化工原理課后思考題答案-王志魁

化工原理課后思考題答案王志魁第二章流體輸送機械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，克服管路阻力。2-2離心泵在啟動前，為什么泵殼內要灌滿液體？啟動后，液體在泵內是怎樣提高壓力的？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，則泵殼內存在空氣。由于空氣的密度很小，所產生的離心力也很小。此時，在吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內。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，葉片之間的液體隨葉輪一起旋轉，在離心力的作用下，液體沿著葉片間的通道從葉輪中心進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，大部分動能轉變?yōu)殪o壓能。泵入口處于一定的真空狀態(tài)（或負壓）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。或電動機傳給泵軸的功率。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，為什么要關閉出口閥門？答：1、離心泵的H、P、與qv之間的關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計點，對應的值稱為最佳工況參數(shù)。3、關閉出口閥，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系是怎樣測定的？液體的流量、泵的轉速、液體的粘度對揚程有何影響？答：1、單位重量液體流經泵所獲得的能量2、在泵的進、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，效率也不隨液體密度而改變，因而當被輸送液體密度發(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。當被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時，泵內液體的能量損失增大，導致泵的流量、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系時，當離心泵出口管路上的閥門開度增大后，泵出口壓力及進口處的液體壓力將如何變化？答：泵出口壓力變小，進口處真空度增加2-7離心泵操作系統(tǒng)的管路特性方程是怎樣推導的？它表示什么與什么之間的關系？答：當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。k與管路長度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻力系數(shù)有關。2-9離心泵的工作點是怎樣確定的？流量的調節(jié)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，氣泡的消失產生局部真空，周圍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夾帶的少量氧氣等活潑氣體對金屬表面的電化學腐蝕等，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往復泵有沒有氣蝕現(xiàn)象？答：往復泵一樣有氣蝕問題，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往復泵的流量由什么決定？與管路情況是否有關？答：；往復泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往復頻率所決定，(即單位時間內活塞掃過的體積)。與管路情況（幾乎）無關。2-14往復泵的揚程（對液體提供壓頭）與什么有關？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何謂通風機的全風壓？其單位是什么？如何計算？答：全風壓：單位體積氣體流經通風機后所獲得的總機械能。單位是Pa，2-16通風機的全風壓與靜風壓及動風壓有什么關系？答：全風壓為靜風壓和動風壓之和。2-17為什么通風機的全風壓與氣體密度有關？在選用通風機之間，需要把操作條件下的全風壓用密度換算成標定條件下的全風壓。但為什么離心泵的壓頭H與密度無關？答：因為通風機全壓，所以和密度有關離心泵的理論壓力第三章沉降與分離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<Re<2的區(qū)域稱為層流區(qū)或斯托克斯定律區(qū)。；湍流區(qū)或牛頓（Newton）定律區(qū)（500<Re<2x105）3-2球形顆粒在流體中從靜止開始沉降，經歷哪兩個階段？何謂固體顆粒在流體中的沉降速度？沉降速度受哪些因素影響？答：1、加速階段和等速階段2、勻速階段中顆粒相對于流體的運動速度ut稱為沉降速度3、影響因素由沉降公式可以確定。dp、、及阻力系數(shù)有關。重點掌握層流區(qū)3-3固體顆粒在流體中沉降，其雷諾數(shù)越大，流體粘度對沉降速度的影響如何？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)）與顆粒直徑的關系有何不同？答：沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)），與顆粒粒徑的平方成正比；在湍流區(qū)（牛頓區(qū)），與顆粒粒徑的平方根成正比。3-5某微小顆粒在水中按斯托克斯定律沉降，試問在50℃水中的沉降速度與在20℃水中的沉降速度比較，有何不同？答：按照沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)），液體溫度升高，粘度降低，密度降低，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？其沉降速度受哪些因素影響?答：重力，浮力，阻力；沉降速度受dp、、及阻力系數(shù)有關3-7利用重力降塵室分離含塵氣體中的顆粒，其分離條件是什么？答：3-8何謂臨界粒徑？何謂臨界沉降速度？答：臨界粒徑：能100%除去的最小粒徑；臨界沉降速度。3-9用重力降塵室分離含塵氣體中的塵粒，當臨界粒徑與臨界沉降速度為一定值時，含塵氣體的體積流量與降塵室的底面積及高度有什么關系？答：成正比3-10當含塵氣體的體積流量一定時，臨界粒徑及臨界沉降速度與降塵室的底面