化工原理实验思考题答案Word格式文档下载.docx
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测得的压差不代表流体通过流量计的永久阻力损失。
流量计测得的压差ΔP一方面由流体流经孔板产生的永久阻力ΔP1，另一方面由流体流经孔板的流速变化也将产生一定的阻力ΔP2。
3.实验装置各压差计上的“平衡阀”（旁通阀）有何作用？
在什么状况下进行开启或关闭操作？
平衡阀用以调节压差计两臂液柱的平衡。
在实验装置启动运行或结束实验时，平衡阀应该处在开启状态；
在实验装置检验系统内空气是否排净或测量阻力数据是平衡阀应该处在关闭状态。
4.根据管道流体阻力测定的读数，列举1米直管在某一流量下的阻力Hf和摩擦系数λ；
在某一流量下的局部阻力Hf’和局部阻力系数ζ的计算过程，并提供数据完整的实验结果表及用双对数坐标绘制一般湍流区内λ~Re、u~R关系曲线。
计算条件差压计指示液及水的密度：
ρHg13950kg/m3ρCCl41596kg/m3
实验温度20℃ρH2O998.2kg/m3
实验装置提供的有关系数：
a=0.3393n=0.1589
求实验装置流量最大时一米直管的流体阻力Hf；
摩擦系数λ值。
求实验装置流量最大时两米直管内，截止阀的局部阻力H／f；
局部阻力系数ζ值。
阻力实验结果图表2007年10月25日
实验
t（℃）
d（m）
L1（m）
L2（m）
条件
20
0.027
1.00
2.00
R（cmHg）
u（m/s）
Rf1（cmCCl4）
Hf1（J/kg）
Rf2（cmHg）
Hf2（J/kg）
ρ（kg/m3）
μ（cp）
Re
λ
ζ
80.400
3.305
67.10
3.948
55.50
60.684
998.2
1.004
88722.51
0.0195
11.11
59.000
2.815
50.60
2.977
40.10
43.596
75559.93
0.0203
11.00
39.900
2.298
36.30
2.136
28.05
30.389
61679.56
0.0218
11.51
27.400
1.891
25.40
1.495
18.70
20.118
50751.07
0.0226
11.26
17.800
1.512
17.55
1.033
12.40
13.257
40573.21
0.0244
11.60
12.050
1.235
12.70
0.747
8.20
8.638
33137.57
0.0265
11.34
8.200
1.011
9.10
0.535
6.00
6.343
27137.79
0.0283
12.41
5.850
0.847
6.90
0.406
4.30
4.501
22739.62
0.0305
12.54
3.900
0.688
4.90
0.288
2.85
2.945
18454.40
0.0329
12.46
5．如何检验实验装置中的空气已经排净?
排空气操作后，在离心泵运行的状态下，关闭管路中的流量调节阀和各压差计上的平衡阀，观察各压差计上的读数为0是时，表示系统内的空气已经排净。
实验四离心泵特性曲线的测定
1.根据离心泵特性曲线实验所测定的读数，列举某一流量Qi（m3/s）下的实际扬程H；
轴功率N；
总效率η的计算过程，并提供数据完整的原始数据、计算结果表和绘制H—Q；
N—Q；
η—Q特性曲线图。
计算条件：
进出口压力、真空表间的垂直距离hO=0.125（m）；
按η传=1计
进出口管内径d1=0.048（m）d2=0.031（m）
根据电机编号1194的效率η与电机输入功率（W）曲线图，查得电机效率η电（%）数据表你列如下。
计算示例：
a.功率1=格数1×
C=48×
40=1920（W）计算结果表你列如下。
b流速计算
c.扬程计算
d.轴功率计算
e.总效率计算
同理其他数据按以上公式计算得表内结果：
离心泵特性曲线实验原始数据记录及计算结果表功率表常数C=40功率（W）=格数×
C
参数
次序
流量积算仪
读数（m3/h）
流量Q
（l/s）
压力表读数
（MPa）
真空表读数
功率表
（格数）
电机输入功率
（W）
电机效率
η电（%）
扬程H
（MH2O）
轴功率N
泵总效率
η（%）
1
20.94
5.8167
0.115
0.0250
48.0
1920
79.9
16.90
1534.08
62.86
2
20.00
5.5556
0.125
0.0230
47.0
1880
17.50
1502.12
63.49
3
18.96
5.2667
0.134
0.0216
46.0
1840
79.8
18.04
1468.32
63.48
4
17.66
4.9056
0.146
0.0190
45.0
1800
18.72
1436.40
62.72
5
17.00
4.7222
0.152
0.0180
44.5
1780
79.7
19.10
1418.66
62.37
6
14.40
4.0000
0.168
0.0150
41.5
1660
79.1
19.96
1313.01
59.65
7
10.18
3.0500
0.189
0.0102
