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化工原理课后思考题

化工原理课后思考题
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第二章 流体输送机械

2-1 流体输送机械有何作用?

答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。

2-2 离心泵在启动前,为什么泵壳内要灌满液体?启动后,液体在泵内是怎样提高压力的?泵入口的压力处于什么状体?

答:离心泵在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小,所产生的离心力也很小。此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送液体(气缚);

启动后泵轴带动叶轮旋转,叶片之间的液体随叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围,以很高的速度流入泵壳,液体流到蜗形通道后,由于截面逐渐扩大,大部分动能转变为静压能。

泵入口处于一定的真空状态(或负压)

2-3 离心泵的主要特性参数有哪些?其定义与单位是什么?

1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积,m 3/s, m 3/min, m 3/h.。

2、扬程H :单位重量液体流经泵所获得的能量,J/N ,m

3、功率与效率:

轴功率P :泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。

有效功率P e :gH q v ρ=e P

效率η:p

P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条?其曲线的形状是什么样子?离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门? 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条;

2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降

离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。

η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点,对应的值称为最佳工况参数。

3、关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电动机。

2-5 什么是液体输送机械的扬程?离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的?液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响?

答:1、单位重量液体流经泵所获得的能量

2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表,在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得:

f V M H g

u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关,效率也不随液体密度而改变,因而当被输送液体密度发生变化时,H-Q 与η-Q 曲线基本不变,但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时,泵内液体的能量损失增大,导致泵的流量、扬程减小,效率下降,但轴功率增加,泵的特性曲线均发生变化。

2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时,当离心泵出口管路上的阀门开度增大后,泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化?

答:泵出口压力变小,进口处真空度增加

2-7 离心泵操作系统的管路特性方程是怎样推导的?它表示什么与什么之间的关系?

答:当离心泵安装到特定的管路系统中操作时,若贮槽与受液槽两液面保持恒定,则泵对单位重量(1N)流体所做的净功为∑+?+?+?=f e H g u g P Z H 22ρ,忽略022

≈?g

u 令g

P Z H ρ?+?=0, 22452282v v e e f kq q d d l l g g u d l l H =???

? ??++=???? ??++=∑∑∑∑∑ξλπξλ 得管路特性方程20v kq H H +=

2-8 管路特性方程20v kq H H +=中的0H 与k 的大小,受哪些因素影响?

答:0H 与液面高度差和静压差有关。k 与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力系数有关。

2-9 离心泵的工作点是怎样确定的?流量的调节有哪几种常用的方法?

答:1、离心泵在管路中正常运行时,泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。安装于管

路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程,即管路特性方程20v kq H H +=和泵的特性方

程 H =f(Q),联解上述两方程所得到两特性曲线的交点,即离心泵的工作点。

2、改变口阀开度(改变管路特性曲线);改变泵的转速(改变泵的特性曲线);离心泵并联操作;离心泵的串联操作。

2-10 何谓离心泵的气蚀现象?如何防止发生气蚀?

答:1、当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时,液体将在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后,气泡在高压作用下急剧地缩小而破灭,气泡的消失产生局部真空,周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间,造成冲击和振动。金属表面受到压力大,频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等,使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。这种现象称为汽蚀。

2、为了避免气蚀的发生,泵的安装高度不能太高,可用泵规格表中给出的气蚀余量对泵的安装高度加以限制。

2-11 影响离心泵最大允许安装高度的因素有哪些? 答:最大允许安装高度∑-?--=f v H h g

p g p H ρρ0;环境大气压,工作温度下的液体饱和蒸气压,允许气蚀余量,吸入管路的压头损失。

2-12 往复泵有没有气蚀现象?

答:往复泵一样有气蚀问题,只是相对较小,但在实际使用中一样需要满足入口压力要求。

2-13 往复泵的流量由什么决定?与管路情况是否有关?

答: ASn q v =理;往复泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往复频率所决定,(即单位时间内活塞扫过的体积)。与管路情况(几乎)无关。

2-14 往复泵的扬程(对液体提供压头)与什么有关?最大允许扬程是由什么决定的?

答:1、 2、最大允许扬程由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。

2-15 何谓通风机的全风压?其单位是什么?如何计算?

答:全风压:单位体积气体流经通风机后所获得的总机械能。单位是Pa ,

()()2112212212-22d d s s s s t p p p p u u p p gH P +-=???

? ??-+-==ρρρ

2,222

22

11u p u p d d ρρ==

2-16 通风机的全风压与静风压及动风压有什么关系?

答:全风压为静风压和动风压之和。()动风压

静风压2112-d d s s t p p p p P +-=

2-17 为什么通风机的全风压与气体密度有关?在选用通风机之间,需要把操作条件下的全风压用密度换算成标定条件下的全风压。但为什么离心泵的压头H 与密度无关?

答:因为通风机全压gH P t ρ=,所以和密度有关

离心泵的理论压力T Q b D g ctg u g u H 2

22222πβ-=

第三章 沉降与分离

3-1 固体颗粒与流体相对运动时的阻力系数在层流层区(斯托克斯区)与湍流区(牛顿区)有何不同? 答:10-4< Re <2的区域称为层流区或斯托克斯定律区。Re 24=

ξ; 湍流区或牛顿(Newton )定律区(500< Re <2x105)

3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降,经历哪两个阶段?何谓固体颗粒在流体中的沉降速度?沉降速度受哪些因素影响?

答:1、加速阶段和等速阶段 2、匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度u t 称为沉降速度

3、影响因素由沉降公式()

ξρ

ρρ34-=p p t gd u 可以确定。d p 、p ρ 、ρ及阻力系数有关。 重点掌握层流区()μ

ρρ182-=p p

t gd u 3-3 固体颗粒在流体中沉降,其雷诺数越大,流体粘度对沉降速度的影响如何?

答:粘度越大沉降速度越小。

3-4 固体颗粒在流体中沉降,其沉降速度在层流层区(斯托克斯区)和湍流区(牛顿区)与颗粒直径的关系有何不同?

答:沉降速度在层流层区(斯托克斯区)()μρρ182-=p p

t gd u ,与颗粒粒径的平方成正比;

在湍流区(牛顿区)()ρρρp

3.03d g u p t -=,与颗粒粒径的平方根成正比。

3-5 某微小颗粒在水中按斯托克斯定律沉降,试问在50℃水中的沉降速度与在20℃水中的沉降速度比较,有何不同?

答:按照沉降速度在层流层区(斯托克斯区)()μρρ182-=p p

t gd u ,液体温度升高,粘度降低,密度降低,

所以沉降速度增加。

3-6 球形颗粒于静止流体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响? 答:重力,浮力,阻力;沉降速度受d p 、p ρ 、ρ及阻力系数有关

3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒,其分离条件是什么?

