化工原理實驗課課后習題答案

1、流體流動阻力的測定1. 如何檢驗系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈？答：可通過觀察離心泵進口處的真空表和岀口處壓力表的讀數(shù)，在開機前假設真空表和 壓力表的讀數(shù)均為零，說明系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排干凈；假設開機后真 空表和壓力表的讀數(shù)為零，那么說明，系統(tǒng)內(nèi)的空氣沒排干凈。2. U行壓差計的零位應如何校正？答：先翻開平衡閥，關閉二個截止閥，即可U行壓差計進行零點校驗3. 進行測試系統(tǒng)的排氣工作時，是否應關閉系統(tǒng)的岀口閥門？為 什么？答：在進行測試系統(tǒng)的排氣時，不應關閉系統(tǒng)的岀口閥門， 因為岀口閥門是排氣的通道，假設關閉，將無法排氣，啟動離心泵 后會發(fā)生氣縛現(xiàn)象，無法輸送液體。4待測截止閥接近岀水管口，即使在最大流

2、量下，其引壓管內(nèi)的 氣體也不能完全排出。試分析原因，應該采取何種措施？答：待截止閥接近進水口，截止閥對水有一個阻力，假設流量越大，突然 縮小直至流回截止閥，阻力就會最大，致使引壓管內(nèi)氣體很難排 岀。改良措施是讓截止閥與引壓閥管之間的距離稍微大些。5測壓孔的大小和位置，測壓導管的粗細和長短對實驗有無影 響？為什么？答：由公式？?2?p可知，在一定u下，突然擴大， p增大，那么壓差計讀數(shù)變大；2u?反之，突然縮小E，例如：使三= 0.5，Ap減小，那么壓差計讀數(shù)變小。6試解釋突然擴大、突然縮小的壓差計讀數(shù)在實驗過程中有什么 不同現(xiàn)象？答：hf與很多值有關，Re是其中之一，而入是為了研究 hf而引入

3、的一個常數(shù)，所以它也和很多量有關，不能單單取決于 Re，而在Re在一定范圍內(nèi)的時候，其他的變量對于入處于一個相對 較差的位置，可以認為入與Re關系統(tǒng)一。7.不同管徑、不同水溫下測定的？Re曲線數(shù)據(jù)能否關聯(lián)到同一曲 線？答：hf與很多值有關，Re是其中之一，而入是為了研究hf而 引入的一個常數(shù)，所以它也和很多量有關，不能單單取決于Re,而在Re在一定范圍內(nèi)的時候，其他的變量對于入處于一個相對較差 的位置，可以認為入與Re關系統(tǒng)一。正如 Re在3X 103105范圍 內(nèi)，入與Re的關系遵循 Blasius 關系式，即入=0.3163/Re0.25 8在？Re曲線中，本實驗裝置所測 Re在一定范圍內(nèi)

4、變化，如何 增大或減小Re的變化范圍？答：Re?du?, d為直管內(nèi)徑，mu為 流體平均速度，m/s； ?為流體的平均密度，kg/m3 ； s。?為流體的 平均黏度，Pa 8本實驗以水作為介質(zhì)，作出？Re曲線，對其他流體是否適用？ 為什么？答：可以使用，因為在湍流區(qū)內(nèi)入=f (Re, ?)o說明在影 響入的因素中并不包含流體d本身的特性，即說明用什么流體 與?-Re無關，所以只要是牛頓型流體，在相同管路中以同樣的速 度流動，就滿足同一個?-Re關系。9.影響？值測量準確度的因素有哪些 答: ?2d?p?，d為直管內(nèi)徑， m ?為流體的平均密度，kg/m3 ； u為流體平均速 2?u?度，m/s

5、； ?p 為兩測壓點之間的壓強差，PaAp=p1-p2，pl為上游測壓截面的壓強，Pa； p2為下游測壓截面的壓強，Pa離心泵特性曲線的測定1. 為什么啟動離心泵前要先灌泵？如果灌水排氣后泵仍啟動不起來，你認為可能是什么原因？答：離心泵假設在啟動前未充滿液體，那么泵殼內(nèi)存在空氣。由于空 氣密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。此時，在吸入口處所形成 的真空缺乏以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動離心泵，但不能輸送液體。泵不啟動可能是電路問題或是泵本身已損壞，即使電機的三相電 接反了，泵也會啟動的。2為什么啟動離心泵時要關岀口調(diào)節(jié)閥和功率表開關？啟動離心 泵后假設岀口閥不開，岀口處壓力表的讀數(shù)是否會一直上升，為什