38.0
1520
78.5
21.12
1193.20
52.96
8
8.86
2.4611
0.196
0.0085
34.0
1360
77.5
21.42
1054.00
49.07
9
6.20
1.7222
0.204
0.0070
31.0
1240
76.4
21.85
947.36
38.97
10
3.19
0.8861
0.206
0.0040
27.0
1080
74.4
21.19
803.52
22.92
11
0.00
0.0000
0.209
23.5
940
72.4
21.43
680.56
2．离心泵启动前为何要引水灌泵？
若灌泵后仍不能正常运行，你认为是什么原因？
离心泵启动前引水灌泵，可避免泵腔产生气膊，也有利于泵进口的吸人真空度。
倘若灌泵后仍不能正常运行，原因有几个方面：
a底阀锈蚀不能自动打开，b进口管污物堵塞，c水面上方至泵腔明显的空气泄漏点，d泵的安装高度大于泵的实际吸入扬程。
3.根据实验数据所知，泵的输送水量越大进口处的真空度越大，为什么？
根据示意图按柏努利方程分析可知：
a.系统流体构成有效回路，形成稳态流动，两截面的位能z0、z1保持不变，大气压P0不变，静压能
不变。
b.两截面间的动能
和
将同步提高。
c.0-0、1-1两截面间无外功加入We，即无有效压头He。
d.由于流体的能量损失与动能成正比，
流量越大
越大，Hf响应增大，因此
减
小，即P1减小（真空度增大）。
4．能否在离心泵的进口管处安装调节阀？
不能。
因为在离心泵的进口管处安装调节阀，会增加吸入管路的压头损失，也有出现增加叶轮汽蚀可能性。
5．两台同型号的离心泵并联，其流量能否增加一倍？
若两泵串联，其扬程能否增加一倍？
由于流量的增大使管路阻力增加，因此两台同型号的离心泵并联后的总流量必然低于原单台泵流量的两倍。
两台泵串联操作的总压头必然低于单台泵压头的两倍。
实验五板框压滤机过滤常数的测定
1．据板框压滤机实验所测定的数据，计算出两种过滤条件下的过滤常数K1和K2；
过滤介质的当量滤液体积Ve1和Ve2；
过滤介质的当量过滤时间θe1和θe2。
并提供数据完整的原始数据表。
a.原始数据记录表
过滤介质（滤布）直径d=120mm，数量2块。
总过滤面积：
（m2）A2=0.022622=5.116×
10-4
过滤常数计算：
100kPa组120kPa组
K1=2/S·
A2=2/46.313·
（2.262×
10-2）2K2=2/S·
A2=2/18.855·
5.116×
=84.4（m3/s）=207.3（m3/s）
过滤介质的当量滤液体积：
Ve=I/S=－24.229/46.313=－0.5232（m3）Ve=I/S=－1.1895/18.855=－0.063（m3）
过滤介质的当量滤液时间：
θe=Ve2/K·
A2=－0.52322/84.4·
10-4θe=Ve2/K·
A2=－0.0632/207.3·
10-4
=－6.339（S）=－0.037（S）
项
目
次
序
实验组数
Ⅰ
Ⅱ
压力（表压）kPa
ΔP1=100kPa
ΔP2=120kPa
滤液体积V（l）
相邻V差
ΔV（l）
算术平均值?
（l）
过滤时间
θ（s）
Δθ（s）
Δθ/ΔV
（s/l）
0.4
0.2
4.3
10.75
3.2
8.00
0.8
0.6
8.8
4.5
11.25
6.8
3.6
9.00
1.2
1.0
14.5
5.7
14.25
12.2
5.4
13.5
1.6
1.4
23.7
9.2
23.00
19.8
7.6
19.0
2.0
1.8
40.1
16.4
41.00
32.3
12.5
31.25
2.4
2.2
70.8
30.7
76.75
48.8
16.5
41.25
2.8
2.6
106.2
35.4
88.50
68.4
19.6
49.00
3.0
148.4
42.2
105.5
92.6
24.2
60.50
3.4
199.5
51.1
127.75
120.2
27.6
69.00
4.0
3.8
260.3
60.8
152.00
150.1
29.9
74.75
12
4.4
4.2
331.3
71.0
177.50
181.5
33.3
78.50
13
4.8
4.6
410.4
197.75
214.8
83.25
14
5.2
5.0
498.1
87.7
219.25
250.2
15
5.6
593.8
95.7
239.25
288.4
38.2
95.50
16
6.0
5.8
696.7
102.9
257.25
330.4
42.0
105.00
17
6.4
6.2
803.9
107.2
268.00
376.4
115.00
18
6.6
914.7
110.8
277.00
425.6
49.2
123.00
19
7.2
7.0
1031.2
116.5
291.2
479.0
53.4
133.50
7.4
1148.4
117.2
293.00
535.6
56.6
141.50
2.在过滤初始阶段，为什么可见滤液是由浑浊变清？