答:t

u H u L ≥ 3-8 何谓临界粒径pc d ?何谓临界沉降速度tc u ?

答:临界粒径:能100%除去的最小粒径;临界沉降速度WL

q u vs tc =。

3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒,当临界粒径pc d 与临界沉降速度tc u 为一定值时,含尘气体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系?

答:成正比

3-10 当含尘气体的体积流量vs q 一定时,临界粒径pc d 及临界沉降速度tc u 与降尘室的底面积WL 有什么关系。

答:成反比

3-11 如果已知含尘气体中的临界沉降速度tc u ,如何计算多层隔板式降尘室的气体处理量vs q ? 答:()tc vs WLu n q 1+=

3-12 何谓离心分离因数?提高离心分离因数的途径有哪些? 答:离心分离因数:同一颗粒所受到离心力与重力之比g

r K c 2

ω=; 3-13 离心沉降与重力沉降有何不同?

答:在一定的条件下,重力沉降速度是一定的,而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。 3-14 对于旋风分离器,提高离心分离因数的有效方法是什么?

3-15 要提高过滤速率,可以采取哪些措施? 答:过滤速率方程()A

V V r p A d dV e /+?=μυτ 3-16 恒压过滤方程式中,操作方式的影响表现在哪里?

答:τ2e 22KA VV V =+

τK qq q =+e 22

3-17 恒压过滤的过滤常数K 与哪些因素有关? 答:μυ

r p K ?=2

第四章 传热

4-1 根据传热机理的不同,有哪三种基本传热方式?他们的传热机理有何不同?

答:根据传热机理的不同,热的传递有三种基本方式:热传导、对流传热和辐射传热。

热传导(简称导热):热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。在固体、液体和气体中都可以发生。

对流传热:由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程,只能发生在有流体流动的场合。 热辐射:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。 4-2 傅立叶定律τ

λd dt A Q -=中的负号表示什么意思? 答:热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。

4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较,哪个大,哪个小?

答:一般固体>液体>气体

4-4 纯金属与其合计比较,热导率哪个大?

答:纯金属大于合金

4-5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关?

答:密度小,则所含的空气越多,气体的导热系数低于固体。

4-6 在厚度相同的两层平壁中的热传导,有一层的温度差较大,另一层较小。哪一层热阻大。 答:温差大的热阻大,热导率低。

4-7 在平壁热传导中,可以计算平壁总面积A 的导热速率Q ,也可以计算单位面积的导热速率(即热流密度A

Q q =)。而圆筒壁热传导中,可以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率Q ,也可以计算单位圆周长度的壁面导热速率ql ,为什么不能计算热流密度?

答:圆筒壁的传热面积和热流密度不再是常量,但传热速率在稳态时是常量

4-8 输送水蒸气的圆管外包覆两层厚度相同、热导率不同的保温材料。若改变两层保温材料的先后次序,

其保温效果是否改变?若被保温的不是圆管而是平壁,保温材料的先后顺序对保温效果是否有影响? 答:圆筒壁: 有影响 平壁∑=?=?=?=?=31

333222111i i R t A b t A b t A b t Q λλλ 没有影响 4-9 对流传热速率方程 中的对流传热系数α与哪些因素有关

答:流动状态(气、液、蒸汽)、流体的性质(热导率、热容、粘度、密度)、壁面形状等

[流体有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动物性和壁面情况(换热器结构)等都影响对流传热系数。]

4-10 流体在圆管内强制对流时对流换热系数α的计算式中,Pr 的指数n 由什么决定?流体在管内的流速及管径对α的影响有多大?管长、弯管的曲率对管内对流传热有何影响?

答:被加热n=0.4;被冷却n=0.3 8.1-∝d α

在传热管的长度小于进口段以前,管子愈短,则边界层愈薄,α就愈大。曲率越大,α就愈大。 4-11 水的对流传热系数一般比空气大,为什么?

答:按照强制对流公式5.0~4.07.0~6.0--∝μλα

()3

4

323212141ln 1ln 1ln 12r r r r r r t t l Q λλλπ++-=t A Q ?=α

4-12 为什么滴状冷凝的对流传热系数比膜状冷凝的大?由于壁面不容易形成滴状冷凝,蒸汽冷凝多为膜状冷凝。影响膜状冷凝的因素有哪些?

答:在滴状冷凝过程中,壁面的大部分面积直接暴露在蒸汽中,在这些部位没有液膜阻碍着热流,故滴状冷凝的传热系数可比膜状冷凝高十倍左右。

影响膜状冷凝的因素有:

(1)冷凝液膜两侧的温度差当液膜呈滞流流动时,若温度差加大,则蒸汽冷凝速率增加,因而液膜层厚度增加,使冷凝传热系数降低。

(2)流体物性由膜状冷凝传热系数计算式可知,液膜的密度、粘度及导热系数,蒸汽的冷凝潜热,都影响冷凝传热系数。

(3)蒸汽的流速和流向蒸汽以一定的速度运动时,和液膜间产生一定的摩擦力,若蒸汽和液膜同向流动,则摩擦力将是液膜加速,厚度减薄,使传热系数增大;若逆向流动,则相反。但这种力若超过液膜重力,液膜会被蒸汽吹离壁面,此时随蒸汽流速的增加,对流传热系数急剧增大。

(4)蒸汽中不凝气体含量的影响若蒸汽中含有空气或其它不凝性气体,则壁面可能为气体(导热系数很小)层所遮盖,增加了一层附加热阻,使对流传热系数急剧下降。因此在冷凝器的设计和操作中,都必须考虑排除不凝气。含有大量不凝气的蒸汽冷凝设备称为冷却冷凝器,其计算方法需参考有关资料。

(5)冷凝壁面的影响若沿冷凝液流动方向积存的液体增多,则液膜增厚,使传热系数下降,故在设计和安装冷凝器时,应正确安放冷凝壁面。例如,对于管束,冷凝液面从上面各排流到下面各排,使液膜逐渐增厚,因此下面管子的传热系数比上排的要低。为了减薄下面管排上液膜的厚度,一般需减少垂直列上的管子数目,或把管子的排列旋转一定的角度,使冷凝液沿下一根管子的切向流过,

4-13 液体沸腾的两个基本条件是什么?

答:一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。

4-14 为什么核状沸腾的对流传热系数比膜状沸腾的传热系数大?影响核状沸腾的因素主要有哪些?

