华东理工大学化工原理概念解释
华东理工大学化工原理
1.质点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。
连续性假定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。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常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。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。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度,故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
2.管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。
输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。离心泵主要构件叶轮和蜗壳。
离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。
叶片后弯原因使泵的效率高。
气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。
离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指Hｅ～q V，η～q V，Pａ～q V。
离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。
离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。
汽蚀现象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，引起振动和侵蚀的现象。
必需汽蚀余量(NPSH)r泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少
离心泵的选型(类型、型号)①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。
正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。
往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。
离心泵与往复泵的比较(流量、压头)前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。
通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压(Pa=J/m 3)，其中动能部分为动风压。
真空泵的主要性能参数①极限真空；②抽气速率。
3.搅拌目的均相液体的混合，多相物体(液液，气液，液固)的分散和接触，强化传热。
搅拌器按工作原理分类搅拌器按工作原理可分为旋桨式，涡轮式两大类。旋桨式大流量，低压头；涡轮式小流量，高压头。
混合效果搅拌器的混合效果可以用调匀度、分隔尺度来度量。
宏观混合总体流动是大尺度的宏观混合；强烈的湍动或强剪切力场是小尺度的宏观混合。
微观混合只有分子扩散才能达到微观混合。总体流动和强剪切力场虽然本身不是微观混合，但是可以促进微观混合，缩短分子扩散的时间。
搅拌器的两个功能产生总体流动；同时形成湍动或强剪切力场。
改善搅拌效果的工程措施改善搅拌效果可采取增加搅拌转速、加挡板、偏心安装搅拌器、装导流筒等措施。
4.非球形颗粒的当量直径球形颗粒与实际非球形颗粒在某一方面相等，该球形的直径为非球形颗粒的当量直径，如体积当量直径、面积当量直径、比表面积当
量直径等。
形状系数等体积球形的表面积与非球形颗粒的表面积之比。
分布函数小于某一直径的颗粒占总量的分率。
频率函数某一粒径范围内的颗粒占总量的分率与粒径范围之比。
颗粒群平均直径的基准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。
床层比表面单位床层体积内的颗粒表面积。
床层空隙率单位床层体积内的空隙体积。
数学模型法的主要步骤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，实验确定模型参数。
架桥现象尽管颗粒比网孔小，因相互拥挤而通不过网孔的现象。
过滤常数及影响因素过滤常数是指K、qe。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。它们在恒压下才为常数。过滤机的生产能力滤液量与总时间(过滤时间和辅助时间)之比。
最优过滤时间使生产能力达到最大的过滤时间。
加快过滤速率的途径①改变滤饼结构；②改变颗粒聚集状态；③动态过滤。5.曳力(表面曳力、形体曳力)曳力是流体对固体的作用力，而阻力是固体壁对流体的力，两者为作用力与反作用力的关系。表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起，形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力的部分引起。(自由)沉降速度颗粒自由沉降过程中,曳力、重力、浮力三者达到平衡时的相对运动速度。
离心分离因数离心力与重力之比。
旋风分离器主要评价指标分离效率、压降。
总效率进入分离器后，除去的颗粒所占比例。
粒级效率某一直径的颗粒的去除效率。
分割直径粒级效率为50%的颗粒直径。
流化床的特点混合均匀、传热传质快；压降恒定、与气速无关。
两种流化现象散式流化和聚式流化。
聚式流化的两种极端情况腾涌和沟流。
起始流化速度随着操作气速逐渐增大，颗粒床层从固定床向流化床转变的空床速度。
带出速度随着操作气速逐渐增大，流化床内颗粒全被带出的空床速度。
气力输送利用气体在管内的流动来输送粉粒状固体的方法。
6.传热过程的三种基本方式直接接触式、间壁式、蓄热式。
载热体为将冷工艺物料加热或热工艺物料冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体称为载热体。用于加热的称为加热剂；用于冷却的称为冷却剂。三种传热机理的物理本质传导的物理本质是分子热运动、分子碰撞及自由电子迁移；对流的物理本质是流动流体载热；热辐射的物理本质是电磁波。
