王志魁《化工原理》課后思考題參考答案

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）；通道從葉輪中心進(jìn)口位置處被甩到葉輪外圍漸擴(kuò)大，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。v:單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送到液體體積，m3/s,m3/min,m3/h.。效率η:pη與qv之間的關(guān)系曲線稱為特性曲線。共三條；離心泵的軸功率P在流量為零時(shí)為最小，隨流量的增大而上升。η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)。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、23、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度增大后，泵出口壓力及進(jìn)口處流體所做的凈功為He=ΔZ++ΣHf，pg得管路特性方程H=H0+kq2-8管路特性方程H=H0+kq中的H0與k的大小，受哪些因素影響？答：H0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)及局部阻力系數(shù)有關(guān)。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H=H0+kq和泵的特性方心泵的串聯(lián)操作。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成氣泡縮小而破滅，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周振動(dòng)。金屬表面受到壓力大，頻率高的沖擊化學(xué)腐蝕等，使葉輪表面呈現(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(duì)泵的安裝高度加以限制。答：最大允許安裝高度-Δh-ΣHf；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。答：往復(fù)泵一樣有氣蝕問題，只是相對(duì)較小，但在實(shí)際使用中一樣需要滿足入口壓力要求。答：全風(fēng)壓：?jiǎn)挝惑w積氣體流經(jīng)通風(fēng)機(jī)后所獲得的總機(jī)械能。單位是P3-2球形顆粒在流體中從靜止開始沉降，經(jīng)歷哪兩個(gè)階段？何謂固體顆粒在流體中的沉降速度？沉降速度答：粘度越大沉降速度越小。3-4固體顆粒在流體中沉降，其沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)）和湍流區(qū)（牛頓區(qū)）與顆粒直徑的關(guān)所以沉降速度增加。3-6球形顆粒于靜止流體中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪些答：重力，浮力，阻力；沉降速度受dp、pp、p及答：3-8何謂臨界粒徑dpc？何謂臨界沉降速度ut3-9用重力降塵室分離含塵氣體中的塵粒，當(dāng)臨界粒徑dpc與臨界沉降速度utc為一定值時(shí)，含塵氣體的體系。tc2答：離心分離因數(shù)：同一顆粒所受到離心力答：2τe+2qqe=Kτ答：rμD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)的過程。在固體、液體和氣體中都可以發(fā)生。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。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。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)4-8輸送水蒸氣的圓管外包覆兩層厚度相同、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，數(shù)。]α∞d-1.8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，α就愈大。曲率越大，α就愈大。答：按照強(qiáng)制對(duì)流公式α∞λ0.6~0.7μ-0.4~-0.5答：在滴狀冷凝過程中，壁面的大部分面積冷凝的傳熱系數(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，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，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，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)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，答：一是液體的溫度要達(dá)到沸點(diǎn),二是需要從外部吸熱。答：核狀沸騰，氣泡的生成速度、成長(zhǎng)速度作用，α增大。膜狀沸騰傳熱需要通過氣膜，所以其α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)、加材料性質(zhì)以及液體深度等。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)比無相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大。答：逆流時(shí)的平均溫度差最大，并流時(shí)的平間，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。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)；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(duì)流傳熱系數(shù)值成速率或及時(shí)清除污垢。流傳熱系數(shù)？壁溫接近哪種流體的溫度？忽答：總傳熱系數(shù)接近空氣一側(cè)的對(duì)流傳熱系空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。答：能透過全部輻射能的物體，稱為透熱體物體，稱為黑體或絕對(duì)黑體；能夠以相等的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體，稱為灰體。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。答：減少熱輻射；降低熱傳導(dǎo)；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。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答：可以增大管程流速，提高對(duì)流換熱系數(shù)。