答:核状沸腾,气泡的生成速度、成长速度以及浮升速度都加快。气泡的剧烈运动使液体受到剧烈的搅拌作用,α增大。膜状沸腾传热需要通过气膜,所以其α值比核状沸腾小。

影响核状沸腾的因素主要有:液体物性;温度差;操作压力;加热面状况;设备结构、加热面形状和材料性质以及液体深度等。

4-15 同一液体,为什么沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大?

答:因为相变热比液体的热容大很多,所以沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大。

4-16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时,为什么多采用逆流操作?在什么情况下可以采用并流操作?

答:逆流时的平均温度差最大,并流时的平均温度差最小,其它流向的平均温度差介于逆流和并流两者之间,因此就传热推动力而言,逆流优于并流和其它流动型式。当换热器的传热量Q即总传热系数K一定时,采用逆流操作,所需的换热器传热面积较小。

在某些生产工艺要求下,若对流体的温度有所限制,如冷流体被加热时不得超过某一温度,或热流体被冷却时不得低于某一温度,则宜采用并流操作。

4-17 换热器在折流或错流操作时的平均温差如何计算?

答:①根据冷、热流体的进、出口温度,算出纯逆流条件下的对数平均温度差;

②按下式计算因数 R 和 P:

③根据R和P 的值,从算图中查出温度差校正系数;

④将纯逆流条件下的对数平均温度差乘以温度差校正系数 ,即得所求的 。

4-18 换热器的总传热系数的大小,受哪些因素影响?怎样才能有效地提高总传热系数?

答:取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等;

K 值总是接近于α小的流体的对流传热系数值,关键在于提高α小一侧的对流传热系数;减慢污垢形成速率或及时清除污垢。

4-19 在换热器中,用饱和蒸汽在换热管外冷凝发热,加热管内流动的空气。总传热系数接近哪种流体的对流传热系数?壁温接近哪种流体的温度?忽略污垢和管壁热阻。要想增大总传热系数,应增大哪个流体的对流传热系数?

答:总传热系数接近空气一侧的对流传热系数;壁温接近饱和蒸汽的温度;要想增大总传热系数,应增大空气的对流传热系数。

4-20 何谓透热体、白体、黑体、灰体?

答:能透过全部辐射能的物体,称为透热体;能全部反射辐射能的物体,称为白体;能全部吸收辐射能的物体,称为黑体或绝对黑体;能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体,称为灰体。

4-21 何谓黑度?影响固体表面黑度的主要因素有哪些?

答:在同一温度下,实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比,定义为灰体的黑度。

影响固体表面黑度的主要因素有:物体的性质、温度及表面情况(如表面粗糙度及氧化程度)。 4-22 黑度大的灰体对投射来的热辐射能的反射率是大还是小?他的辐射能力是大还是小?

答:小;大

4-23 保温瓶的夹层玻璃表面为什么镀一层反射率很高的材料?夹层抽真空的目的是什么?

答:减少热辐射;降低热传导;

4-24 两个灰体表面间的辐射传热速率与哪些因素有关?

答:它们的吸收率和反射率,形状和大小以及相互间的位置和距离等因素。

4-25 常用的强化或削弱物体之间辐射传热的辐射有哪两种?

答:改变物体表面的黑度;采用遮热板。

4-26 两物体的温度分别是200℃及100℃,若将温度各提高300℃,维持其温差不变,其辐射传热的热流量是否变化?

答:增大

4-27 有的列管式换热器为什么做成多管程的?

答:可以增大管程流速,提高对流换热系数。

4-28 下列流体在列管换热器中宜走管程还是壳程?

答:(1)腐蚀性流体宜走管程,避免同时腐蚀管程和壳程

(2)高压流体宜走管程,避免制造较厚的壳体

(3)饱和水蒸气冷凝放热宜走壳程,以利于排出冷凝液

(4) 温度不太高,需要冷却的流体宜走壳程,有利于散热

(5)需要提高流速的无相变流体宜走管程

4-29 换热器的强化传热中,最有效的途径是增大总传热系数K ,如何增大K 值? 答:根据公式2

211111111αλα++++=d m d R d d b R K 可以采取如下措施: (1) 提过对流换热系数,尤其是提高较小一层的对流换热系数

(2) 降低污垢热阻,及时清洗换热器,

(3) 降低热传导热阻,选择导热率大的材料,降低换热壁的厚度。

第五章 吸收

5-1 选择吸收剂时,应从哪几个方面考虑?

答:(1) 溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度越大,则传质推动力越大,吸收速率越快,且吸收剂的耗用量越少。

(2) 选择性 吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。

(3) 挥发度 在吸收过程中,吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。

(4) 粘度 吸收剂在操作温度下的粘度越低,其在塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,这有助于传质速率的提高。

(5) 其它 所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定。

5-2 对于物理吸附,在一定温度下,如何判断气体在水中的溶解的难与易?

答:溶液浓度相同时,难溶气体在溶液上方的平衡分压大。

5-3 亨利定律中的E 、H 、m 三者与温度、压力有什么关系?

答:由Ex p A =*;mx y =; H

c p A A =* 可得S S HM mp E ρ≈= 5-4 气液相平衡关系中,(1)若温度升高,亨利常数将如何变化?(2)在一定温度下,气相总压升高,相平衡常数m 如何变化?若气相组成y 为一定值,总压升高,液相x 将如何变化?

答:(1)温度升高,亨利常数增加

(2)总压增加,m 减小;x 增加

5-5 若溶质分压为p 的气体混合物与溶质浓度为c 的溶液接触,如何判断溶质是从气相向液向传递还是从液向向气相传递?

答:根据公式*A p 与H c A 的关系来判断,如果*A p >H

c A ,从气相向液相传递 5-6 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?

答:气体分子扩散系数与温度的1.5次方成正比,总压力成反比;液体的扩散系数与温度成正比,与粘度成反比。

5-7 何谓对流传质的有效膜理论?如何根据有效膜理论写出传质速率方程式?

答:单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内,膜层内的传质形式仅为分子扩散。有效膜厚zG 由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点E ,则厚度zG 为E 到相界面的垂直距离。 5-8 何谓两相间传质的双膜理论?其基本论点是什么?

