思考题

反混

1. 何谓返混？返混的起因是什么？

答：物料不仅有空间上的混合而且有在时间上混合，这种混合叫返混。物料在不同时间位进入反应器内，由于反应时间的不同，物料浓度是不同的，两者混合后混合物的浓度与原物料的浓度不同，所以形成返混。

2. 限制或加大返混的措施有哪些？如何限制返混？如何加大返混？

答：增加电机转速，增大反应器内湍动程度，可以增大返混；反应器接近平推流反应器的状态可以限制返混，如减小流动速率，

管式循环

1. 何谓循环比？循环反应器的特征是什么？

答：循环的原料量与一次反应转化的原料量之比称为循环比。采用这种方法可以使原料的更大部分转化为所需的产品。循环反应器的一次反应转化率较低，根据回流比的不同可以得到不同纯度的产品。

2. 对管式循环反应器，如何限制返混？如何加大返混？

答：可以通过调节回流比，是回流比减小就能限制返混，加大回流比就加大返混。

传热

1， 本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度，为什么？

答：接近蒸汽温度，因为蒸汽冷凝传热膜系数α（蒸汽）>>α（空气）。

2， 管内空气流速对传热膜系数有何影响？当空气流速增大时，空气离开热交换器时的温度

将升高还是降低？为什么？

答：传热系数α正比与流速，故当空气流速增大时传热系数亦增大，由()

()

212136003600p S p W c t t V c t t Q ρ--== ，当Vs 增大且Q 恒定时，温差随着减小，即出口温度降

低。

3， 如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α的关联有无影响？

答：由Re Pr m n Nu A =，其变量均与压强值无关，故采用不通蒸汽压做实验时对α的关联没有影响。

4， 试估算空气一侧的热阻占总热阻的百分数。

答：忽略污垢热阻后，热阻计算式为1111K αα

=+，则空气的热阻比例为

111000.9911110010000

K α==+，即热阻主要表现为空气热阻。 5， 本实验可采取哪些措施强化传热？

答：提高空气流速，内管加入填充物或采用螺纹管。

6， 以空气为介质的传热实验中雷诺数Re 应如何计算？

答：以空气为介质的传热实验中，雷诺数Re=du ρ/μ，d 为管内径，u 为空气流速，ρ为空气密度，μ为空气黏度。

7， 若实现计算机在线测控，应该如何选用传感器及仪表？

答：应当选用传感器并且仪表具有能达到实验要求的精度。

干燥

1，本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征？

答：当气速较小时，操作过程处于固定床阶段，床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比。当气速继续增大，进入流化阶段，固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本上保持不变，如曲线的后半段，成一条水平直线

2，本装置在加热器入口处安装有干、湿球温度计，假设干燥过程为绝热增湿过程，如何求得干燥器内空气的平均湿度H ？

答：有入口干、湿球温度可以求得进口空气湿度H1由于干燥器内物料存在非结合水，且气液接触充分，故出口空气可以看成饱和空气，绝热增湿过程为恒焓过程，再由恒焓条件与出口空气φ=100%即可求得出口空气湿度H2，从而求得干燥器内空气平均湿度H=0.5*（H1+H2） 3，为什么同一湿度的空气，温度较高有利于干燥操作的进行？

答：因为温度较高时，水的饱和蒸汽压大，而空气的绝度湿度没有变化，即水的分压没有发生变化，由C S

P P φ=,所以空气的相对湿度增加，从而有利于干燥的进行。 4，流化床操作中，存在腾涌和沟流两种不正常现象，如何利用床层压降对其进行判断？怎样避免他们的发生？

答：腾涌时，床层压降不平稳，压力表不断摆动；沟流是床层压降稳定，只是数值比正常情况下低。沟流是由于流体分布板设计或安装上存在问题，应从设计上避免出现沟流，腾涌是由于流化床内径较小而床高于床比径比较大时，气体在上升过程中易聚集继而增大，当气体占据整个床体截面时发生腾涌，故在设计流化床时高径比不宜过大。

