化工原理实验课课后习题答案

大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大,

流体流动阻力的测定

致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截

1.如何检验系统内的空气已经被排除干净答：止阀与引压网管之间的距离稍微大些。

可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处

5.测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和

压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的

长短对实验有无影响为什么答：由公式2P可

读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若

知，在一定u下，突然扩大I,Ap增大，则

开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，

压差计读数变大；2u反之，突然缩小L例

系统内的空气没排干净。

如：使&=,Ap减小，则压差计读数变小。

行压差计的零位应如何校正答：先打开平衡

6.试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数

阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零

在实验过程中有什么不同现象答：hf与很多

点校验

值有关，Re是其中之一，而入是为了研究hf

3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，

统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排不能单单取决于Re,而在Re在一定范围内的

气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀时候，其他的变量对于X处于一个相对较差的

门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动位置，可以认为人与Re关系统一。

离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。

7.不同管径、不同水温下测定的〜Re曲线数

4.待测截止阀接近出水管口，即使在最大流据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关,

量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试Re是其中之一，而入是为了研究hf而引入的

分析原因，应该采取何种措施答：待截止阀接一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单

近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越取决于Re,而在Re在一定范围内的时候，其

他的变量对于X处于一个相对较差的位置，可1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排

以认为\与Re关系统一。正如Re在3X103-气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因

105范围内，入与Re的关系遵循Blasius关

答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内

系式，即入二

存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心

8.在〜Re曲线中，本实验装置所测Re在一力也很小。比时，在吸入口处所形成的真空不

定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能

围答：Redu,d为直管内径，m；u为流体平均输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本

速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；So为身己损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会

流体的平均黏度，Pa-启动的。

8.本实验以水作为介质，作出〜Re曲线，对2.为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功

其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处

在湍流区内入二f(Re,)。说明在影响人的因压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关

素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味

么流体与-Re无关，所以只要是牛顷型流体，着扬程极小.这意味着电机功率极大，会烧坏

在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数

个-Re关系。会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲

线影响造成的。

9.影响值测量准确度的因素有哪些答：2dp,

d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；3.什么情况下会出现气蚀现象答：金属表面

u为流体平均速2u度，ni/s；p为两测压点之受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内

间的压强差，PaoAp=pl-p2,pl为上游测压夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电

截面的压强，Pa；p2为卜游测压截面的压强,化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状

Pa破坏。

离心泵特性曲线的测定

4.为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节8.为什么流量越大，入口真空表读数越大而

来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口压力表读数越小答：据离心泵的特征曲

出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降

保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时低，故出口玉力降低；进口管道的流速增加，

会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计

还有的调节方式就是增加变频装置，很好用读数增加。

的。

过滤实验

5.正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀

1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过

门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，

一段时间后滤液才转清答：因为刚开始的时候

否则可以不用阀门。

滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会

6.为什么在离心泵吸入管路上安装底阀通过滤布，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

答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安

而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会

装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为

变得清澈。

了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片

或妨碍泵的正常操作。2.滤浆浓度和过滤压强对K有何影响答:滤浆

浓度越大滤浆的黏度也越大，K值将越小；过

7.测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速

滤压强的增大，同时影响比阻和压缩指数，但

的恒定答：离心泵的特性曲线是在一定转速n

总体来说K值也会随之增大。

下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H

及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种4.△口取大一点好还是取小一点好同一次实验

液体，在效率n不变的条件下，Q、H、P随n△q不同，所得出的K、qe会不会不同Q为什

的变化关系如下式所示见课本81页当么去平均值答：△口应适当的取，估算实验总

泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。用时，大概取7~8个点，可平均取或取不同的

△q,得出的k、qe影响不大；而因为我们算

出来的At/Aq是该过滤量段的平均时间，其1.其它条件不变，只改变回流比对塔的性能

值在表示该滤液量中段更显其准确性。有何影响答：精微中的回流比R,在塔的设“

中是影响设备费用（塔板数、再沸器、及冷凝

总传热系数测定实验

器传热面积）和操作费用（加热蒸汽及冷却水

1.实验过程中，蒸汽温度改变对实验结果有什消耗量）的一个重要因素，所以应该选择合适

么影响如何保持蒸汽温度恒定答：蒸汽温度提的回流比。在操作中，它是一对产品的质量与

高，只影响tm,T增大，tm增大，在其它条产量有重大影响而又便于调节的参数。

件不变的情况下，从公式可以看出，对流传热

2.进料板的位置是否可以任意选择它对塔的

系数减小。措施：及时排除不凝气体和冷凝水,

性能有何影响答：冷液进料时，q线斜率大

保持蒸汽压力恒定。

于零，所以提储段操作线原理平衡线，与其他

3,实验过程中，如何判断传热达到稳定答：在进料状况相比要想达到相同的分离效果，必须

实验进行一段时间后，如果在温度显示仪上蒸减少板数，但实际板数不会变，使得分离效果

汽的温度和空气的出口温度都为稳定值，即表更好。进料位置会上移。

示传热达到稳定。

3.查取进料液的汽化潜热时定性温度如何取

4.蒸汽冷凝过程中不凝性气体存在对实验结

答：取进料管入口与出口温度的算术平均值

果会有什么影响应采取什么措施解决答：在套

作为进料液的汽化潜热时的定性温度。

管换热器中，环隙中通水蒸汽，内管管内通空

气，水蒸汽冷凝放热加热空气，空气侧对流传4.进料状态对精馆塔操作有何影响确定q线

热系数i与总传热系数K有以下关系：若有不需测定哪几个量答：在回流比R、Xf、Xd、X”

