化工原理思考题答案

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

即

Pa·s，也用

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

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

U

力差却不相同。4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？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？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，若管径一定而流量完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：层流时

W

∝u，流量增大一倍能量损失是原来的

2

倍，完全湍流时

Wf∝u

，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各量大小流量计，转子上下压差值又将如何变化？

-p

，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，泵壳内存有空输送液体。围液体以高速涌向气泡中心产生压力极大的冲使叶轮损伤。能量液面的高度差。工作点：管路特性曲线与泵特性曲线的交点设计点：离心泵在一定转速下的最高效率点质及优缺点是什么？答:1.改变管路特性曲线，最简单的方法是在离流量，实质是改变工作点。优点：操作简便、灵活，流量可连续变化，应用较广。缺点:当阀门工作，经济上不合理。现流量调节，实质是改变工作点。优点：不额外增加阻力且在一定范围内可保证泵在高效率下工作，能量利用率高，经济性好。缺点：需配备大、时间又长的季节性调节中使用。节方法及泵的特性等方面的差异答：正位移泵即容积式泵泵型 开车步骤

流量调节

泵特性正位移泵

1、旁路调节，通过启动前

改变旁路阀的开度不需灌

调节流量

泵

塞冲程或往复次数调节流量1.改变管路特性曲

泵的特性曲线为Q为常数的一条直线线，通过出口阀门离心 启动前

调节流量

2.改变泵泵 需灌泵

特性曲线改变泵的转速来实现流量调节

H-Q、N-Q、η-Q

三条特性曲线的温度增加，其性能如何变化b、风压c、轴功率与效率。空气温度增加，流体密度减小，风压减小；流量、轴功第三章

传热1、简述热传导、对流传热，辐射传热的基本原理答：热传导：热传导起因于物体内部分子、原子和电子的微观运动的一种传热方式。温度不同时，这些微观粒子热运动激烈程度不同。因此，发生能量的传递，称之为热传导。传热和热传导两种基本传热方式共同作用的传热过程。热量传递，这种传热方式称为辐射传热。2、热传导、对流传热，辐射传热在传热速率影响因素方面各有什么特点？压强等许多因素有关3、气体、液体和固体（包括金属和非金属）在热导率数值上有什么差异？认识这些差异在工程上有什么意义？答：固体：金属的热导率与材料的纯度有关，合度确定温度场中材料的热导率。导率比其溶液的大。保温。4、什么是传导过程中推动力和阻力的加和性？5、在定态的多步串联传热过程中，各步的温度降时如何分配的？答：6、对流传热的主要影响因素有哪些？答：1、引起流动的原因：α

＞α

2、流动状况：α

＞α

3、流体的性质：μ增大α增大；比热容增大，α增大；ρ增大，α增大；α

＜α

4、传热面的情况：α

＞α

增大，湍流程度减小5、是否相变：α

＞α

7、在对流传热过程中，流体流动时如何影响传热过程的？答：8、在对流传热系数的关联式中有哪些无量纲数？它们的物理意义各是什么？答：Nu

努塞尔数，待定数群Re

雷诺数，代表流体的流动形态与湍流程度对对流传热的影响层流α=1.86(RePr

d)

层流α=1.86(RePr

d)

()的影响Gr

格拉晓夫数，代表自然对流对对流传热的影响9、在各种对流传热过程中，流体的物理性质是如何影响传热系数的？答：无相变时：流体在圆形管内作强制湍流，αk=0.023Re0.8(Cp)

，流体被加热时，k=0.4，d 流体被冷却时，k=0.3；流体在圆形管内作强制0.14d l w（还有好多自己写）不凝气是如何影响传热效果的？是蒸汽冷凝的对流系数大大减小。对流传热系数往往很高？答：一是液体过热，二是有汽化核心。在沸腾过相变时大很多。哪几个阶段？试分析各阶段的传热系数与温差的关系及内在原因答：可分为自然对流、核状沸腾、不稳定膜状沸腾、稳定膜状沸腾四个阶段。数很小，随温差升高而缓慢增加。升。率很小，使传热系数急剧下降。大而增大。有利于充分传热？起的流动(如散热器旁热空气的向上流动。自然上层。有何联系？答：传热速率是指设备在一定条件下的换热能≥热负荷。总热阻包括哪些项？什么是控制热阻？是控制热阻。之间有何联系？dm

