化工原理實驗思考題答案

實 驗 一 流 體 流 動 阻 力 測 定在對裝置做排氣工作時，是否一定要關閉流程尾部的出口閥？為什么？答：是的。理由是：由離心泵特性曲線可知，流量為零時，軸功率最小，電機負荷最小，起到保護電機的作用。如何檢測管路中的空氣已經被排除干凈？答：啟動離心泵用大流量水循環(huán)把殘留在系統(tǒng)內的空氣帶走。關閉出口閥后，打開U形管頂部的閥門，利用空氣壓強使U形管兩支管水往下降，當兩支管液柱水平，證明系統(tǒng)中空氣已被排除干凈。以水做介質所測得的-Re關系能否適用于其它流體？如何應用？答：（1）適用其他種類的牛頓型流體。理由：從 (Re, /d)可以看出，阻力系數(shù)與流體具體流動形態(tài)無關，只與管徑、粗糙度等有關。2）那是一組接近平行的曲線，鑒于Re本身并不十分準確，建議選取中間段曲線，不宜用兩邊端數(shù)據。Re與流速、黏度和管徑一次相關，黏度可查表。4.在不同設備上（包括不同管徑），不同水溫下測定的 -Re數(shù)據能否關聯(lián)在同一條曲線上？答：只要 /d相同， -Re的數(shù)據點就能關聯(lián)在一條直線上。如果測壓口、孔邊緣有毛刺或安裝不垂直，對靜壓的測量有何影響？答：沒有影響.靜壓是流體內部分子運動造成的.表現(xiàn)的形式是流體的位能.是上液面和下液面的垂直高度差 .只要靜壓一定.高度差就一定.如果用彈簧壓力表測量壓力是一樣的 .所以沒有影響。實驗二 離心泵特性曲線測定試從所測實驗數(shù)據分析，離心泵在啟動時為什么要關閉出口閥門？答：由離心泵特性曲線可知，流量為零時，軸功率最小，電機負荷最小，起到保護電機的作用。2.啟動離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動不起來， 你認為可能的原因是什么？答：（1）離心泵不灌水很難排掉泵內的空氣，導致泵空轉卻不排水； （2）泵不啟動可能是電路問題或泵本身已經損壞，即使電機的三相電接反，仍可啟動。為什么用泵的出口閥門調節(jié)流量？這種方法有什么優(yōu)缺點？是否還有其他方法調節(jié)流量？答：（1）調節(jié)出口閥門開度，實際上是改變管路特性曲線，改變泵的工作點，從而起到調節(jié)流量的作用；（2）這種方法的優(yōu)點時方便、快捷，流量可以連續(xù)變化；缺點是當閥門關小時，會增大流動阻力，多消耗能量，不經濟；（3）還可以改變泵的轉速、減小葉輪直徑或用雙泵并聯(lián)操作。泵啟動后，出口閥如果不開，壓力表讀數(shù)是否會逐漸上升？為什么？答：（1）壓力表讀數(shù)會隨著葉輪轉速的變大而增大，到葉輪轉速正常時，讀數(shù)趨于穩(wěn)定；（2）這是因為出口閥關閉時，出口壓力與泵內流體所受到的離心力有關。正常工作的離心泵，在其進口管路上安裝閥門是否合理？為什么？答：（1）不合理；（2）因為水從水池或水箱輸送到泵靠的是液面上的大氣壓和泵入口處真空度產生的壓強差，將水從水箱壓入泵體，若在進口管上安裝閥門，會增大這一段管路的阻力，可能導致流體沒有足夠的壓強差實現(xiàn)流動過程。試分析，用清水泵輸送密度為1200Kg/m3的鹽水，在相同流量下你認為泵的壓力是否會變化？軸功率是否變化？答：（1）泵的壓力增大。因為揚程 H與密度無關，但 p Hg,故密度增大壓力增大；（2）軸功率增大。因為 N gQh,Q與密度無關，N正比于密度。實驗三流量計的校正孔流系數(shù)與哪些因素有關？答：孔流系數(shù)由孔板銳口的形狀、測壓口的位置、孔徑與管徑之比和雷諾準數(shù)有關。具體數(shù)值由實驗測定。孔板、文丘里流量計安裝時各應注意什么問題？