化工原理实验思考题答案.docx

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化工原理实验思考题答案

实验1单项流动阻力测定

（1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门,

答:

由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧

毁线圈。

（2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力

实验对泵灌水却无要求，为什么,

答:

阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，

所以不需要灌水。

（3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗,为什么,

答:

水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程:

Z，P,g,Z，p,g,当p,p时,Z,Z11221212

（4）怎样排除管路系统中的空气,如何检验系统内的空气已经被排除干净,

答:

启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。

关闭出口阀后，打开

U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，

证明系统中空气已被排除干净。

（5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘,

答:

因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可

以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法,它们各有什么特点,（6

答:

测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。

转子流量计，随

流量的大小，转子可以上、下浮动。

U形管压差计结构简单，使用方便、经济。

差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差

~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

（7）读转子流量计时应注意什么,为什么,

答:

读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。

如果仰视或俯视，则刻度不准，

流量就全有误差。

（8）两个转子能同时开启吗,为什么,

答:

不能同时开启。

因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。

（9）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯,

答:

顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，

久而久之就形成习惯。

当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。

（10）使用直流数字电压表时应注意些什么,

答:

使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零

点。

如果有波动，取平均值。

（11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化,为什么,

答:

压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。

22Z，P,g，u2g,Z，p,g，u2g,111222

d=d?

u=u又?

=zz（水平管）?

=PP12121212

（12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变,往复泵的送液能力是否

也可采用同样的调节方法,为什么,

答:

离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。

往复泵是正往移泵流量与扬程无关。

若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损坏。

（13）本实验用水为工作介质做出的λ,Re曲线，对其它流体能否使用,为什么,

答:

能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、、变化。

u、,

（14）本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流

动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R的计算过程到ΔPf

和公式是否与水平管完全相同,为什么,

答:

过程一样，公式（通式）相同，R值的计算结果不同。

通式:

p,p,（,,,）gR，,gz12ABB

水平放置:

z=0p,p,（,,,）gR12AB

垂直放置:

z=L（管长）p,p,（,,,）gR，,gL12AB

（15）测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据,

答:

流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应取瞬时值、

即同时读数。

（16）作λ,Re图时，依点画线用什么工具,点在线的一侧还是两侧,怎样提高

做图的精确度,做图最忌讳什么,

答:

用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。

点应在线的两侧，以离线的距离最近为

原则。

最忌讳徒手描。

（17）实验结果讨论中，应讨论什么,

答:

（1）讨论异常现象发生的原因;

（2）你做出来的结果（包括整理后的数据、画

的图等）与讲义中理论值产生误差的原因。

（3）本实验应如何改进。

（18）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,答:

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，R,du,,e

这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。

（19）直管摩擦阻力的来源是什么,

答:

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。

F,,A,u,y

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成正比;与两Δ,

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。

（20）影响直管阻力的因素是什么,如何影响,

2l答:

根据直管助力与管长、管经d、速度u、磨擦系数有关系。

它与、h,,lu2d,,f

2l、成正比，与ud成反比。

实验2离心泵特性曲线的测定

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,

答:

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。

可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。

电机坏了，无法正常工作。

为什么离心泵启动时要关闭出口阀门,

答:

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。

离心泵特性曲线测定过程中点不可丢，为什么,Q,0

答:

Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。

丢了，做出来的图就有缺憾。

启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮,

答:

为了保护功率表。

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,

答:

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。

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,

答:

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。

为什么在离心泵进口管下安装底阀,从节能观点看，底阀的装设是否有利,你

认为应如何

改进,

答:

底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，

目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。

从节能观点看，底阀的装设

肯定产生阻力而耗能。

既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。

为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀,

答:

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。

离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关,

答:

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。

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,答:

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:

而N,N,,,QH102,e

H,pg而H?

所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解,

答:

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。

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,为什么,

答:

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。

-3?

试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200kg的盐水?

m，（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,

答:

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:

2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，，H,uccos,gT22,

的轴功率随流体密度增大而增大。

即:

ρ?

。

，，，，N,N,,,QH102,e

2又因为其它因素不变的情况，，H,p,p,g,u2g,H,,，，p,p,g,ga11f0,1a1

下Hg?

而安装高度减小。

离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。

试定性解

释以上两部

件采用此种结构的理由。

答:

蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。

叶片弯曲方向

与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。

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,

答:

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

23，，根据以上比例定律，转速对Q、QQ,nn，，，，HH,nnNN,nn121212121212

H、N均有影响。

只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。

扬程的物理意义是什么,

答:

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。

泵的效率为什么达到最高值后又下降,

，，，，答:

由N,N,,,QH102,当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积就当N不变时Q,H,e

会减少所以效率会下降。

离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用,为什么,答:

两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏

转子流量计。

启动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路,如何切断,答:

为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。

记录实验数据时，为什么同时取瞬时值,

答:

因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。

实验3恒压过滤参数的测定

过滤中，为什么要让过滤介质平行于液面,

答:

防止空气进入漏斗，影响真空抽滤。

空气被抽入滤液瓶会导致什么后果,

答:

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。

启动前，为什么先用手旋转一下搅拌轴,

答:

因为长久不用，怕搅拌轴粘连，或锈死，而损坏搅拌电机。

为什么不允许搅拌在高速档启动,

答:

高速启动易损坏电机，如同骑自行车，开汽车，要逐渐提速。

如果空气从计量瓶下部漏入，如何处置,

答:

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。

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,答:

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。

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,

答:

旋塞顺时针旋转，关闭出口阀，系统内真空度变大。

要降低真空表读数时，采取什么措施,

答:

打开放空阀至全开，真空表读数就可降低。

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,

答:

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。

停止抽滤后，可否先放出计量瓶中的滤液，然后反冲,为什么,答:

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。

计算时，为什么要考虑系统内的存液量,

答:

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。

qq,,,q?

为什么q要取平均值,作出与的关系线,

答:

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。

。

q~,,,q的关系线,本处省略

2K?

计算时，在直线上取点的位置与计算结果有无关系,为什么,

,,q,2qK，2qK2K答:

无关系。

是一条直线，斜率为直线确定后，该线斜率是e

定值。

q,,,q?

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,

答:

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,p~Kq~,,,q

双对数坐标纸上标绘。

讨论实验结果，应重点分析、解决什么问题,

答:

（1）实验中不合常规的实验现象;

（2）实验结论合不合理。

找出原因;（3）产生

误差的原因，找出改进的的办法。

真空过滤时，过滤速度随真空度如何变化,为什么,

答:

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。

什么叫恒压过滤,它与真空有什么关系,

答:

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,p

空度不变，因只有这样压强差才能恒定。

恒压过滤时，随着过滤时间的增加，过滤速率如何变化,答:

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。

过滤完毕，为什么必须把吸滤器冲洗干净,

答:

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。

恒压过滤时，如何保证溶液的浓度不变,

答:

把抽滤瓶中的水倒回滤浆槽中。

及时补充点清水。

滤渣（滤饼）必须倒回

滤浆槽中。

实验4气,汽对流传热实验

为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上,

答:

避免干烧，造成加热管损坏

为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计,

答:

防止水量不够或水量太多溢出。

为什么向保温瓶中加冰水混合物,

答:

保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。

为什么将数字电压表预热,

答:

保证测量的准确性。

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,答:

为使系统的换热充分恒定。

为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机,

答:

让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。

为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线,答:

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。

什么情况下用双对数坐标系作图,

答:

（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。

气-汽换热的结果是什么,

答:

冷空气变成热空气;水蒸气变为冷凝水。

为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子,

答:

为使不凝性的气体排出。

实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么,

答:

设计原理是柏努利方程。

使用孔板流量计时应注意什么,

答:

不要超出测量范围。

对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求?

答:

不与被测流体反应，互溶。

所测压差与U形管的粗细有无关系,

答:

没关系。

所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系,

答:

有关系。

压差与U形管中的指示液的高度差有无关系,

答:

有关系。

旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么,答:

反比关系。

为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据,

答:

为使系统的换热充分恒定。

本实验是由哪几大装置组成,

答:

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。

m0.4?

准数关联式Nu=APrRe应用范围,

答:

（1）流体无相变，

（2）在圆形直管内流动，（3）作强制湍流

实验5精馏塔的操作和塔效率的测定

在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法,?

答:

相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

求解q线方程时，C，γ需用何温度,p，mm

答:

需用定性温度求解，即:

t,（t，t）2Fb

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;?

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。

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。

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。

取样分析时，应注意什么,

答:

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。

写出本实验开始时的操作步骤。

答:

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。

记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

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150

V，整个实验过程保持保温电压不变。

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。

实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析,

答:

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。

分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列,答:

折光率由高到底的顺序是:

塔底，进料，塔顶。

在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因,

答:

可能的原因是:

釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因,

答:

可能的原因是:

塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

操作过程中，若发生淹塔现象，是什么原因,怎样处理,

实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快,

答:

釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立,答:

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。

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,

答:

塔顶下降，上升xxDW

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,

上升，下降。

答:

塔顶xxDW

如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果,

答:

塔顶产品不合格。

为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行,

答:

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。

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,答:

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。

在实验过程中，何时能观察到漏夜现象,

答:

在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。

在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化,答:

塔顶下降，上升。

xxDW

用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个,为什么,答:

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6填料吸收塔流体力学特性实验

流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同,

答:

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。

填料塔的液泛和哪些因素有关,

答:

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。

填料塔的气液两相的流动特点是什么,

答:

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。

填料的作用是什么,

答:

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。

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,

答:

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，G

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，NyA2

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,ym

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

1Ka,mka，将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许,yyyy2m

1Ka,mka，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yy

均推动力增大，吸收效果同样将变好

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,答:

水吸收氨气是气膜控制。

填料吸收塔塔底为什么要有液封装置,

答:

液封的目的是保证塔内的操作压强。

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,

答:

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。

取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么,

答:

取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。

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）,

atmatm答:

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

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