化工原理实验思考题答案.doc

实验1单项流动阻力测定1实验2 离心泵特性曲线的测定2实验3恒压过滤参数的测定3实验4 气汽对流传热实验4实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定4实验6 填料吸收塔的操作和吸收总传质系数的测定5板式塔流体流动性能的测定（筛板塔）6实验8 流化床干燥实验8实验9伯努利方程验证8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。1、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。2、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。3、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：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。4、U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。5、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、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。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。 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。实验3恒压过滤参数的测定过滤刚开始时，为什么滤液经常是浑浊的？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、在恒定过滤中，初始阶段为什么不采取恒定操作？答：因为刚开始时要生成滤饼，等滤饼有一定厚度之后才能开始等压过滤。2、如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？答：（1）使用助滤剂，改善滤饼特性；（2）加热滤浆，降低滤液粘度；（3）使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态；（4）限制滤饼厚度，降低过滤阻力3、当操作压强增大一倍时，其K值是否也增大一倍，是得到同样的过滤量时，其过滤时间是否缩短一半？答：不是的，dv/d=A2P/rv(v+ve),dv/d是代表过滤速率，它随着过滤的进行，它是一个逐渐减少的过程，虽然P增大一倍，表面上是时间减少一倍，单过滤速率减少，所以过滤得到相同的滤液，所需的时间不是原来的一半，比一半要多。实验蒸汽空气总传热系数K的测定实验4 气汽对流传热实验1） 实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有无影响？答：有。逆流优于并流。（2）蒸汽冷凝过程中，若存在不凝性气体，对传热有何影响？应采取什么措施？答：增加了额外的热阻，使给热系数大为下降。为了增加给热系数，应定期排放不凝性气体。（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？答：增加了额外的热阻，使给热系数大为下降。先排走冷凝水，再进行传热单元操作。（4）实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧的温度还是靠近冷流体侧的温度？为什么?答：壁温是靠近蒸汽侧的温度。实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定1）在精馏塔操作过程中，塔釜压力为什么是个重要操作参数？塔釜压力与哪些因素有关？精馏是利用液体混合物中各组分的挥发度不同使之分离的单元操作，通过层层塔板液气交换而达到精馏或者分离的目的。各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同的，故其操作压力是很重要的参数。塔釜压力与精馏各物质的物理性质，与操作温度和要求的精馏纯度、进料组成、进料流量、回流量、进板位置等因素都有关。（2）板式塔中气液两相的流动特点是什么？操作时液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差的推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。（3）操作过程中，欲增大回流比，采用什么方法？可以增加再沸器的温度，增大蒸汽量；也可以减少塔顶馏分采出量。可以通过减少塔顶采出，但进料量也要相应减小，否则塔釜轻组分将增多4) 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。（5）若由于塔顶采出率D/F过大而导致产品不合格，在实验过程中会出现什么现象？采取怎样的调节措施才能使操作尽快发挥正常？在实验过程中，塔内轻组分将大量从塔顶馏出，塔内各板上的轻组分的浓度将逐渐降低，重组分则逐渐积累，浓度不断增大，最终导致塔顶产品浓度不断降低，产品质量不合格。保持塔釜加热负荷不变，增大进料量和塔釜出料量，减小塔顶采出量，以迅速弥补塔内的轻组分量，使之尽快达到正常的浓度分布。待塔顶温度迅速下降至正常值时，再将进料量和塔顶，塔底出料量调节至正常操作数值。