间壁换热传热过程的三个步骤热量从热流体对流至壁面，经壁内热传导至另一侧，由壁面对流至冷流体。
导热系数物质的导热系数与物质的种类、物态、温度、压力有关。
热阻将传热速率表达成温差推动力除以阻力的形式，该阻力即为热阻。
推动力高温物体向低温传热，两者的温度差就是推动力。
流动对传热的贡献流动流体载热。
强制对流传热在人为造成强制流动条件下的对流传热。
自然对流传热因温差引起密度差，造成宏观流动条件下的对流传热。自然对流传热时，加热、冷却面的位置应该是加热面在下，制冷面在上，这样有利于形成充分的对流流动。
努塞尔数、普朗特数的物理意义努塞尔数的物理意义是对流传热速率与导热传热速率之比。普朗特数的物理意义是动量扩散系数与热量扩散系数之比，在α关联式中表示了物性对传热的贡献。
α关联式的定性尺寸、定性温度用于确定关联式中的雷诺数等准数的长度变量、物性数据的温度。比如，圆管内的强制对流传热，定性尺寸为管径d、定性温度为进出口平均温度。
大容积自然对流的自动模化区自然对流α与高度l无关的区域。
液体沸腾的两个必要条件过热度tw-ts、汽化核心。
核状沸腾汽泡依次产生和脱离加热面，对液体剧烈搅动，使α随Δt急剧上升。
7.蒸发操作及其目的
蒸发过程的特点
二次蒸汽
溶液沸点升高
疏水器
气液两相流的环状流动区域
加热蒸汽的经济性
蒸发器的生产强度
提高生产强度的途径
提高液体循环速度的意义
节能措施
杜林法则
多效蒸发的效数在技术经济上的限制
吸收的目的和基本依据吸收的目的是分离气体混合物，吸收的基本依据是混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。
主要操作费溶剂再生费用，溶剂损失费用。
解吸方法升温、减压、吹气。
选择吸收溶剂的主要依据溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。相平衡常数及影响因素m、E、H均随温度上升而增大，E、H与总压无关，m反比于总压。
漂流因子P/P Bm表示了主体流动对传质的贡献。
(气、液)扩散系数的影响因素气体扩散系数与温度、压力有关；液体扩散系数与温度、粘度有关。
传质机理分子扩散、对流传质。
气液相际物质传递步骤气相对流，相界面溶解，液相对流。
有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别有效膜理论获得的结果为k∝D，溶质渗透理论考虑到微元传质的非定态性，获得的结果为k∝D0.5。
传质速率方程式传质速率为浓度差推动力与传质系数的乘积。因工程上浓度有多种表达，推动力也就有多种形式，传质系数也有多种形式，使用时注意一一对应。
传质阻力控制传质总阻力可分为两部分，气相阻力和液相阻力。当mky<
低浓度气体吸收特点①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。
建立操作线方程的依据塔段的物料衡算。
返混少量流体自身由下游返回至上游的现象。
最小液气比完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。
NOG的计算方法对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。
8.蒸馏的目的及基本依据蒸馏的目的是分离液体混合物，它的基本依据(原理)是液体中各组分挥发度的不同。
主要操作费用塔釜的加热和塔顶的冷却。
双组份汽液平衡自由度自由度为2(P一定，t～x或y；t一定，P～x 或y)；P一定后，自由度为1。
泡点泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。
露点露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。
非理想物系汽液相平衡关系偏离拉乌尔定律的成为非理想物系。
总压对相对挥发度的影响压力降低，相对挥发度增加。
平衡蒸馏连续过程且一级平衡。
简单蒸馏间歇过程且瞬时一级平衡。
连续精馏连续过程且多级平衡。
间歇精馏时变过程且多级平衡。
特殊精馏恒沸精馏、萃取精馏等加第三组分改变α。
实现精馏的必要条件回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升，实现汽液传质、高度分离。
理论板离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。
板效率经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。
恒摩尔流假设及主要条件在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流率各自不变。组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计。
加料热状态参数q值的含义及取值范围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，表明加料热状态。取值范围：q<0过热蒸汽，q=0饱和蒸汽，0
建立操作线的依据塔段物料衡算。
9.板式塔的设计意图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。
对传质过程最有利的理想流动条件总体两相逆流，每块板上均匀错流。
三种气液接触状态鼓泡状态：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。
转相点由泡沫状态转为喷射状态的临界点。
板式塔内主要的非理想流动液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。
板式塔的不正常操作现象夹带液泛、溢流液泛、漏液。
筛板塔负荷性能图将筛板塔的可操作范围在汽、液流量图上表示出来。
湿板效率考虑了液沫夹带影响的塔板效率。
全塔效率全塔的理论板数与实际板数之比。
操作弹性上、下操作极限的气体流量之比。
常用塔板类型筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、舌形塔板、网孔塔板等。
填料的主要特性参数①比表面积ａ，②空隙率ε，③填料的几何形状。
常用填料类型拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。
载点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。
泛点气速增大至出现每米填料压降陡增的转折点即为泛点。
