青岛科技大学化工原理试验期末复习题

流体力学综合实验(1)离心泵在启动时要关闭出口阀的原因是防止空气进入泵体，导致水抽上离心泵。每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。不能在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。(2)离心泵在固定的转速下扬程是固定的，可调节出口阀来调节导流面积，简单易行。(3)泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数并不会逐渐上升，在上升到一定程度之后就会达到平衡点不再上升。(4)根据图中最高效率的曲线的点仅为30%。离心泵特性曲线图中效率并没有书中所述的最高点，而是呈现一种上升趋势，最高效率仅为泵的30%，可能因为数据不足导致曲线无法完全呈现。七.思考题1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？答：从离心式水泵的扬程－流量特性曲线来看是一条下降的曲线，在泵的出口阀门关闭的情况下启动，泵没有流量，因而电机的处于轻载状态下工作（流量与扬程的积反映电机功率大小）。如果用轴流式的水泵就情况相反了，必须是开阀启动，此时电机的功率最小。2.启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？答：离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。引水灌泵是为了防止气缚的发生；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏3.为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调节流量？答：用出口阀门调解流量而不用泵前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置4.泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。5.正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。6.试分析，用清水泵输送密度为1200Kg/ｍ的盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否变化？答：如果选用的是同一台水泵，同样的电机功率，外网不变的情况下，那么压力不会变化，轴功率会增只管阻力产生的原因是什么？如何测定及计算？答：原因是流涕在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量的损耗，此损耗能量为直观阻力损失。测定及计算方法（1）(2)影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样侧准数据？答：读数不精确，供水系统不稳定，电压不稳定，出口胶管排气未排完，如果要侧准数据，应该等仪器上显示的数据稳定后再读取。根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点？水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失是否相同？答：根据极值数据来确定离心泵的工作点，水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失不相同，由公式得杨程H=离心泵轴功率N=离心泵的效率是理论功率与轴功率的比值，即而理论功率是离心泵对水所作的有效功，即以第一组数据为例计算H=15.21mN==1.601(kw)1.86水在管道内流动的直管阻力损失由附录查得水温t=20时，密度粘度由公式（1）（2）（3）可分别算出，和管内径管a=管b=管cd=0.02m长度管a=管b=管cL=1m以a管第一组数据为例=10.32pa则=10.34（J/kg）平均流速=9.85m/s则==0.0043==196645管路设计与安装1．孔板流量计校核计算孔板流量计的孔流系数C0，整理出雷诺系数Re与孔流系数C0之间的关系曲线。所需物性数据为：管径：25mm液体水的密度：1000Kg/m3黏度：0.001Pa.s计算过程如下：以第1组数据为例管内平均流速雷诺准数则孔流系数实验测定与数据处理结果列于表1中。计算得到的co与Re的关系曲线示于图2中。与课本上的图1-33有所不同，原因未知。图2.实验测定孔板流量计co与Re的关系2．突然扩大、缩小局部阻力系数的测定U型管压差计中指示液为液体四氯化碳，其密度为，液位高度差为R。因为流体在突缩与突扩过程中，动能有所改变，所以应列机械能衡算方程求局部阻力损失。所选截面即为取压口的位置。图3.突缩与突扩管路机械能衡算截面示意图在1-1’与2-2将上述三式联立，可得：在3-3’与4-4将上述三式联立，可得：突缩与突扩局部阻力公式中流速u以小管中的速度为准。主管路内径：25mm，截面积为A1=490.9mm2；收缩管内径20mm，截面积为A2=314.2mm2。收缩比A2/A1=0.640。计算步骤如下：以第一组数据为例突然缩小R=0.242m管路中平均流速小管中流速则0.323突然扩大R=0.042m管路中平均流速小管中流速则1.孔流系数与哪些因素有关？孔流系数Co与Re、Ao/A1、以及取压法有关。实验测定的Co~Re曲线是否与课本中的图1-33相一致？在曲线的前半部分不一致，图1-33随Re的增大而减小，实验数据随Re的增大而增大。相同的是在曲线的后半部分，基本不随Re数变化。这种不一致只能认为是取压方式不同造成的。常见的管路连接方式有哪几种？螺纹连接，法兰连接，焊接、热胀接、填料密封挤压等方式。常见的阀门有哪几种？截止阀、球阀、闸阀、翼阀、针阀等。常见的流量计有哪几种？转子流量计，孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计等。管材的标准型号是如何规定的？管材的型号是以管外径和壁厚为标准的，各种连接件的型号以内径为标准，与管外径配套。全回流精馏总板效率的测定什么是全回流，全回流时的操作特征是什么？如何测定全回流是的总板效率？答：在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。