化工原理实验思考题答案同名16692Word下载.docx

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离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。

往复泵是正往移泵流量与扬程无关。

假设把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损坏。

〔13〕本实验用水为工作介质做出的λ－Re曲线，对其它流体能否使用？

能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、

、变化。

〔14〕本实验是测定等径水平直管的流动阻力，假设将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到ΔPf的计算过程和公式是否与水平管完全相同？

过程一样，公式〔通式〕相同，R值的计算结果不同。

通式：

水平放置：

z=0

垂直放置：

z=L〔管长〕

〔15〕测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据？

流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应取瞬时值、即同时读数。

〔16〕作λ－Re图时，依点画线用什么工具？

点在线的一侧还是两侧？

怎样提高做图的精确度？

做图最忌讳什么？

用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。

点应在线的两侧，以离线的距离最近为原则。

最忌讳徒手描。

〔17〕实验结果讨论中，应讨论什么？

〔1〕讨论异常现象发生的原因；

〔2〕你做出来的结果〔包括整理后的数据、画的图等〕与讲义中理论值产生误差的原因。

〔3〕本实验应如何改良。

〔18〕影响流动型态的因素有哪些？

用Re判断流动型态的意义何在？

影响流动类型的因素有：

内因：

流动密度

、粘度

；

外因：

管径d、流速u,即

。

用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。

〔19〕直管摩擦阻力的来源是什么？

来源于流体的粘性

流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。

其外因或内部条件可表示为：

内摩擦力F与两流体层的速度差Δ

成正比；

与两层之间的垂直距离Δy成反比；

与两层间的接触面积A与成正比。

〔20〕影响直管阻力的因素是什么？

如何影响？

根据

直管助力与管长

、管经d、速度u、磨擦系数

有关系。

它与

、

、u2成正比，与d成反比。

实验2离心泵特性曲线的测定

⑴为什么启动离心泵前要向泵内注水？

如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么

原因？

为了防止打不上水、即气缚现象发生。

如果注水排完空气后还启动不起来。

①可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。

②电机坏了，无法正常工作。

⑵为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？

防止电机过载。

因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。

根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。

⑶离心泵特性曲线测定过程中

点不可丢，为什么？

Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。

丢了，做出来的图就有缺憾。

⑷启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？

为了保护功率表。

⑸为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？

这种方法有什么优缺点？

是否还有其它方

法调节泵的流量？

调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。

这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。

也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。

还可以用双泵并联操作。

⑹正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？

不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

⑺为什么在离心泵进口管下安装底阀？

从节能观点看，底阀的装设是否有利？

你认为应如何

改良？

底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。

从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。

既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。

⑻为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？

使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。

⑼离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？

离心泵的特性曲线与管路无关。

当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。

⑽为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？

流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。

大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率×

电动机效率，而轴功率N又为：

，当N=恒量，Q与H之间关系为：

Q↑H↓而

而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

⑾离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？

离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。

离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最正确工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。

⑿离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？

往复泵的送液能力是否采用同

样的调节方法？

离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。

往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。

假设把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。

所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。

⒀试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200kg·

m-3的盐水，〔忽略粘度影响〕，在

相同量下泵的扬程是否变化？

同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？

同一排量时的功

率是否变化？

此题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。

由离心泵的基本方程简化式：

可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大。

即：

ρ↑N↑。

又因为

其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。

⒁离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。

试定性解释以上两部

件采用此种结构的理由。

蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。

叶片弯曲方向

与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。

⒂离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？

在一定转速下测定离心泵的性能参数及特

性曲线有何实际意义？

为什么要在转速一定的条件下测量？

离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。

因为

，

根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。

只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。

⒃扬程的物理意义是什么？

它是指离心泵对单位重量〔1N〕的液体能提供的有效能量，其单位为m。

即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。

⒄泵的效率为什么到达最高值后又下降？

由

当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积就会减少所以效率会下降。

⒅离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用？

两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏转子流量计。

⒆启动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路？

如何切断？

为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。

⒇记录实验数据时，为什么同时取瞬时值？

因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。

实验4空气～水蒸汽对流传热实验

⑴为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上？

防止干烧，造成加热管损坏

⑵为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计？

防止水量不够或水量太多溢出。

⑶为什么向保温瓶中加冰水混合物？

保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。

⑷为什么将数字电压表预热？

保证测量的准确性。

⑸为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？

为使系统的换热充分恒定。

⑹为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？

让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。

⑺为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？

因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。

⑻什么情况下用双对数坐标系作图？

〔1〕测量的数据范围大。

〔2〕在双对数坐标系中函数关系为线性关系。

⑼气-汽换热的结果是什么？

冷空气变成热空气；

水蒸气变为冷凝水。

⑽为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？

为使不凝性的气体排出。

⑾实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么？

设计原理是柏努利方程。

⑿使用孔板流量计时应注意什么？

不要超出测量范围。

⒀对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求?

