化工原理试验课课后习题答案

1、流体流动阻力的测定1. 如何检验系统内的空气已经被排除干净？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。2. U行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验3. 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。4. 待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下

2、，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施？答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排 出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。5. 测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响？为什么？答：由公式？?2?p可知，在一定u下，突然扩大E , p增大，则压差计读数变大；2u?反之，突然缩小E ,例如：使 E = 0.5 , p减小，则压差计读数变小。6. 试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而 入是为了研 究hf而

3、引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决 于Re,而在Re在一定范围内的时候， 其他的变量对于 入处于一个 相对较差的位置，可以认为 入与Re关系统一。7. 不同管径、不同水温下测定的？Re曲线数据能否关联到同一曲线？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而入是为了研究hf 而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re, 而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于入处于一个相对较差的位置，可以认为 入与Re关系统一。正如 Re在3X 103105 范围内，入与Re的关系遵循Blasius关系式，即入=0.3163/Re0.258. 在？Re曲线中，本实验装置所测 Re在

4、一定范围内变化，如何 增大或减小Re的变化范围？答：Re?du?, d为直管内径，rq u为 流体平均速度，m/s； ?为流体的平均密度，kg/m3 ； s。？为流体的 平均黏度，Pa -8. 本实验以水作为介质，作出？Re曲线，对其他流体是否适用？为什么？答：可以使用，因为在湍流区内入=f (Re, ?) o说明在影响入的因素中并不包含流体 d本身的特性，即说明用什么流体与?-Re无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速 度流动，就满足同一个?-Re关系。9. 影响？值测量准确度的因素有哪些 答：?2d?p? , d为直管内径，m ?为流体的平均密度，kg/m3 ； u为流体平均速

5、 2?u?度，m/s； ?p 为两测压点之间的压强差，Pa。p=p1-p2 , p1为上游测压截面的压强，Pa； p2为下游测压截面的压强，Pa离心泵特性曲线的测定1. 为什么启动离心泵前要先灌泵？如果灌水排气后泵仍启动不起 来，你认为可能是什么原因？答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空 气密度很小，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。 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。2. 为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关？启动离心 泵后若出口阀不开，出口处压力表

6、的读数是否会一直上升，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。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。3. 什么情况下会出现气蚀现象？ 答：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。4. 为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到？是否还有其他方法来调节流量？答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内 出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有

7、的调节方式就是增加变频 装置，很好用的。5. 正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理？为什 么？答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。6. 为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀， 底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的 叶片或妨碍泵的正常操作。7. 测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？答：离心泵的特性曲线是在一定转速 n下测定的，当n改变时，泵的流量Q 扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效 率鸟不变的条件下，Q H、P随n的变化关系如下式所示见课本81页当泵的转速变化小于 20%寸，

8、效率基本不变。8. 为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越 小？答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加， 扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻 力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。过滤实验1. 为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才 转清？答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大， 浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤 液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤 布，此时的液体就会变得清澈。2. 滤浆浓度和过滤压强对 K有何影响？答：滤浆浓度越大滤浆的黏 度也越大，K值将越小；过滤压强

9、的增大，同时影响比阻和压缩指 数，但总体来说 K值也会随之增大。4. q取大一点好还是取小一点好？同一次实验 q不同，所得出 的K、qe会不会不同？ Q为什么去平均值？ 答： q应适当的取， 估算实验总用时，大概取 78个点，可平均取或取不同的 q,得 出的k、qe影响不大；而因为我们算出来的 t/ q是该过滤量段 的平均时间，其值在表示该滤液量中段更显其准确性。总传热系数测定实验1. 眺传好数曙因魏耶野 售醐系蜩计郎露用下胞砰角式中瑚醐巍m帽渊树赧融乱 聊4 s书娜酣脂制掘 阻顶:IX3. 根据买验绪果分析如何弼化传热？宅、垩汽冷蔑时的对摘侍热强化措丙目的，诚少冷橱液膜的厚度水平管束，掘少垂

10、直方向上管数r采用借列：垂直板成管，开纵间钩槽，或在壁外装金属箜.液傀拂鞋时的对值侍热强化措施表面粗楂化，将表面腐烛，说结金房校；如表而估性剂（已留、丙胡宅1. 隹实验中睡因能响翘的勒定性7誉粮臆副例耕域懵热翘处 醐器官棉楠端靛累褊,管壁离度 &肾壁的翱条熙，停垢醐朗1. 实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什么影响？如何保持蒸汽温度恒定？答：蒸汽温度提高，只影响 Ztm, T增大，Atm 增大，在其它条件不变的情况下，从公式可以看出，对流传热系 数减小。措施：及时排除不凝气体和冷凝水，保持蒸汽压力恒定。3. 实验过程中，如何判断传热达到稳定？答：在实验进行一段时 间后，如果在温度显示

11、仪上蒸汽的温度和空气的出口温度都为稳 定值，即表示传热达到稳定。4. 蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结果会有什么影响？应 采取什么措施解决？ 答：在套管换热器中，环隙中通水蒸汽，内 管管内通空气，水蒸汽冷凝放热加热空气，空气侧对流传热系数Oi与总传热系数K有以下关系：若有不凝气体存在，使得减小，K 减小。措施：因为蒸汽冷凝传热系数很大，空气的传热系数较小， 为了提高总传热系数，主要提高管内的传热系数（湍动程度）比较容易，及时排除不凝气体。1 .其它条件不变，只改变回流比对塔的性能有何影响？答：精熠中的回流比R,在塔的设计中是影响设备费用（塔板数、再沸器、 及冷凝器传热面积）和操作费用（加热

