王志魁《化工原理》课后思考题参考答案

答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。2-2离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很）；通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围渐扩大，大部分动能转变为静压能。v:单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s,m3/min,m3/h.。效率η:pη与qv之间的关系曲线称为特性曲线。共三条；离心泵的轴功率P在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。η与qv先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。2-5什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、23、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因线均发生变化。2-6在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处流体所做的净功为He=ΔZ++ΣHf，pg得管路特性方程H=H0+kq2-8管路特性方程H=H0+kq中的H0与k的大小，受哪些因素影响？答：H0与液面高度差和静压差有关。k与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力系数有关。答：1、离心泵在管路中正常运行时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程，即管路特性方程H=H0+kq和泵的特性方心泵的串联操作。答：1、当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周振动。金属表面受到压力大，频率高的冲击化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。这种现象称为汽蚀。2、为了避免气蚀的发生，泵的安装高度不能太高，可用泵规格表中给出的气蚀余量对泵的安装高度加以限制。答：最大允许安装高度-Δh-ΣHf；环境大气压，工作温度下的液体饱和蒸气压，允许气蚀余量，吸入管路的压头损失。答：往复泵一样有气蚀问题，只是相对较小，但在实际使用中一样需要满足入口压力要求。答：全风压：单位体积气体流经通风机后所获得的总机械能。单位是P3-2球形颗粒在流体中从静止开始沉降，经历哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速度？沉降速度答：粘度越大沉降速度越小。3-4固体颗粒在流体中沉降，其沉降速度在层流层区（斯托克斯区）和湍流区（牛顿区）与颗粒直径的关所以沉降速度增加。3-6球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪些答：重力，浮力，阻力；沉降速度受dp、pp、p及答：3-8何谓临界粒径dpc？何谓临界沉降速度ut3-9用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径dpc与临界沉降速度utc为一定值时，含尘气体的体系。tc2答：离心分离因数：同一颗粒所受到离心力答：2τe+2qqe=Kτ答：rμD答：根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。在固体、液体和气体中都可以发生。合。热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。4-2傅立叶定律中的负号表示什么意思？答：热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。答：密度小，则所含的空气越多，气体的导热系数低于固体。4-6在厚度相同的两层平壁中的热传导，有一层的温度差较大，另一层较小。哪一层热阻大。答：温差大的热阻大，热导率低。答：圆筒壁的传热面积和热流密度不再是常量，但传热速率在稳4-8输送水蒸气的圆管外包覆两层厚度相同、热导率不同的保温材料。若改变两层保温材料的先后次序，数。]α∞d-1.8在传热管的长度小于进口段以前，管子愈短，则边界层愈薄，α就愈大。曲率越大，α就愈大。答：按照强制对流公式α∞λ0.6~0.7μ-0.4~-0.5答：在滴状冷凝过程中，壁面的大部分面积冷凝的传热系数可比膜状冷凝高十倍左右。影响膜状冷凝的因素有：（1）冷凝液膜两侧的温度差当液膜呈滞流流动时，若温度差加大，则蒸汽冷凝速率增加，因而液膜层厚度增加，使冷凝传热系数降低。（2）流体物性由膜状冷凝传热系数计算式可知，液膜的密度、粘度及导热系数，蒸汽的冷凝潜热，都影响冷凝传热系数。（3）蒸汽的流速和流向蒸汽以一定的速度运动时，和液膜间产生一定的摩擦力，若蒸汽和液膜同向流动，则摩擦力将是液膜加速，厚度减薄，重力，液膜会被蒸汽吹离壁面，此时随蒸汽流速的增加，对流传热系数急剧增大。（4）蒸汽中不凝气体含量的影响若蒸汽中含有空气或其它不凝性气体，则壁面可能为气体（导热系数很小）层所遮盖，增加了一层附加热阻，必须考虑排除不凝气。含有大量不凝气的蒸汽冷凝设备称为冷却冷凝器，其计算方法需参考有关资料。（5）冷凝壁面的影响若沿冷凝液流动方向积存的液体增多，则液膜增厚，使传热系数下降，故在设上的管子数目，或把管子的排列旋转一定的角度，使冷凝液沿下一根管子的切向流过，答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。答：核状沸腾，气泡的生成速度、成长速度作用，α增大。膜状沸腾传热需要通过气膜，所以其α值比核状沸腾小。影响核状沸腾的因素主要有：液体物性；温度差；操作压力；加热面状况；设备结构、加材料性质以及液体深度等。答：因为相变热比液体的热容大很多，所以沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大。答：逆流时的平均温度差最大，并流时的平间，因此就传热推动力而言，逆流优于并流和其它流动型式。当换热器的传热量Q即总传热系数K一定时，采用逆流操作，所需的换热器传热面积较小。在某些生产工艺要求下，若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不得超过某一温度，或热流体被冷却时不得低于某一温度，则宜采用并流操作。答：□根据冷、热流体的进、出口温度，算出纯逆流条件下的对数平均温度差；□按下式计算因数R和P：□根据R和P的值，从算图中查出温度差校正系数；答：取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等；K值总是接近于α小的流体的对流传热系数值成速率或及时清除污垢。