化学工程基础简答

简述乌氏粘度计测粘度的原理？答：乌氏粘度计通过测定一定体积V的流体，流过一定长度L的毛细管，所需时间t来计算流体的粘度。它的原理就是基于分析流体流过毛细管的阻力。请解释离心泵的气缚和气蚀现象，如何预防？答：由于泵内存在空气，启动泵后吸不上液体的现象，称“气缚”现象。为防止“气缚”现象发生，离心泵在启动前务必在泵体内灌满液体。由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将部分汽化，形成大量的蒸气泡。离心泵叶轮在气泡形成和破裂的过程中发生的剥蚀现象，称“气蚀”现象。为防止“气蚀”现象发生，泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。什么是离心泵的工作点？答：管路的特性曲线与离心泵特性曲线的交点就是离心泵在该管路中的工作点，表示了离心泵在该特定管路中实际的输送流量和压头。影响对流传热系数的主要因素有哪些？答：影响对流传热系数a的主要因素有流体的物理性质（如流体的密度、粘度、比热容和导热系数）、壁面情况、流动原因、流动状况以及流体是否有相变等。湍流状况下，强化传热过程的途径有哪些？答：湍流情况下，对流传热系数与流速的0.8次方成正比，与管径的0.2次方成反比，所以提高流速或采用小直径管都可以强化传热，尤以前者更为有效。热交换过程的强化途径有哪些？答：由总传热速率方程式f＝KA△tm,可以看出增大传热面积A、平均温差△tm和传热系数K均可提高提供传热速率。因此可从这三方面考虑强化传热的途径。(1)增加传热面积A。如在管内外壁装上翅片、采用螺旋管或粗糙管代替光滑管等；(2)增大传热平均温差△tm。可尽量采用逆流操作；(3)提高传热系数K。可采用导热系数大的流体作载热体；减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻；提高a较小一侧的换热；增大流速，减小层流底层；改变流动条件，在管内加扰流元件等。为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?答：逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度T可接近冷流流体进口温度t，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t可接近热流体进口温度T，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。简述图解法求精馏塔理论塔板数的步骤（要求画示意图）。答：1、作平衡线（x-y图）和对角线；2、作精馏段操作线：过（xD,xD）作垂直线交对角线于a点，在y轴上找截距为xD/(R+1)的b点，直线ab即为精馏段操作线。3、作进料线：过（xF,xF）d点作斜率为q/(q-1)的直线交ab于M点，dM即为进料线。4、作提馏段操作线：过（xW,xW）作垂直线交对角线于c点，连接c、M两点即得提馏段操作线cM。5、画直角阶梯，求理论塔板数：从a点开始，在平衡线与两操作线之间作水平线和铅垂线构成的阶梯，直到铅垂线跨过C点为止，阶梯数减一即为精馏过程所需理论塔板数（不含再沸器）。示意图如下图所示。简述简捷法求精馏塔理论塔板数的步骤。答：简捷法求精馏塔理论塔板数的步骤如下：(1)根据物性和分离要求，求出Rmin，选择合适的R;(2)求出全回流下的Nmin，对接近理想的物系，可应用芬斯克方程计算；(3)应用吉利兰图，以(R-Rmin)/(R+1)为横坐标，由该图查得纵坐标(N-Nmin)/(N+2)，求出所需的理论板数N。简述精馏产品质量的影响条件。答：精馏产品质量的影响条件有加料位置、进出物料的平衡、回流比、进料状况以及产品质量控制和灵敏板。在101.3kPa，20℃下，稀氨水的气液相平衡关系为yA*=0.94xA。若x=0.09；y=0.03答：用相平衡关系确定与实际液相组成x=0.09成平衡的气相组成y*=0.94×0.09=0.085。与实际的气相组成y=0.03相比，y=0.03小于平衡组成y*=0.085，因此氨将从由液相转入气相。即发生解吸过程。吸收两相之间的物质传递过程可分解为哪些步骤？答：吸收过程是溶质在气、液两相间的传递，它包含三个步骤：（1）溶质由气相主体到两相界面，气相内的物质传递；（2）溶质在相界面上溶解，气相转入液相；（3）溶质自相界面到液相主体，液相内物质传递。影响扩散系数的因素有哪些？答：影响扩散系数的因素有扩散组分本身的性质、扩散组分所在介质的性质、温度、压力以及浓度。简述双膜理论的基本论点。答：双膜理论的基本论点如下：A、相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一层虚拟的气膜和液膜。膜内为层流，溶质A以分子扩散方式通过气膜和液膜。B、在相界面处，气液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力。C、在膜层以外，气液两相流体都充分湍不动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力。传质阻力主要集中在虚拟的停滞膜。对填料塔中填料的要求有哪些？答：对填料塔中填料的基本要求有比表面积大；孔隙率大；堆积密度小；机械强度大，稳定性好；价格便宜。在如下图所示的塔板负荷性能图中a、b、c、d和e线的名称各是什么。解释设计塔板的操作弹性。答：在塔板负荷性能图中a、b、c、d和e各线的名称分别是：漏液线或气