化工原理 王志魁第四版 課后思考題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化工原理王志魁第四版課后思考題答案其次章流體輸送機械2-1流體輸送機械有何作用？

答：提高流體的位能、靜壓能、流速，戰(zhàn)勝管路阻力。

2-2離心泵在啟動前，為什么泵殼內(nèi)要灌滿液體？啟動后，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，在吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動離心泵，但不能輸送液體（氣縛）；

啟動后泵軸帶動葉輪旋轉(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，由于截面逐漸擴大，大部分動能轉(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:單位時間內(nèi)泵所輸送到液體體積，m3/s,m3/min,m3/h.。2、揚程H：單位重量液體流經(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?；螂妱訖C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？離心泵啟動時，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在流量為零時為最小，隨流量的增大而上升。與qv先增大，后減小。額定流量下泵的效率最高。

該最高效率點稱為泵的設(shè)計點，對應(yīng)的值稱為最正確工況參數(shù)。3、關(guān)閉出口閥，使電動機的啟動電流減至最小，以保護電動機。

2-5什么是液體輸送機械的揚程？離心泵的揚程與流量的關(guān)系是怎樣測定的？液體的流量、泵的轉(zhuǎn)速、液體的粘度對揚程有何影響？

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，H-Q

與η-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常溫水的粘度時，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導(dǎo)致泵的流量、揚程減小，效率下降，但軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。

2-6在測定離心泵的揚程與流量的關(guān)系時，當(dāng)離心泵出口管路上的閥門開度增大后，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，若貯槽與受液槽兩液面保持恒定，則泵對單位重量(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與管路長度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻力系數(shù)有關(guān)。2-9離心泵的工作點是怎樣確定的？流量的調(diào)理有哪幾種常用的方法？

答：1、離心泵在管路中正常運行時，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需同時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，即離心泵的工作點。2、改變口閥開度（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，液體將在此處汽化或者是溶解在

液體中的氣體析出并形成氣泡。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，周邊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。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金屬表面的電化學(xué)腐蝕等，使葉輪表面浮現(xiàn)海綿狀、魚鱗狀破壞。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。2-12往復(fù)泵有沒有氣蝕現(xiàn)象？

答：往復(fù)泵一樣有氣蝕問題，只是相對較小，但在實際使用中一樣需要滿足入口壓力要求。2-13往復(fù)泵的流量由什么決定？與管路狀況是否有關(guān)？

答：；往復(fù)泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往復(fù)頻率所決定，(即單位時間內(nèi)活塞掃過的體積)。與管路狀況（幾乎）無關(guān)。

2-14往復(fù)泵的揚程（對液體提供壓頭）與什么有關(guān)？最大允許揚程是由什么決定的？答：1、2、最大允許揚程由泵的機械強度、密封性能及電動機的功率等決定。2-15何謂通風(fēng)機的全風(fēng)壓？其單位是什么？如何計算？

答：全風(fēng)壓：單位體積氣體流經(jīng)通風(fēng)機后所獲得的總機械能。單位是Pa，2-16通風(fēng)機的全風(fēng)壓與靜風(fēng)壓及動風(fēng)壓有什么關(guān)系？答：全風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動風(fēng)壓之和。

2-17為什么通風(fēng)機的全風(fēng)壓與氣體密度有關(guān)？在選用通風(fēng)機之間，需要把操作條件下的全風(fēng)壓用密度換算成標(biāo)定條件下的全風(fēng)壓。但為什么離心泵的壓頭H與密度無關(guān)？

答：由于通風(fēng)機全壓，所以和密度有關(guān)離心泵的理論壓力第三章沉降與分開

3-1固體顆粒與流體相對運動時的阻力系數(shù)在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)）與湍流區(qū)（牛頓區(qū)）有何不同？答：10-4液體>氣體

4-4純金屬與其合計比較，熱導(dǎo)率哪個大？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在厚度一致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，可以計算平壁總面積A的導(dǎo)熱速率Q，也可以計算單位面積的導(dǎo)熱速率（即熱流密度）。而圓筒壁熱傳導(dǎo)中，可以計算圓筒壁內(nèi)、外平均面積的導(dǎo)熱速率Q，也可以計算單位圓周長度的壁面導(dǎo)熱速率ql，為什么不能計算熱流密度？

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)時是常量

4-8輸送水蒸氣的圓管外包覆兩層厚度一致、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欠裼杏绊懀看穑簣A筒壁：有影響平壁沒有影響

4-9對流傳熱速率方程中的對流傳熱系數(shù)α與哪些因素有關(guān)

