化工原理实验答案汇编
实验四
1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?
无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由
于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，
所以传热效果不变。
2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么
措施？
不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器
必须设置排气口，以排除不冷凝气体。
3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷
凝水？
冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速
率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。
4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的
壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系
数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数
5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？
基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t
均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。
实验五固体流态化实验
1.从观察到的现象，判断属于何种流化？
2.实际流化时，p为什么会波动？
3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？4流体分布板的作用是什么？
实验六精馏
1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关?
答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。
2．板式塔气液两相的流动特点是什么?
答：液相为连续相，气相为分散相。
3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。
5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节?
答：进料量太大时，塔内的温度较低，组分达不到足够的温度，没有上升蒸汽，故精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象。
（1）减小进料量；（2）升高塔釜温度
6．在部分回流操作时，你是如何根据全回流的数据，选择一个合适的回流比和进料位置的?
答：通过全回流，可以通过作图法求得全回流理论板数NT，再根据总板效率，粗略算出塔板数，从而根据生产要求，确定回流比和进料位置。
7若进料浓度下降,进料口下降还是上升
进料组成的变化，直接影响精馏操作，当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组份带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。若进料中的轻组分的浓度增加时，提馏段的负荷增加。对于固定了提馏段塔板数的塔来说，将造成提馏段的轻组分蒸出不完全，釜液中轻组分的损失加大。同时，进料组成的变化还将引起全塔物料平衡和工艺条件的变化。组份变轻，则塔顶馏分增加，釜液排出量减少。同时，全塔温度下降，塔压升高。组份变重，情况相反。
进料组成变化时，可采取如下措施。
（1）改进料口。组份变重时，进料口往下改；组份变轻时，进料口往上改。
（2）改变回流比。组份变重时，加大回流比；组份变轻时，减少回流比。
（3）调节冷剂和热剂量。根据组成变动的情况，相应地调节塔顶冷剂和塔釜热剂量，维持顶、釜的产品质量不变。
8若测得单板效率超过100%作何解释
在进行精馏操作时,在塔板上由于液体流径长,造成塔板上有明显的浓度差异,使气体分布不
均匀而可能使塔板的单板效率超过100%.
吸收
1．水吸收空气中的二氧化碳属于气膜吸收还是液膜控制？
答：因为二氧化碳极不容易溶于水中，所以为液膜控制。
2．吸收过程的影响因素有哪些？
答：（1）吸收剂的流量、种类；（2）被吸收气体的流量；（3）吸收温度；（4）填料分布的均匀性；（5）吸收塔的压差；（6）吸收塔的液位。
3．气体温度与液体温度不同时，应按哪个温度计算相平衡常数？
答：按气体和液体温度的对数平均值计算。
4．当进气浓度不变时，欲提高溶液出口浓度，可采用哪些措施？
答：（1）降低温度；（2）降低进气的流量；（3）降低吸收剂的流量
5填料吸收塔塔底为什么有液封装置？采用了什么原理
这时采用液封装置是防止塔内气体(一般为有毒有害或者本来就是产品)外漏，造成污染环境或者浪费。还有稳定塔的气压。原理是利用一定高度液体产生的压力抵消塔内产生的压力产生平衡，隔离塔内外气体。
6 填料吸收塔传质系数测定实验中测定kxa有什么工程意义
传质系数是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一
7能否用自来水代替高位槽水？为什么
不能。因为自来水水压不稳，使整个体系成为不稳定体系
8填料塔的液泛和哪些因素有关？
直径一定的塔，可供气、液两相自由流动的截面是有限的。二者之一的流量若增大到某个限度，降液管内的液体便不能顺畅地流下；当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时，便要漫到上层板，产生不正常积液，最后可导致两层板之间被泡沫液充满。这种现象，称为液泛。液泛开始时，塔的压降急剧上升，效率急剧下降。随后塔的操作遭到破坏。主要原因：降液管内液体倒流回上层板. 过量液沫夹带到上层板防止产生液泛的措施是：
(1)按规定的进料量操作；
(2)按规定的回流量操作。
实验八干燥
1、为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后通电加热？
答：防止损坏风机。
2、某些物料在热气流中干燥，希望热气流相对湿度要小；某些要在
相对湿度较大的热气流中干燥，为什么？
3物料厚度不同时，干燥速率曲线又如何变化？
4、湿物料在70℃～80℃的空气流中经过相当长时间的干燥，能否得到绝干物料?