+Rs2

d1

+1答：dm

+Rs2

d1

+1

bd

d2

d12d2系数的？认识到这一点有什么工程意义？效。优点？有时为什么又要采用折流或错流？剂的用量，多回收热量。2、当工艺上要求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，宜采用并流。3、采用折流传热速率。别是什么？解决这些问题需要那两个方程的联立求解？量平衡方程和总传热速率方程。构方面可采取什么改进措施？答：1、管程数增多有利于提高列管式换热器的小，因此不宜过多。2、壳程内安装一定数目的与管束垂直的折流挡板。又包括哪些具体措施？答：1、增大传热面积

2、提高总传热系数：可定时清理污垢，提高流速或湍流程度

3、提高温差：采用温位更高的加热剂或温位更低的冷却剂，提高加热剂或冷却剂的流量。第五章

气体吸收1、吸收分离气体混合物的依据是什么？分离。2、吸收剂进入吸收塔前经换热器冷却与直接进入吸收塔两种情况，吸收效果有什么区别？答：冷却后气体溶解度增大，更有利于吸收。5、比较温度、压力对亨利系数E、溶解度常熟H及相平衡常数

m

的影响相平衡常数增大；压力增大，亨利系数不变，溶解度常熟不变，相平衡常数变小6、两流体间壁式的对流传热速率与两流体相际对流传质速率有何区别？有何相似之处？答：7、双膜理论的要点是什么？该理论的适用条件是什么？答：1、溶质

A

以分子扩散形式连续通过气膜和液膜，有气相主体传递到液相主体

2、相界面处气液两相达到平衡，界面处无扩散阻力，3、溶质

A

浓度均匀以涡流扩散的形式传质。界面。

α−1

x p

增加，泡用水吸收混合气体中的

CO

是属于什么控制过程？提高其吸收速率的有效措施是什么？阻力控制叫气膜控制，用水吸收混合气体中的CO

是属于液膜控制过程，提高其吸收速率的有效措施时增大液体流速或增加液体湍流程度。9、什么是最小液气比？它与哪些因素有关？答：操作线和平衡线相交，此时推动力为

0，若有关。12、逆流吸收与并流吸收有何区别？答：逆流吸收：气体由塔底通入，塔顶排出，液体从上而下，吸收推动力较大，传质速率较高，压力损失较大。并流吸收：气液同向第六章

蒸馏1、压力对相平衡关系有何影响？精馏塔的操作压力增大，其他条件不变，塔顶温度、塔底温度和浓度如何变化？答：相平衡方程：y

= αx ,总压得困难，反之总压减小，分离变得容易。压力增大，塔顶温度升高，塔底温度也升高，塔顶浓度变大，塔底浓度减小。2、精馏过程的原理是什么？为什么精馏塔必须有回流？为什么回流液必须用最高浓度的液体作回流？用原料液做回流行否？答：精馏：在一定压力下，各组分挥发度不同，两种混合均匀的液相混合物其在蒸发时蒸汽得度的回流，有利于提高塔顶产品的纯度。4、进料状况参数

q

的物理意义是什么，对气液混合物进料

q

值是否也表示进料中的液体分率？写出5中进料状况下的q值范围

表示精馏段和提馏段操作线的交点，过冷液体

q＞1，过热蒸汽

不表示液体分率。冷液进料

q＞1；饱和液体，q=1；气液混合体，0＜q＜1；饱和液体，q=1；过热液体，q＜0。5、在图解法求理论板数的

y-x

图上，直角梯级与平衡线的交点,

直角梯级与操作线的交点个表示什么意思？直角梯级的水平线与垂直线各度和液相减浓程度如何表示？表示上升的蒸汽和下降的液体组成满足操作线程度，垂直线表示气相经过塔板后增浓的程度，对于第