6、 么？答：關閉閥門的原因從試驗數(shù)據(jù)上分析：開閥門意味著揚程 極小，這意味著電機功率極大，會燒壞電機。當泵不被損壞時， 真空表和壓力表讀數(shù)會恒定不變，水泵不排水空轉(zhuǎn)不受外網(wǎng)特性 曲線影響造成的。3 什么情況下會岀現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？答：金屬外表受到壓力大、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2面的電化學腐蝕等，使葉輪外表呈現(xiàn)海綿狀、魚鱗狀破壞。4 為什么泵的流量改變可通過岀口閥的調(diào)節(jié)來到達？是否還有其他方法來調(diào)節(jié)流量？答：用出口閥門調(diào)節(jié)流量而不用泵前閥門調(diào)節(jié)流量保證泵內(nèi)始終充滿水，用泵前閥門調(diào)節(jié)過度時會造成泵內(nèi)岀現(xiàn)負壓，使葉輪氧化，腐蝕泵。還有的調(diào)節(jié)方式就是增加變頻 裝置，很好用

7、的。5 正常工作的離心泵，在其進口管線上設閥門是否合理？為什 么？答：合理，主要就是檢修，否那么可以不用閥門。6 為什么在離心泵吸入管路上安裝底閥？二|答：為便于使泵內(nèi)充滿液體，在吸入管底部安裝帶吸濾網(wǎng)的底閥， 底閥為止逆閥，濾網(wǎng)是為了防止固體物質(zhì)進入泵內(nèi)而損壞葉輪的 葉片或阻礙泵的正常操作。7測定離心泵的特性曲線為什么要保持轉(zhuǎn)速的恒定？答：離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速 n下測定的，當n改變時，泵的流量Q 揚程H及功率P也相應改變。對同一型號泵、同一種液體，在效 率n不變的條件下，QH P隨n的變化關系如下式所示見課本81頁當泵的轉(zhuǎn)速變化小于 20%寸，效率根本不變。8 為什么流量越大，入口真

8、空表讀數(shù)越大而岀口壓力表讀數(shù)越 小？答：據(jù)離心泵的特征曲線，岀口閥門開大后，泵的流速增加， 揚程降低，故岀口壓力降低；進口管道的流速增加，進口管的阻 力降增加，故真空度增加，真空計讀數(shù)增加。過濾實驗1. 為什么過濾開始時，濾液常有些混濁，經(jīng)過一段時間后濾液才轉(zhuǎn)清？答：因為剛開始的時候濾布沒有固體附著，所以空隙較大， 渾濁液會通過濾布，從而濾液是渾濁的。當一段時間后，待過濾 液體中的固體會填滿濾布上的空隙從而使固體顆粒不能通過濾布，此時的液體就會變得清澈。2. 濾漿濃度和過濾壓強對 K有何影響？答：濾漿濃度越大濾漿的黏 度也越大，K值將越小；過濾壓強的增大，同時影響比阻和壓縮指 數(shù)，但總體來說

9、K值也會隨之增大。4. q取大一點好還是取小一點好？同一次實驗q不同，所得出的K、qe會不會不同？ Q為什么去平均值？ 答： q應適當?shù)娜。?估算實驗總用時，大概取 78個點，可平均取或取不同的厶 q，得 出的k、qe影響不大；而因為我們算出來的 t/ q是該過濾量段 的平均時間，其值在表示該濾液量中段更顯其準確性。總傳熱系數(shù)測定實驗1. 訓感議嚇取刖聖1Q 心1 +十丫十也dt冬厶2那么.曲魁魄討麻赫靛妬軋堿弋k m為翅器鋼聒閥禪乩 nr - UW*J.唯1實驗邛黑方忻紺何強吃傅耶Y至菸咼心匱E的封探憐赫強憂措JS口芋 h建少持感鍛腫的耳虔水平管束.減少垂畳方可上盲蕊，采庠崔列；垂査根或昔；