答:(1)气液两相存在一个稳定的相界面,界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流,A 以分子扩散方式通过气膜和液膜。(2)相界面处两相达平衡,无扩散阻力。(3)有效膜以外主体中,充分湍动,溶质主要以涡流扩散的形式传质。

5-9 在稳态传质过程中,若气液相平衡关系符合亨利定律,如何应用双膜理论推导出总传质速率方程式?气相总传质系数K Y (或液相总传质系数K X )与气膜传质系数k y 及液膜传质系数k x 有何关系? 答:气相传质速率方程)(*A Y Y K N Y -=,b mX Y +=*

5-10在气液两相传质过程,什么情况下属于气膜阻力控制,什么情况下属于液膜阻力控制? 1 1Y X Y k k m K +=

答:当Y X k k >>时属于气膜阻力控制;当Y X k k <<时属于液膜阻力控制

5-11 在逆流操作的吸收塔中,当进塔气体组成Y 1及进塔液体组成X 2已定,最小液气比m in ???

??G L 与溶质的吸收率η有何关系? 答:由ηm m Y Y Y G L =-=??? ??/121min 可知,m in

??? ??G L 与吸收率η成正比。 5-12 传质单元数与传质推动力有何关系?传质单元高度与传质阻力有何关系?

答:传质推动力越小,则意味着过程的难度越大,此时所需的传质单元数也就越大。

传质阻力越大,填料层有效比表面越小,则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。

5-13 气相传质单元高度与气相总压力p 有何关系?液相传质单元高度与液相总浓度c 有何关系? 答:

5-14 吸收因数()mG L /的大小对气相总传质单元数OG N 有何影响?如何说明其原因?

5-15 吸收率η对OG N 有何影响?

5-16 在OG N 一定的条件下,若L 、G 、温度t 、总压p 、吸收剂进口组成X 1等改变,对混合气的出口组成Y 2有何影响?

答:

第六章 蒸馏

6-1 何谓拉乌尔定律?

答:溶液中溶剂A 的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与其液相组成的乘积。

6-2 何谓理想溶液?

答:在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液

6-3 在一定总压p 下,理想溶液的气液两相达到平衡时,液相组成x 与平衡温度的关系式如何表示?气相组成y 与平衡温度的关系式如何表示? 答:000B

A B p p p p x --=;0000B A B A p p p p p p y --= 6-4何为泡点、露点?对于一定的压力与组成,二者大小关系如何?

答:冷液恒压加热,溶液开始沸腾起泡的温度称为泡点;过热蒸汽恒压冷却,开始冷凝而析出像露珠似的液滴对应的温度称为露点。露点高于泡点。

6-5 双组分理想溶液的气液两相达到平衡时,若已知平衡温度t 与液相组成x ,如何计算气相组成y ?反之,若已知总压p 与气相组成y ,如何计算平衡温度t 与液相组成x ?

答:()

x p x p x p y B A A -+=1000;0A p py x = 6-6 双组分理想溶液的相对挥发度α如何计算?α与什么因素有关?α的大小对两组分的分离有何影响? 答:00B

A p p =α;与组分种类、系统总压有关;α数值越大,两组分就越容易分离。 6-7 如何应用平均相对挥发度α表示平衡条件下的液相组成x 与气相组成y 之间的关系? 答:()x x y 11-+=αα,()y

y x 1--=αα 6-8 在一定的总压p 下,双组分理想溶液的平均相对挥发度是如何计算的?

答:取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值。

6-9 相对挥发度α=1时,用普通精馏是否能分离混合物?

答:不能

6-10 何谓非理想溶液?在什么条件下出现最低恒沸点或最高恒沸点?

答:各组分的蒸气压不服从拉乌尔定律;

当组分蒸气压对拉乌尔定律有最大正偏差时,出现最低恒沸点。

6-11 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?

答:简单蒸馏过程为不稳定过程。平衡蒸馏为稳定连续过程,生产能力大。

6-12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用?

答:提供系统所需的热量和冷量;改变产品的组分浓度。

6-13 在板式精馏塔的塔板上,气液两相是怎样进行传热、传质的?

答:在板式精馏塔的塔板上,从上面板下来的液体与从下面板上来的气体在该板上接触,气相温度高于液相温度,气相发生部分冷凝,把热量传递给液相,使液相部分气化。难挥发组分B 从气相向液相传递。 6-14 何谓理论板?实际塔板上汽液两相传质情况与理论板有何不同?

答:使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。实际塔板的分离程度要比理论板小。

6-15 精馏塔一般有精馏段与提馏段,他们的作用有什么不同?

答:精馏段得到含轻组分较多的产品,提馏段得到含重组分较多的产品。

6-16 上下相邻两层塔板的温度、液相组成与气相组成有何不同?

答:上板的温度低于下面板;液相和气相组成高于下面板。

6-17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔高是如何变化的?

答:精馏塔中气相组成、液相组成下降;温度升高。 6-18 W D W F x x x x F D --=,W D F D x x x x F W --=,F D W F x x x x W D --=这3个物料衡算式中,各流量的摩尔比与各组成的差值之比有什么规律?如何记忆?

答:等于另外两个物料组成浓度差之比。

6-19 当进料流量F 及组成F x 一定时,若馏出液流量D 增多而釜液流量W 减少时,馏出液的组成W x 及釜液D x 的组成将如何变化?

答:由W

D W F x x x x F D --=可知,W x 增加,D x 减少。 6-20 当W

D 一定时,若F x 增大,将如何变化?D x 及W x 将如何变化? 答:由F

D W F x x x x W D --=可知,W x 增加,D x 增加。 6-21 何谓恒摩尔流量的假设?其成立的条件是什么?在精馏塔计算中有何意义?

答:(1)恒摩尔汽流恒摩尔汽流是指在精馏塔内,从精馏段或提馏段每层塔板上升的汽相摩尔流量各自相等,但两段上升的汽相摩尔流量不一定相等。

即精馏段 提馏段

(2)恒摩尔液流恒摩尔液流是指在精馏塔内,从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩尔流量分别相等,但两段下降的液相摩尔流量不一定相等。

即精馏段 提馏段

6-22 精馏塔的进料状态有几种?他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸汽流量有什么影响? 答:有五种:冷液进料;饱和液体(泡点)进料;汽液混合物进料;饱和蒸汽(露点)进料;过热蒸汽进料。

6-23 何谓进料状态参数?不同的进料热状态的q 值有何不同?如何计算?

答:单位进料流量所引起的提馏段与精馏段下降液体流量之差值。F L L q '

-= 冷液进料

饱和液体(泡点)进料 q=1

汽液混合物进料

饱和蒸汽(露点)进料 q =0

过热蒸汽进料 q <0

6-24 若已知q 值,如何从精馏段下降液体流量L 计算提馏段下降液体流量L ’?又如何从精馏段上升蒸汽流量V 计算提馏段下降蒸汽流量V ’?

答:qF L L +=';()F q V V 1'

-+= 6-25 操作线是表示哪一层塔板的气相组成与哪一层塔板的液相组成之间的关系?操作线为直线的条件是什么?