5实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？
6如何判断实验已经结束？
答：当物料恒重时，可判断实验已经结束。
7恒定干燥条件是指什么？
指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定
流化床干燥
1、固体流态化的过程包括固定床流化床气力输送
2、下列叙述正确的是固体颗粒层用气体进行的流态化的形式为聚式流l化固体颗粒层用液体进行的流态化的形式为散式流l化
3、聚式流o床的不正常操作现象主要有沟流与节涌l其中沟流产生的原因颗粒粒度小气流速度小分布板开孔率小
4、聚式流o床的不正常操作现象主要有沟流与节涌l其中节涌产生的原因为颗粒粒度大气流速度大床层高径比大
5、在实验过程中l空气m过预热器后，未发生变化的参数为湿度
6、在实验过程中l测得的床层温度与物料表面温度较为近似，在恒速干燥阶段，其值与下列选项中的哪些参数相同：湿球温度绝热饱
和湿度
7、在干燥过程中l若增加干燥介质空气的流速，则有气速增加，物料的干燥速度变大气速增加，临界湿含量的值变大气速增加，平衡湿含量的值不变
8、在实验过程中l若进口空气的性质恒定，预热器的出口温度越高，则干燥速度越高临界湿含量越高
9、在降速干燥阶段，若空气的干球温度为t，湿球温度为tW，露点为td，物料表面温度为tm，则有tm > tw
10、在干燥过程中l若待干燥物料一定，改变干燥介质空气的性质，下列参数不发生变化的是结合水分
气体扩散系数
1、下面操作正确的是。开始测量数据后，不要改变水浴温度。测量过程中泵要一直开启。
2、实验中使用的游标卡尺的精度为。0.1mm
吸收系数
1、下列关于体积传质系数与液泛的关系正确的是：Kya随液泛程度先增加后减少
2、正确应用亨利定律与拉乌尔定律计算的过程是：吸收计算应用亨利定律精馏计算应用拉乌尔定律
3、判别填料塔压降Δp与气速u和喷淋量l的关系：u越大，Δp越
大l越大，Δp越大
4、判断下列诸命题是否正确？喷淋密度是指单位时间通过单位面积填料层的液体体积
5、干填料及湿填料压降-气速曲线的特征：对干填料u增大△P/Z增大对湿填料u增大△P/Z增大
6、测定压降-气速曲线的意义在于：选择适当的风机
7、测定传质系数kya的意义在于：计算填料塔的高度确定填料层高度
8、为测取压降-气速曲线需测下列哪组数据？测塔压降、空气转子流量计读数、空气温度、空气压力和大气压
9、传质单元数的物理意义为：反映了物系分离的难易程序它反映相平衡关系和进出口浓度状况
10、HoG的物理意义为：它仅反映设备效能的好坏（高低）
11、温度和压力对吸收的影响为：T增高P减小，Y2增大X1减小T 降低P增大，Y2减小X1增大
12、气体流速U增大对KYa影响为：U增大，KYa增大
一、精馏（乙醇—水）实验
1、精馏操作回流比: 越大越好越小越好
2、精馏段与提馏段的理论板: 不一定精馏段比提馏段多或少
3、当采用冷液进料时,进料热状况q值: q>1
4、全回流在生产中的意义在于：用于开车阶段采用全回流操作
产品质量达不到要求时采用全回流操作用于测定全塔效率
5、精馏塔塔身伴热的目的在于：防止塔的内回流
6、全回流操作的特点有：F=0，D=0，W=0
7、本实验全回流稳定操作中，温度分布与哪些因素有关？当压力
不变时，温度分布仅与组成的分布有关
8、判断全回流操作达到工艺要求的标志有：浓度分布基本上不随
时间改变而改变温度分布基本上不随时间改变而改变
9、塔压降变化与下列因素有关：气速塔板型式不同
10、如果实验采用酒精-水系统塔顶能否达到98%（重量）的乙醇产品？(注:95.57%酒精-水系统的共沸组成) 若进料组成大于95.57% 塔釜可达到98%以上的酒精若进料组成大于95.57% 塔顶不能达到98%以上的酒精
11、冷料回流对精馏操作的影响为：XD增加，塔顶T降低
12、当回流比R 13、在正常操作下，影响精馏塔全效率的因素是：物系，设备与操作条件 14、精馏塔的常压操作是怎样实现的？塔顶成品受槽顶部连通大气 15、全回流操作时，回流量的多少受哪些因素的影响？受塔釜加热量的影响 16、为什么要控制塔釜液面高度？为了防止加热装置被烧坏为了使精馏塔的操作稳定为了使釜液在釜内有足够的停留时间 17、塔内上升气速对精馏操作有什么影响？上升气速过大会引起液泛 上升气速过大会造成过量的液沫夹带上升气速过大会使塔板效率下降 18、板压降的大小与什么因素有关？与上升蒸气速度有关与塔釜加热量有关 实验9 流化床干燥实验讲义 ⑴物料去湿的方法有哪些？本实验所用哪种方法？ 答：方法有机械去湿，吸附去湿，供热去湿。本实验所用方法供热去湿中的对流干燥。 ⑵对流干燥过程的特点是什么？ 答：当温度较高的气体与湿物料直接接触时，气固两相间所发生的是热质同时传递的过程。 ⑶空气的湿度是如何定义的 答：空气湿度的定义为每千克绝干空气所带有的水汽量，单位是㎏水/㎏绝干气。 ⑷相对湿度是如何定义的？ 答：空气中的水汽分压与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最大值之比定义为相对湿度。 ⑸湿球温度是指什么温度？跟什么有关？ 答：湿球温度是大量空气与少量水长期接触后水面的温度，它是空气湿度和干球温度的函数。 ⑹湿空气的比容如何定义的？计算式是什么？ 答：湿空气的比容是指1kg干气及其所带的Hkg水所占的总体积。 =（2.83×10-3+4.56×10-3H）（t+273） H ⑺结合水与非结合水如何定义的？两者的基本区别是什么？ 答：借化学力或物理力与固体相结合的水统称为结合水；非结合水是指机械地附着与固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中未与固体结合的那部分水。两者的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。 ⑻本实验中物料的含水量w是用何仪器测得的？如何使用该仪器？ 答：本实验中物料的含水量w是用水分快速测定仪来测定的。 ⑼常用工业干燥器有哪几种？本实验所用哪种类型的干燥器？ 答：常用工业干燥器有厢式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化干燥器、转筒干燥器等。本实验所用是流化干燥器。 ⑽本实验中所用的被干燥物料是什么？有什么特点？ 答：变色硅胶。有颜色遇水由蓝变白的特点且耐热性比较好，有好的吸水性。 ⑾实验中风机旁路阀应如何？放空阀又应如何 答：实验中风机旁路阀一定不能全观、放空阀实验前后应全开，实验中应全关。 ⑿实验操作中升压要注意什么？ 答：升压一定要缓慢升压，以免损坏装置 ⒀干燥器中的剩余物料用什么方法取出？ 答：用漩涡泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。 ⒁直流电机电压不能超过多少伏？ 答：12伏。 ⒂实验操作中进料后注意维持哪三不变？ 