流传热系数？壁温接近哪种流体的温度？忽答：总传热系数接近空气一侧的对流传热系空气的对流传热系数。答：能透过全部辐射能的物体，称为透热体物体，称为黑体或绝对黑体；能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体，称为灰体。答：在同一温度下，实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度。答：减少热辐射；降低热传导；答：它们的吸收率和反射率，形状和大小以及相互间的位置和距离等因素。答：改变物体表面的黑度；采用遮热板。4-26两物体的温度分别是200□及100□,若将温度各提高300□,维持其温差不变，其辐射传热的热流量答：可以增大管程流速，提高对流换热系数。答1）腐蚀性流体宜走管程，避免同时腐蚀管程和壳程（2）高压流体宜走管程，避免制造较厚的壳体（3）饱和水蒸气冷凝放热宜走壳程，以利于排出冷凝液(4)温度不太高，需要冷却的流体宜+可以采取如下措施：（1）提过对流换热系数，尤其是提高较小一层的对流换热系数（2）降低污垢热阻，及时清洗换热器，（3）降低热传导热阻，选择导热率大的材料，降低换热壁的厚度。答：(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收剂的耗用量越少。(2)选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微，否则不能实现有效的分离。(3)挥发度在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下，吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小，以减少吸收剂的损失量。(4)粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于传质速率的提高。(5)其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。答：溶液浓度相同时，难溶气体在溶液上方的平衡分压大。5-4气液相平衡关系中1）若温度升高，亨利常数将如何变化2）在一定温度下，气相总压升高，答1）温度升高，亨利常数增加（2）总压增加，m减小；x增加答：根据公式pA与H的关系来判断，如果pA>成反比。答：单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。有效膜离。答1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩质主要以涡流扩散的形式传质。 YXYXY的吸收率η有何关系？5-12传质单元数与传质推动力有何关系?传质单元高度与答：传质推动力越小，则意味着过程的难度越大，此时所需的传质单元数也就越大。传质阻力越大，填料层有效比表面越小，则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。5-13气相传质单元高度与气相总压力答：5-15吸收率η对NOG有何影响？答：答：溶液中溶剂A的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与其液相组成的乘积。答：冷液恒压加热，溶液开始沸腾起泡的温度称为泡点；过热蒸汽恒压冷却，开始冷凝而析出像露珠似的液滴对应的温度称为露点。露点高于泡点。6-6双组分理想溶液的相对挥发度α如何计算？α与什么因素有关？α的大小对两组分的分离有何影答：取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值。答：各组分的蒸气压不服从拉乌尔定律；当组分蒸气压对拉乌尔定律有最大正偏差时，出现最低恒沸点。答：简单蒸馏过程为不稳定过程。平衡蒸馏为稳定连续过程，生产能力大。6-12精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用？答：提供系统所需的热量和冷量；改变产品的组分浓度。答：在板式精馏塔的塔板上，从上面板下来的液体与从下面板上来的气体在该板上接触，气相温度高于液相温度，气相发生部分冷凝，把热量传递给液相，使液相部分气化。难挥发组分B从气相向液相传递。答：使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。实际塔板的分离程度要比理论板小。答：精馏段得到含轻组分较多的产品，提馏段得到含重组分较多的产品。答：上板的温度低于下面板；液相和气相组成高于下面板。答：精馏塔中气相组成、液相组成下降；温度升高。6-这3个物料衡算式中，各流量的摩尔比与各组成答：等于另外两个物料组成浓度差之比。6-19当进料流量F及组成xF一定时，若馏出液流量D增多而釜液流量W减少时，馏出FxD-xW6-20当一定时，若xF增大，将如何变化答1）恒摩尔汽流恒摩尔汽流是指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板上升的汽相摩尔各自相等，但两段上升的汽相摩尔流量不一定相等。（2）恒摩尔液流恒摩尔液流是指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩相等，但两段下降的液相摩尔流量不一定相等。答：有五种：冷液进料；饱和液体（泡点）进料；汽液混合物进料；饱和蒸汽（露点）进料；过热蒸汽进料。6-25操作线是表示哪一层塔板的气相组成与哪一层塔板的液相组成之间的关系？操作线为直线的条件是答：相邻两层塔板之间的上升蒸汽组成yn与下降液体组成xn-1之间的关系。6-28对正在操作的精馏塔，增大精馏段的液气比对馏出液的组成有何影响？增大提馏段的气液比对釜液答：增大精馏段的液气比对馏出液的组成增加；增大提馏段的气液比对釜液的组成降低；增大冷凝器和加热器的热负荷。6-29对正在操作的精馏塔，增大塔顶液相回流比对馏出液的组成有何影响？增大塔釜气相回流比对釜液答：增大塔顶液相回流比，馏出液组成增加；增大塔釜气相回流比对釜液的组成降低；增大冷凝器和加热器的热负荷。答：答：将精馏段操作线方程与对角线方程联解，可得出精);再根据已知的R和o，求出精馏段操作线在y轴的截距，依此值在y轴上标出点，直线即为精馏段操作线。馏段操作线与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过点xD为止。最优进料位置：塔内汽相或液相组成与进料组成相等或相近的塔板。跨越两操作线交点的梯级，NT最少。'答：进料预热好。6-37在xF、xD、xW一定的条件下，进料热状态参数q值一定时，若塔顶液相回流比R增大，对一定答：NT↓L↑,V↑,V'↑6-3