答：(1)流量計要與管道同心；(2)墊片要與管道同心，不能凸出于管道中；兩根導壓管的最高端的高度要一致；(4)要有取壓的根部閥（截止閥）；防凍；(6)氣體的導壓管應向上引出，液體的應向下引出。如何檢查系統(tǒng)排氣是否完全？答：看流量裝置或系統(tǒng)的情況。一般可以采用幾種措施：安裝一段透明管道，在水平與垂直管道的轉彎處。由此來直接觀測。在垂直管道頂端加一個排氣閥。通水后，停止水流，打開排氣閥，直到無氣體排出為止。4.從實驗中，可以直接得到 R V的校正曲線，經整理也可以得到 C0-Re的曲線，這兩種表示方法各有什么優(yōu)點？答：實驗中的方法更直接、更準確，這里提到的方法更直觀。實驗五 洞道干燥實驗及干燥特性曲線測定什么是恒定干燥條件？本實驗裝置中采用了那些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進行？答：（1）指干燥介質的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，均在整個干燥過程中保持恒定；（2）本實驗中本實驗用大量空氣干燥少量物料，則可以認為濕空氣在干燥過程溫度。濕度均不變，再加上氣流速度以及氣流與物料的接觸方式不變。所以這個過程可視為實驗在在恒定干燥條件下進行?？刂坪闼俑稍镫A段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？答：（1）恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段；（2）降速階段的干燥速率取決于物料本身結構、形狀和尺寸，而與干燥介質的狀態(tài)參數(shù)關系不大，故降速階段又稱物料內部遷移控制階段。為什么要先啟動風機，再啟動加熱器？實驗過程中干、濕球溫度計是否變化？為什么？如何判斷實驗已經結束？答：（1）讓加熱器通過風冷慢慢加熱，避免損壞加熱器，反之如果先啟動加熱器，通過風機的吹風會出現(xiàn)急冷，高溫極冷，損壞加熱器；（2）理論上干、濕球溫度是不變的，但實驗過程中干球溫度不變，但濕球溫度緩慢上升，估計是因為干燥的速率不斷降低，使得氣體濕度降低，從而溫度變化；（3）濕毛氈恒重時，即為實驗結束。若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量又如何變化？為什么？答：若加大熱空氣流量，干燥曲線的起始點將上升，下降幅度變大，并且到達臨界點的時間縮短，臨界濕含量降低。這是因為風速增加后，加快了熱空氣的排濕能力。實驗六空氣-蒸汽對流給熱系數(shù)測定在計算空氣質量流量時所用到的密度值與求雷諾數(shù)時用到的密度值是否一致？它們分別表示什么位置的密度，應在什么條件下進行計算。答：計算空氣質量流量時所用到的密度值與求雷諾數(shù)時的密度值不一致，前者的密度為空氣入口處溫度下的密度，而后者為空氣定性溫度（平均溫度）下的密度。實驗過程中，冷凝水不及時排走，會產生什么影響？如何及時排走冷凝水？如何采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對關聯(lián)式有何影響？答：冷凝水不及時排走，附著在管外壁上，增加了一項熱阻，降低了傳熱速率。在外管最低處設置排水口，及時排走冷凝水。采用不同壓強的蒸汽進行實驗，對α關聯(lián)式基本無影響。因為α∝(ρ2gλ3r/μd△t)1/4，當蒸汽壓強增加時， r和△均增加，其它參數(shù)不變，故 (ρ2gλ3r/μd△t)1/4 變化不大，所以認為蒸汽壓強對α關聯(lián)式無影響。