答：维持进口温度不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。 ⒃干燥器外壁带电实验操作中要注意什么？ 答：不要用手或身体的其他部位触及干燥器外壁，严防触电。 ⒄干燥过程的经济性主要取决于什么？ 答：鼓泡罩。 ⒅热效率是如何定义的？分析本次实验结果中的热效率。 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、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：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为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、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。 化工原理实验课后思考 题 Revised as of 23 November 2020 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用在什么情况下它是开 着的，又在什么情况下它应该关闭的 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘 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。 （3）涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净； （5）结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关 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。 而停泵时，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。 3、为什么用泵的出口阀门调节流量这种方法有什么优缺点还有其他方法调节流量 答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。确定损失能量，通过改变泵的转速，泵的串并联 （4）离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理为什么 化工原理实验思考题答案 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这 一现象说明了什么？这一高度的物理意义是什么？ 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流 体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？ 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回答以下问题： （1） 各H /值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。 （2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析 其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大， 就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈 正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H //并回答以下问题： （1） 与阀门半开时相比，为什么各测压管内的液 化工原理实验课课后习 题答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 4．待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施？答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。5．测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知，在一定u下，突然扩大ξ，Δp增大，则压差计读数变大；2u?反之，突然缩小ξ，例如：使ξ＝，Δp减小，则压差计读数变小。 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。正如Re在3×103～105范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即λ= 8．在～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范围答：Redu，d为直管内径，m；u为流体平均速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s。为流体的平均黏度，Pa · 8．本实验以水作为介质，作出～Re曲线，对其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为在湍流区内λ=f（Re， ）。说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什么流体与-Re无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一个-Re关系。 9．影响?值测量准确度的因素有哪些答：2dp，d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度，m/s；p为两测压点之间的压强差，Pa。△p=p1-p2，p1为上游测压截面的压强，Pa；p2为下游测压截面的压强，Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 3．什么情况下会出现气蚀现象？答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 5．正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？ 答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，Q、H、P随n的变化关系如下式所示 见课本81页当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。8．为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 过滤实验 1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才转清？