化學(xué)工程基礎(chǔ)簡答

簡述烏氏粘度計測粘度的原理？答：烏氏粘度計通過測定一定體積V的流體，流過一定長度L的毛細(xì)管，所需時間t來計算流體的粘度。它的原理就是基于分析流體流過毛細(xì)管的阻力。請解釋離心泵的氣縛和氣蝕現(xiàn)象，如何預(yù)防？答：由于泵內(nèi)存在空氣，啟動泵后吸不上液體的現(xiàn)象，稱“氣縛”現(xiàn)象。為防止“氣縛”現(xiàn)象發(fā)生，離心泵在啟動前務(wù)必在泵體內(nèi)灌滿液體。由于泵的吸上高度過高，使泵內(nèi)壓力等于或低于輸送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時，液體將部分汽化，形成大量的蒸氣泡。離心泵葉輪在氣泡形成和破裂的過程中發(fā)生的剝蝕現(xiàn)象，稱“氣蝕”現(xiàn)象。為防止“氣蝕”現(xiàn)象發(fā)生，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)不高于允許吸上高度。什么是離心泵的工作點(diǎn)？答：管路的特性曲線與離心泵特性曲線的交點(diǎn)就是離心泵在該管路中的工作點(diǎn)，表示了離心泵在該特定管路中實(shí)際的輸送流量和壓頭。影響對流傳熱系數(shù)的主要因素有哪些？答：影響對流傳熱系數(shù)a的主要因素有流體的物理性質(zhì)（如流體的密度、粘度、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)）、壁面情況、流動原因、流動狀況以及流體是否有相變等。湍流狀況下，強(qiáng)化傳熱過程的途徑有哪些？答：湍流情況下，對流傳熱系數(shù)與流速的0.8次方成正比，與管徑的0.2次方成反比，所以提高流速或采用小直徑管都可以強(qiáng)化傳熱，尤以前者更為有效。熱交換過程的強(qiáng)化途徑有哪些？答：由總傳熱速率方程式f＝KA△tm,可以看出增大傳熱面積A、平均溫差△tm和傳熱系數(shù)K均可提高提供傳熱速率。因此可從這三方面考慮強(qiáng)化傳熱的途徑。(1)增加傳熱面積A。如在管內(nèi)外壁裝上翅片、采用螺旋管或粗糙管代替光滑管等；(2)增大傳熱平均溫差△tm?？杀M量采用逆流操作；(3)提高傳熱系數(shù)K?？刹捎脤?dǎo)熱系數(shù)大的流體作載熱體；減小金屬壁、污垢及兩側(cè)流體熱阻中較大者的熱阻；提高a較小一側(cè)的換熱；增大流速，減小層流底層；改變流動條件，在管內(nèi)加擾流元件等。為什么工業(yè)換熱器的冷、熱流體的流向大多采用逆流操作?答：逆流操作可以獲得較大的平均傳熱溫度差，從傳遞相同熱負(fù)荷言，須較小的傳熱面積，節(jié)省設(shè)備費(fèi)用。此外，逆流熱流體出口溫度T可接近冷流流體進(jìn)口溫度t，對相同熱負(fù)荷言，需加熱劑少；同樣，就冷流體而言，逆流體出口溫度t可接近熱流體進(jìn)口溫度T，對相同熱負(fù)荷言，需要冷卻劑少，故對逆流就加熱劑或冷卻劑用量考慮，逆流操作費(fèi)小。簡述圖解法求精餾塔理論塔板數(shù)的步驟（要求畫示意圖）。答：1、作平衡線（x-y圖）和對角線；2、作精餾段操作線：過（xD,xD）作垂直線交對角線于a點(diǎn)，在y軸上找截距為xD/(R+1)的b點(diǎn)，直線ab即為精餾段操作線。3、作進(jìn)料線：過（xF,xF）d點(diǎn)作斜率為q/(q-1)的直線交ab于M點(diǎn)，dM即為進(jìn)料線。4、作提餾段操作線：過（xW,xW）作垂直線交對角線于c點(diǎn)，連接c、M兩點(diǎn)即得提餾段操作線cM。5、畫直角階梯，求理論塔板數(shù)：從a點(diǎn)開始，在平衡線與兩操作線之間作水平線和鉛垂線構(gòu)成的階梯，直到鉛垂線跨過C點(diǎn)為止，階梯數(shù)減一即為精餾過程所需理論塔板數(shù)（不含再沸器）。示意圖如下圖所示。簡述簡捷法求精餾塔理論塔板數(shù)的步驟。答：簡捷法求精餾塔理論塔板數(shù)的步驟如下：(1)根據(jù)物性和分離要求，求出Rmin，選擇合適的R;(2)求出全回流下的Nmin，對接近理想的物系，可應(yīng)用芬斯克方程計算；(3)應(yīng)用吉利蘭圖，以(R-Rmin)/(R+1)為橫坐標(biāo)，由該圖查得縱坐標(biāo)(N-Nmin)/(N+2)，求出所需的理論板數(shù)N。簡述精餾產(chǎn)品質(zhì)量的影響條件。答：精餾產(chǎn)品質(zhì)量的影響條件有加料位置、進(jìn)出物料的平衡、回流比、進(jìn)料狀況以及產(chǎn)品質(zhì)量控制和靈敏板。在101.3kPa，20℃下，稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為yA*=0.94xA。若x=0.09；y=0.03答：用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際液相組成x=0.09成平衡的氣相組成y*=0.94×0.09=0.085。與實(shí)際的氣相組成y=0.03相比，y=0.03小于平衡組成y*=0.085，因此氨將從由液相轉(zhuǎn)入氣相。即發(fā)生解吸過程。吸收兩相之間的物質(zhì)傳遞過程可分解為哪些步驟？答：吸收過程是溶質(zhì)在氣、液兩相間的傳遞，它包含三個步驟：（1）溶質(zhì)由氣相主體到兩相界面，氣相內(nèi)的物質(zhì)傳遞；（2）溶質(zhì)在相界面上溶解，氣相轉(zhuǎn)入液相；（3）溶質(zhì)自相界面到液相主體，液相內(nèi)物質(zhì)傳遞。影響擴(kuò)散系數(shù)的因素有哪些？答：影響擴(kuò)散系數(shù)的因素有擴(kuò)散組分本身的性質(zhì)、擴(kuò)散組分所在介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力以及濃度。簡述雙膜理論的基本論點(diǎn)。答：雙膜理論的基本論點(diǎn)如下：A、相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)分別有一層虛擬的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，溶質(zhì)A以分子擴(kuò)散方式通過氣膜和液膜。B、在相界面處，氣液兩相在瞬間即可達(dá)到平衡，界面上沒有傳質(zhì)阻力。C、在膜層以外，氣液兩相流體都充分湍不動，溶質(zhì)主要以渦流擴(kuò)散的形式傳質(zhì)。存在濃度梯度，組成均一，沒有傳質(zhì)阻力。傳質(zhì)阻力主要集中在虛擬的停滯膜。對填料塔中填料的要求有哪些？答：對填料塔中填料的基本要求有比表面積大；孔隙率大；堆積密度??；機(jī)械強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好；價格便宜。在如下圖所示的塔板負(fù)荷性能圖中a、b、c、d和e線的名稱各是什么。解釋設(shè)計塔板的操作彈性。答：在塔板負(fù)荷性能圖中a、b、c、d和e各線的名稱分別是：漏液線或氣