化工原理课后思考题
第一章流体流动
问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?
答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?
答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?
答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?
答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；
(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？
题5附图题6附图
答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；
外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)
答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。R1不变，因为该U形管两边同时降低，势能差不变。
问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?
答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g，所以H增加，压差增加，拔风量大。
问题8.什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段?
答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。
问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?
答9．重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。
问题10. 如图所示，水从小管流至大管，当流量V、管径D、d及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R’的大小关系如何？为什么？.(可忽略粘性阻力损失)
答10．R=R’，因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。
题10附图题11附图
问题11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的：
(1)p B < p A
(2)p B = p A+ρgH
(3)p B > p A
答11．选（1）p B
问题12. 层流与湍流的本质区别是什么?
答12．是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
问题13. 雷诺数的物理意义是什么?
答13．惯性力与粘性力之比。
问题14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些?
答14．△P=32μuL/d2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
问题15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?
答15．当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。
问题16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按uπd e2/4计算流量?
答16．定义为4A/Π。不能按该式计算流量。
问题17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?
答17．因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。
问题18. 如附图所示管路，试问：
(1)B阀不动(半开着)，A阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1－h2)如何变化？
(2)A阀不动(半开着)，B阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1－h2)如何变化？
题18附图题19附图
答18．(1)h1下降，h2下降，(h1-h2)下降；
(2)h1上升，h2上升，(h1-h2)下降。
问题19. 图示的管路系统中，原1, 2 ,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V和各支管流量V1, V2, V3将如何变化？
答19．q V、q V1下降，q V2、q V3上升。
问题20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什么?
答20．不一定，具体要看管路状况是否变化。
第二章流体输送机械
问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?
答1．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。
问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?
答2．离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。
问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点?
答3．后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高。这是它的优点。
它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。
问题4. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"?
答4．因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。
原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。
灌泵、排气。
问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?
答5．离心泵的特性曲线指Hｅ～q V，η～q V，Pａ～q V。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。
问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法?
答6．离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。
调节出口阀，改变泵的转速。
问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失H f, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？
答7．随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么?
答8．从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m、q V=0点和H=13m、q V=3m3/h点，显然，管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。
问题9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免"汽蚀"?
答9．泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。
规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。
问题10. 什么是正位移特性?
答10．流量由泵决定，与管路特性无关。
问题11．往复泵有无"汽蚀"现象？
答11．往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。
问题12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？
答12．这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。
问题13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的H 与ρ无关, 而风机的全风压P T与ρ有关?
答13．通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。
因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按ΔP=ρｇｈ可知ｈ与ρ无关时，ΔP与ρ成正比。
问题14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后
比较, 在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?
题14 附图
答14．风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；
风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。
第三章液体搅拌
问题1. 搅拌的目的是什么?
答1．混合(均相)，分散(液液，气液，液固)，强化传热。
问题2. 为什么要提出混合尺度的概念?
答2．因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面。
问题3. 搅拌器应具备哪两种功能?
答3．①产生强大的总体流动，②产生强烈的湍动或强剪切力场。
问题4. 旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器, 各有什么特长和缺陷?
答4．旋桨式适用于宏观调匀，而不适用于固体颗粒悬浮液；涡轮式适用于小尺度均匀，而不适用于固体颗粒悬浮液；大叶片低转速搅拌器适用于高粘度液体或固体颗粒悬浮液，而不适合于低粘度液体混合。
问题5. 要提高液流的湍动程度可采取哪些措施?
答5．①提高转速。②阻止液体圆周运动，加挡板，破坏对称性。③装导流筒，消除短路、消除死区。
问题6. 大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线? 为什么？
答6．只要几何相似就可以使用同一根功率曲线，因为无因次化之后，使用了这一条件。 问题7. 选择搅拌器放大准则时的基本要求是什么?
答7．混合效果与小试相符。
第四章 流体通过颗粒层的流动
问题1. 颗粒群的平均直径以何为基准? 为什么?
答1．颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准。
因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关。
问题2. 数学模型法的主要步骤有哪些?
答2．数学模型法的主要步骤有①简化物理模型②建立数学模型③模型检验，实验定模型参数。
问题3. 过滤速率与哪些因素有关?