答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。 1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？ 答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1．关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H并回答以下问题： （1）各测压管旋转时，液柱高度H有无变化？这一现象说明了什么？这一高 =， （ 。2 （1）各H/值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H/值指该测压点的冲压头H/冲；当测压管小孔转到垂直流向时H/值指该测压点的静压头H/静；两者之间的差值为动压头H/ 动=H / 冲-H / 静。 （2）对同一测压点比较H与H/各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出 2 （ （能ρcd p ＜ρab p 。此外从2 2 u d l H f ??=λ直管阻力公式可以看出， l 、d 产生的阻力 损失Σh f 对C 、D 两点的静压能也有一定的影响。 4. 计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=0.0145(m) ;C 点处的管径d=0.012(m) A 点半开时的流速： 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） 3600s 流速： )/(29269.00145 .04 1083.42 5s m A V u s =???==-π 雷诺准数： 381510111.173 .99829269.00145.0Re 3 =???= = -μ ρ du 同理，根据雷诺实验测定的读数计算其余各点的流量、流速和雷诺准数如原始数据表所述。 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测 压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化这一现象说明了什么这一高度的物理意义是 什么 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度为什么 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回 答以下问题： （1） 各H /值的物理意义是什么 答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。 （2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大 （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ??=λ与 管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u =22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145.036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145 .036004 16.0360042 2=???=???=ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 半 （m/s ） 实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 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。 ⑵ 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。 ⑶ 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。 ⑷ 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。 ⑸ 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G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 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m y ?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a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 ⑹ 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。 ⑺ 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。 ⑻ 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。 ⑼ 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。 ⑽ 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）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃， 化工原理实验习题答案 Prepared on 22 November 2020 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。在外管 最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 实验一：流体流动形态的观察与测定 1、影响流体流动型态的因素有哪些 主要有流体的物理性质如密度、粘度、流速和流体的温度，管子的直径、形状和粗糙度等。 2、如果管子不是透明的，不能直接观察来判断管中的流体流动型态，你认为可以用什么办法来判断 可通过测试流体的流量求出其平均流速，然后求出Re，根据Re的大小范围来判断。 3、有人说可以只用流速来判断管中流体流动型态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否在什么条件下可以由流速的数值来判断流动型态 这种看法不确切，因为只有管子的尺寸和流体的基本形状确定不变的情况下，此时Re的大小只与流速有关，可以直接采用流速来判断。 