如何判断塔的操作已达到稳定？影响精馏操作稳定的因素有哪些？答：当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。影响板式效率的因素有哪些？答：物质的物理性质的影响，流体力学状态和塔板结构的影响。进料量对塔板层有无影响？为什么？答：无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF，xD，xw，R和q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。回流温度对塔的操作有何影响？答：馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。板式塔有哪些不正常操作状况，针对本实验装置，如何处理液泛或塔板漏液?答：夹带液泛，溢流液泛，漏液。传热综合实验1、光滑套管数据处理孔板流量计压差计读数=0.40KPa，空气进口温度＝20.7℃出口温度＝65.4℃，传热管壁面温度=99.7℃(1)传热管内径及流通截面积＝20.00(ｍｍ),＝0.0200(ｍ);＝3.142×(0.0200)2／4＝0.0003142（m2).(2)传热管有效长度及传热面积＝1.20ｍ＝3.142×0.02×1.20＝0.07536(m2).(3)空气平均物性常数的确定先算出空气的定性温度，=43.5（℃）在此温度下空气物性数据如下：平均密度ρm＝1.21(kg/m3)；平均比热Cpm＝1005(J／Kg·k)；平均导热系数λm＝0.0277(Ｗ／ｍ·K)；平均粘度μm＝0.0000193()；⑷空气流过换热器内管时平均体积流量和平均流速的计算孔板流量计体积流量（空气入口的体积流量）：=0.65*3.14*0.0142*3600/4*=9.27（m3/h）其中，c0-孔板流量计孔流系数，c0=0.65A0-孔的面积m2d0-孔板孔径，d0=0.014m-孔板两端压差，pa-空气入口温度（即流量计处温度）下密度，Kg/m3。由于换热器内温度的变化，传热管内的体积流量需进行校正，则传热管内平均体积流量为：=10.00（m3/h）—传热管内平均体积流量，m3/h；—传热管内平均温度，℃。平均流速:=8.85（m/s）⑸壁面和冷流体间的平均温度差的计算:=99.7－43.5=56.65（℃）⑹传热速率139（W）⑺管内传热系数40（W/m2·℃）⑻各准数29=10377其它组数据处理方法同上，数据结果见表2。⑼求关联式中的常数项以为纵坐标，为横坐标，在对数坐标系上标绘～关系，由线性回归出如下结果：y=0.0266x0.757即2、强化套管换热器数据处理：重复上面步骤，同样可以得到强化套管换热器的实验数据，计算过程略，结果见表3及图。其中强化比的计算如下：将强化套管换热器求得的Re数带入光滑套管换热器所得的准数关联式中，可以得到。如表3中第1组数据：=26437==0.0174×264370.8161×0.6970.4=61.20758=98/61.20758=1.5992传热综合实验传热综合实验1．对锅炉进行加热时应注意什么事项？答：首先启动仪表，观察设定的蒸汽压力数值，该实验的设定值为0.04MPa；其次，确保蒸汽调节阀与冷凝水回流阀保持开通的状态；最后开启加热电源，进行加热。2．套管环隙中不凝性气体的存在对传热有何影响?答：由于蒸汽中的不凝性气体能够很大程度上降低传热系数，所以应该在送气之前打开不凝气排放口排净套管中的空气，然后关闭放气阀。3．开微音气泵前应注意什么问题？答：微音气泵属于正位移泵，开启前应该打开旁路调节阀，这是为了防止出口阀关闭时，泵内压头急剧上升，导致机件损坏，电机超负荷。4．实验过程中观察到的空气入口温度怎样变化？为什么？答：理想情况下，空气入口温度为室温温度，应该始终保持不变。但实验中观测到的空气实际入口温度会随着实验的进行而温度升高，这是由于气泵发热导致送气温度升高的缘故。5．假定空气入口温度不变，随着空气流量增加，出口温度如何变化？答：出口温度变小。6．转子流量计应该如何读数？答：转子流量计有不同的形状，应该读转子横截面积最大处对应的读数；同时由于受流体流速波动的影响，转子会上下波动，应读平均值；读数时还应该注明实验时温度、被测流体介质以及单位。7．随着流速变化，转子流量计如何移动？答：根据转子流量计的原理，流速增大时，转子流量计向上移动，反之，向下移动。8．用转子流量计测量的空气流量数据是否应该校正？为什么？答：转子流量计在出厂时是根据20℃、101kPa下的空气进行标定的，实验条件与该条件不一致时应该进行校正，校正公式如下：式中：1——表示出厂标定时所用的流体；2——表示实际工作时的流体由于化工原理为工程性实验，而实验条件与出厂标定条件相差不大，所以可以不进行校正。9．实验时，套管换热器上的压力表读数与蒸汽的温度有什么关系？答：实验时套管换热器上的压力表读数测得的是水蒸汽的表压，水蒸汽绝对压强与对应温度可以查饱和水蒸汽表获得，绝对压强与表压强的关系为：绝对压强=大气压强+表压强，而大气压强可以认为近似等于0.1MPa。10．用实验测得的总传热系数近似代表对流传热系数值是否可行？为什么？答：可行。因为蒸汽冷凝侧的对流传热系数很大，管壁的导热热阻较小，所以总传热热阻主要集中在空气对流传热一侧，所以总传热系数近似等于空气侧的对流传热系数。(一)光滑套管换热器传热系数及其准数关联式的确定1.对流传热系数的测定在该传热实验中，空气走内管，蒸气走外管。对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定（1）式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2·℃)；Qi—管内传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；—内壁面与流体间的温差，℃。由下式确定：（2）式中：t1，t2—冷流体的入口、出口温度，℃；tw—壁面平均温度，℃；因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，用tw来表示。管内换热面积：（3）式中：di—内管管内径，m；Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：（4）其中质量流量由下式求得：（5）式中：—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；