熱增濕過程，如何求得干燥器內(nèi)空氣的平均濕度H？答：有入口干、濕球溫度可以求得進(jìn)口空氣濕度H1由于干燥器內(nèi)物料存在非結(jié)合水，且氣液接觸充分，故出口空氣可以看成飽和空氣，絕熱增濕過程為恒焓過程，再由恒焓條件與出口空氣?=100%即可求得出口空氣濕度H2，從而求得干燥器內(nèi)空氣平均濕度H=0.5*(H1+H2)

3，為什么同一濕度的空氣，溫度較高有利于干燥操作的進(jìn)行？答：因?yàn)闇囟容^高時(shí)，水的飽和蒸汽壓大，而空氣的絕度濕度沒有變化，即水的分壓沒有發(fā)生變化，由卡一PC，所以空氣的相對(duì)濕度增加，從而有利于干燥的進(jìn)行。-PS4,流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正?，F(xiàn)象，如何利用床層壓降對(duì)其進(jìn)行判斷？怎樣避免他們的發(fā)生？答：騰涌時(shí)，床層壓降不平穩(wěn)，壓力表不斷擺動(dòng)；溝流是床層壓降穩(wěn)定，只是數(shù)值比正常情應(yīng)從設(shè)計(jì)上避免出現(xiàn)溝 騰涌TOC\o"1-5"\h\z況下低。溝流是由于流體分布板設(shè)計(jì)或安裝上存在問題， 流， 是當(dāng)氣由于流化床內(nèi)徑較小而床高于床比徑比較大時(shí)，氣體在上升過程中易聚集繼而增大， 體占據(jù)整個(gè)床體截面時(shí)發(fā)生騰涌，故在設(shè)計(jì)流化床時(shí)高徑比不宜過大。5，干燥開始-絕熱增濕過程「0分鐘時(shí)，)，要求使》十算進(jìn)、出-弓公式計(jì)算和干燥器的濕空1I-H圖兩彳1氣的性能參種方法。嗷(假設(shè)濕:空氣進(jìn)出干燥器為~~V干氣ttWp水汽HI1umin時(shí)-1/kg?h/C/C/kPa,H1/kj?kg進(jìn)口濕空氣49.494 70°C 。。。 2.063 0.01293 0.0662 104.7TOC\o"1-5"\h\z出口濕空氣 49.494 0.02542 104.7方法1說明：使用公式計(jì)算：t：進(jìn)口：由表1表頭數(shù)據(jù)可知：10min 時(shí)，進(jìn)預(yù)熱器前：干球溫度50.9C，濕球溫度tw：27.4C。查表得，此時(shí) rw=2429.0kj/kg。ps=3?6863kPa，H=0.622XP水汽/(P-P水汽)，所以Hw=0.622X3.6863/(101.325-3.6863)=0?02348kg水/kg干氣。由tt rw(HH)