答3．过滤速率u=dq/d τ=ΔP/r φμ(q+qe)中，u 与ΔP 、r 、φ、μ、q 、qe 均有关。 问题4. 过滤常数有哪两个? 各与哪些因素有关? 什么条件下才为常数?
答4．K 、qe 为过滤常数。
K 与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；qe 与过滤介质阻力有关。
恒压下才为常数。
问题5. τopt 对什么而言?
答5．τopt 对生产能力(Q=V/Στ)最大而言。Q 在V ～τ图上体现为斜率，切线处可获最大斜率，即为τopt 。
问题 6. 回转真空过滤机的生产能力计算时, 过滤面积为什么用Ａ而不用Ａφ？该机的滤饼厚度是否与生产能力成正比？
答6．考察方法是跟踪法，所以过滤面积为Ａ，而φ体现在过滤时间里。
不，滤饼厚度δ与e e q q n
K q -+?=2成正比，例如，转速愈快，生产能力愈大，而滤饼愈薄。
问题7．强化过滤速率的措施有哪些？
答7．强化过滤速率的措施有①改变滤饼结构；②改变颗粒聚集状态；③动态过滤。
第五章颗粒的沉降和流态化
问题1. 曳力系数是如何定义的? 它与哪些因素有关?
答1．ζ=F D/(A pρu2/2)。它与Rep(=d p uρ/μ)、ψ有关。
问题2. 斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何? 应用的前提是什么? 颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？
答2． u t=d2(ρp-ρ)g/(18μ)。
前提Re<2。
当颗粒d p很小，u t很小时。
问题3. 重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关? 降尘室的高度是否影响气体处理量?
答3．沉降室底面积和沉降速度。
不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了。
问题4. 评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个?
答4．分离效率、压降。
问题5. 为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的? 锥底为何须有良好的密封? 答5．低负荷时，没有足够的离心力。
锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起。
问题6. 广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么?
答6．狭义流态化指操作气速u小于u t的流化床，广义流化床则包括流化床、载流床和气力输送。
问题7. 提高流化质量的常用措施有哪几种? 何谓内生不稳定性?
答7．增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作。
空穴的恶性循环。
问题8. 气力输送有哪些主要优点?
答8．①系统可密闭；②输送管线设置比铺设道路更方便；③设备紧凑，易连续化、自动化；④同时可进行其他单元操作。
第六章传热
问题1. 传热过程有哪三种基本方式?
答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。
问题2. 传热按机理分为哪几种?
答2．传导、对流、热辐射。
问题3. 物体的导热系数与哪些主要因素有关?
答3．与物态、温度有关。
问题4. 流动对传热的贡献主要表现在哪儿?
答4．流动流体的载热。
问题5. 自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热?
答5．加热面在下，制冷面在上。
问题6. 液体沸腾的必要条件有哪两个?
答6．过热度、汽化核心。
问题7. 工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作? 为什么?
答7．核状沸腾状态。
以免设备烧毁。
问题8. 沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手?
答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。
问题9. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?
答9．避免其积累，提高α。
问题10. 为什么低温时热辐射往往可以忽略, 而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式? 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。
问题11. 影响辐射传热的主要因素有哪些?
答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。
问题12. 为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？
答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。
问题13. 有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银
壶中的快，这是为什么？
答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。
问题14. 若串联传热过程中存在某个控制步骤, 其含义是什么?
答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。
问题15. 传热基本方程中, 推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些?
答15．K、q m1Cp1、q m2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。
问题16. 一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量，
有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行？
答16．可行。
问题17. 为什么一般情况下, 逆流总是优于并流? 并流适用于哪些情况?
答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。
问题18. 解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个?
答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。
问题19. 在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于0.8？
答19．当Ψ≤0.8时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。
第七章蒸发
问题1. 蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些?
答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。
问题2. 提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪? 降低单程汽化率的目的是什么?
答2. 不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。
问题3. 为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域?
答3. 因该区域的给热系数α最大。
问题4. 提高蒸发器生产强度的途径有哪些?
答4. u↑，降低单程汽化率，K↑；提高真空度，t↓，增加传热推动力。
问题5. 试分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度、温度、完成液浓度、加热蒸汽
压强以及冷凝器操作压强均相等？
答5. 单效间歇蒸发起先Δ小，生产能力大。
问题6. 多效蒸发的效数受哪些限制?