答:相邻两层塔板之间的上升蒸汽组成n y 与下降液体组成1-n x 之间的关系。

6-26何谓塔顶液相回流比?何谓塔釜气相回流比?他们的大小有什么联系?用什么关系式相互换算?

答:V L R =,'''L

V R = 6-27 精馏段操作线与提馏段操作线的斜率分别是用什么表示的,是大于1还是小于1,为什么?

6-28 对正在操作的精馏塔,增大精馏段的液气比对馏出液的组成有何影响?增大提馏段的气液比对釜液的组成有何影响?如何增大精馏段的液气比及提馏段的气液比?

答:增大精馏段的液气比对馏出液的组成增加;增大提馏段的气液比对釜液的组成降低;

增大冷凝器和加热器的热负荷。

6-29对正在操作的精馏塔,增大塔顶液相回流比对馏出液的组成有何影响?增大塔釜气相回流比对釜液的组成有何影响?怎样操作才能增大塔顶液相回流比及塔釜气相回流比?

答:增大塔顶液相回流比,馏出液组成增加;增大塔釜气相回流比对釜液的组成降低;增大冷凝器和加热器的热负荷。

6-30 何谓q 线方程?5种进料热状态下,q 线在y-x 图上的方位如何表示?

答:

6-31 如何在y-x 图上绘制精馏段操作线及提馏段操作线?需要已知哪些必要的数据?

答:将精馏段操作线方程与对角线方程

联解,可得出精馏段操作线与对角线的交点a ( 、 );再根据已知的

和 ,求出精馏段操作线在 轴的截距 ,依此值在 轴上标出点 ,直线 即为精馏段操作线。

6-32 如何用图解法计算理论板数,如何确定进料板位置?

答:用图解法求理论板层数时,需先在x –y 图上作出精馏段和提馏段的操作线。自对角线上的点D x 开始,

11F ---=q x x q q y

在精馏段操作线与平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯。当阶梯跨过两操作线的交点d 时,改在提馏段操作线与平衡线之间绘阶梯,直至阶梯的垂线达到或跨过点D x 为止。

最优进料位置:塔内汽相或液相组成与进料组成相等或相近的塔板。跨越两操作线交点的梯级,NT 最少。

6-33 如何用逐板法计算理论板数,如何确定进料板位置?

答:精馏段:y 1=x D 6-34 在进料流量F 与进料热状态参数q 为一定值条件下,若馏出液流量D 一定,而增大塔顶液相回流比R ,塔内汽液两相循环量如何变化?冷凝器热负荷C Q 及蒸馏釜的热负荷B Q 将如何变化?C Q 与B Q 如何计算?

答:R ’、V 、V ’、L 、L ’都增加;冷凝器热负荷C Q 及蒸馏釜的热负荷B Q 将增加;'V r Q B C =,V r Q C B =

6-35当馏出液及釜液的流量与组成为一定值,若塔顶液相回流比R 一定时,进入塔内的热量F Q 与蒸馏釜的热负荷B Q 之和为一定值。在这种条件下,是进料预热好,还是增大蒸馏釜的热负荷好呢?

答:进料预热好。

6-36当蒸馏釜的热负荷B Q 为一定值,若进料带入塔内的热量F Q 增多,则塔顶液相回流比R 将如何变化?冷凝器热负荷C Q 将如何变化

答:液相回流比R 增加,冷凝器热负荷C Q 增加

6-37 在F x 、D x 、W x 一定的条件下,进料热状态参数q 值一定时,若塔顶液相回流比R 增大,对一定分离要求所需理论板数将如何变化?对一定理论板数的精馏塔,若R 增大,对馏出液的组成和釜液的组成有何影响?

答: ,馏出液组成增加,釜液组成减少。 6-38 在F x 、D x 、W x 一定的条件下,塔顶液相回流比R 值一定时,若进料热状态参数q 增大,操作线的位置如何变化?对一定分离要求所需理论板数将如何变化?若R 值一定,对于有一定理论板数的精馏塔,若q 增大,产品的纯度将如何变化?

答:

6-39 在F x 、D x 、W x 一定的条件下,当塔釜气相回流比R ’值一定时,若进料热状态参数q 减小,操作线的位置如何变化?对一定分离要求所需理论板数将如何变化?对于有一定理论板数的精馏塔,R ’值一定,若q 减小,产品的纯度将如何变化?

答:

L V ↓不变''L V C V R Q ↑↑?↑

不变V L ↓''V L ↑↑?--+=操作费)1()1(''V F q D R V ↓T N ↓设备费

↑↑↑',,V V L 1 x 平衡关系2 x 平衡关系F

x x n ≤2 y 操作关系???

6-40 何谓全回流?在什么情况下应用全回流操作?

答:若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝后,冷凝液全部回流到塔内,该回流方式称为全回流;开工、实验研究、设备异常或调试时,便于控制。

6-41 何谓最小理论板数?如何计算?有何应用?

答:回流比愈大,完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大,两操作线与对角线重合,此时,操作线距平衡线最远,汽液两相间的传质推动力最大,因此所需的理论板层数最少,以N min 表示。

α

log log min ???????????? ?????? ??=W A B D B A x x x x N

6-42 什么是最小回流比?如何计算?

答:对于某一物系,在一定的分离任务下,所需理论板为无穷多时所对应的回流比。

p p p

D x y y x R --=min

6-43 适宜回流比的选取,应考虑哪些因素?适宜回流比R 通常为最小回流比R min 的多少倍?

答:对操作费用的影响,对设备费用的影响

1.1-2倍

6-44 精馏塔的操作计算与设计计算在已知条件和所需计算的项目有何不同?

6-45 精馏塔操作计算中,若已知进料组成F x ,进料热状态参数q 值,塔顶液相回流比R ,总理论板数及进料板位置,要求计算出馏出液组成与釜液组成时,如何逐板法进行计算?

6-46 间歇精馏主要有哪两种操作方式?一般在什么情况下用间歇精馏?

答:一是用不断加大回流比来保持馏出液组成恒定;二是回流比保持恒定,馏出液组成逐渐减小。

精馏的原料液是由分批生产得到的,这时分离过程也要分批进行;在实验室或科研室的精馏操作一般处理量较少,且原料的品种、组成及分离程度经常变化,采用间歇精馏更为灵活方便;多组分混合液的初步分离,要求获得不同馏分(组成范围)的产品,这时也可采用间歇精馏。

6-47 何谓恒沸精馏?何谓萃取精馏?通常在什么情况下采用恒沸精馏或萃取精馏?