实验二柏努利方程实验 1、关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度有无变化这一现象说明什么这一高度的物理意义又是什么 关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度无变化；液位高度代表各测压点的总能量，即位压头、静压头之和，这一现象说明，流速为0，各点总能量不变，守恒. 2、点4的静压头为什么比点3大 点3的位置较点4高一些，即H3位>H4位,两点的总压头相等, H3静 (一）流体流动阻力测定 1.是否要关闭流程尾部的流量调节 不能关闭流体阻力的测定主要是根据压头来确定的；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。你在实际测试的时候是要打开流量调解阀的；肯定在尾部会有一个流量计；当出溜一段时间后； 管内流体流态稳定后；即可测试。在测试前；校核设备和仪表时；流量调解阀是关闭的； 当测试时肯定是打开的 2.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。 3.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、u、、变化。 4.在不同设备上 ( 包括不同管径 ) ，不同水温下测定的λ～ Re 数据能否关联同一条曲 答：一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。 5.如果测压口，孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？ 没有影响.静压是流体内部分子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响. （二）离心泵特性曲线的测定 1.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。 2.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。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。 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？ 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。 4.离心泵启动后,如果不开出口阀门,压力表读数是否会逐渐上升?为什么？ 答：不会，也就能升到额定扬程的1.1至1.3倍。二力平衡 5.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。 化工原理实验思考题(填空与简答) 一、填空题： 1.孔板流量计的C~Re关系曲线应在单对数坐标纸上标绘。 2.孔板流量计的V S ~ R关系曲线在双对数坐标上应为_直线—。 3.直管摩擦阻力测定实验是测定入与Re的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4.单相流动阻力测定实验是测定直管阻力和局部阻力。 5.启动离心泵时应关闭出口阀和功率开关。 6.流量增大时离心泵入口真空度增大出口压强将减小。 7 .在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是开循环冷却水。 8.在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是塔顶温度稳定 9.在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小。 10.在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是减小测量误差。 11.萃取实验中_水_为连续相，煤油为分散相。 12.萃取实验中水的出口浓度的计算公式为C E1=V R(C R1-C R2)/V E。 13.干燥过程可分为等速干燥和降速干燥。 14.干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15.过滤实验采用悬浮液的浓度为5% ,其过滤介质为帆布。 16.过滤实验的主要内容测定某一压强下的过滤常数。 17.在双对数坐标系上求取斜率的方法为：需用对数值来求算，或者直接用 尺子在坐标纸上量取线段长度求取。 18.在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为：先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源 19.实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20.在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是：要有一组数据处理的计 算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加 空气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定 进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa 如果达到0.008?0.01mPa可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 29.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 中南大学考试试卷（A ） 2012 -- 2012 学年 2 学期 时间60分钟 化工原理实验 课程 48 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 化工10级总分100分，占总评成绩 50 % 班级___________姓名__________ 学号_________ 成绩 一、多选题(共60分，每小题2分，正确的在最后页答题卡中填写T,错误的打F 。例如A,B,C,D 只有BC 正确，则在相应题号中填写FTTF, A,B,C,D 只有D 正确，则在相应题号中填写FFFT)1、柏努利实验中，测压管的测压孔正对水流方向时所出的液位高度表示该点的FFTF A . 动压头； B . 静压头；C . 动压头与静压头之和；D . 动压头、静压头、损失压头之和。2、当管径相同而两侧压孔方向也相同时,两测压管之间所测得液位差表示 FFTT A . 两截面之间的动压头之差; B . 两截面之间的静压头之差。C . 两截面之间的压强差; D . 两截面之间的损失压头。