化工原理思考题.docx

1、化工原理思考题第一章 流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体

2、的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。问题4. 静压强有什么特性?答4 静压强的特性： 静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；压强各向传递。问题5. 图示一玻璃容器装有水，容器底面积为810-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答51）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。 2）部压强p=gh=10009

3、.810.5=4.91kPa； 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa部压强4.91kPa。 因为容器壁给了流体向下的力，使部压强大于外部压强。问题6.图示两密闭容器盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。R1不变，因为该U形管两边同时降低，势能差不变。问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?答7由静力学方程可以导出p=H(冷-热)g，所以H增加，压差增加，拔风量大。问题8.什么叫均

4、匀分布? 什么叫均匀流段? 答8前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?答9重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。问题10. 如下图，水从小管流至大管，当流量V、管径D、d与指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R的大小关系如何？为什么？.(可忽略粘性阻力损失)答10R=R，因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。题10附图 题11附图问题11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系，在以下三个关系中选择出

5、正确的： (1)pB pA答11选（1）pBpA；因为管道出口通大气，出口压力等于pA，而B处的位置比出口处高，所以，压力较低。问题12. 层流与湍流的本质区别是什么?答12是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。问题13. 雷诺数的物理意义是什么?答13惯性力与粘性力之比。问题14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些?答14P=32uL/d2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。问题15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?答15当壁面凸出物低于层流层厚度，表达不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，与Re无关的区域，称为

6、完全湍流粗糙管。问题16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按ude2/4计算流量?答16定义为4A/。不能按该式计算流量。问题17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度? 答17因为质量守恒，直管不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只表达在压强的变化上。问题18. 如附图所示管路，试问：(6)B阀不动(半开着)，A阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1h2)如何变化？(7)A阀不动(半开着)，B阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1h2)如何变化？题18附图题19附图答18(1)

7、h1下降，h2下降，(h1-h2)下降；(2)h1上升，h2上升，(h1-h2)下降。问题19. 图示的管路系统中，原1, 2 ,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V和各支管流量V1, V2, V3将如何变化？答19qV、qV1下降，qV2、qV3上升。问题20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什么?答20不一定，具体要看管路状况是否变化。第二章 流体输送机械问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程? 答1流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?答2离心泵的压头与流量，转速，叶片形状与直径大小有关。

8、问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点? 答3后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高，这是它的优点。它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。问题4. 何谓气缚现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止气缚?答4因泵流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。灌泵、排气。问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?答5离心泵的特性曲线指HqV，qV，PqV。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状与直径大小。问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有

9、哪些调节流量的方法?答6离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。调节出口阀，改变泵的转速。问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失Hf, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？答7随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水

10、量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么? 答8从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m、qV=0点和H=13m、qV=3m3/h点，显然，管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。问题9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免汽蚀?答9泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。问题10. 什么是正位移特性?答10流量由泵决定，与管路特性无关。问题11往复泵有无汽蚀现象？答11往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压

11、强所决定的。问题12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？答12这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。问题13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与无关, 而风机的全风压PT与有关?答13通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按P=可知与无关时，P与成正比。问题14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实

12、际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?题14附图答14风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。第三章 液体搅拌问题1. 搅拌的目的是什么? 答1混合(均相)，分散(液液，气液，液固)，强化传热。问题2. 为什么要提出混合尺度的概念? 答2因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面。问题3. 搅拌器应具备哪两种功能?答3产生强大的总体流动，产生强烈的湍动或强剪切力场。问题4. 旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器, 各有什么特长和缺陷? 答4旋桨式适用于宏观调匀，而不适用于固体颗粒悬浮液；涡轮式适用于小尺度均匀，而

13、不适用于固体颗粒悬浮液；大叶片低转速搅拌器适用于高粘度液体或固体颗粒悬浮液，而不适合于低粘度液体混合。问题5. 要提高液流的湍动程度可采取哪些措施?答5提高转速。阻止液体圆周运动，加挡板，破坏对称性。装导流筒，消除短路、消除死区。问题6. 大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线? 为什么？答6只要几何相似就可以使用同一根功率曲线，因为无因次化之后，使用了这一条件。问题7. 选择搅拌器放大准则时的基本要什么? 答7混合效果与小试相符。第四章 流体通过颗粒层的流动问题1. 颗粒群的平均直径以何为基准? 为什么? 答1颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准。因为颗粒层流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒

14、表面积的大小有关。问题2. 数学模型法的主要步骤有哪些?答2数学模型法的主要步骤有简化物理模型建立数学模型模型检验，实验定模型参数。问题3. 过滤速率与哪些因素有关?答3过滤速率u=dq/d=P/r(q+qe)中，u与P、r、q、qe均有关。问题4. 过滤常数有哪两个? 各与哪些因素有关? 什么条件下才为常数?答4K、qe为过滤常数。K 与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；qe 与过滤介质阻力有关。恒压下才为常数。问题5. opt 对什么而言? 答5opt 对生产能力(Q=V/)最大而言。Q在V图上表达为斜率，切线处可获最大斜率，即为opt 。问题6. 回转真空过滤机的生产能力计算时,

15、 过滤面积为什么用而不用？该机的滤饼厚度是否与生产能力成正比？答6考察方法是跟踪法，所以过滤面积为，而表达在过滤时间里。不，滤饼厚度与成正比，例如，转速愈快，生产能力愈大，而滤饼愈薄。问题7强化过滤速率的措施有哪些？答7强化过滤速率的措施有改变滤饼结构；改变颗粒聚集状态；动态过滤。第五章 颗粒的沉降和流态化问题1. 曳力系数是如何定义的? 它与哪些因素有关?答1=FD/(Apu2/2)。它与Rep(=dpu/)、有关。问题2. 斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何? 应用的前提是什么? 颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？答2 ut=d2(p-)g/(18)。前提Re2。当颗粒dp很小

16、，ut很小时。问题3. 重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关? 降尘室的高度是否影响气体处理量?答3沉降室底面积和沉降速度。不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了。问题4. 评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个?答4分离效率、压降。问题5. 为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的? 锥底为何须有良好的密封?答5低负荷时，没有足够的离心力。锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起。问题6. 广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么?答6狭义流态化指操作气速u小于ut的流化床，广义流化床则包括流化床、载流床和气力输送。问题7. 提高流化质量的常用措施有哪几种? 何谓生不稳定性?答

17、7增加分布板阻力，加部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作。空穴的恶性循环。问题8. 气力输送有哪些主要优点?答8系统可密闭；输送管线设置比铺设道路更方便；设备紧凑，易连续化、自动化；同时可进行其他单元操作。第六章 传热问题1. 传热过程有哪三种基本方式?答1直接接触式、间壁式、蓄热式。问题2. 传热按机理分为哪几种?答2传导、对流、热辐射。问题3. 物体的导热系数与哪些主要因素有关?答3与物态、温度有关。问题4. 流动对传热的贡献主要表现在哪儿?答4流动流体的载热。问题5. 自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热?答5加热面在下，制冷面在上。问题6. 液体沸腾的必要条

18、件有哪两个?答6过热度、汽化核心。问题7. 工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作? 为什么?答7核状沸腾状态。以免设备烧毁。问题8. 沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手?答8改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面力。问题9. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?答9避免其积累，提高。问题10. 为什么低温时热辐射往往可以忽略, 而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式?答10因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。问题11. 影响辐射传热的主要因素有哪些?答11温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。问题12. 为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热

19、系数？答12相变热远大于显热；沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。问题13. 有两把外形相同的茶壶，一把为瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，壶的水温下降比银壶中的快，这是为什么？答13瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。问题14. 若串联传热过程中存在某个控制步骤, 其含义是什么?答14该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。问题15. 传热基本方程中, 推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些?答15K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。问题16. 一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133的饱和蒸汽可将油从4

20、0加热至80。若现欲增加50%的油处理量，有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80，这个方案是否可行？答16可行。问题17. 为什么一般情况下, 逆流总是优于并流? 并流适用于哪些情况?答17逆流推动力tm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。问题18. 解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个?答18传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。问题19. 在换热器设计计算时，为什么要限制大于0.8？答19当0.8时，温差推动力损失太大，tm小，所需A变大，设备费用增加。第七章 蒸发问题1. 蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些?答1溶质常

21、析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。问题2. 提高蒸发器液体循环速度的意义在哪? 降低单程汽化率的目的是什么?答2. 不仅提高，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。问题3. 为什么要尽可能扩大管沸腾时的气液环状流动的区域?答3. 因该区域的给热系数最大。问题4. 提高蒸发器生产强度的途径有哪些?答4. u，降低单程汽化率，K；提高真空度，t，增加传热推动力。问题5. 试分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度、温度、完成液浓度、加热蒸汽压强以与冷凝器操作压强均相等？答5. 单效间歇蒸发起先小，生产能力大。问题6. 多效蒸发的效数受哪些限制?答6. 经济上限制：W/D的上升达不到与效数成正比，W/A的下降比与效数成反比还快；技术上限制：必须小于T-t0，而T-t0是有限的。问题7. 试比较单效与多效蒸发之优缺点?答7. 单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性高。