最小喷淋密度保证填料表面润湿、保持一定的传质效果所需的液体速度。
等板高度HETP分离效果相当于一块理论板的填料层高度。
填料塔与板式塔的比较填料塔操作范围小，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。
10.板式塔的设计意图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。
对传质过程最有利的理想流动条件总体两相逆流，每块板上均匀错流。
三种气液接触状态鼓泡状态：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。
转相点由泡沫状态转为喷射状态的临界点。
板式塔内主要的非理想流动液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。
板式塔的不正常操作现象夹带液泛、溢流液泛、漏液。
筛板塔负荷性能图将筛板塔的可操作范围在汽、液流量图上表示出来。
湿板效率考虑了液沫夹带影响的塔板效率。
全塔效率全塔的理论板数与实际板数之比。
操作弹性上、下操作极限的气体流量之比。
常用塔板类型筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、舌形塔板、网孔塔板等。
填料的主要特性参数①比表面积ａ，②空隙率ε，③填料的几何形状。
常用填料类型拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。
载点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。
泛点气速增大至出现每米填料压降陡增的转折点即为泛点。
最小喷淋密度保证填料表面润湿、保持一定的传质效果所需的液体速度。
等板高度HETP分离效果相当于一块理论板的填料层高度。
填料塔与板式塔的比较填料塔操作范围小，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。
11.萃取的目的及原理目的是分离液液混合物。原理是混合物各组分溶解度的不同。
溶剂的必要条件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。
临界混溶点相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。
和点两股流量的平均浓度在相图所对应的点。
差点和点的流量减去一股流量后剩余的浓度在相图所对应的点。
分配曲线相平衡的y A~x A曲线。
最小溶剂比当萃取相达到指定浓度所需理论级为无穷多时，相应的S/F为最小溶剂比。
选择性系数β=(y A/y B)/(x A/x B)。
操作温度对萃取的影响温度低，B、S互溶度小，相平衡有利些，但粘度大等对操作不利，所以要适当选择。
12.溶液结晶操作的基本原理溶液的过饱和。
造成过饱和度方法冷却，蒸发浓缩。
晶习各晶面速率生长不同，形成不同晶体外形的习性。
溶解度曲线结晶体与溶液达到相平衡时，溶液浓度随温度的变化曲线。
超溶解度曲线溶液开始析出结晶的浓度大于溶解度，溶液浓度随温度的变化曲线为超溶解度曲线，超溶解度曲线在溶解度曲线之上。
溶液结晶的两个阶段晶核生成，晶体成长。
晶核的生成方式初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。
再结晶现象小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。
过饱和度对结晶速率的影响过饱和度ΔC大，有利于成核；过饱和度ΔC小，有利于晶体成长。
吸附现象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。
物理吸附与化学吸附的区别物理吸附靠吸附剂与吸附质之间的范德华力，吸附热较小；化学吸附靠吸附剂与吸附质之间的化学键合，吸附热较大。
吸附分离的基本原理吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。
常用的吸附解吸循环变温吸附，变压吸附，变浓度吸附，置换吸附。
常用吸附剂活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。吸附等温线在一定的温度下，吸附相平衡浓度随流体相浓度变化的曲线。
传质内扩散的四种类型分子扩散，努森扩散，表面扩散，固体(晶体)扩散。负荷曲线固定床吸附器中，固体相浓度随距离的变化曲线称为负荷曲线。
浓度波固定床吸附器中，流体相浓度随距离的变化曲线称为浓度波。
透过曲线吸附器出口流体相浓度随时间的变化称为透过曲线。
13.物料去湿的常用方法机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。
对流干燥过程的特点热质同时传递。
主要操作费用空气预热、中间加热。
t as与t W在物理含义上的差别t as由热量衡算导出，属于静力学问题；t W 是传热传质速率均衡的结果，属于动力学问题。
改变湿空气温度、湿度的工程措施加热、冷却可以改变湿空气温度；喷水可以增加湿空气的湿度，也可以降低湿空气的湿度，比如喷的是冷水，使湿空气中的水分析出。
平衡蒸汽压曲线物料平衡含水量与空气相对湿度的关系曲线。
结合水与非结合水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。
平衡含水量指定空气条件下，物料被干燥的极限为平衡含水量。
自由含水量物料含水超出平衡含水量的那部分为自由含水量。
临界含水量及其影响因素在恒定的空气条件下，干燥速率由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量Xc。它与物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质（u、t、H）有关。
干燥速率对产品性质的影响干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。
连续干燥过程的特点干燥过程可分为三个阶段，预热段、表面汽化段、升温段。热效率热效率η等于汽化水分、物料升温需热/供热。
理想干燥过程的条件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。
提高热效率的措施提高进口气温t1，降低出口气温t2，采用中间加热，废气再循环。
化工原理实验