影響給熱系數(shù)的因素和強化傳熱的途徑有哪些？答：①流體流動的速度：傳熱邊界層中的導熱是對流傳熱的主要矛盾。 顯然，增大流速可以使傳熱邊界層減薄，從而使 α增大，使對流傳熱過程得以強化。②流體的對流狀況：是采用自然對流抑或采用強制對流。顯然，強制對流時流體的流速較自然對流為高。③流體的種類；液體、氣體、蒸氣。④流體的性質：影響較大的有流體的比熱、導熱系數(shù)、密度、粘度等。如導熱系數(shù)大的流體，傳熱邊界層的熱阻就小，給熱系數(shù)較大。粘度大的流體，在同等流速下，Re數(shù)小，傳熱邊界層相應較厚，給熱系數(shù)便小。⑤傳熱面的形狀、位置和大?。翰煌螤畹膫鳠崦妫鐖A管或平板或管束；是在管內還是管外；是垂直放置還是水平放置；以及不同的管徑和長度都對α有影響。所謂強化傳熱，就是設法提高傳熱的速率。從傳熱速率方程式Q=KA△t中可以看出，提高K、A、△t中任何一項都可以強化傳熱，即增大傳熱面積、提高傳熱的溫度差和提高傳熱系數(shù)。實驗七填料塔吸收傳質系數(shù)的測定本實驗中，為什么塔底要液封？液封高度如何計算？答：液封的目的是保證塔內的操作壓強。當爐內壓強超過規(guī)定值時，氣體將由液封管排出，故先按爐內允許的最高壓強計算液封管插入槽內水面下的深度。過液封管口作等壓面o-o'，在其上取1、2兩點。其中：p1=爐內壓強或因p1=p2故解得h測定KXa有什么工程意義？答：由Ka可以確定傳質單元高度，從而可以找出填料層的高度為什么二氧化碳吸收過程屬于液膜控制？答：一般將原料氣中的 CO2濃度控制在10%以內，所以吸收的計算方法可按低濃度來處理。又 CO2在水中的溶解度很小，所以此體系 CO2氣體的吸收過程屬于液膜控制過程。當氣體溫度和液體溫度不同時，應用什么溫度計算亨利系數(shù)？答：液體溫度。因為是液膜控制，液體影響比較大。實驗八 篩板塔精餾實驗測定全回流和部分回流總板效率與單板效率時各需測幾個參數(shù)？取樣位置在何處？答：全回流：塔頂，塔底取樣，用折光儀測得其組成。部分回流：各板取樣，用折光儀測得其組成。全回流是測定板式塔上第n、n-1層液相組成后，如何求得Xn*，部分回流時，又如何求Xn*？答：如果為全回流則Xn*為所測的液相組成數(shù)據，若為部分回流的，我們需要獲得蒸餾塔中的塔頂、塔釜的液相組成，求解其相平衡方程，代入方程即可求得Xn*。或：(1)計算單板效率需測兩個參數(shù)，分別是Xn和Xn-1，取樣在相鄰兩塊塔板間。計算總板效率同樣需要測量兩個參數(shù)，分別是 XD和XW，取樣在塔釜和塔頂。(2)部分回流：EM=(Xn-1-Xn)/ (Xn-1-X*)=(Xn-1-Xn)/ [Xn-1-f(Yn)] ，Yn=L/V·Xn-1+XD·(V-L)/V全回流：EM=(Xn-1-Xn)/(Xn-1-X*)=(Xn-1-Xn)/[Xn-1-f(Yn)] ，Yn=Xn-1在全回流時，測得板式塔上第n、n-1層液相組成后，能否求出第n層塔板上的以氣相組成變化表示的單板效率？答：能，計算如下：其中f(Y)為氣液平衡線對應的X值EML=(Xn-1-Xn)/{Xn-1-f[L/V·Xn-1+XD·(V-L)/V]}，EMV=EML/[EML+m·V/L(1-EML)]查取進料液的汽化潛熱時定性溫度如何取值？答：水和乙醇的最低恒沸溫度。若測得單板效率超過100%，作何解釋？答：在精餾操作中，液體沿精餾塔板面流動時，易揮發(fā)組分濃度逐漸降低，對n板而言，其上液相組成由Xn-1的高濃度降為Xn的低濃度，尤其塔板直徑較大、液體流徑較長時，液體在板上的濃度差異更加明顯，這就使得穿過板上液層而上升的氣相有機會與濃度高于Xn的液體相接觸，從而得到較大程度的增濃。