化工原理实验(思考题答案)Word格式文档下载.docx

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垂直放置：

z=L（管长）

11.影响流动型态的因素有哪些？

用Re判断流动型态的意义何在？

影响流动类型的因素有：

内因：

流动密度、粘度；

外因：

管径d、流速u,即。

用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。

12.直管摩擦阻力的来源是什么？

来源于流体的粘性流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。

其外因或内部条件可表示为：

内摩擦力F与两流体层的速度差Δ成正比；

与两层之间的垂直距离Δy成反比；

与两层间的接触面积A与成正比。

13.影响直管阻力的因素是什么？

如何影响？

根据直管助力与管长、管经d、速度u、磨擦系数有关系。

它与、、u2成正比，与d成反比。

实验2离心泵特性曲线的测定

1.为什么启动离心泵前要向泵内注水？

如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？

为了防止打不上水、即气缚现象发生。

如果注水排完空气后还启动不起来。

①可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。

②电机坏了，无法正常工作。

2.为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？

防止电机过载。

因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。

根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。

3.为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？

这种方法有什么优缺点？

是否还有其它方

法调节泵的流量？

调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。

这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。

也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。

还可以用双泵并联操作。

4.正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？

不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

5.为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？

使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。

6.离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？

离心泵的特性曲线与管路无关。

当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。

7.为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？

流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。

大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率×

电动机效率，而轴功率N又为：

，当N=恒量，Q与H之间关系为：

Q↑H↓而而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

8.离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？

离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。

离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。

9.离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？

往复泵的送液能力是否采用同样的调节方法？

离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。

往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。

若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。

所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。

10.试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200 

kg·

m-3的盐水，（忽略粘度影响），在相同量下泵的扬程是否变化？

同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？

同一排量时的功率是否变化？

本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。

由离心泵的基本方程简化式：

可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大。

即：

ρ↑N↑。

又因为 

其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。

11.离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？

在一定转速下测定离心泵的性能参数及特性曲线有何实际意义？

为什么要在转速一定的条件下测量？

离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。

因为，，根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。

只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。

12.扬程的物理意义是什么？

它是指离心泵对单位重量（1N）的液体能提供的有效能量，其单位为m。

即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。

13.泵的效率为什么达到最高值后又下降？

由当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积就会减少所以效率会下降。

实验3　恒压过滤常的测定

1.空气被抽入滤液瓶会导致什么后果？

空气抽入滤液瓶会有许多气泡，这些气泡占据滤液瓶中一定量的体积，使滤液的计量不准。

2.启动前，为什么先用手旋转一下搅拌轴？

因为长久不用，怕搅拌轴粘连，或锈死，而损坏搅拌电机。

3.如果空气从计量瓶下部漏入，如何处置？

放出计量瓶中的液体，在旋塞上薄薄地涂一层凡士林，旋塞插入后，轻轻旋几下，即可。

4.启动真空泵前，为什么先要打开放空阀7？

关闭旋塞4及放液阀10？

打开放空阀是为了排除系统中的空气，关闭旋塞4及放液阀10，防止提前抽滤，及把空气从放液阀抽入。

当抽滤开始滤液瓶中有液体时，不提前关闭放液阀，液体会流光。

5.怎样用放空阀调节系统内的真空度？

旋塞顺时针旋转，是开还是关?