答6. 经济上限制：W/D的上升达不到与效数成正比，W/A的下降比与效数成反比还快；技术上限制：ΣΔ必须小于T-t0，而T-t0是有限的。
问题7. 试比较单效与多效蒸发之优缺点?
答7. 单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性高。
第八章气体吸收
问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪?
答1．吸收的目的是分离气体混合物。
基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。
操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。
问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性?
答2．溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。
溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。
问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?
答3．m=E/P=HC M/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。问题4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?
答4．级式接触和微分接触。
问题5. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别? 答5．N=N M+J A+J B, N A=J A+N M C A/C M。
J A、J B浓度梯度引起；N M微压力差引起；N A溶质传递，考察所需。
问题6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？
答6．P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。
无漂流因子。因为没有主体流动。
问题7. 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7．D气∝T1.81/P，D液∝T/μ。
问题8. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?
答8．Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。
Sc=μ/ρD表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。
问题9. 传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?
答9．表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k∝D推进到k∝ D0.5。
问题10. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?
答10．mky<
问题11. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式?
答11．①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。
问题12. 吸收塔高度计算中，将N OG与H OG分开, 有什么优点?
答12．分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。
问题13. 建立操作线方程的依据是什么?
答13．塔段的物料衡算。
问题14. 什么是返混?
答14．返混是少量流体自身由下游返回至上游的现象。
问题15. 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题?
答15．完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。
无。
问题16. x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的? 技术上的限制主要是指哪两个制约条件?
答16．通常，x2max=y2/m，(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。
相平衡和物料衡算。
问题17. 有哪几种N OG的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求N OG的条件各是什么?
答17．对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。
相平衡分别为直线和过原点直线。
问题18. H OG的物理含义是什么? 常用吸收设备的H OG约为多少?
答18．气体流经这一单元高度塔段的浓度变化等于该单元内的平均推动力。
0.15～1.5 m。
问题19. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素? 操作中调节这三要素, 分别对吸收结果有何影响?
答19． t、x2、L。
t↓，x2↓，L↑均有利于吸收。
问题20. 吸收过程的数学描述与传热过程的数学描述有什么联系与区别?
答20．传热过程数学描述可视作 m=1 时的吸收过程的情况。
问题21. 高浓度气体吸收的主要特点有哪些?
答21．①G、L沿程变化，②非等温，③传质分系数与浓度有关。
问题22. 化学吸收与物理吸收的本质区别是什么? 化学吸收有何特点?
答22．溶质是否与液相组分发生化学反应。
高的选择性，较高的吸收速率，降低平衡浓度y e。
问题23. 化学吸收过程中，何时成为容积过程? 何时成为表面过程?
答23．快反应使吸收成表面过程；慢反应使吸收成容积过程。
第九章精馏
问题1. 蒸馏的目的是什么? 蒸馏操作的基本依据是什么?
答1．分离液体混合物。
液体中各组分挥发度的不同。
问题2. 蒸馏的主要操作费用花费在何处?
答2．加热和冷却的费用。
问题3. 双组份汽液两相平衡共存时自由度为多少?
答3．自由度为F=2(P一定，t～x或y；t一定，P～x或y)；P一定后，F=1。
问题4. 何谓泡点、露点? 对于一定的组成和压力, 两者大小关系如何?
答4．泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。
对于一定的组成和压力，露点大于或等于泡点。
问题5. 非理想物系何时出现最低恒沸点, 何时出现最高恒沸点?
答5．强正偏差出现最低恒沸点；强负偏差出现最高恒沸点。
问题6. 常用的活度系数关联式有哪几个？
答6．范拉方程、马古斯方程。
问题7. 总压对相对挥发度有何影响?
答7．P↑、α↓。
问题8. 为什么α=1 时不能用普通精馏的方法分离混合物?
答8．因为此时y=x，没有实现相对分离。
问题9. 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?
答9．平衡蒸馏是连续操作且一级平衡；简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。
问题10. 为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件?
答10．唯其如此，才能实现汽液两相充分接触、传质，实现高纯度分离，否则，仅为一级平衡。
问题11. 什么是理论板? 默弗里板效率有什么含义?
答11．离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。
经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。
问题12. 恒摩尔流假设指什么? 其成立的主要条件是什么?