3、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时,其能量损失 FFT A . 增大；B . 减少； C . 不变。 4、U 型压差计可直接测出如下各值:TF A . 表压、真空度、压强差。 B. 表压、真空度、压强差和绝对压。 5、用量筒和秒表测定体积流量中,所算出的流速是 TFF A . 平均流速； B . 点流速；C . 最大点速度。 6、蒸馏操作能将混合液中组分分离的主要依据是:TFT A . 各组分的沸点不同； B . 各组分的含量不同； C . 各组分的挥发度不同 7、全回流操作的特点有TTT A . F = O, D = 0, W = 0； B . 在一定分离要求下N T 最少； C . 操作线和对角线重合； 8、本实验能否达到98% (质量)的塔顶乙醇产品?FTFT A . 若进料组成大于95.57%,塔顶不能可达到98% 以上 B . 若进料组成大于95.57%,塔釜可达到98% 以上 C . 若进料组成小于95.57%,塔顶可达到98% 以上 D . 若进料组成小于95.57%,塔顶不能达到98% 以上 9、冷料回流对精馏操作的影响为FTF 规范与 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： 21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ （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。 （6）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？ 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。 ,22222221 11g u g p Z g u g P Z ++=++ρρ ∵d 1=d 2 ∴u 1=u 2 又∵z 1=z 2（水平管） ∴P 1=P 2 （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 、流体阻力实验 思考题 1、 不锈钢管、镀锌钢管实验测量的只是 Re 改变后的入值，为什么判断 入受Re 和￡ /d 共同 影响？ 答：分析实验结果，不锈钢管与镀锌钢管的摩擦阻力系数均随雷诺数的增大而减小， 在Re 相同的情况下，、镀锌钢管的摩擦阻力系 入要高于不锈钢管的，由此说 入受 数 明 Re 和￡ /d 共同影响。 2、 在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同） 、不同温度下测定 入-Re 数据能否关联 的 在一条曲线上？为什么？ 答：只要￡ /d 相同，入-Re 数据就能关联在一条曲线上。 3、 以水作工作流体所测得的 入-Re 关系能否适用于其它种类的牛顿型流体？为什么？ 答：对于其他牛顿型流体也适用。 Re 反应了流体的性质，其他的流体的密度和黏度都 可以在Re 上面反应出来。所以仍然适用。 4、以下测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？它们分别是多少？（管径、 管长一样，管内走水，且 R1=R2=R3 2 ~r L A J 5、柏努利方程的适用条件是什么？该条件与本实验有什么联系? 答：不可压缩的理想流体在稳定状态下恒温流动。本实验的流体满足柏努利方程，推导水 平无变径直管道摩擦阻力系 △ r 答：无关，h f 一 P 一 l u 2 d 2 p1p2u12 2 ° = (gzj -gz 2)+ U 22 ,压差计高度差 R 2 反映了两个测压点截面位能和压强能综合变化 值 ,即 R= (gz1-gz 2)+ 卩丫 因为 R1=R=R,u=u 2312 ,所以三种状态下的 hf 不变，推出 变。 -I 数入的时候就采用了柏努利方程，满足柏努利方程是该实验的理论基础。 6、在测量前，为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速排净？ 答：本实验所研究的对象为单一连续流体，排净气体是为了使流体连续流动，以达 到实验的条件要求。迅速排净的方法：主管路：开大流量调节阀，使流体迅速流过各直 管，将气泡冲出；引压管：打开引压管控制阀，流体流过引压管，气泡被带出排净标志为流量为零时，传感器示数为零。 二、离心泵实验 思考题 1, 根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵？在启动前为何要关 闭调节阀？ 离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力把水排出，泵内的水排出后形成真空，又把水吸进泵中，依次循环工作。由于管道内形不成真空，且离心泵精度低，需要将内部空气排出，所以启动前要灌泵。 启动前关闭调节阀可以避免启动电流过大，保护电机。 2, 当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？当流量调节阀开度增大时，压力表读数减小，真空表读数增大。 3, 用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？ 根据管路流量范围选择孔口尺寸和压差计的量程。 4，分析气缚现象与气蚀现象的区别。 气缚现象是在离心泵启动时发生的，由于泵内存有空气，空气密度相对于输送液体很低，旋转后产生的离心力小，叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。 气蚀现象是由于离心泵安装高度过高，导致泵内压力降低，液体发生汽化，泵内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近，生成的蒸汽泡随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝。使液 体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，破坏叶轮。 5,根据什么条件来选择离心泵 1) ，根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型； 2) ，根据具体管路对泵提出的流量和压头要求确定泵的类型。 6，用交频器调节f来改变流量大小是否比调节阀门大小省电？ 改变f，从而改变转速n，可使轴功率改变，从而达到调节流量的目的。在此过程中，离心泵提供多少能量，管路就接受多少能量，在低流量时，0.6?6m3/h，试设计一孔板流 轴功率较小，可以节省电。量 7, 使用$ 32X 3mm的不锈钢管输送20C的水，流量范围为计， 求d o为多少？量程压差计的范围为多少？化工原理实验习题答案
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