凝气体存在，使得减小，K减小。措施：因为一定的情况下，q值减小，即进料前经过预热

蒸汽冷凝传热系数很大，空气的传热系数较或者部分汽化，精馆段操作线不变，但提饰段

小，为了提高总传热系数，主要提高管内的传操作线斜率变大越靠近平衡线，所需的理论板

热系数（湍动程度）比较容易，及时排除不凝气数N越多。

体。

5.塔顶冷液回流对塔操作有何影响答：冷凝10.本实验中，进料状况为冷态进料，当进料

液成为回流液的一部分，由丁这部分的冷凝，量太大时，为什么会出现精福段干板，甚至出

上升到精怖段的蒸汽量比提留段少，费蒸汽。现塔顶既无回流也无出料的现象应如何调节

答：进料过大容易导致塔釜部热量负荷升高，

6.利用本实验装置能否得到98%（质量）以

引起三点温度下滑；可以换热或提高釜部热量

上的乙醇为什么答：不能。在本次实验中，测

出的塔板的效率非常低，仅为40%左右，要达1.测定吸收系数KYa和4P/Z—u关系曲线有

到此值，塔要无限高，与实验高度不符。何实际意义答：AP/Z—u曲线是描述流体力

学的特性也是吸收设备主要参数，为了计算填

7.全回流操作在生产中有何实际意义答：塔

料塔的动力消耗也需流体力学特性，确定填料

顶上升的蒸汽经冷凝后全部回流到塔内，这种

塔适宜操作范围及选择适宜的气液负荷。

操作方式叫全回流；塔顶和塔底产品产量均为

零，既不想塔内进料也不从塔内取料，无精饰2.测定曲线和吸收系数分别需测哪些量答：空

段和提偏段之分，操作线为yn+1=yn,所需理塔气速u；填料层压降△「；塔顶表压大小；

论板数最少；在精储生产停车时利用全回流可吸收系数KYa；空气流量；氨气流量；进塔和

以调整塔使塔稳定出塔气体浓度；操作状态下的温度、压强；塔

顶、塔底液相浓度。

8.精储操作中为什么塔釜压力是一个重要参

数它与哪些因素有关答：塔压反映了塔内部组3.试分析实验过程中气速对KYa和△P/Z的影

分的变化、塔负荷情况等。响。答：由AP/Z—u曲线可知，当1=0时，

随u增大，ap/z也增大，两者呈直线关系；

9.操作中增加回流比的方法是什么能否采用

当iwo时，随u增大，ap/z也增大，在截

减少塔顶出料量〃的方法答：相同的物系，达

点与液泛点之间呈微小变化，AP/Z增加相对

到相同的分离要求，若进料状况参数q值越

较快，在液泛点以上u稍微增加一些，zm

小，对应的最的回流比越大；同一物系分离，

有明显变化，阻力增加，不能下流，而对KYa

进料组成及热状况相同，X.越大，R3就越大,

最小回流比与一定分离要求是紧密联系的。

由于随U增大在一定范围内吸收增大反而不1.为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后通

吸收，KYa变为0。电加热答：先开风机是为了避免空气不流通而

烧坏电加热器。

4.当气体温度与吸收剂温度不同时，应按哪种

温度计算亨利系数答：以为E随物系而变，一2.如果气流温度不同时，干燥速率曲线有何变

定物系T增加E增大，当气体温度与吸收剂温化答：干燥速率的定义：恒速干燥阶段：湿物

度不同时应用吸收剂温度来计算亨利系数。料在恒速干噪条件下进行时，物料表面的湿度

0等于空气的湿球温度tw,当tw为定值时，

5.分析实验结果：在其他条件不变的情况，增

物料表面的空气湿含量HW也为定值。由于物

大气体流量(空气的流量)，吸收率、吸收系

料表面和空气间传热和传质过程与测湿球温

数KYa及传质单元数N0G、传质单元高度HOG

度时的情况基本相同。所以

分别如何变化是否与理论分析一致，为什么

dQ/sdt=a(t-tw),dw/sdt=Kh(Hsw-H)而干燥是

答：由记录测定两组体积吸收系数可以看出，

在恒定空气条件下进行的。故随空气条件而变

若是增大空气流量吸收系数KYa减小，那么增

的。和kH均保持恒定不变，而且(t—tw)

大V(空气流量)时则GA必增大，传质单元

和(HW-H)也为恒定值。由此可知：湿物料

高度HOG不变，与理论分析差不多。

和空气间的传热速率及传质速率均保持不变。

6.在不改变进塔气体浓度的前提下，如何提高即湿物料以恒定速率向空气中、气化水分。而

出塔氨水浓度答：当Y1不变时且此阶段，空气传给湿物料的湿热恰好等于水

X1=(Y1-Y2)/(L/G)+X2知在Yl、Y2都不变时分气化所需的汽化热，即

增大X2,即吸收剂所含溶质组成，则可使XIdQ=rdH,U=dV/Sdt=kH(Ht-H)=a/r(t-tw)由此

增大，则提高了出塔氨水浓度。可知，在第一阶段一一，恒速干燥阶段，U随气

流温度升高而增大。降速干燥阶段：由于降速

7.填料吸收塔塔底为什么必须设置液封管路

干燥阶段速率取决于物料本身结构、形状和尺

答：为了防止塔外气体进入塔内影响吸收效