本实验中进料状态为冷态进料,当进料太大时,为什么会出现精馏段的干板,甚至出现塔顶既没有回流又没有出料的现象？应如何调节？进料量太大，在提馏段的塔板上，蒸发量太小或者没了，自然就干了实验6 填料吸收塔的操作和吸收总传质系数的测定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，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填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？液封装置是如何设计的？答：液封的目的是保证塔内的操作压强。液封设置时：1、U形管作液封时，为防止管顶部积存气体，影响液体排放，应在最高点处设置放空阀或设置与系统相连接的平衡管道。2、为使在停车时能放净管内液体，一般在U形管最低点应设置放净阀。当需要观察管内液体流动情况，在出料管一侧可设置视镜。3、由于液体被夹带或泄漏等原因造成液封液损失时，在工程设计中应采取措施保持液封高度。 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。板式塔流体流动性能的测定（筛板塔）（1） 什么是液泛现象？液泛现象发生后有什么特点？答：液泛就是液体进塔量大于出塔量，其结果是塔内不断积液，直至塔内充满液体，破坏塔的正常操作，工程上也称为淹塔；液泛发生后，塔板压降会随气速迅速增大。（2） 什么是雾沫夹带？雾沫夹带对传质有什么影响？答：上升气流穿过塔板液层时，将板上液体带入上层塔板的现象称为雾沫夹带；雾沫生成可增大气液两相的传质面积，但过量的雾沫夹带造成液相在塔板间的返混，进而导致塔板效率下降。（3） 试述影响雾沫夹带的因素？答：空塔气速增高，雾沫夹带量增大；塔板间距增大，可使雾沫夹带量减少。（4） 什么是漏液现象？漏液现象对传质有什么影响？答：当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道下流时，会出现漏液现象；漏液现象影响气液在塔板上的充分接触，使塔板效率下降，严重的漏液会使塔板不能积液而无法操作。（5） 造成漏液现象的原因有哪些？答：气速太小或板面上的落差所引起的气流分布不均，在塔板入口的厚液层往往出现漏液，所以常在塔板入口处流出一条不开口的安全区。（6） 影响板式塔操作状况和分离效果的主要因素有哪些答：物料性质、塔板结构及气液负荷（7） 什么是总板效率？它有什么特点？答：总板效率又称全塔效率，是指达到指定分离效果所需的理论板层数与实际板层数的比值，它简单地反映了整个塔内的平均传质效果。（8） 什么是单板效率？它有什么特点？答：单板效率又称为默弗里效率，是指气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板前后的理论组成变化的比值。可直接反映该层塔板的传质效果。（9） 什么是点效率？它和单板效率有何关系？答：点效率是指板上各点的局部效率。当板上液体完全混合时，点效率与板效率具有相同数值。2板式塔的气液两相的流动特点是什么？板式塔上气液两相发生错流运动板式塔内有哪些主要的非理想流动：液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。 夹带液泛与溢流液泛有何区别：是由过量液沫夹带引起还是由溢流管降液困难造成的。产生的原因不同：夹带液泛：过量液沫夹带到上层板 气流夹带到上一层板的液沫，可使板上液层加厚，正常情况下，增加得并不明显。在一定液体流量之下，若气体流量增加到一定程度，液层的加厚便显著起来（板上液体量增多，气泡加多、加大）。气流通过加厚的液层所带出的液沫又进一步加多。这种过量液沫夹带使泡沫层顶与上一层板底的距离缩小，液沫夹带持续地有增无减，大液滴易直接喷射到上一层板，泡沫也可冒到上一层板，终至全塔被液体充满。溢流液泛:降液管内液体倒流回上层板 由于塔板对上升的气流有阻力，下层板上方的压力比上层板上方的压力大，降液管内泡沫液高度所相当的静压头能够克服这一压力差时，液体才能往下流。 当液体流量不变而气体流量加大，下层板与上层板间的压力差亦随着增加，降液管内的液面随之升高。若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶，管内的液体便不仅不能往下流，反面开始倒流回上层板，板上便开始积液；加以操作时不断有液体从塔外送入，最后会使全塔充满液体。就形成了液泛。若气体流量一定而液体流量加大，液体通过降液管的阻力增加，以及板上液层加厚，使板上下的压力差加大，都会使降液管内液面升高，从而导致液泛。实验8 流化床干燥实验.控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？答：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。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。恒速阶段措施：1）提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度； 2）提高热空气通过物料的流速 3）改变热汽空气与物料的接触方式（如将物料充分分散在气流中，增大气、固两相接触表面，或气流垂直通过比平行通过物料层效果好）。实验9伯努利方程验证实验操作时特别要注重排除管内的空气泡，否则会干扰实验现象，为什么？如何排除？答：管内含有气泡会使高度差减小，影响伯努利方程的验证。若空气泡在测压管中出现，可用手轻拍几下测压管赶走气泡。若空气