答1）腐蝕性流體宜走管程，避免同時(shí)腐蝕管程和殼程（2）高壓流體宜走管程，避免制造較厚的殼體（3）飽和水蒸氣冷凝放熱宜走殼程，以利于排出冷凝液(4)溫度不太高，需要冷卻的流體宜+可以采取如下措施：（1）提過對(duì)流換熱系數(shù)，尤其是提高較小一層的對(duì)流換熱系數(shù)（2）降低污垢熱阻，及時(shí)清洗換熱器，（3）降低熱傳導(dǎo)熱阻，選擇導(dǎo)熱率大的材料，降低換熱壁的厚度。答：(1)溶解度吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少。(2)選擇性吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對(duì)混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。(3)揮發(fā)度在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。(4)粘度吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。(5)其它所選用的吸收劑應(yīng)盡可能無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。答：溶液濃度相同時(shí)，難溶氣體在溶液上方的平衡分壓大。5-4氣液相平衡關(guān)系中1）若溫度升高，亨利常數(shù)將如何變化2）在一定溫度下，氣相總壓升高，答1）溫度升高，亨利常數(shù)增加（2）總壓增加，m減小；x增加答：根據(jù)公式pA與H的關(guān)系來判斷，如果pA>成反比。答：?jiǎn)蜗鄬?duì)流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在一層虛擬的膜層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴(kuò)散。有效膜離。答1）氣液兩相存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，A以分子擴(kuò)質(zhì)主要以渦流擴(kuò)散的形式傳質(zhì)。 YXYXY的吸收率η有何關(guān)系？5-12傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力有何關(guān)系?傳質(zhì)單元高度與答：傳質(zhì)推動(dòng)力越小，則意味著過程的難度越大，此時(shí)所需的傳質(zhì)單元數(shù)也就越大。傳質(zhì)阻力越大，填料層有效比表面越小，則每個(gè)傳質(zhì)單元所相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨染驮酱蟆?-13氣相傳質(zhì)單元高度與氣相總壓力答：5-15吸收率η對(duì)NOG有何影響？答：答：溶液中溶劑A的蒸汽分壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c其液相組成的乘積。答：冷液恒壓加熱，溶液開始沸騰起泡的溫度稱為泡點(diǎn)；過熱蒸汽恒壓冷卻，開始冷凝而析出像露珠似的液滴對(duì)應(yīng)的溫度稱為露點(diǎn)。露點(diǎn)高于泡點(diǎn)。6-6雙組分理想溶液的相對(duì)揮發(fā)度α如何計(jì)算？α與什么因素有關(guān)？α的大小對(duì)兩組分的分離有何影答：取最低溫度的α值與最高溫度的α值之幾何平均值。答：各組分的蒸氣壓不服從拉烏爾定律；當(dāng)組分蒸氣壓對(duì)拉烏爾定律有最大正偏差時(shí)，出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn)。答：簡(jiǎn)單蒸餾過程為不穩(wěn)定過程。平衡蒸餾為穩(wěn)定連續(xù)過程，生產(chǎn)能力大。6-12精餾塔的塔頂液相回流及塔底的氣相回流對(duì)溶液的精餾起什么作用？答：提供系統(tǒng)所需的熱量和冷量；改變產(chǎn)品的組分濃度。答：在板式精餾塔的塔板上，從上面板下來的液體與從下面板上來的氣體在該板上接觸，氣相溫度高于液相溫度，氣相發(fā)生部分冷凝，把熱量傳遞給液相，使液相部分氣化。難揮發(fā)組分B從氣相向液相傳遞。答：使氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)的塔板稱為一塊理論板。實(shí)際塔板的分離程度要比理論板小。答：精餾段得到含輕組分較多的產(chǎn)品，提餾段得到含重組分較多的產(chǎn)品。答：上板的溫度低于下面板；液相和氣相組成高于下面板。答：精餾塔中氣相組成、液相組成下降；溫度升高。6-這3個(gè)物料衡算式中，各流量的摩爾比與各組成答：等于另外兩個(gè)物料組成濃度差之比。6-19當(dāng)進(jìn)料流量F及組成xF一定時(shí)，若餾出液流量D增多而釜液流量W減少時(shí)，餾出FxD-xW6-20當(dāng)一定時(shí)，若xF增大，將如何變化答1）恒摩爾汽流恒摩爾汽流是指在精餾塔內(nèi)，從精餾段或提餾段每層塔板上升的汽相摩爾各自相等，但兩段上升的汽相摩爾流量不一定相等。（2）恒摩爾液流恒摩爾液流是指在精餾塔內(nèi)，從精餾段或提餾段每層塔板下降的液相摩相等，但兩段下降的液相摩爾流量不一定相等。答：有五種：冷液進(jìn)料；飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料；汽液混合物進(jìn)料；飽和蒸汽（露點(diǎn)）進(jìn)料；過熱蒸汽進(jìn)料。6-25操作線是表示哪一層塔板的氣相組成與哪一層塔板的液相組成之間的關(guān)系？操作線為直線的條件是答：相鄰兩層塔板之間的上升蒸汽組成yn與下降液體組成xn-1之間的關(guān)系。6-28對(duì)正在操作的精餾塔，增大精餾段的液氣比對(duì)餾出液的組成有何影響？增大提餾段的氣液比對(duì)釜液答：增大精餾段的液氣比對(duì)餾出液的組成增加；增大提餾段的氣液比對(duì)釜液的組成降低；增大冷凝器和加熱器的熱負(fù)荷。6-29對(duì)正在操作的精餾塔，增大塔頂液相回流比對(duì)餾出液的組成有何影響？增大塔釜?dú)庀嗷亓鞅葘?duì)釜液答：增大塔頂液相回流比，餾出液組成增加；增大塔釜?dú)庀嗷亓鞅葘?duì)釜液的組成降低；增大冷凝器和加熱器的熱負(fù)荷。答：答：將精餾段操作線方程與對(duì)角線方程聯(lián)解，可得出精);再根據(jù)已知的R和o，求出精餾段操作線在y軸的截距，依此值在y軸上標(biāo)出點(diǎn)，直線即為精餾段操作線。餾段操作線與平衡線之間繪階梯，直至階梯的垂線達(dá)到或跨過點(diǎn)xD為止。最優(yōu)進(jìn)料位置：塔內(nèi)汽相或液相組成與進(jìn)料組成相等或相近的塔板。跨越兩操作線交點(diǎn)的梯級(jí)，NT最少。'答：進(jìn)料預(yù)熱好。6-37在xF、xD、xW一定的條件下，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q值一定時(shí)，若塔頂液相回流比R增大，對(duì)一定答：NT↓L↑,V↑,V'↑6-3