化工原理试验思考题参考答案

1、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

2、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H>H,两点的总压头相等，H<H静静3住4住33、在测压孔正对水流方向时， 各测压管的液位高度的物理意义是什么？ 流体流动时的总压头 =静压头+动压头+位压头HHH）的差值越大？这一差值的物理意义是什么？为什么距离水槽越远，（H4、为什么对同一点一>H代表阀门关闭时

3、（u=0）时的液位高度，即为该测压点的总压头，为高位槽的高度H （基准面的总0压头），H'为阀门打开时（u>0）时测压孔正对水流方向的液位高度，H '=静压头+动压头+位压头，由于流体的流动产生一定的阻力损失 H,造成总压头的降低，因此H>H'。f H）的差值越大。H- 'H-H=H,即为损失压头，阻力损失与管子的长度成正比，因此距离水槽 越远，（f5、测压孔正对水流方向，开大阀 A流速增大，动压头增大，为什么测压管的液位反而 下降？测压孔正对水流方向， H” =静压头+动压头+位压头 =H-H,开大阀A流速增大，动压头增加，由 于H与流f0f速的平

4、方成正比，流速增加， H增加，即部分静压头转化为阻力损失，H （基准面的总压头）不变时，测压 0f点总压头减少，测压管的液位反而下降 6、将测压孔由正对水流方向转至与水流方向垂直，为什么各测压管液位下降？下降的液位代表什么压头？ 1、3两点及2、3两点下降的液位是否相等？这一现象说明什么？测压孔正对水流方向，H” =静压头+动压头+位压头；将测压孔与水流方向垂直，H''=静压头十位压头，测压管液位下降。HT -H”'=H 下降的液位代表该测压点的动压头。私1、3两点下降的液位高度相等，2、3两点下降的液位不相等，因为管 1和3的直径相等，H相等；而动管2,3的直径不相等

5、，H不相等。 动 说明采用上述方法可以测试管内某点的动压头，从而测试其点速度。HHHH开度的情况下，（、在不改变阀 ）表示什么？（A7）表示什么？3312 HHH'' H H-H-H; H=静压头+位压头=为测压孔与水流方向垂直，液位高度，=H ,因31动动f0动动 HH此， 一，=H代表从1点到3点的阻力损失。f1-331HH （） -H+=H -HH-H（H ） （） - -H-H- （） =H230-303T2-3200-2 动动动动 32 . 离心泵特性曲线1 .离心泵在启动之前为什么要引水灌泵？离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产 生

6、的负压不足以使液体吸入泵壳内，称为离心泵的“气缚现象” ，因此，启动前 需要灌水排气。2 .为什么离心泵启动之前要关闭出口阀门？当流体流量最小时，离心泵的轴功率最小，启动电流小，保护电机。3 .为什么调节离心泵的出口阀可调节流量， 若在进口管上设置阀门调节流量是否 合理？离心泵工作时的流量和扬程由工作点决定的， 离心泵的工作点是离心泵的特性曲 线和管路特性曲线的交点；在离心泵转速一定时，调节泵的出口阀就相当于调节 流体管路的局部阻力，从而改变管路的特性曲线和工作 ，因此可调节流量。它的优缺点：优点为调节流量快捷简便， 且流量可连续变化， 适合于化工连续生产的特点； 缺点： 当 阀门关小时，因流

7、动阻力加大，需要额外多消耗一部分能量，不经济。止匕外，也可以采用改变离心泵转速的方法，改变泵特性曲线，从而改变工作点进行流量的调节。在进口管设阀门调节流量不合理，若进口阀没有完全打开，产生较大的局部阻力，可能会导致泵壳内吸入的液体在吸入口处因压强减小而汽化，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，损坏泵壳，产生“气蚀”现象。4 .为什么离心泵在进口管下安装底阀，从节能来看，底阀的安装是否有利？离心泵的底阀是单向阀，可防止启动前灌入的液体从泵内流出，安装底阀后，管路的流动阻力将增大，底阀的安装对节能是不利的， 可将离心泵安装在液面以下。 5.什么情况下 会发生“气蚀”现象？离心泵安装高度不合理、进口阀没有

8、全开时，或者吸入管路局部阻力过大时， 将导致泵进口压力过低，当进口压力降至被输送液体在该温度下对应的饱和蒸汽 压时，将发生汽化，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，产生“气蚀”现象。6 .随着流量的变化，泵的真空表和压力表的数据有什么变化规律？分别在储槽和压力表、真空表处列伯努利方程，随着流量增大，阻力增加，出口和进口处的绝对压力都减少的，压力表读数降低，真空表读数变大。7 .引水灌泵后，启动离心泵，如发现流量较小应如何处理？全开进口阀和出口阀，观察流量是否会变大，如果仍没变化，说明引水灌泵 时没有灌满泵，存在“气缚”现象，应关闭离心泵重新进行引水灌泵。8 .在本实验中，打开电机后，不出水，可能的原

9、因？未开出口阀未开进口阀开电机前没有引水灌泵四.管道阻力的测定1.流体直管内的雷诺数与在局部管件的雷诺数是否相同？du Re,在相同流体相同温度的情况下，流体的粘度以相同，根据雷诺数计算公 式和密度.p相同，又由于在弯管和直管中管径d及流量Q相同，所以流速u 样，Re相同。2、流体在光滑直管内的阻力损失与在粗糙直管内的阻力损失是否相同？ 2ul h f(Re,) f d2d,阻力系数，其中阻力系数不一定，流体的阻力损失计算公式为2 / 4 是否与相对粗糙度有关，还依赖于 Re的大小。在层流区Re小于2000,阻力损失只与Re有关，在过渡区阻力损失与Re和相对粗糙度有关，而在完全湍流区，阻力损失

10、便取 决于直管的相do对粗糙度1、如何判断实验过程已经稳定，影响实验的主要因素是什么？水蒸汽的压力、冷空气进出口温度差，体积流量等参数在一段时间内基本不变， 说明实验过程已稳定。影响实验的因素有：不凝性气体没有排尽：冷凝水没有及时排出：蒸汽压 强波动过大2、影响的主要参数是什么？空气温度不同是否有不同的关联式？影响a的主要参数有流体流动形态与流速，流体本身的物理性质如导热系数、比 热容、密度、膨胀系数等，.传热过程有无相变化，传热温度，设备结构（壁面的形状、排列方式和尺cddup ,f寸等。一般采用进行关联.一 ,mn,空气的温度只会影响Re, Pr的具体数值，进而影响对于关联式a,不会PrReNu A影响A, m，对关联式没有影响。关联式的影响因素主要是换热器的结 构，流体流型，有无相变等。3、强化传热过程有哪些途径？增大传热面积增大冷空气和水蒸气的温差增大总传热系数K,如将光滑管改为螺纹管4、在蒸汽冷凝时，若存在不凝性气体，你认为将会有什么变化？应该采取什么措施？由于空气的传热膜系数远远小于饱和水蒸汽的传热膜系数， 因此不凝性气体（主 要是空气）的存在相当于增加了一项热阻，会大幅度降低了传热速率。因此在实 验前必须打开