流量计的种类很多，本实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。 孔板流量计的缺点是阻力损失大，流体流过孔板流量计，由于流体与孔板有摩擦，流道突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示，实验中测定３、４两个截面的压力差，即为永久压力损失。对孔板流量计，测定孔板前为d１的地方和孔板后６d１的地方两个截面压差 工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测定准确和使用方便，应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大时，也需要再一次校正。 量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的 《化工原理实验指导》李发永 流量计原理 工厂生产的流量计，大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核，并作出流量曲线，或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。 如果用户丢失原厂的流量曲线图；或者流量计经长期使用，由于磨损造成较大的计量误差；或者用户自行制造非标准形式的流量计；或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同，则必须对流量计进行校核（或称为标定）。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系，作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此，流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。 Φ16×2.5 Ф：是表示外径 DN：公称直径（近似内径） “Φ”标识普通圆钢管的直径，或管材的外径乘以壁厚，如：Φ25×3标识外径25mm，壁厚为3mm的管材； 以孔板流量计为例进行说明，文丘里流量计的原理与此完全一样，只是流量系数不同。
化工原理试验试题集
化工原理实验试题3 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。 答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料，在某一回流比下得到D ＝0.2kmol/h,xD=0.9,xW=0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD 不小于0.9的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D ＝0.56kmol/h ，你认为： （1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？ 答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW ，从而提高了馏出液的产量；由于xD 不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 DxD 化工2004／02 化工原理实验 福州大学化工原理实验室 二〇〇四年二月 前言 实施科教兴国战略和可持续发展战略，迎接知识经济时代的到来，建设面向知识经济时代的国家创新体系，要求造就一支庞大的高素质的创造性人才队伍。因此，作为高级人才的培养基地，高等院校应当把创造力的教育和培养贯穿于各门课程教学及实践性教学环节中。实践性教学环节相对于课堂理论教学环节，更能贯穿对学生创造力的开发，其教学内容、方法、手段如何能适应创造性人才的培养要求尤为重要。传统的大学实验教学，其内容是以验证前人知识为主的验证型实验，其方法是教师手把手地教，这些都不利于培养学生的主动性和创造性。当今，大学实验教学改革中，普遍开设综合型、设计型、研究型实验，是对学生进行创造教育的重要思路和做法。在“211工程”重点建设的大学必须通过的本科教学评优工作指标中就明确要求综合型、设计型、研究型实验应占70%以上。 《化工原理实验》是一门技术基础实验课，在培养化工类及相关专业的高级人才中起举足轻重的作用，被学校确定为我校参加本科教学评优工作重点建设的基础课程之一。福州大学投入247万元用于建设以“三型”实验为主的现代化的具有国内先进水平的化工原理实验室。目前，第一期投入100万元的化工原理实验室建设工作已经完成，第二期投入147万元的建设工作正在进行中。已建成具有国内先进水平的实验装置18套，其中有6套是我校与北京化工大学、天津大学共同联合研制的，有2套是我们自行研制的。这些装置将化工知识与计算机技术紧密地结合起来，同时还融合了化学、电工电子、数学、物理及机械等多学科的知识，具有计算机数据采集、处理和控制等功能，能够针对不同专业的要求开出不同类型的“三型”实验。有了这些高新技术装备的实验装置，我们还必须花大力气进行化工原理实验内容、方法的改革，必须以当代教育思想、教育方法论及教育心理学为指导，研究以学生自主学习为主的启发式、交互式、研讨式、动手式的实验教学方法，从实验方案拟定、实验步骤设计、实验流程装配、实验现象观察、实验数据处理和实验结果讨论等方面有效地培养学生的创造性思维和实践动手能力。《化工原理实验讲义》就是为了适应化工原理实验教学内容、方法、手段的改革要求而编写的。 《化工原理实验讲义》由施小芳高级实验师执笔主编，李微高级实验师、林述英实验师参与编写工作，阮奇教授主审。叶长燊等老师参加了编写讲义的讨论，并提出许多宝贵意见。在此，对本讲义在编写过程中给予热心帮助和支持的老师，表示衷心的感谢。 本讲义在编写过程中，参阅了有关书籍、杂志、兄弟院校的讲义等大量资料，由于篇幅所限，未能一一列举，谨此说明。本讲义难免存在不妥之处，衷心地希望读者给予指教，使本讲义日臻完善。 福州大学化工原理实验室 2004．2．5 化工原理试题库3 试题1 一：填充题（20分） 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。， 7、实验室用水吸收空气中的20C ，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时，若解吸因素L mV 增加，而气、液进料组成不变，则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β，能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时，空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中，料液为F ，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S 点，当达到__________,溶液变为均一相。 