化工原理实验课后思考题答案及习题汇编

1、实验一流体流动阻力的测定 1. 进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？ 答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门， 因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送 液体。 2. 如何检验系统内的空气已被排除干净？ 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读 数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内 的空气没排干净。 3. 在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该 关闭的？ 答：用来改变流经阀门的流动阻

2、力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能 够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下 的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 4. U 行压差计的零位应如何校正？ 答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可 U行压差计进行零点校验。 5. 为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：为对数可以把乘、除因变成加、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. 本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？ 答：测流量用转子

3、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. 是否要关闭流程尾部的流量调节 答：不能关闭 流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测 试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的； 这个在水力计算速查表中也有反映出的。你在实际测试的时候是要打开流量调解阀的；肯定在尾 部会有一个流量计；当出溜一段时间后

4、；管内流体流态稳定后；即可测试。在测试前；校核设备 和仪表时；流量调解阀是关闭的；当测试时肯定是打开的 8. 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。 9以水作介质所测得的入-Re关系能否用于其它流体？ 答:可以。因为入=f(Re, 密封干燥厢并利用加热保持温度恒定在 75 C； 湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。 2. 控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率

5、的因素又是什么？ 答：恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干 燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大， 故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 3. 为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何判 断实验已经结束？ 答：让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之，如果先启动加热器，通过风机的吹风 会出现急冷，高温极冷，损坏加热器。 理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为 干燥的速

6、率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 湿毛毡恒重时，即为实验结束。 4. 若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什 么？ 答：若加大热空气流量，干燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短， 临界湿含量降低。这是因为风速增加后，加快啦热空气的排湿能力。 实验六蒸汽一空气总传热系数K 1. 在计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值是否一致？它们分别表示什么位 置的密度，应在什么条件下进行计算。 答：计算空气质量流量时所用到的密度值与求雷诺数时的密度值不一致。 前者的密度为空气入口处温度下的密度，而后者为空气定性温度（

7、平均温度）下的密度。 2. 实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？如果采用不同压强 的蒸汽进行实验，对a关联式有何影响？ 答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 米用不同压强的蒸汽进行实验，对 a关联式基本无影响。因为a* （ p 2g入3r/卩dA t）1/4 , 当蒸汽压强增加时，r和均增加，其它参数不变，故（p 2g入3r/卩dAt）1/4变化不大，所以认 为蒸汽压强对a关联式无影响。 4.影响给热系数的因素和强化传热的途径有哪些？ 答：影响给热系数的因素： 流体流动的速度：传热边界层中

8、的导热是对流传热的主要矛盾。显然，增大流速可以使传 热边界层减薄，从而使 a增大，使对流传热过程得以强化。 流体的对流状况：是采用自然对流抑或采用强制对流。显然，强制对流时流体的流速较自 然对流为高。 流体的种类；液体、气体、蒸气。 流体的性质：影响较大的有流体的比热、导热系数、密度、粘度等。如导热系数大的流体， 传热边界层的热阻就小，给热系数较大。粘度大的流体，在同等流速下，Re数小，传热边界层相 应较厚，给热系数便小。 传热面的形状、位置和大小：不同形状的传热面，如圆管或平板或管束；是在管内还是管 外；是垂直放置还是水平放置；以及不同的管径和长度都对a有影响。 所谓强化传热，就是设法提高传

9、热的速率。从传热速率方程式Q=KAt中可以看出，提高K、A t中任何一项都可以强化传热，即增大传热面积、提高传热的温度差和提高传热系数。 实验七填料吸 1. 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增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成 y2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

10、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1 Kymkya将随之 减小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力ym或许会减小。对于气膜控制的过程，降 低操作温度，过程阻力1 Kym kya不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 2. 填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何让设计的？ 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

11、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。 3. 填料塔吸收传质系数的测定中，KXa有什么工程意义 答：由Ka可以确定传质单元高度，从而可以找出填料层的高度 4. 为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？ 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如 HCI，NH3吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控 制。对于C02的溶解度和HCI比起来差远了，应该属于液膜控制 5. 当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度，由于亨利定律1般适应于稀溶液，如难容气体的溶解，这类溶解的传质进程属于 液膜控制（m值大），液体

12、的影响比较大，故选择液体温度。 实验八精馏塔 1什么是全回流，全回流时的操作特征是什么？如何测定全回流是的总板效率？ 答：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。 2如何判断塔的操作已达到稳定？影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 答：当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。 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。 3影响板式效率的因素有哪些？ 答：物质的物理性质的影响，流体

13、力学状态和塔板结构的影响。 4进料量对塔板层有无影响？为什么？ 答：无影响。 因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF，x D，xw， R和q。而进量的改 变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。 5回流温度对塔的操作有何影响？ 答：馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 6板式塔有哪些不正常操作状况，针对本实验装置，如何处理液泛或塔板漏液？ 答：夹带液泛，溢流液泛，漏液。 7测量全回流和部分回流总板效率与单板效率时各需测几个参数？ 答：全回流：塔顶，塔底取样，用折光仪测得其组成。 部分回流：各板取样，用折光仪测得其组成。 8全回流时测得板式塔上第n、n-1层液相组成，如何求

14、得xn*?部分回流时，又如何求xn* ？ 9在全回流时，测得板式塔上第 n、n-1层液相组成后，能否求出第n层塔板上的以汽相组成变化 表示的单板效率EmV 10. 查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？ 答：水和乙醇的最低恒沸温度。 11. 若测得单板效率超过100%做何解释？ 答：在精馏操作中，液体沿精馏塔板面流动时，易挥发组分浓度逐渐降低，对n板而言，其上液 相组成由Xn-1的高浓度降为Xn的低浓度，尤其塔板直径较大、液体流径较长时，液体在板上的 浓度差异更加明显，这就使得穿过板上液层而上升的气相有机会与浓度高于Xn的液体相接触，从 而得到较大程度的增浓。Yn为离开第n板上各处液面的气相平均浓度，而 yn*是与离开第n板的 最终液相浓度Xn成平衡的气相浓度，yn有可能大于yn*，致使ynyn+1，此时，单板效率EM