系统内的真空度变大还是变小？

旋塞顺时针旋转，关闭出口阀，系统内真空度变大。

6.要降低真空表读数时，采取什么措施？

打开放空阀至全开，真空表读数就可降低。

7.停止抽滤后，为什么要利用系统内的压强把吸附在吸滤器上的滤饼反冲到滤浆槽中？

吸附在吸滤器上的滤饼，用一般冲洗的方法不容易冲去，只有靠反冲才能将其冲到滤浆槽中。

8.停止抽滤后，可否先放出计量瓶中的滤液，然后反冲？

不能先放滤液，滤液放出后，系统容积增大，压强变小，反冲速度减慢。

9.计算时，为什么要考虑系统内的存液量？

系统存液量在零刻度以下，我们是从零刻度开始记时，在记时前，抽滤已经开始，当然应该考虑系统内的存液量。

10.为什么q要取平均值？

作出与的关系线？

因为随着过滤进行，滤饼加厚，阻力增大，单位面积通过的滤液体积是变数，所以应该取平均值。

。

11.计算时，在直线上取点的位置与计算结果有无关系？

无关系。

是一条直线，斜率为直线确定后，该线斜率是定值。

12.为什么与关系线画在方格纸上？

而Δp～K的关系线却标绘在双对数坐标纸上？

因为的数值与比较不大，所以前者可在方格纸上标绘，后者应在双对数坐标纸上标绘。

13.真空过滤时，过滤速度随真空度如何变化？

过滤速度随真空度增大面增大。

因真空度越大，绝压越小而压强差越大。

即过滤的推动力越大，所以过滤速度随之增加。

14.什么叫恒压过滤？

它与真空有什么关系？

恒压过滤是在恒定压强差下进行的过滤。

恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，但因推动力作恒定，因而过滤速率逐渐变小。

恒压过滤，系统真空度不变，因只有这样压强差才能恒定。

15.恒压过滤时，随着过滤时间的增加，过滤速率如何变化？

因为随着时间的推移，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，因而过滤速率逐渐变小。

16.过滤完毕，为什么必须把吸滤器冲洗干净？

过滤完毕，吸滤器上的滤饼或残渣是湿的，还比较容易冲洗。

如果隔一段时间，滤渣干了既堵塞了介质的孔隙，又牢牢粘附在吸滤器内，影响下次操作。

17.恒压过滤时，如何保证溶液的浓度不变？

①把抽滤瓶中的水倒回滤浆槽中。

②及时补充点清水。

③滤渣（滤饼）必须倒回滤浆槽中。

实验4气～汽对流传热实验

1.为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？

为使系统的换热充分恒定。

2.为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？

让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。

3.为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？

因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。

4.什么情况下用双对数坐标系作图？

（1）测量的数据范围大。

（2）在双对数坐标系中函数关系为线性关系。

5.气-汽换热的结果是什么？

冷空气变成热空气；

水蒸气变为冷凝水。

6.为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？

为使不凝性的气体排出。

7.为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？

8.本实验是由哪几大装置组成？

空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。

9.准数关联式Nu=ARemPr0.4应用范围？

（1）流体无相变，

（2）在圆形直管内流动，（3）作强制湍流

实验5 

填料吸收塔流体力学特性实验

1.流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？

当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。

当填料层上有液体喷淋时，填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。

2.填料塔的液泛和哪些因素有关？

填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。

3.填料塔的气液两相的流动特点是什么？

填料塔操作时。

气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。

4.填料的作用是什么？

填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。

5.从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？

改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，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，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。

对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好

6.从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？

水吸收氨气是气膜控制。

7.填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？

液封的目的是保证塔内的操作压强。

8.在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？

当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。

9.取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？

取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。

10.为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？

流量计的刻度是以20℃，1的空气为标准来标定。

只要介质不是20℃，1 

的空气，都需要校正流量。

11.如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？

平衡常数增大，平衡线的斜率增大，向上移动；

操作线不变。

12.实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？

利用吸收瓶。

在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气通过吸收瓶时，其中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。

13.在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？

可以。

在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。

14.控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？

答:

吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：

流率、温度、浓度。

对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。

总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。

吸收剂进口浓度是控制和调节吸收效果的又一主要因素。

吸收剂进口浓度降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。

15.试说明精馏和吸收的相同点和不同点？

不同点：

精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔内必须有回流；

吸收是利用组分溶解度的不同进行分离。

相同点：

都属于相际传质。

16.若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改变？

尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。

17.吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？

尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。

18.如何确定液泛点气速？

在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。

当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。

所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降—气速曲线的斜率加大。

当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。

19.实际操作选择气相流量的依据是什么？

通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。

在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。

20.在不改变进塔气体浓度的前提下，如何提高出塔氨水浓度？

当Y1不变时，由X1=G（Y1-Y2）/L+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。

21..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分别如何变化？

是否与理论分析一致，为什么？

由记录测定两组体积吸收系数可以看出，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HOG不变，与理论分析差不多。

22.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？

因为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。

实验6 

精馏塔的操作和塔效率的测定

⑴在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？

相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

⑵求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？

需用定性温度求解，即：

⑶在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？

如何防止溶液瀑沸？

如何处理？

答；

①初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

②在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。

③出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。

⑷取样分析时，应注意什么？

取样时，塔顶、塔底同步进行。

分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

⑸写出本实验开始时的操作步骤。

①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。

当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

⑹实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？

判断操作稳定的条件是：

塔顶温度恒定。

温度恒定，则塔顶组成恒定。

⑺分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？

折光率由高到底的顺序是：

塔底，进料，塔顶。

⑻在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？

可能的原因是：

釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？

塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

⑾实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？

釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

⑿在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？

精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但无暇将液体；

塔顶出现回流液体，从塔定下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。

⒀如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的

浓度如何改变？

塔顶下降，上升

⒁如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？

塔顶上升，下降。

⒂如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？

塔顶产品不合格。

⒃为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？

打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打开塔底自动溢流口，塔底出料。

⒄如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？

原因可能是：

塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。

⒅在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？

在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。

⒆在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？

塔顶下降，上升。

⒇用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个？

先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

实验7洞道干燥实验

1.如何提高干燥速率？

（1）提高干燥介质温度 

（2）增大介质流速，减薄边界层厚度等，提高对流传热系数。

也可提高对流传质系数，利于提高干燥速度 

（3）降低干燥的压力 

2.影响干燥速率的因素有哪些？

（1）热干燥气的温度和温度 

（2）干燥气的流速和流量 

（3）操作压力 

3.干燥必要的条件是什么 

？

物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中水汽的分压，两者差别越大，干燥操作进行得越快。

所以干燥介质时将汽化的水汽带走，以维持一定的扩散推动力，若干燥介质为水汽所饱和，则推动力为零，这时干燥操作即停止进行。

3.在70～80℃的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？

通常要获得绝干物料采用什么方法？

不能，相当一部分时间后会达到平衡，即达到平衡含水量，而平衡含水量所对应的湿度不为0；

为得到绝干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面积，也可以换用其他的干燥设备。

4.测定干燥速率曲线有何意义？

它对设计干燥器及指导生产有些什么助？

研究干燥速率曲线，可以据此使干燥速度控制在恒定干燥阶段，防止被干燥物开裂等不希望出现的情况发生。

5.使用废气循环对干燥作业有什么好处？

干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？

怎样调节新鲜空气和废气的比例？

节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。

在干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度，降低干燥速率防止物料经历过高的温度变质。

6.为什么在操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器？

干燥过程中，如果先开电热器，产生的热量如果没有鼓风机吹，将会使设备烧坏。

先将风机打开，电热器散发的热量便能及时地被风带走。

鼓风机起动需要很大的起动电流，如果电热器开着，可能会造成线路过载。

但如果先开鼓风机，起动电流中便少了电热器的电流量，这样对于电路更安全。

7.湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，这样做有什么好处？

湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，好处：

一是使湿空气的相对湿度下降，增大了其吸取水汽的能力；

二是提高其温度，增大焓值，使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需的热量，同时还提高了干燥器热效率。

8.在对流干燥过程中。

为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？

因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使干燥能稳定连续地进行。

故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。

实验8板式塔流体流动性能的测定（筛板塔）

（1）试说明筛板塔的特点？

结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也小，操作弹性小，筛孔小时易堵塞。