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. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8 10-3m 2，水和容器总重10n 。(1) 试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？精品资料题 5 附图题 6 附 图答 5 1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。2） 内 部 压 强 p= gh=1000 9.81 0.5=4.91kpa ；外部压强 p=f/a=10/0.008=1.25kpa 内部压强 4.91kpa 。因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，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 r 2 减小。 r 1 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.如图所示，水从小管流至大管，当流量v 、管径 d 、d 及指示剂均相同时，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 10 r=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。精品资料题 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， 在下列三个关系中选择出正确的：(1)p b p a答 11 选（ 1）pbp a；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 14 p=32 ul/d 2 。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内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水精品资料力光滑管。在re 很大，与 re 无关的区域，称为完全湍流粗糙管。e问题 16.非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按 u d 2 /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，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。问题 18. 如附图所示管路，试问：(1) b 阀不动(半开着 )，a 阀由全开逐渐关小，则h1，h2 ，(h1h 2)如何变化？(2) a 阀不动(半开着 )，b 阀由全开逐渐关小，则h1，h2 ，(h1h 2)如何变化？题 18 附图题 19 附 图答 18 (1)h 1 下降， h 2 下降， (h 1-h 2 )下降； (2)h 1 上升， h 2 上升， (h 1 -h 2)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, v 2, v 3 将如何变化？答 19 qv、q v1 下降， qv2 、q v3 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。精品资料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，叶片形状及直径大小有关。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因泵内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h qv，qv， p q v。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。问题 6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有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 的敞口精品资料槽, 阀门开足后 , 流量仅为3m 3/h 左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 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 、q v=3m 3/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/m 2，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精品资料比较 , 在实际通风的质量流量、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？精品资料答 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求是什么?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。因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关。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 4 k、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 图上体现为斜率，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, 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，而体现在过滤时间里。不，滤饼厚度与精品资料knq2eqqe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=f d/(ap u 2 /2 )。它与 rep(=d pu /)、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 2ut=d 2 (p-)g/(18 )。前 提 re2 。当颗粒 dp 很小， 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? 何谓内生不稳定性?答 7增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作。空穴的恶精品资料性循环。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，降低表面张力。问题 9. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?精品资料答 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，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，这是为什么？答 13 陶瓷壶的黑度大，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 15 k、q m1 cp 1 、qm2 cp 2 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40 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