10、開秋旬的書.或圧箜卄荒玉尿生.左俸獺考EFT才打血傳科卷化暗的表而粗暫也海面胃俚.嬌招金直粒*如表而話性酬足醉、畫喬:.在卿中蜒時訓鵡強雜1務卿躍師赭脯櫓豳.黝翥內(nèi)麟盤帥鏈U豐駭氛管對軟鐵t恥胭陽1.實驗過程中，蒸汽溫度改變對實驗結(jié)果有什么影響？如何保持蒸汽溫度恒定？答：蒸汽溫度提高，只影響 tm，T增大，tm增 大，在其它條件不變的情況下，從公式可以看岀，對流傳熱系數(shù) 減小。措施：及時排除不凝氣體和冷凝水，保持蒸汽壓力恒定。3. 實驗過程中，如何判斷傳熱到達穩(wěn)定？答：在實驗進行一段時間后，如果在溫度顯示儀上蒸汽的溫度和空氣的出口溫度都為穩(wěn) 定值，即表示傳熱到達穩(wěn)定。4. 蒸汽冷凝過程中不凝性

11、氣體存在對實驗結(jié)果會有什么影響？應 采取什么措施解決？ 答：在套管換熱器中，環(huán)隙中通水蒸汽，內(nèi) 管管內(nèi)通空氣，水蒸汽冷凝放熱加熱空氣，空氣側(cè)對流傳熱系數(shù)i與總傳熱系數(shù)K有以下關系：假設有不凝氣體存在，使得減小，K 減小。措施：因為蒸汽冷凝傳熱系數(shù)很大，空氣的傳熱系數(shù)較小， 為了提高總傳熱系數(shù)，主要提高管內(nèi)的傳熱系數(shù)湍動程度比擬容易，及時排除不凝氣體。1 其它條件不變，只改變回流比對塔的性能有何影響？答：精餾中的回流比R,在塔的設計中是影響設備費用塔板數(shù)、再沸器、 及冷凝器傳熱面積和操作費用加熱蒸汽及冷卻水消耗量的 一個重要因素，所以應該選擇適宜的回流比。在操作中，它是一 對產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量有重

12、大影響而又便于調(diào)節(jié)的參數(shù)。2 進料板的位置是否可以任意選擇？它對塔的性能有何影響？答：冷液進料時，q線斜率大于零，所以提餾段操作線原理平衡線， 與其他進料狀況相比要想到達相同的別離效果，必須減少板數(shù)， 但實際板數(shù)不會變，使得別離效果更好。進料位置會上移。3.查取進料液的汽化潛熱時定性溫度如何??？答：取進料管入口與岀口溫度的算術平均值作為進料液的汽化潛 熱時的定性溫度。4進料狀態(tài)對精餾塔操作有何影響？確定q線需測定哪幾個量？答：在回流比R、xf、Xd、xw一定的情況下，q值減小，即進料前經(jīng) 過預熱或者局部汽化，精餾段操作線不變，但提餾段操作線斜率 變大越靠近平衡線，所需的理論板數(shù)N越多。5 .塔

13、頂冷液回流對塔操作有何影響？答：冷凝液成為回流液的一局部，由于這局部的冷凝，上升到精餾段的蒸汽量比提留段少，費蒸汽。6 利用本實驗裝置能否得到 98% 質(zhì)量以上的乙醇？為什么？答：不能。在本次實驗中，測出的塔板的效率非常低，僅為40%左右，要到達此值，塔要無限高，與實驗高度不符。7 .全回流操作在生產(chǎn)中有何實際意義 ？答：塔頂上升的蒸汽經(jīng)冷 凝后全部回流到塔內(nèi)，這種操作方式叫全回流；塔頂和塔底產(chǎn)品 產(chǎn)量均為零，既不想塔內(nèi)進料也不從塔內(nèi)取料，無精餾段和提餾 段之分，操作線為yn+1=yn,所需理論板數(shù)最少；在精餾生產(chǎn)停車 時利用全回流可以調(diào)整塔使塔穩(wěn)定8精餾操作中為什么塔釜壓力是一個重要參數(shù)？它