12、蒸汽及冷却水消耗量）的 一个重要因素，所以应该选择合适的回流比。在操作中，它是一 对产品的质量与产量有重大影响而又便于调节的参数。2. 进料板的位置是否可以任意选择？它对塔的性能有何影响？答：冷液进料时，q线斜率大于零，所以提熠段操作线原理平衡线， 与其他进料状况相比要想达到相同的分离效果，必须减少板数， 但实际板数不会变，使得分离效果更好。进料位置会上移。3. 查取进料液的汽化潜热时定性温度如何取？答：取进料管入口与出口温度的算术平均值作为进料液的汽化潜 热时的定性温度。4 .进料状态对精熠塔操作有何影响？确定q线需测定哪几个量？答：在回流比R、Xf、Xd、Xw一定的情况下，q值减小，即进料

13、前经 过预热或者部分汽化，精熠段操作线不变，但提熠段操作线斜率 变大越靠近平衡线，所需的理论板数N越多。5. 塔顶冷液回流对塔操作有何影响？答：冷凝液成为回流液的一 部分，由于这部分的冷凝，上升到精熠段的蒸汽量比提留段少，费蒸汽。6. 利用本实验装置能否得到 98%（质量）以上的乙醇？为什么？答：不能。在本次实验中，测出的塔板的效率非常低，仅为 40% 左右，要达到此值，塔要无限高，与实验高度不符。7 .全回流操作在生产中有何实际意义？答：塔顶上升的蒸汽经冷凝后全部回流到塔内，这种操作方式叫全回流；塔顶和塔底产品 产量均为零，既不想塔内进料也不从塔内取料，无精熠段和提熠 段之分，操作线为yn+

14、1=yn,所需理论板数最少；在精熠生产停车 时利用全回流可以调整塔使塔稳定8. 精熠操作中为什么塔釜压力是一个重要参数？它与哪些因素有 关?答：塔压反映了塔内部组分的变化、塔负荷情况等。9. 操作中增加回流比的方法是什么？能否采用减少塔顶出料量D 的方法？答：相同的物系，达到相同的分离要求，若进料状况参数q值越小，对应的最的回流比越大；同一物系分离，进料组成 及热状况相同，Xd越大，FU就越大，最小回流比与一定分离要求 是紧密联系的。10. 本实验中，进料状况为冷态进料，当进料量太大时，为什么 会出现精熠段干板，甚至出现塔顶既无回流也无出料的现象？应 如何调节？答：进料过大容易导致塔釜部热量负

15、荷升高，引起三 点温度下滑；可以换热或提高釜部热量1. 测定吸收系数KYa和 P/Z u关系曲线有何实际意义？答： P/Z u曲线是描述流体力学的特性也是吸收设备主要参数，为 了计算填料塔的动力消耗也需流体力学特性，确定填料塔适宜操 作范围及选择适宜的气液负荷。2. 测定曲线和吸收系数分别需测哪些量？答：空塔气速u;填料 层压降 P；塔顶表压大小；吸收系数 KYa；空气流量；氨气流量； 进塔和出塔气体浓度；操作状态下的温度、压强；塔顶、塔底液相浓度。3. 试分析实验过程中气速对 KYa和 P/Z的影响。 答：由 P/Z u曲线可知，当l=0时，随u增大， P/Z也增大，两者呈直线关系；当l丰0

16、时，随u增大， P/Z也增大，在截点与液泛点之 间呈微小变化， P/Z增加相对较快，在液泛点以上u稍微增加一 些， P/Z有明显变化，阻力增加，不能下流，而对KYa由于随u增大在一定范围内吸收增大反而不吸收，KYa变为0。4. 当气体温度与吸收剂温度不同时，应按哪种温度计算亨利系数？ 答：以为E随物系而变，一定物系 T增加E增大，当气体 温度与吸收剂温度不同时应用吸收剂温度来计算亨利系数。5. 分析实验结果：在其他条件不变的情况，增大气体流量(空气的流量)，吸收率、吸收系数 KYa及传质单元数NOG传质单元高 度HOG别如何变化？是否与理论分析一致，为什么？ 答：由 记录测定两组体积吸收系数可

17、以看出，若是增大空气流量吸收系 数KYa减小，那么增大 V (空气流量)时则 GA必增大，传质单元 高度HOW变，与理论分析差不多。6. 在不改变进塔气体浓度的前提下，如何提高出塔氨水浓度？答：当 Y1 不变时 X1=(Y1-Y2)/(L/G)+X2 知在 Y1、Y2都不变时增大X2,即吸收剂所含溶质组成，则可使 X1增大， 则提高了出塔氨水浓度。7. 填料吸收塔塔底为什么必须设置液封管路？答：为了防止塔外气体进入塔内影响吸收效率，同时还可以起到稳定塔内气体压 力的作用。1. 为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后通电加热？答：先开 风机是为了避免空气不流通而烧坏电加热器。2. 如果气流温度不同

18、时，干燥速率曲线有何变化？答：干燥速率 的定义：恒速干燥阶段：湿物料在恒速干燥条件下进行时，物料表面的湿度9等于空气的湿球温度tw ,当tw为定值时，物料表面 的空气湿含量HW也为定值。由于物料表面和空气间传热和传质过 程与测湿球温度时的情况基本相同。所以 dQ/sdt=a(t-tw),dw/sdt=Kh(Hsw-H)而干燥是在恒定空气条件下进行的。故随空气条件而变的a和kH均保持恒定不变，而且(t tw)和(HW-H也为恒定值。由此可知：湿物料和空气间 的传热速率及传质速率均保持不变。即湿物料以恒定速率向空气 中、气化水分。而且此阶段，空气传给湿物料的湿热恰好等于水 分气化所需的汽化热，即 dQ=rdH,U=dW/Sdt=kH(Ht-H)=a/r(t-tw) 由此可知，在第一阶段一一，恒速干燥阶段，U随气流温度升高而增 大