不与被测流体反应，互溶。

⒁所测压差与U形管的粗细有无关系？

没关系。

⒂所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系？

⒃压差与U形管中的指示液的高度差有无关系？

⒄旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么？

反比关系。

⒅为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？

⒆本实验是由哪几大装置组成？

空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。

⒇准数关联式Nu=ARemPr应用范围？

〔1〕流体无相变，〔2〕在圆形直管内流动，〔3〕作强制湍流

实验5精馏塔的操作和塔效率的测定

⑴在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？

相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

⑵求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？

需用定性温度求解，即：

⑶在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？

如何防止溶液瀑沸？

如何处理？

答；

①初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

②在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。

③出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。

⑷取样分析时，应注意什么？

取样时，塔顶、塔底同步进行。

分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，防止塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

⑸写出本实验开始时的操作步骤。

①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。

当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

⑹实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？

判断操作稳定的条件是：

塔顶温度恒定。

温度恒定，则塔顶组成恒定。

⑺分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？

答:

折光率由高到底的顺序是：

塔底，进料，塔顶。

⑻在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？

可能的原因是：

釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼假设分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？

塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

⑽操作过程中，假设发生淹塔现象，是什么原因？

怎样处理？

⑾实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？

釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

⑿在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？

精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但无暇将液体；

塔顶出现回流液体，从塔定下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。

⒀如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的

浓度如何改变？

塔顶

下降，

上升

⒁如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？

上升，

下降。

⒂如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？

塔顶产品不合格。

⒃为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？

打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打开塔底自动溢流口，塔底出料。

⒄如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？

原因可能是：

塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。

⒅在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？

在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。

⒆在操作过程中，假设进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？

上升。

⒇用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个？

先分析塔顶，后分析塔底，防止塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

精馏实验

一、简答题

1、电加热开关何时开启？

精馏过程如何调节电压？

待塔釜料液加好后，将加热电压调节旋钮全关，再开电加热开关，以免启动功率过大，烧坏电加热管。

刚开始加热电压可高些如200~220V，等塔釜温度稳定在九十几度也即釜温达泡点时，电压降至100~120V左右，注意加热电压不能太高，否则会出现淹塔现象。

2、其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？

3、进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？

4、为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？

5、将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？

6、为什么精馏开车时，常先采用全回流操作？

精馏塔要保持稳定高效操作，首先必须使精馏塔从下到上建立起一整套与给定操作条件对应的逐板递升的浓度梯度和逐板递降的温度梯度。