5，干燥开始10分钟时，计算进、出干燥器的湿空气的性能参数（假设湿空气进出干燥器为绝热增湿过程），要求使用公式计算和I-H 图两种方法。

方法1说明：

使用公式计算：

进口：由表1表头数据可知：10min 时，进预热器前：干球温度t ：50.9℃，湿球温度tw ：27.4℃。查表得，此时r w =2429.0kJ/kg 。ps=3.6863kPa ，H=0.622×P 水汽/(P-P 水汽)，所以

Hw=0.622×3.6863/(101.325-3.6863)=0.02348kg 水/kg 干气。由()1.09

w w w r t t H H =--得H=0.01293 kg 水/kg 干气。预热器是等湿加热，故在预热器之后H 不变。H=0.622×p 水汽/(p-p

水汽)，

总压p=101.325kPa ，计算得p 水汽=2.063kPa 。t=70℃，p s =31.164kPa ，φ=p 水汽/ p s =0.0662。由()1.09

w w w r t t H H =--试差得t w =…….℃。焓I=(1.01+1.88H)t+2500H=104.7kJ/kg 。 出口：绝热增湿过程，即等焓过程，故I=104.7kJ/kg 。进干燥器之前物料X 1=0.4448，10min 时X 2=0.1972（内插得），所以w 1=X 1/(1+X 1)=0.3078，w2=0.1647。G 1=601.14g,物料失去的水量W=G 1（w 1-w 2）/(1-w 2)=103.0g=0.103kg 。△p 孔=3.5kPa ，10min 时流过的空气总量V=26.8△p 孔^0.5/3600*10*60=8.356kg 。干空气总量V 干*H1=V -V 干，V 干=8.249kg 。得H2=W/ V 干+H1=0.02542。类似进口处方法可计算其他参数。

方法2说明：

使用I-H 图计算： 由湿度及温度可确定进口处空气状态点，可由图中读取焓值、相对湿度、水汽分压。从该点沿等焓线至相对湿度等于1的点，该点温度即为湿球温度。在该等焓线上找到湿度为H2的点，即为出口处气体状态点。从图中可读取其他参数。

精馏

1、什么是全回流？全回流操作有哪些特点，在生产中有什么实际意义？如何测定全回流条件下的气液负荷？

答：全回流是精馏塔中上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内的操作方法称为全回流。全回流的操作特点：塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。在精馏塔开车操作时，塔顶、塔釜物料浓度均未达到工艺规定要求，不能采出送往下道工序，通过全回流操作，可尽快在塔内建立起浓度分布，使塔顶、塔釜物料浓度在最短时间达到质量要求，解除全回流，补加物料，调整加热蒸汽量，便于顺利向正常生产过渡。

2、塔釜加热时对精馏操作的参数有什么影响？你认为塔釜加热量主要消耗在何处？与回流量有无关系？

答：塔釜加热对使塔顶气相轻组分组成浓度更高，塔釜液相轻组分组成浓度更低，对精馏有利。塔釜加热量主要消耗在精馏塔气液热量交换上，与回流量有关。

3、如何判断塔的操作已达到稳定？

答：当流量,塔内各塔板的浓度(或温度)等不再变化时，则可证明塔的操作已稳定。

4、当回流比R ＜Rmin 时，精馏塔是否还能进行操作？如何确定精馏塔的操作回流比？ 答：精馏塔还可以操作，但不能达到分离要求。操作回流比的确定方法：可通过调节回流时间、采出时间以及操作费用、设备费用等综合因素来确定操作回流比。

5、冷料进料对精馏塔操作有什么影响？进料口位置如何确定？

答：精馏塔还可以操作，但不能达到分离要求。可通过调节回流时间和采出时间来确定回流比。

6、塔板效率受哪些因素影响？

答：塔板效率受操作条件、物料物性、塔板板型、气液接触状况影响。

7、精馏塔的常压操作如何实现？如果要改为加压或减压操作，如何实现？

答：在精馏塔顶的冷凝器出接通大气，从而实现精馏塔的常压操作。若要改为加压操作，可向塔内通入惰性气体；若要减压操作，可在塔的采出口处加一真空泵。

离心泵

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，轴功率较小，可以节省电。 7， 使用φ32×3mm 的不锈钢管输送20℃的水，流量范围为0.6~6m 3/h,试设计一孔板流量计，