答:若在两组分恒沸液中加入第三组分(称为夹带剂),该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液,从而使原料液能用普通精馏方法予以分离,这种精馏操作称为恒沸精馏。恒沸精馏可分离具有最低恒沸点的溶液、具有最高恒沸点的溶液以及挥发度相近的物系。

萃取精馏和恒沸精馏相似,也是向原料液中加入第三部分(称为萃取剂或溶剂),以改变原有组分间的相对挥发度而达到分离要求的特殊精馏方法。但不同的是要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高得多,且不与组分形成恒沸液,容易回收。

6-48 筛板塔上的汽液两相接触状态主要有哪两种?他们是在什么条件下形成的?

答:喷射和泡沫接触状态

6-49 双组分溶液中的易挥发组分的表面张力分别为难易、σσ,当难易σσ>时,是指泡沫状态下操作,塔板效率高;还是在喷射状态操作塔板效率高?

答:喷射状态下塔板效率高。

化工原理实验思考题答案

化工原理实验思考题 实验一:柏努利方程实验 1. 关闭出口阀,旋转测压管小孔使其处于不同方向(垂直或正对 流向),观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题: (1) 各测压管旋转时,液柱高度H 有无变化?这一现象说明了什 么?这一高度的物理意义是什么? 答:在关闭出口阀情况下,各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释:当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ,流体没有运动就不存在阻力,即Σh f =0,由于流体保持静止状态也就无外功加入,既W e =0,此时该式反映流体静止状态 见(P31)。这一液位高度的物理意义是总能量(总压头)。 (2) A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度?为什么? 答:A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度(排除测量基准和人为误差)。这一现象说明各测压管总能量相等。 2. 当流量计阀门半开时,将测压管小孔转到垂直或正对流向,观 察其的液位高度H / 并回答以下问题: (1) 各H / 值的物理意义是什么? 答:当测压管小孔转到正对流向时H / 值指该测压点的冲压头H / 冲;当测压管小孔转到垂直流向时H / 值指该测压点的静压头H / 静;两者之间的差值为动压头H / 动=H / 冲-H / 静。 (2) 对同一测压点比较H 与H / 各值之差,并分析其原因。

答:对同一测压点H >H /值,而上游的测压点H / 值均大于下游相邻测压点H / 值,原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 (3) 为什么离水槽越远H 与H / 差值越大? (4) 答:离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大,就直管阻力公式可 以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时,将测压管小孔转到垂直或正对流向,观察其的液位高度 H 2222d c u u = 22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和 全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答:注:A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速: 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 (m/s ) A 点全开时的流速: 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 (m/s ) C 点半开时的流速: 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 (m/s ) C 点全开时的流速: 393.0012.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 全 (m/s ) 实验二:雷诺实验 1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象,列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程,并提供数据完整的原始数据表。 答:根据观察流态,层流临界状态时流量为90( l/h )

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

下册第一章蒸馏 解: 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A +0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --;y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下: t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题,利用各组数据计算 (1)在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α,算出α对i α的最大相对误差。 (2)以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解: (1)对理想物系,有 α=00B A p p 。所以可得出

t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差= %6.0%100)(max =?-α ααi 。 (2)由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据: t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时,A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率? 解: 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K =61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时,算得0 A p =68.81mmHg ;0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A +0 B p (1-x A )=60得 x A =0.56, x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无

化工原理思考题汇总

实验五,填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量? 答:因为如果不用旁通阀,在启动风机后,风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制? 答:实验数据表明,相平衡常数m很小,液相阻力m/kx也很小,导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定,或说为1/k y 所控制,称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置?液封装置是如何设计的? 答:塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出,稳定塔内操作压力,保持液面高度。 填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。 液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力,从而防止空气进入系统内或介质外泄。 U形管型液封装置是利用U形管内充满液体,依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体,并维持系统内一定压力。 4. 要提高氨水浓度(不改变进气浓度)有什么方法?又会带来什么问题? 答:要提高氨水浓度,可以提高流量L,降低温度T a 吸收液浓度提高,气-液平衡关系不服从亨利定律,只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响?Y2如何变化(从推动力和阻力两方面分析其原因)? 答:气体量增大,操作线AB的斜率LS/GB随之减小,传质推动力亦随之减小,出口气体组成上升,吸收率减小。

实验六精馏塔 (a)在精馏操作过程中,回流温度发生波动,对操作会产生什么影响? 答:馏出物的纯度可能不高,降低塔的分离效率。 (b)在板式塔中,气体、液体在塔内流动中,可能会出现几种操作现象? 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 (c)如何判断精馏塔内的操作是否正常合理?如何判断塔内的操作是否处于稳定状态?答:1)看显示的温度是否正常 2)塔顶温度上升至设定的80摄氏度后,在一个较小的范围内波动,即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高,产量越大? 答:否 (e)精馏塔加高能否得到无水酒精? 答:`不能, (f)结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些? 答:主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能,设备散热情况等 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键; 3、塔压控制是否稳定 (g)操作中加大回流比应如何进行?有何利弊? 答:加大回流比的措施,一是减少馏出液量,二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率. 加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD,但能耗也随之增加。 (h)精馏塔在操作过程中,由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时,要恢复正常的最快最有效的方法是什么?降低采出率,即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流?特点? 在精馏操作中,若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内,则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零,通常进料和塔底产品也为零,即既不进料也不从塔内取出产品。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制,因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中,常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定? 当出现回流现象的时候,就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板?受哪些因素影响? 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰(如回流比、进料组成发生波动等),全塔各板的组成发生变动,全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此,有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下,塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时,在塔顶(或塔底)相当高的一个塔段中温度变化极小,典型的温度分布曲线如图所示。这样,当塔顶温度有了可觉察的变化,馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压

化工原理课后习题答案

第七章 吸收 1,解:(1)008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x (2)KPa P 9.301= H,E 不变,则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2,解:09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3,解:HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=,,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4,解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧,A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5,解:查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数ο 下C ο80,s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80水的蒸汽压为kPa P 38.471=,02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解:画图 7,解:塔低:6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶:621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重=液体的平均分子量: 通过塔的物料衡算,得到()()ZA L y y P K A y y G m G m λ-=-21 如果NaOH 溶液相当浓,可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略,即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m λ 由上式得:()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

化工原理课后答案

第一章 3.答案:p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误:答成绝压 5.答案:图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案:(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误: (1)n没有计入 (2)p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s (1)q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误:直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程,得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程,得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面,管路出口为2-2截面,以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意:答题时出口侧的选择: 为了便于统一,建议选择出口侧为2-2面,u2为管路中流体的流速,不为0,压力为出口容器的压力,不是管路内流体压力