二：问答题（30分） 1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？ 3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？ 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？ 三：计算题（50分） 1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知3=α，进料浓度为3.0=F x ，进 料量为h Kmol 2000 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为 化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法 实验1 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。 2、观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。 3、测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。 二、实验要求 1、实验前认真阅读实验教材，掌握与实验相关的基本理论知识。 2、熟练掌握实验内容、方法和步骤，按规定进行实验操作。 3、仔细观察实验现象，记录实验数据。 4、分析计算实验数据，提交实验报告。 三、实验仪器 1、雷诺实验装置（套）， 2、蓝、红墨水各一瓶， 3、秒表、温度计各一只， 4、 卷尺。 四、实验原理 流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速u，这时候如果微启带色水阀门，带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动，带色水成一条带色直线，其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动，带色水线没有与周围的液体混杂，层次分明的在管道中流动。此时，在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的带色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使色线完全扩散与无色水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。 雷诺数：γ d u ?= Re 连续性方程：A ?u=Q u=Q/A 流量Q 用体积法测出，即在时间t 内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。 t V Q ?= 4 2 d A ?=π 式中：A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 γ-水的粘度 五、实验步骤 1、连接水管，将下水箱注满水。 2、连接电源，启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。 3、将蓝墨水注入带色水箱，微启水阀，观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。 4、通过计量水箱，记录30秒内流体的体积，测试记录水温。 5、调整水阀至带色水直线消失，再微调水阀至带色水直线重新出现，重复步骤4。 6、层流到紊流；紊流到层流各重复实验三次。 六、数据记录与计算 d= mm T （水温）= 0C 七、实验分析与总结（可添加页） 1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。 2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。 填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ，贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的2—倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次 数群，再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口下三个方面的知识关联计算：_平衡关系 ,物料衡算，传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时，其雷诺准数Re 为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有：当量长度法；阻力系数法；,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体，若a 1》a 2时，要提高K 值，应设法提高a 2； 当a 1 "a 2时，要提高K 值，应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变) 19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气，干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ；,h f 2g 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 ） 华东理工大学化工原理自测题 (根据其精品课程网站下载,网站无第三章、第七章内容) 第一章流体流动 1 ．量纲分析法的目的在于 ______ 。 A 得到各变量间的确切定量关系； B 得到各无量纲数群的确切定量关系； C 用无量纲数群代替变量，使实验与关联工作简化； D 用无量纲数群代替变量，使实验结果更可靠。 2 ．某物体的质量为 1000kg ，则其重量为 ____________ 。 A)1000N B)9810N C)9810kgf D)1000/9.81kgfB 3 ． 4 ℃ 水在 SI 制中密度为 ________ 。 