求d 0为多少？量程压差计的范围为多少？

t=20o C 时，ρ=998.2kg/m 3 , μ=1.005mPa.s

d=32-3×2=26mm=0.026m ，

u=q v /A=q V / 3600/[π×(0.026/2)2] =0.3139~3.139 m/s

Re=duρ/μ=0.026×u×998.2/ (1.005×10-3) =8106.2~81062

取m=0.20，则d *d =0.201/2*0.026=0.01163m ，

查《化工原理》教材图1-52，可知 C 0=0.612

由0Vs C S = △p = (ρ/2)* [V S /(C 0*S 0)]2= 998.2/2*[ q v / 0.612/π/(0.0263/2)2]2=131.3~13130Pa

则量程为0.1313~13.13kPa

流体阻力

1、不锈钢管、镀锌钢管实验测量的只是Re 改变后的λ值，为什么判断λ受Re 和ε/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数λ要高于不锈钢管的，由此说明λ受Re和ε/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）、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上？为什么？

答：只要ε/d相同，λ-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λ-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）

答：无关，

2

2

u

d

l

P

h

f

?

?

=

?

=λ

ρ

＝(gz1-gz2)＋?

-

+

-

2

2

2

2

1

2

1

u

u

p

p

ρ

,压差计高度差R 反映了两个测压点截面位能和压强能综合变化值,即R=（gz1-gz2）＋?

-

ρ

2

1

p

p

,因为R1=R2=R3,u1=u2,所以三种状态下的hf不变，推出λ不变。

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数λ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。

氧解吸

（1）结合自己的实验，谈谈如果富氧水流量达到500L/h,要求常温常压下含氧量35ppm，现

有吸收塔应作如何调整（包括气液流量流向、塔高塔径、填料选择等等）？

答：氧气吸收过程为液膜控制系统。若要求富氧水浓度增大为35ppm ，则要求采用逆流操作，增加塔高以增大传质程度，减小塔径以使得水流速增大从而增大K x a ，同时选择传质性能较好的填料。

（2）用现有解吸塔解吸流量500L/h, 常温常压下含氧量达到35ppm 的富氧水，气量应该选多少m3/h 合适？解吸后的氧含量能达到多少ppm ？

答：由于氧气吸收过程为液膜控制系统，且K x a —L 近似为线性关系，则由实验结果可近似得到流量为500L/h 时K x a =5100 kmol/(m 3?h)，代入式/x A p m K a G V x =?中，得到X 1=6.84×10﹣6，即为12.2ppm 。

（3）阐述干填料压降线和湿料塔压降线的特征

答：干料塔压降与气速在取对数的情况下成一条直线，是线性相关的两个变量；湿料塔压降线与干料塔有所不同，其在气速达到一定值时，会出现液载点而呈折线，持液量继续增加，达到液泛点，在几乎不变的气速下，压降急速上升，直线斜率更大。

（4）工业上，吸收在低温，加压下进行，而解吸在高温，常压下进行，为什么？

答：一般情况下，气体在液体中的溶解度随温度的升高而降低，随压强的升高而升高，所以吸收时要在低温，加压的条件下进行更好，而相对的，解吸在高温，常压下进行。

（5）为什么易溶气体的吸收和解吸属于气膜控制过程，难溶气体的吸收和解吸属于液膜控制过程？

答：对于易溶气体而言，其主要的阻力来自溶质从气相到气液界面扩散的阻力，从气液界面

到溶液的过程所受到的阻力相对来说很小，并且从公式K G -1=k G -1+H/kL 可以看出，由于易溶

气体的H 很小，K G ≈k G ，所以在吸收过程为气膜控制过程；而对于难溶气体，吸收时受到的主要阻力是在气液界面到液相的过程中产生，而在气相到气液界面的阻力相对来说很小，并

且由公式K L -1=k L -1+（H*k G ）-1,难溶气体的H 很大，K L ≈k L 所以其吸收的过程为液膜控制过程。

（6）填料塔结构有什么特点？

答：填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板（有些不用），以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋在填料上，并沿填料表面留下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化。