答12．在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流量各自不变。
组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计。
问题13. q值的含义是什么? 根据q的取值范围, 有哪几种加料热状态?
答13．一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。
五种：过热蒸汽，饱和蒸汽，汽液混和物，饱和液体，冷液。
问题14. 建立操作线的依据是什么? 操作线为直线的条件是什么?
答14．塔段物料衡算。
液汽比为常数（恒摩尔流）。
问题15. 用芬斯克方程所求出的N是什么条件下的理论板数?
答15．全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。
问题16. 何谓最小回流比? 挟点恒浓区的特征是什么?
答16．达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的问题。
气液两相浓度在恒浓区几乎不变。
问题17. 最适宜回流比的选取须考虑哪些因素?
答17．设备费、操作费之和最小。
问题18. 精馏过程能否在填料塔内进行?
答18．能。
问题19. 何谓灵敏板?
答19．塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。
问题20. 间歇精馏与连续精馏相比有何特点? 适用于什么场合?
答20．操作灵活。
适用于小批量物料分离。
问题21. 恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么?
答21．相同点：都加入第三组份改变相对挥发度；
区别：①前者生成新的最低恒沸物，加入组分塔从塔顶出；后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。②操作方式前者可间隙，较方便。③前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，消耗热量较少。
问题22. 如何选择多组分精馏的流程方案？
答22．选择多组分精馏的流程方案需考虑①经济上优化；②物性；③产品纯度。
问题23. 何谓轻关键组分、重关键组分？何谓轻组分、重组分？
答23．对分离起控制作用的两个组分为关键组分，挥发度大的为轻关键组分；挥发度小的为重关键组分。
比轻关键组分更易挥发的为轻组分；比重关键组分更难挥发的为重组分。
问题24. 清晰分割法、全回流近似法各有什么假定？
答24．清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为零，重组分在塔顶的浓度为零。
全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近。
问题25. 芬斯克-恩德伍德-吉利兰捷算法的主要步骤有哪些？
答25．①全塔物料衡算，得塔顶、塔底浓度；
②确定平均α，用芬斯克方程算最少理论板数Nmin；
③用恩德伍德公式计算Rmin，R；
④查吉利兰图，算N；
⑤以加料组成、塔顶组成，用芬斯克方程、恩德伍德公式、吉利兰图，算加料位置。
第十章气液传质设备
问题1. 板式塔的设计意图是什么? 对传质过程最有利的理想流动条件是什么?
答1．①气液两相在塔板上充分接触，②总体上气液逆流，提供最大推动力。
总体两相逆流，每块板上均匀错流。
问题2. 鼓泡、泡沫、喷射这三种气液接触状态各有什么特点?
答2．鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。泡沫状态：气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间，但仍为连续相。喷射状态：气量很大，液体以液滴形式存在，气相为连续相。
问题3. 何谓转相点?
答3．由泡沫状态转为喷射状态的临界点。
问题4. 板式塔内有哪些主要的非理想流动?
答4．液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。
问题5. 夹带液泛与溢流液泛有何区别?
答5．是由过量液沫夹带引起还是由溢流管降液困难造成的。
问题6. 板式塔的不正常操作现象有哪几种?
答6．夹带液泛、溢流液泛、漏液。
问题7. 为什么有时实际塔板的默弗里板效率会大于1?
答7．因为实际塔板上液体并不是完全混和（返混）的，而理论板以板上液体完全混和（返混）为假定。
问题8. 湿板效率与默弗里板效率的实际意义有何不同?
答8．湿板效率与默弗里板效率的差别在于前者考虑了液沫夹带对板效的影响，可用表观操作线进行问题的图解求算，而后者没有。
问题9. 为什么既使塔内各板效率相等, 全塔效率在数值上也不等于板效率?
答9．因两者定义基准不同。
问题10. 筛板塔负荷性能图受哪几个条件约束? 何谓操作弹性?
答10．①过量液沫夹带；②漏液；③溢流液泛；④液量下限(how≥6mm)；⑤液量上限(H T A f /L max ≮3～5 s )。
上、下操作极限的气体流量之比。
问题11. 评价塔板优劣的标准有哪些?
答11．①通过能力；②板效率；③板压降；④操作弹性；⑤结构简单成本低。
问题12. 什么系统喷射状态操作有利? 什么系统泡沫状态操作有利?