化工原理课后答案

3.在大气压力为101.3kPa 的地区,一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时表压的读数应为多少? 解:KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力,采用如图所示的U 形压差计,指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解: kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10.硫酸流经由大小管组成的串联管路,其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3,体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的(1)质量流量;(2)平均流速;(3)质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11. 如附图所示,用虹吸管从高位槽向反应器加料,高位槽与反应器均与大气相通,且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动,设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg (不包括出口),试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’~

化工原理思考题答案

化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答:压力垂直作用于流体表面,方向指向流体的作用面,剪应力平行作用于流体表面,方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s,也用cp,1cp=1mPa·s,物理意义为:分子间的引力和分子的运动和碰撞,与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗?答:无关,对于均匀管路,无论如何放置,在流量及管路其他条件一定时,流体流动阻力均相同,因此U型压差计的读数相同,但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型?判断依据是什么? 答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re≤2000时,流动为层流;Re≥4000时,为湍流,2000≤Re≤4000时,可能为层流,也可能为湍流 5、雷诺数的物理意义是什么? 答:雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系,反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么? 答:层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动,湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时,在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域? 答:层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动,若管径一定而流量增大一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍? 答:层流时W f∝u,流量增大一倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf∝u2 ,流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中,流量一定,设计时若将管径增加一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍? 答:

化工原理课后题答案

化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯(摩尔分率)的苯-甲苯混合液,若外压为99kPa,试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t(℃) 85 90 95 100 105 x 解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *,P A *,由 于总压 P = 99kPa,则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成,这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =(99-40)/()= 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 时,相应的温度为92℃ 2.正戊烷(C 5H 12 )和正己烷(C 6 H 14 )的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 K C 6H 14 饱和蒸汽压(kPa) 解:根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 (A)和C 6 H 14 (B)的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P B * = 查得P A *= 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289

P A *(kPa) 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =()/()= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 279 289 x 1 0 y 1 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据,计算:⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较。 解:①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度: t(℃) α - - - - - - - - 取275.1℃和279℃时的α值做平均α m = (+)/2 = ②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时, y = ×[1+×]= 同理得到其他y值列表如下 t(℃) 279 289 α

王志魁《化工原理》课后思考题参考答案

第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用? 答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前,为什么泵壳内要灌满液体?启动后,液体在泵内是怎样提高压力的?泵入口的压力处于什么状体? 答:离心泵在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小,所产生的离心力也很小。此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送液体(气缚); 启动后泵轴带动叶轮旋转,叶片之间的液体随叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围,以很高的速度流入泵壳,液体流到蜗形通道后,由于截面逐渐扩大,大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态(或负压) 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些?其定义与单位是什么? 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积,m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H :单位重量液体流经泵所获得的能量,J/N ,m 3、功率与效率: 轴功率P :泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e :gH q v ρ=e P 效率η:p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条?其曲线的形状是什么样子?离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门? 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条; 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。 η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点,对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程?离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的?液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响? 答:1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表,在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得: f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关,效率也不随液体密度而改变,因而当被输送液体密度发生变化时,H-Q 与η-Q 曲线基本不变,但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时,泵内液体的能量损失增大,导致泵的流量、扬程减小,效率下降,但轴功率增加,泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时,当离心泵出口管路上的阀门开度增大后,泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化?

化工原理课后习题解答

化工原理课后习题解答(夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.) 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解:由绝对压强 = 大气压强–真空度得到: 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa , 问至少需要几个螺钉? 分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7

至少需要7个螺钉 3.某流化床反应器上装有两个U 型管压差计,如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm , R2 = 50 mm,指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散,于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析:根据静力学基本原则,对于右边的U管压差计,a– a′为等压面,对于左边的压差计,b–b′为另一等压面,分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解:设空气的密度为ρg,其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即:P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置,用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示 液为水银,煤油的密度为820Kg/?。试求当 压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气 管出口距离h。 分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1′和4-4′为等压面,2-2′和3-3′为等压面,且1-1′和2-2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解:设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1-1′与2-2′截面之间

化工原理实验—超全思考题答案

实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同? 答:当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时, 填料层内的部分空隙为液体所充满,减少了气流通道截面,在相同的条件下,随液体喷淋量的增加,填料层所持有的液量亦增加,气流通道随液量的增加而减少,通过填料层的压降将随之增加。 ⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关? 答:填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么? 答:填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙,液体则沿填料表面 流下,形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么? 答:填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积,保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响? 答:改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法,当气体流率G 不变时,增加吸收剂流率,吸收速率A N 增加,溶质吸收量增加,则出口气体的组成2y 减小,回收率增大。当液相阻力较小时,增加液体的流量,传质总系数变化较小或基本不变,溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力m y ?的增大引起,此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时,增加液体的流量,传质系数大幅度增加,而平均推动力可能减小,但总的结果使传质速率增大,溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程,降低操作温度,吸收过程的阻力a k m a K y y = 1将随之减小,结果使吸收效果变好,2y 降低,而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程,降低操作温度,过程阻力a k m a K y y = 1不变,但平均推动力增大,吸收效果同样将变好 ⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之? 答:水吸收氨气是气膜控制。 ⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置? 答:液封的目的是保证塔内的操作压强。 ⑻ 在实验过程中,什么情况下认为是积液现象,能观察到何现象? 答:当气相流量增大,使下降液体在塔内累积,液面高度持续上升,称之为积液。 ⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时,应该注意的事项是什么? 答:取样时,注意瓶口要密封,避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时,要校正流量计的读数(氨和空气转子流量计)? 答:流量计的刻度是以20℃,1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃,

化工原理课后思考题参考答案

第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用 答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前,为什么泵壳内要灌满液体启动后,液体在泵内是怎样提高压力的泵入口的压力处于什么状体 答:离心泵在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小,所产生的离心力也很小。此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送液体(气缚); 启动后泵轴带动叶轮旋转,叶片之间的液体随叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围,以很高的速度流入泵壳,液体流到蜗形通道后,由于截面逐渐扩大,大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态(或负压) 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积,m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H:单位重量液体流经泵所获得的能量,J/N,m 3、功率与效率:

轴功率P :泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e :gH q v ρ=e P 效率η:p P e = η 2-4 离心泵的特性曲线有几条其曲线的形状是什么样子离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条; 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。 η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵 的设计点,对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响 答:1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表,在这两处管路截面1、 2间列伯努利方程得:f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ

化工原理课后答案

3.在大气压力为的地区,一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时表压的读数应为多少 解:KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力,采用如图所示的U 形压差计,指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解: kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10.硫酸流经由大小管组成的串联管路,其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3,体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的(1)质量流量;(2)平均流速;(3)质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11. 如附图所示,用虹吸管从高位槽向反应器加料,高位槽与反应器均与大气相通,且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动,设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg (不包括出口),试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’~

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

第七章 吸收 1,解:(1)008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x (2)KPa P 9.301= H,E 不变,则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2,解:09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3,解:HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=,,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4,解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧,A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5,解:查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80,s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=,02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解:画图 7,解:塔低:6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶:621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重=液体的平均分子量: 通过塔的物料衡算,得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓,可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略,即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得:()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

化工原理实验思考题答案汇总

流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽?怎样才能迅速地排尽?为什么?如何检验管路中的空气已经被排除干净? 答:启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后,打开U 形管顶部的阀门,利用空气压强使U 形管两支管水往下降,当两支管液柱水平,证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的?~Re关系能否适用于其他流体? 答:能用,因为雷诺准数是一个无因次数群,它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上(包括不同管径),不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上? 答:不能,因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?本实验中,为了得到较好的实验效果,实验流量范围下限应小到零,上限应到最大,为什么? 答:关闭阀门的原因从试验数据上分析:开阀门意味着扬程极小,这意味着电机功率极大,会烧坏电机 (2)启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来,你认为可能的原因是什么? 答:离心泵不灌水很难排掉泵内的空气,导致泵空转而不能排水;泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的。 (3)泵启动后,出口阀如果不开,压力表读数是否会逐渐上升?随着流量的增大,泵进、出口压力表分别有什么变化?为什么? 答:当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受

外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时,滤液常常有混浊,而过段时间后才变清? 答:开始过滤时,滤饼还未形成,空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过,使滤液浑浊,但当形成较密的滤饼后,颗粒无法通过,滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象?怎样解释?如何对待第一点数据? 答:一般来说,第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时,在计量桶上升1cm 时停止计时,但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液,而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算,从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍,其K值是否也增加一倍?要得到同样重量的过滤液,其过滤时间是否缩短了一半? 答:影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性,滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知,当过滤压强提高一倍时,K增大,T减小,qe是由介质决定,与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较,分析造成偏差的原因。 答:答:壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数,a是空气的传热系数,02是水蒸气的传热系数,3是铜管的厚度,入是铜的导热系数,R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小,可忽略不计,则Tw- tw,于是可推导出,显然,壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度,对于此实验,可知壁温接近于水蒸气的温度。

化工原理思考题答案

化工原理思考题答案集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)

化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答:压力垂直作用于流体表面,方向指向流体的作用面,剪应力平行作用于流体表面,方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s,也用cp,1cp=1mPa·s,物理意义为:分子间的引力和分子的运动和碰撞,与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗? 答:无关,对于均匀管路,无论如何放置,在流量及管路其他条件一定时,流体流动阻力均相同,因此U型压差计的读数相同,但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型?判断依据是什么? 答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re≤2000时,流动为层流;Re ≥4000时,为湍流, 2000≤Re≤4000时,可能为层流,也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么? 答:雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系,反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么? 答:层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动,湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时,在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域?

答:层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动,若管径一定而流量增大一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍? 答:层流时W f ∝u ,流量增大一倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf ∝u 2 ,流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中,流量一定,设计时若将管径增加一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍? 答: 10、如图所示,水槽液面恒定,管路中ab 及cd 两段的管径、长度及粗糙度均相同,试比较一下各量大小 11、用孔板流量计测量流体流量时,随流量的增加,孔板前后的压差值将如何变化?若改用转子流量计,转子上下压差值又将如何变化? 答:孔板前后压力差Δp=p 1-p 2,流量越大,压差越大,转子流量计属于 截面式流量计,恒压差,压差不变。 12、区分留心泵的气缚与气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念 答:气缚:离心泵启动前未充液,泵壳内存有空气,由于空气密度远小于液体的密度,产生离心力很小,因而叶轮叶心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内,此时启动离心泵也不能输送液体。 气蚀:贮槽液面一定,离心泵安装位置离液面越高,贮槽液面与泵入口处的压差越大,当安装高度达到一定值时,泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压,液体在该处形成气泡,进入叶轮真空高压区后气

化工原理实验思考题答案

实验1单项流动阻力测定 (1)启动离心泵前,为什么必须关闭泵的出口阀门? 答:由离心泵特性曲线知,流量为零时,轴功率最小,电动机负荷最小,不会过载烧毁线圈。 (2)作离心泵特性曲线测定时,先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生,而阻力实验对泵灌水却无要求,为什么? 答:阻力实验水箱中的水位远高于离心泵,由于静压强较大使水泵泵体始终充满水,所以不需要灌水。 (3)流量为零时,U形管两支管液位水平吗?为什么? 答:水平,当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程: Z l P l ? :?g =Z2 P2;g,当P l = P2 时,Z I = Z2 (4 )怎样排除管路系统中的空气?如何检验系统内的空气已经被排除干净? 答:启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后,打开U形管顶部的阀门,利用空气压强使U形管两支管水往下降,当两支管液柱水平,证明系统中空气已被排除干净。 (5)为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘? 答:因为对数可以把乘、除变成加、减,用对数坐标既可以把大数变成小数,又可以把小数扩大取值范围,使坐标点更为集中清晰,作出来的图一目了然。 (6)你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法?它们各有什么特点? 答:测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计,差压变送器。转子流量计,随流量的大小,转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单,使用方便、经济。差压变送器,将压差转换 成直流电流,直流电流由毫安表读得,再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差,可测 大流量下的压强差。 (7 )读转子流量计时应注意什么?为什么? 答:读时,眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视,则刻度不准,流量就全有误^^。 (8)两个转子能同时开启吗?为什么? 答:不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 (9 )开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转,为什么工厂操作会形成这种习惯?答:顺时针旋转方便顺手,工厂遇到紧急情况时,要在最短的时间,迅速关闭阀门,久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求,阀门制做成顺关逆开。 (10)使用直流数字电压表时应注意些什么? 答:使用前先通电预热15分钟,另外,调好零点(旧设备),新设备,不需要调零点。如果有波动,取平均值。 (11)假设将本实验中的工作介质水换为理想流体,各测压点的压强有何变化?为什么?答:压强相等,理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗,当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u;/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 (水平管)P1 = P2 (12)离心泵送液能力,为什么可以通过出口阀调节改变?往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法?为什么? 答:离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线,从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死,泵内压强会急剧升高,造成泵体,管路和电机的损 坏。 (13)本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线,对其它流体能否使用?为什么?

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