14、與哪些因素有關？答：塔壓反映了塔內(nèi)部組分的變化、塔負荷情況等。9 操作中增加回流比的方法是什么？能否采用減少塔頂出料量D的方法？答：相同的物系，到達相同的別離要求，假設進料狀況參 數(shù)q值越小，對應的最的回流比越大；同一物系別離，進料組成 及熱狀況相同，Xd越大，Rnin就越大，最小回流比與一定別離要求 是緊密聯(lián)系的。10本實驗中，進料狀況為冷態(tài)進料，當進料量太大時，為什么 會岀現(xiàn)精餾段干板，甚至岀現(xiàn)塔頂既無回流也無岀料的現(xiàn)象？應 如何調(diào)節(jié)？答：進料過大容易導致塔釜部熱量負荷升高，引起三 點溫度下滑；可以換熱或提高釜部熱量1. 測定吸收系數(shù)KYa和厶P/Z u關系曲線有何實際意義？答： P/Zu

15、曲線是描述流體力學的特性也是吸收設備主要參數(shù)，為 了計算填料塔的動力消耗也需流體力學特性，確定填料塔適宜操 作范圍及選擇適宜的氣液負荷。2. 測定曲線和吸收系數(shù)分別需測哪些量？答：空塔氣速u;填料層壓降 P；塔頂表壓大小；吸收系數(shù) KYa空氣流量；氨氣流量； 進塔和岀塔氣體濃度；操作狀態(tài)下的溫度、壓強；塔頂、塔底液相濃度。3. 試分析實驗過程中氣速對 KYa和厶P/Z的影響。 答：由 P/Z u曲線可知，當1=0時，隨u增大， P/Z也增大，兩者呈直線 關系；當I工0時，隨u增大， P/Z也增大，在截點與液泛點之間呈微小變化， P/Z增加相對較快，在液泛點以上u稍微增加一 些， P/Z有明顯變

16、化，阻力增加，不能下流，而對KYa由于隨u增大在一定范圍內(nèi)吸收增大反而不吸收，KYa變?yōu)?。4. 當氣體溫度與吸收劑溫度不同時，應按哪種溫度計算亨利系數(shù)？答：以為E隨物系而變，一定物系 T增加E增大，當氣體溫度與吸收劑溫度不同時應用吸收劑溫度來計算亨利系數(shù)。5. 分析實驗結(jié)果：在其他條件不變的情況，增大氣體流量(空氣的流量)，吸收率、吸收系數(shù) KYa及傳質(zhì)單元數(shù)NOG傳質(zhì)單元高 度HOG分別如何變化？是否與理論分析一致，為什么？答：由記錄測定兩組體積吸收系數(shù)可以看出，假設是增大空氣流量吸收系 數(shù)KYa減小，那么增大 V (空氣流量)時那么 GA必增大，傳質(zhì)單元 高度HOG不變，與理論分析差不多

17、。6. 在不改變進塔氣體濃度的前提下，如何提高出塔氨水濃度？答：當 Y1 不變時 X1=(Y1-Y2)/(L/G)+X2 知在 Y1、Y2都不變時增大X2，即吸收劑所含溶質(zhì)組成，那么可使 X1增大， 那么提高了出塔氨水濃度。7. 填料吸收塔塔底為什么必須設置液封管路？答：為了防止塔外氣體進入塔內(nèi)影響吸收效率，同時還可以起到穩(wěn)定塔內(nèi)氣體壓 力的作用。1. 為什么在操作中要先開鼓風機送氣，而后通電加熱？ 答：先開 風機是為了防止空氣不流通而燒壞電加熱器。2. 如果氣流溫度不同時，枯燥速率曲線有何變化？ 答：枯燥速率 的定義：恒速枯燥階段：濕物料在恒速枯燥條件下進行時，物料 外表的濕度B等于空氣的濕

18、球溫度tw，當tw為定值時，物料外表 的空氣濕含量HW也為定值。由于物料外表和空氣間傳熱和傳質(zhì)過 程與測濕球溫度時的情況根本相同。所以 dQ/sdt=a(t-tw),dw/sdt=Kh(Hsw-H) 而枯燥是在恒定空氣條件下 進行的。故隨空氣條件而變的a和 kH均保持恒定不變，而且(t tw)和(HW-H也為恒定值。由此可知：濕物料和空氣間 的傳熱速率及傳質(zhì)速率均保持不變。即濕物料以恒定速率向空氣 中、氣化水分。而且此階段，空氣傳給濕物料的濕熱恰好等于水 分氣化所需的汽化熱，即 dQ=rdH,U=dW/Sdt=kH(Ht-H)=a/r(t-tw) 由此可知，在第一階段恒速枯燥階段，U隨氣流溫度升高而增大。降速枯燥階段：由