A)1000kgf/m 3 B) 1000kg /m 3 C)102kgf · s 2 /m 4 D)9810N/m 3 4 ．用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离 h 相等，其读数分别为 R 1 ， R 2 ， R 3 。则＿＿＿。（ d 1 ＝ d 2 ＝ d 3 ，流速相等） A)R 2 ＜ R 1 ＜ R 3 B)R 1 ＜ R 2 ＝ R 3 C )R 1 ＜ R 2 ＜ R 3 D)R 1 ＝ R 2 ＝ R 3 E)R 1 ＞ R 2 ＝ R 3 5 ．一敞口容器 , 底部有一进水管 ( 如图示 ) 。容器内水面保持恒定 , 管内水流动的速度头为 0.5m 水柱 ( 流速 u= 3.132m /s) 。水由水管进入容器 , 则 2 点的表压 p 2 =( ) 水柱。 A) 2.0m ; B) 1.5m ; C) 1.0m ; D) 0.75m 6 ．层流与湍流的本质区别是： ________ 。 A) 湍流流速 > 层流流速； B) 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C) 层流的雷诺数 < 湍流的雷诺数； D) 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 7 ．转子流量计的主要特点是 ________ 。 A) 恒截面、恒压差； B) 变截面、变压差；C) 恒流速、恒压差； D) 变流速、恒压差。 8 ．①层流底层越薄 __________ 。 A) 近壁面速度梯度越小 B) 流动阻力越小 C) 流动阻力越大 D) 流体湍动程度越小 ②双液体Ｕ形差压计要求指示液的密度差 __________ 。 A) 大 B) 中等 C) 小 D) 越大越好 本章自测题答案：1.c；2.b；3.b；4.d；5.b；6.d；7.c；8.c c 第二章流体输送机械 1 ．将 1000m 3 /h 的各车间回水送往水冷却塔 , 宜选用 ( ) A) 离心泵 B) 往复泵 C) 齿轮泵 D) 喷射泵。 2 ．某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（） Ａ）停泵，向泵内灌液Ｂ）降低泵的安装高度 Ｃ）检查进口管路有否泄漏现象Ｄ）检查出口管路阻力是否过大。 3 ．离心泵的性能曲线中的 H-- q v 线是在 ( ) 情况下测定的。 (A) 效率一定 ; (B) 功率一定 ;(C) 转速一定 ; (D) 管路 (l+ S l e )) 一定。 4 ．离心泵最常用的调节方法是 ( ) （Ａ）改变吸入管路中阀门开度（Ｂ）改变压出管路中阀门的开度 （Ｃ）安置回流支路，改变循环量的大小（Ｄ）车削离心泵的叶轮 篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算： 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围 为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ，现发现压力表 上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 050，热水流量为h m 360，冷却水在管 内 流动，温度从C 020升到C 0 45。已 知传热糸数K 为C m w .20002 ， 换热管为mm 5.225?φ的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上 A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体 A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管 A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力不再减小的管 子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA 化工原理实验上册知识点归纳Veeny 量纲分析法 量纲分析法是通过将变量组合成无量纲数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数，不需要对过程机理有深刻全面的了解。可以由π定理加以证明。缺点是降低的工作量有限、实验结果的应用仅限于实验范围，无法分析各种变量对过程的影响。 过程分解与合成法 将一个复杂的过程分解为联系较少或相对独立的子过程，再联系起来。优点是从简到繁，先局部后整体，大幅减少试验次数。n^a+n^b 缺点是子过程的最优不等于整个过程的最优。 数据处理：列表法、图示法（座标分度比例的确定）、数学函数法。 误差：系统误差（一起、环境）、随机误差（不可控、肉眼，波动）、过失误差 压力：液柱式压力计：U型（倒U型）液柱压力计、单管液柱压力计、倾斜式压力计优：精度高弹簧式压力计：弹簧管、膜式微压计、波纹管式优：范围大、结构简单、便宜。缺：受温度影响。 电气式压力计：快速变化的。 稳定：3/4 不稳定：1/3—2/3 温度：接触式：热膨胀（玻璃液体、杆式精度不高）、热电偶、热电阻非接触式：热辐射式高温计 流量：速度式流量计：孔板和文丘利流量计、转子流量计(小流量)、涡轮流量计。粘度高：耙式体积式流量计：湿式气体流量计、皂膜流量计（气体，小流量） 质量式流量计：直接式，补偿式。不受压强、温度、粘度等影响。 实验内容：在管壁相对粗糙度ε/d 一定时，测定流体流经直管的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系：测定流体流经阀门或弯头及其它管件时的局部阻力系数ξ。 要求掌握用因次分析法处理管路阻力问题的实验研究方法，并规划组织实验测定λ和Re； 流量—阀门开度 流速—流量计 ΔP：2个压差计 密度：温度计 再配上变频器、水槽、泵、阀门、管件等组建成以下循环管路。 化工原理实验指导书 目录 实验一流体流动阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸收实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14) 雷诺实验 (16) 实验一流体流动阻力的测定 、实验目的 1、 了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、 确定摩擦系数入与雷诺数 Re 的关系。 二、基本原理 由于流体具有粘性， 在管内流动时必须克服内摩擦力。 