即使全塔的浓度梯度和温度梯度按需要渐变。

所以，在精馏塔开车时，常先采用全回流操作，待塔内情况基本稳定后，再开始逐渐增大进料流量，逐渐减小回流比，同时逐渐增大塔顶塔底产品流量。

7、精馏塔操作时，假设精馏段的高度已不能改变，要提高塔顶产品易挥发组分的浓度，则采用什么方法？

影响塔顶产品质量的诸因素中，影响最大而且最容易调节的是回流比。

所以假设需提高塔顶产品易挥发组分的浓度，常采用增大回流比的方法。

8、精馏塔操作时，假设提馏段的高度已不能改变，要提高塔底产品中难挥发组分的浓度，则采用什么方法？

最简便的方法是增大再沸器上升蒸汽的流量与塔底产品的流量之比。

〔由7、8题可见，在精馏塔操作中，产品的浓度要求和产量要求是相互矛盾的，为此必须统筹兼顾，不能盲目地追求高浓度或高产量。

一般是在保证产品浓度能满足要求以及能稳定操作的前提下，尽可能提高产量。

此时提高产量的方法是在允许的范围内采用尽可能小的回流比和尽可能大的再沸器加热量。

〕

9、精馏操作稳定的必要条件是什么？

精馏操作中的传质过程是否稳定与塔内流体流动过程是否稳定有关。

因为精馏操作中有热交换和相变化，所以传质过程是否稳定还与塔内传热过程是否稳定有关，因此精馏操作稳定的必要条件是：

①维持进出系统的总物料量和各组分的物料平衡且稳定；

②回流比稳定；

③再沸器的加热蒸汽压或加热电压稳定，维持塔顶冷凝器的冷却水流量和进口温度稳定；

④使塔系统与环境之间的散热情况稳定；

⑤使进料的热状态稳定。

10、如何判断精馏操作是否已经稳定？

通常是观测监视塔顶产品质量用的塔顶温度计读数是否稳定，塔釜温度及回流流量〔部分回流时回流比〕是否稳定。

11、开停工时冷凝器和再沸器操作顺序如何？

开工时，务必先向冷凝器中通冷却水，然后再对再沸器加热。

停工时，则先停止再沸器的加热再停止向冷凝器通冷却水。

12、精馏实验结束时，何时关冷却水阀？

待塔内无液体回流时即可管冷却水阀，以防止塔内的物料蒸汽外逸，造成环境污染、火灾或浪费。

13、精馏塔顶全凝器冷却水的流量控制到何程度？

塔顶全凝器冷却水的流量不宜过大，控制到使物料蒸汽能够全部冷凝且全凝器出口水温<

45℃以防结垢为宜。

其目的一是为了节约用水，二是为了防止塔顶回流液的温度过低，造成实际的回流比偏离设计值或测量值。

14、为什么填料精馏塔操作需要让塔到达液泛状态？

目的是充分润湿填料，提高填料外表的利用率。

15、测定全回流和部分回流总板效率或等板高度时各需测几个参数？

取样位置在何处？

测定全回流总板效率或等板高度时需要测塔顶及塔釜中易挥发组分的含量，即

及塔顶、塔釜温度。

测定部分回流总板效率或等板高度时需要测

进料温度、塔顶温度、塔釜温度及进料流量F、回流流量L、塔顶产品流量D。

全回流在塔顶和塔釜取样，部分回流在塔顶、塔釜和进料口三处取样。

16、在本实验室的精馏实验过程，打开回流阀，却没有回流，试分析原因并提出解决的方法。

（1）可能回流阀开得太大，而冷凝回流液不足：

应关小回流阀，检查冷却水是否正常，适当开大冷却水阀。

（2）可能是回流管存在不凝性气体，应作排不凝性气体处理。

17、精馏塔顶为何需要放空？

排放出不凝气，以保证为常压精馏；

另外也为了设备安全。

18、塔身为何需要保温?

因为塔内温度大于环境温度，塔体热损失造成塔内气相的冷凝，这种现象称为内回流，内回流轻则导致塔效率下降，重则塔顶将无产品，所以保温以减轻内回流。

19、塔顶回流管为何使用U形管？

塔顶回流管为正U形管，是防止塔顶蒸汽直接串入塔顶产品贮罐。

20、全回流操作转为部分回流操作时，为何需要增加电加热功率？

由全回流转为部分回流时，塔顶、塔釜均匀热物料采出，且加料板有冷物料加入，这样一定会破坏原来的热平衡，使上升气量下降，轻则导致漏液及板效率下降，重则塔顶将无产品。

所以必须提高塔釜的加入功率，以保证有正常的上升蒸汽量。

21、塔板效率受哪些因素影响？

22、精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关？

23、板式塔气液两相的流动特点是什么？

24、操作中增加回流比的方法是什么？

能否采用减少塔顶出料量D的方法？

25、精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格，恢复正常的最快、最有效的方法是什么？

26、本实验中，进料状况为冷进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节？

27、其他条件不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？

28、进料位置是否可以任意选择,它对塔性能会产生什么影响？

29、为什么酒精～水系统精馏采用常压操作而不采用加压精馏或真空精馏？

30、什么叫回流比？

精馏中为什么要引入回流比？

试说明回流的作用。

能否根据实验装置情况，确定和控制回流比？

全回流、最小回流比、实际回流比关系及特点？

31、板效率是什么？

32、精馏能采用填料塔做生产和实验设备吗？

33．塔釜加热对精馏塔的操作参数有何影响？

你认为塔釜加热量主要消耗在何处？

你有何节能措施？

34、精馏塔内气液接触不正常现象有哪些？

如何影响板效率？

气液接触不正常现象有漏液、液泡夹带、液泛等。

塔板上的气、液流量是板效率的主要影响因素，在精馏塔内，液体与气体应有错流接触，但当气速较小时，上升气量不够，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，塔板上建立不了液层，使塔板上气液两相不能充分接触，板效率下降；

假设上升气速太大，又会产生严重液沫夹带甚至于液泛，这样减少了气、液两相接触时间而使塔板效率下降，严重时不能正常运行。

35、什么是灵敏板？

如何确定灵敏板?

随生产条件发生变化，某块或某几块塔板的温度或组成变化较大，这些塔板称为灵敏板。

通常情况下，加料板上面一块板或下面一块板为灵敏板，上面一块板更多些。

同一个塔，随着操作条件变化，灵敏板也可能变的。

比方：

回流比变小，灵敏板位置可能上移的。

确定灵敏板，对精馏塔操作及控制是相当有帮助的。

通常可以灵敏板温度的变化，预判精馏塔操作状态的变化，并作出相应的调整。

36、何谓全回流？

为什么精馏操作一开始总是采用全回流？

37、由全回流该为部分回流操作时理论板数如何变化？

全塔效率如何变化？

38、塔釜加热情况对精馏的操作有什么影响？

怎样保持正常操作？

39、当回流比

时精馏塔是否还能进行操作？

这时塔顶产品将发生什么变化？

能进行操作，但不能到达别离要求。

40、本实验是冷液进料，它与沸点进料相比，对精馏操作有什么影响？

41、为什么要稳定塔釜液面？

42、冷液进料对精馏操作有何影响？

进料口如何确定？

冷液进料有利于精馏操作，使塔顶轻组分浓度更高，塔底液相轻组分浓度更低。

进料口应在塔内组成与进料组分最接近的地方。

精馏实验问题2：

1.查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？

定性温度为进