答12．用 x 表示重组分摩尔分率，且重组分从气相传至液相时，喷射状态对负系统(dσ/dx<0)有利，泡沫状态对正系统(dσ/dx>0)有利。
问题13. 填料的主要特性可用哪些特征数字来表示? 有哪些常用填料?
答13．①比表面积ａ，②空隙率ε，③填料的几何形状。
拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。
问题14. 何谓载点、泛点?
答14．填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点；气速进一步增大至出现压降陡增的转折点即为泛点。
问题15. 何谓等板高度HETP?
答15．分离效果相当于一块理论板的填料层高度。
问题16. 填料塔、板式塔各适用于什么场合?
答16．填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量较小，造价便宜，较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。
第十一章液液萃取
问题1. 萃取的目的是什么? 原理是什么?
答1．分离液液混合物。
各组分溶解度的不同。
问题2. 溶剂的必要条件是什么?
答2．①与物料中的Ｂ组份不完全互溶，②对Ａ组份具有选择性的溶解度。
问题3. 萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些?
答3．①萃取中稀释剂B组分往往部分互溶，平衡线为曲线，使过程变得复杂；
②萃取Δρ，σ较小，使不易分相，设备变得复杂。
问题4. 什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离?
答4．①出现共沸，或α<1.06；②低浓度；③热敏性物料。
问题5. 什么是临界混溶点? 是否在溶解度曲线的最高点?
答5．相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。
不一定是。
问题6. 分配系数等于 1 能否进行萃取分离操作? 萃取液、萃余液各指什么?
答6．能。
萃取相、萃余相各自脱溶后为萃取液、萃余液。
问题7. 何谓选择性系数? β=1 意味着什么? β=∞意味着什么?
答7．β=(y A/y B)/(x A/x B)。
β=1不可用萃取方法分离。
β= 为B、S完全不互溶物系。
问题8. 萃取操作温度选高些好还是低些好?
答8．温度低B、S互溶度小，相平衡有利些，但粘度等对操作不利，所以要适当选择。问题9. 多级逆流萃取中(S/F)min如何确定?
答9．通过计算可以确定，当达到指定浓度所需理论级为无穷多时，相应的S/F 为(S/F)min 。 问题10. 液液传质设备的主要技术性能有哪些? 它们与设备尺寸有何关系?
答10．两相极限通过能力；传质系数Kya 或HETP 。
前者决定了设备的直径D ，后者决定了塔高。
问题11. 什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度?
答11．2)
1()1(φφφ-+-=C D K u u u 。 两相速度达到极大时，部分分散相液滴被连续相带走，而使分散相流量减少的状况称为液泛。此时的分散相滞液率为临界滞液率，两相的空塔速度为两相极限速度。
问题12. 何谓界面骚动现象? 它对液液传质过程有何影响?
答12．因传质引起界面张力分布不均而造成的界面不规则运动。
①提高传质系数；②影响液滴的合并、分散。
问题13. 传质方向、界面张力随浓度变化的趋势对液滴合并与再分散有何影响?
答13．当d σ/dx>0时，ｄ→ｃ（分散相向连续相传质）有利于液滴分散；
当d σ/dx<0时，ｃ→ｄ（连续相向分散相传质）有利于液滴分散。
问题14. 分散相的选择应考虑哪些因素?