当流体呈湍流流动时， 质点间不 断相互碰撞，弓I 起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和 流体 的涡流产生了流体流动的阻力。 在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式， 可得: △ P f = △ P ’ P f L u 2 h f d 2 L —两侧压点间直管长度（m ） 2d P f d —直管内径（m ） 入一摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） △ P f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ） 厂流体粘度（Pa.s ） p — 流体密度（kg/m 3 ） 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系 列流量下的△ P f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分别求出入和 Re ,在双对数坐标纸 上绘出入?Re 曲线。 三、实验装置简要说明 水泵将储水糟中的水抽出， 送入实验系统，首先经玻璃转子流量计测量流量， 然后送入 被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。 被测直管段流体流 动阻力△ P 可根据其数值大小分别采用变压器或空气一水倒置 U 型管来测量。 四、实验步骤： 1、 向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。 2、 大流量状态下的压差测量系统 ，应先接电预热10-15分钟，观擦数字仪表的初始值并 记 录后方可启动泵做实验。 3、 检查导压系统内有无气泡存在 .当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气一水倒置 U 型管内两液柱的高度差不为 0，则说明系统内有气泡存在，需要排净气泡方可测取数据。 排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、 测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测 15?20组数，建议当流量 读数 小于300L/h 时，用空气一水倒置 U 型管测压差△ P 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。 Re du 1 化工原理实验试卷 注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对 1流体阻力测定实验 实验目的 1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2 ）测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，将所得的入~Re方程与经验公式比较。 3 ）测定流体流经阀门时的局部阻力系数E。 4 ）学会倒U形差压计、差压传感器、涡轮流量计的使用方法。 5 ）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1）沿程阻力 流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即 h f 仏上厘（1 —1） 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通 过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， （1）流体性质：密度P、粘度卩； （2）管路的几何尺寸：管径d、管长I、管壁粗糙度￡； （3）流动条件：流速卩。 可表示为： p f (d,l,,,u,)(1—2)组合成如下的无因次式： p 2 (du I J d ,—)(1—3) u d p du I u2 (,—)? d d 2 du 令( , d )/ (1 — 4) 则式（1 —1）变为： 2 h f P 1u(1 - 5) d2 式中，入称为摩擦系数。层流（滞流）时，入=64/R e；湍流时入是雷诺准数R e和相对粗糙度的函数，须由实验确定。 2) 局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径 长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管 阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时.可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为I,各种局部阻力的当量长度之和为le，则流体在管路中流动时的总阻力损失h f为 I leu2 h f(1 —6) d 2 (2)阻力系数法\ 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局 部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 2 . u h f (1 —7) 2 式中，E――局部阻力系数，无因次；u 在小截面管中流体的平均流速，m/ s。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短?引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此h f'直可应用柏努利方程由压差计读数求取。 实验装置与流程 1)实验装置 实验装置如图1 —1所示。主要由水箱、管道泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件，转子流量计等组成。第一根为粗糙管，第二根为光滑管。第三根不锈钢管，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 1、水箱 2、管道泵 3、5、6、球阀 4、均压环7、系统排水阀8闸阀9、流量调节阀 10、排污水阀11倒U形差压计12、不锈钢管13、粗糙管14、光滑管15、转子流量计16、导压管17、温度计18、进水阀化工原理实验指导
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