过滤介质中微孔通道的直径可能大于悬浮液中部分颗粒直径，因此，过滤初期会有一些小颗粒穿过而使滤液浑浊，但是颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥”现象，使小于孔道直径的细小颗粒也能被拦截，并开始形成滤饼，由此滤液变清，过滤才有效进行。
3.请阐述板框压滤机的优、缺点和适用场合。
板框压滤机优点：
结构简单、制造方便、占地面积较小过滤面积较小，操作强度高，适应能力强。
缺点；
间歇操作，生产效率低，劳动强度大，滤布损耗也比较快。
适应与中小规模的生产场合。
4.实验板框压滤机的操作分哪几个阶段？
答:
按实验要求配制滤浆滤浆搅拌开泵将滤浆打入衡压罐并搅拌组装板框压滤机衡压罐加压将滤浆按实验设定的压力打入板框压滤机进行压滤对设定的单位滤液量进行
计时并记录过滤结束用衡压水罐的水对滤饼进行清洗打开板框压滤机取出滤饼并对板框压滤机及管路进行清洗。
5.若操作压力提高一倍，过滤效率是否增加一倍？
不。
根据单位过滤面积获得的滤液体积计算公式可知：
，
—滤浆特性常数，因此相同滤浆和时间
，结论：
过滤效率与压力成正比但不成倍数。
实验六管内强制对流传热膜系数的测定
1.根据实验数据，列举某一设定的空气质量流量W状态下，Re、Nu的计算过程。
实验数据表tw2为空气进口侧换热管壁温，tw1为空气出口侧换热管壁温
计算条件质量流量W=0.023（kg/s）；
换热管内径di=32.8－2×
3.5=25.8×
10－3m
换热管长度l=1.45m;
换热管流通截面积S=（25.8×
10－3）2×
0.7854=5.23×
10－4
换热面积A1=π·
di·
l=π×
25.8×
10－3×
1.45=0.1175（m2）
进、出换热器的空气温度T1=80℃、T2=52.5℃；
热空气进、出口的算术平均温度（定性温度）：
T平均（80＋52.5）÷
2=66.25（℃）
查表得：
空气黏度μ=2.04×
10－5（Pa·
s）比热Cp=1.008kJ/kg.℃导热系数λ=2.94×
10-2（W/m·
K）
空气进、出口侧对应的换热管管壁温度tw1=33.5℃、tw2=20℃
由于质量流速
质量流量/流通截面，因此：
求：
该流量状态下的雷诺值：
该流量状态下的努塞尔准数：
（℃）
（W/m2.K）
2．为何要把实验结果关联成Nu—Re的准数方程式的形式，而不用α—W来关联？
影响对流传热系数α的因素太多，如：
流体的种类和相变化；
流体的特性（λ、μ、ρ、cp、β）；
流体温度；
流体的流动状态；
流体流动的原因；
传热面的形状、位置和大小。
因此要以质量流量W来关联，建立一个通式来求各种条件下的α是很困难的，所以通过实验结果关联成Nu—Re的准数间的关系形式，即可求得不同情况下的α的关联式。
3．分析强化传热过程有哪些途径？
在不改变本系统中套管式换热器型式的前提下，如何提高其传热速率？
按照传热速率方程Q=KSΔtm（化原教材上册P229公式4-43）可知，强化传热的途径有：
1）增加传热面积S（既单位体积的传热面积）；
2）增大传热温差Δtm（提高载热体的温度或降低冷流体的温度；
若两流体温度一定时，尽量采用逆流）；
3）主要提高传热系数K，由K值的计算公式可知（化原教材上册P227公式4-42）：
在上述各项热阻中，应重点降低主要热阻数值。
在不改变本系统中套管式换热器型式的前提下，强化传热速率途径可用螺纹管或翅片管代替原有的光滑管（化原教材上册P276）。
本装置的主要热阻是空气的对流热阻，如此即可提高空气的湍流程度，也可增加管壁的传热面积，使空气侧传热系数α1增大（即主要热阻降低），从而使K值有明显的提高。
实验七填料吸收塔的操作及体积吸收系数的测定
1．根据实验采集的数据提供原始数据表，列举某一状态下填料层压力降ΔP与气速u的计算示例，表列完整的计算结果，并绘制ΔP~u的关系曲线图。
原始数据记录表
大气压1030hPa塔径70mm填料层高度39cm标准酸浓度0.2115mol/l环境温度22℃
1）喷淋密度：
0（l/h）2）喷淋密度：
25（l/h）表1～2
空气流量（m3/h）
19.5.
6.5
8.0
9.5
10.5
13.0
15.5
空气压力R（cmCCl4）
31.5
2.1
3.9
7.8
9.7
15.4
21.0
26.4
全塔压差R全（cmH2O）
0.3
9.0
4.1
7.3
12.0
15.2
流量计后空气温度（℃）
23.0
24.3
30.5
32.0
33.0
35.0
36.0
填料层压降ΔP（Pa/m）
75.46
905.5
2264
201.2
301.8
528.2
704.3
931
1836
3018
3823
空塔气速u（m/s）
0.361
0.901
1.444
0.361
0.469
0.578
0.686
0.758
0.939
1.047
1.119
空
气
U型差压计读数
（cmCCl4）
左R
21.3
21.7
右R
28
37.7
空气温度
流量计前
流量计后
38
流量计读数V示（m3/h）
7.5
氨
29.5
氨气温度（℃）
28.0
流量计读数V示（l/h）
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