答14．应考虑：d σ/dx 的正负，两相流量比，粘度大小，润湿性，安全性等。
问题15．什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？
答15．用超临界流体作溶剂进行萃取。
等温变压，等压变温。
问题16．液膜萃取的基本原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型？ 答16．在液膜的两边同时进行萃取和反萃取。
乳状液膜、支撑液膜。
第十二章 其它传质分离方法
问题1．结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？
答1．溶液结晶，熔融结晶，升华结晶，反应沉淀。
溶液的过饱和。
问题2．溶液结晶操作有哪几种方法造成过饱和度？
答2．冷却，蒸发浓缩。
问题3．与精馏操作相比，结晶操作有哪些特点？
答3．分离纯度高，温度低，相变热小。
问题4．什么是晶格、晶系、晶习？
答4．晶体微观粒子几何排列的最小单元。按晶格结构分类。形成不同晶体外形的习性。 问题5．超溶解度曲线与溶解度曲线有什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？
答5．在一定温度下，开始析出结晶的溶液浓度大于溶解度，所以，超溶解度曲线在溶解度曲线上面。
饱和，不饱和，过饱和状态。
当溶液浓度处于不饱和状态，属于稳定区。当溶液浓度介于超溶解度曲线和溶解度曲线之间，属于介稳区。当溶液浓度大于超溶解度曲线浓度时，属于不稳区。
问题6．溶液结晶要经历哪两个阶段？
答6．晶核生成，晶体成长。
问题7．晶核的生成有哪几种方式？
答7．初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。
问题8．什么是再结晶现象？
答8．小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。
问题9．过饱和度对晶核生成速率与晶体成长速率各自有何影响？
答9．过饱和度ΔC大，有利于成核；过饱和度ΔC小，有利于晶体成长。
问题10．选择结晶设备时要考虑哪些因素？
答10．选择时要考虑溶解度曲线的斜率，能耗，物性，产品粒度，处理量等。
问题11．什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？
答11．流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现象。
吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。
问题12．有哪几种常用的吸附解吸循环操作？
答12．变温，变压，变浓度，置换。
问题13．有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？
答13．活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。
活性炭亲有机物，硅胶极性、亲水，活性氧化铝极性、亲水，活性土极性，沸石分子筛极性可改变、筛选分子、选择性强，吸附树脂可引入不同的官能团。
分子筛是晶格结构一定，微孔大小均一，能起筛选分子作用的吸附剂。
问题14．工业吸附对吸附剂有哪些基本要求？
答14．内表面大，活性高，选择性高，有一定的机械强度、粒度，化学稳定性好。
问题15．有利的吸附等温线有什么特点？
答15．随着流体相浓度的增加，吸附等温线斜率降低。
问题16．如何用实验确定朗格缪尔模型参数？
第十三章热质同时传递
问题1. 热质同时传递的过程可分为哪两类?
答1．①以传热为主，如直接接触换热；②以传质为主，如增减湿。
问题2. 传质方向或传热方向发生逆转的原因和条件是什么?
答2. 气相的独立变量有两个(t,p)，液相的独立变量只有一个(θ决定pe)。一个过程的继续打破另一过程的瞬时平衡。
问题3. 热质同时传递的过程极限有什么新特点?
答3. 可以θ≠t，p≠pe(如: 大量气，少量水)。
问题4. 湿球温度t w受哪些因素影响? 绝热饱和温度t as与t w在物理含义上有何差别?
答4. t、H、P。t↑,tw↑；H↑,tw↑；P↓,tw↓。t as由热量衡算和物料衡算导出，属于静力学问题；t W是传热传质速率均衡的结果，属动力学问题。
问题5. 以焓差为推动力计算凉水塔高有什么条件?
答5. 忽略液量变化dL，且α/k H≈C H。
第十四章固体干燥
问题1. 通常物料去湿的方法有哪些?
答1．机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。
问题2. 对流干燥过程的特点是什么?
答2．热质同时传递。
问题3. 对流干燥的操作费用主要在哪里?
答3．空气预热。
问题4. 通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何? 什么时侯三者相等?
答4．t d≤t W≤t。
φ=100%时，t d=t W=t。
问题5. 结合水与非结合水有什么区别?
答5．平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。问题6. 何谓平衡含水量、自由含水量?
答6．指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。问题7. 何谓临界含水量? 它受哪些因素影响?
答7．由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。
物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质（u、t、H）。
结构松、颗粒小、u↓、t↓、H↑、都会使Xc↓。
问题8. 干燥速率对产品物料的性质会有什么影响?
答8．干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。
问题9. 连续干燥过程的热效率是如何定义的?
答9．热效率η＝汽化水分、物料升温需热/供热。
问题10. 理想干燥过程有哪些假定条件?
答10．①预热段、升温段、热损失忽略不计；②水分都在表面汽化段除去。
问题11. 为提高干燥热效率可采取有哪些措施?
答11．提高进口气温t1，降低出口气温t2，采用中间加热，废气再循环。
问题12. 评价干燥器技术性能的主要指标有哪些?
答12．①对物料的适应性②设备的生产能力③能耗的经济性(热效率)。
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？