答：滾動狀態(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

[流體有無相變化、流體滾動的原因、滾動狀態(tài)、滾動物性和壁面狀況（換熱器結(jié)構(gòu)）等都影響對流傳熱系數(shù)。]4-10流體在圓管內(nèi)強制對流時對流換熱系數(shù)α的計算式中，Pr的指數(shù)n由什么決定？流體在管內(nèi)的流速及管徑對α的影響有多大？管長、彎管的曲率對管內(nèi)對流傳熱有何影響？答：被加熱n=0.4;被冷卻n=0.3

在傳熱管的長度小于進(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水的對流傳熱系數(shù)一般比空氣大，為什么？

答：依照強制對流公式

4-12為什么滴狀冷凝的對流傳熱系數(shù)比膜狀冷凝的大？由于壁面不簡單形成滴狀冷凝，蒸汽冷凝多為膜狀冷凝。影響膜狀冷凝的因素有哪些？

答：在滴狀冷凝過程中，壁面的大部分面積直接暴露在蒸汽中，在這些部位沒有液膜阻礙著熱流，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)液膜呈滯流滾動時，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)計算式可知，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動時，和液膜間產(chǎn)生一定的摩擦力，若蒸汽和液膜同向滾動，則摩擦

力將是液膜加速，厚度減薄，使傳熱系數(shù)增大；若逆向滾動，則相反。但這種力若超過液膜重力，液膜會被蒸汽吹離壁面，此時隨蒸汽流速的增加，對流傳熱系數(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?/p>

遮蓋，增加了一層附加熱阻，使對流傳熱系數(shù)急劇下降。因此在冷凝器的設(shè)計和操作中，都必需考慮排除不凝氣。含有大量不凝氣的蒸汽冷凝設(shè)備稱為冷卻冷凝器，其計算方法需參考有關(guān)資料。

（5）冷凝壁面的影響若沿冷凝液滾動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)計和安裝冷凝

器時，應(yīng)正確安放冷凝壁面。例如，對于管束，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，4-13液體沸騰的兩個基本條件是什么？

答：一是液體的溫度要達(dá)到沸點,二是需要從外部吸熱。

4-14為什么核狀沸騰的對流傳熱系數(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、成長速度以及浮升速度都加快。氣泡的猛烈運動使液體受到猛烈的攪拌作用，增大。膜狀沸騰傳熱需要通過氣膜，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，為什么沸騰時的對流傳熱系數(shù)比無相變化時的對流傳熱系數(shù)大？

答：由于相變熱比液體的熱容大好多，所以沸騰時的對流傳熱系數(shù)比無相變化時的對流傳熱系數(shù)大。4-16換熱器中冷熱流體在變溫條件下操作時，為什么多采用逆流操作？在什么狀況下可以采用并流操作？

答：逆流時的平均溫度差最大，并流時的平均溫度差最小，其它流向的平均溫度差介于逆流和并流兩者之間，因此就傳熱推動力而言，逆流優(yōu)于并流和其它滾動型式。當(dāng)換熱器的傳熱量Q即總傳熱系數(shù)K一定時，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，若對流體的溫度有所限制，如冷流體被加熱時不得超過某一溫度，或熱流體被冷卻時不得低于某一溫度，則宜采用并流操作。

4-17換熱器在折流或錯流操作時的平均溫差如何計算？

答：①根據(jù)冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度，算出純逆流條件下的對數(shù)平均溫度差；

②按下式計算因數(shù)R和P：

③根據(jù)R和P的值，從算圖中查出溫度差校正系數(shù)；

④將純逆流條件下的對數(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、傳熱過程的操作條件及換熱器的類型等；

K值總是接近于α小的流體的對流傳熱系數(shù)值，關(guān)鍵在于提高α小一側(cè)的對流傳熱系數(shù)；減慢污垢形成速率或及時清除污垢。

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)滾動的空氣。總傳熱系數(shù)接近哪種流體的對流傳熱系數(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)增大哪個流體的對流傳熱系數(shù)？

答：總傳熱系數(shù)接近空氣一側(cè)的對流傳熱系數(shù)；壁溫接近飽和蒸汽的溫度；要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大空氣的對流傳熱系數(shù)。

4-20何謂透熱體、白體、黑體、灰體？

答：能透過全部輻射能的物體，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，稱為黑體或絕對黑體；能夠以相等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體，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)、溫度及表面狀況（如表面粗糙度及氧化程度）。4-22黑度大的灰體對投射來的熱輻射能的反射率是大還是??？他的輻射能力是大還是?。看穑盒?；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常用的加強或減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，提高對流換熱系數(shù)。4-28以下流體在列管換熱器中宜走管程還是殼程？答：（1）腐蝕性流體宜走管程，避免同時腐蝕管程和殼程（2）高壓流體宜走管程