n

块塔板，液相减浓程度为

x

-x

，气相 增浓程度为

y

-y

6、什么叫全回流和最小理论塔板数？全回流时回流比和操作线方程式怎样的？全回流应用于什么场合？如何计算全回流时的最小理论塔板数？某塔全回流时，x

=0.3，若α=3，则

y

为 何值？为全回流。全回流时的理论塔板数为最小塔板数。R=∞，操作线方程

y

=x

全回流对精馏塔n，

lgαm (劳资只想说不考，最讨厌输

lgαm (劳资只想说不考，最讨厌输)(N

+1=

lg(1−xD 1−xw))(管得着嘛你~。。。。。。)

x

=0.3，y

=0.3 7、选择适宜回流比的依据是什么？设备费和操作费分别包括哪些费用？经验上如何选择适宜回流比？答:依据是相平衡方程和

q

线方程。设备费包括精馏塔、再沸器、冷凝器等设备的折旧费，操作剂用量和动力消耗。都说了是经验我怎么会知道！！！！！！劳资又不是工程师怎么会有经验！！！劳资真实受够了化工

通常操作回流比为最小回流比的

1.1~2.0

倍。需理论板数如何变化？对于一现场运行的精馏塔，在保证

D/F

不变的条件下回流比增大或减小，塔顶馏出液和釜液的量及组成有何变化？

增大，精馏提馏操作线原理平衡线，理论塔板数减小。对于操作型计算，R

增大，塔顶和塔釜冷凝量均增加，x

增大，x

减小。 化？假设其他因素保持不变，塔板效率保持不变。(没带草稿纸，要记得算哦~) 原料液中易挥发组分浓度上升从物料角度来看，、、

不变，x

增大，故

x

减小，x

减小

原料液的量适当增加原料液的温度升将进料板的位置降低塔釜加热蒸汽的压力增大塔顶冷却水的用量减少

D/F

增大，问是否可用增大回流比的方法得到任意的

x

？用增大回流比的方法来提高

x

受哪些条件的限制？答：用于何种情况？挟带剂和萃取剂如何选择？试习题

28、设计一精馏塔，其物料性质、进料量及组成、馏出液及釜液组成、回流比、冷却水温器所需蒸汽量是否改变？列条件改变，问馏出液及釜液组成有何改变？假设其他条件不变，塔板效率不变。（1）回流比下降；（2）原料中易挥发组分浓度上升；（3）进料口上移。成增大。(2)

xF

上升，馏出液组成增大，釜液组成增大。（3）馏出液组成减小，釜液组成增加。30、在精馏塔操作中，若

维持不变，而

xF由于某种原因降低，问可用哪些措施使

xD

维持不变？并比较这些方法的优缺点。解：可以采用以下措施：（1）增大回流比

R，但会减少塔顶产品产量（2）降低进料管位置，缺点是釜液组成增大，使塔底产品纯度下降（3）减少进料的焓（如有可能，即原来的料液提馏段回流比，但以减小塔顶产品产量为代价。用多于一法的组合。第七章

固体干燥1、通常物料除湿的方法有哪些？答：机械除湿、吸附除湿、热能除湿2、为什么说干燥过程及时传热过程又是传质过程？答：经预热的高温热空气与低温湿物料接触时，表面水分阴受热气化扩散至空气中并被空气带质过程。3、在

相同的条件下，提高压力对干燥操作是否有利？为什么？4、湿球温度和绝热饱和温度有何区别？对那种物系二者相等？时温度，此过程中可认为空气的温度和湿度不绝热饱和温度时一定量不饱和空气和大量水密水系统，可近似认为两者相等。5、通常湿空气的露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何？在什么条件下三者相等？答：不饱和湿空气：t＞t

＞t

饱和湿空气：t=t

=t

P−φpsP−φps

一定时，法是否正确？为什么？H

=

0.622 φpsH=f(φ,t),t

一定时，ps一定，φ越大，H越大(前提)7、连续干燥过程的热效率是如何定义的？为提高干燥热效率可采取哪些措施？答：η

=

×1