化工原理实验思考题题目及答案.docx
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化工原理实验思考题题目及答案
试验一流体流淌阻力测定
1,倒∪型压差计的平衡旋塞和排气旋塞起什么作用怎样运用
平衡旋塞是翻开后,可以进水检查是否有气泡存在,而且能限制液体在U型管中的流量
而排气旋塞,主要用于液柱调零的时候运用的,使管内形成气-水柱
操作方法如下:
在流量为零条件下,翻开光滑管测压进水阀和回水阀,旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀,检查导压管内是否有气泡存在。
假设倒置U型管内液柱高度差不为零,那么说明导压管内存在气泡,须要进展赶气泡操作。
开大流量,使倒置U型管内液体充分流淌,以赶出管路内的气泡;假设认为气泡已赶净,将流量阀关闭;渐渐旋开倒置U型管上部的放空阀,翻开底部左右两端的放水阀,使液柱降至零点上下时立刻关闭,管内形成气-水柱,此时管内液柱高度差应为零。
然后关闭上部两个放空阀。
2,如何检验测试系统内的空气已经解除干净?
在流量为零条件下,翻开光滑管测压进水阀和回水阀,旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀。
假设倒置U型管内液柱高度差不为零,那么说明导压管内存在气泡,须要进展赶气泡操作。
知道,U型管高度差为零时,表示气泡已经排干净。
3,U型压差计的零位应如何调整?
操作方法如下:
在流量为零条件下,翻开光滑管测压进水阀和回水阀,旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀,检查导压管内是否有气泡存在。
假设倒置U型管内液柱高度差不为零,那么说明导压管内存在气泡,须要进展赶气泡操作。
开大流量,使倒置U型管内液体充分流淌,以赶出管路内的气泡;假设认为气泡已赶净,将流量阀关闭;渐渐旋开倒置U型管上部的放空阀,翻开底部左右两端的放水阀,使液柱降至零点上下时立刻关闭,管内形成气-水柱,此时管内液柱高度差应为零。
然后关闭上部两个放空阀。
4,测压孔的大小和位置,测压导管的粗细和长短对试验有无影响?
为什么?
有,有影响。
跟据公式λ平方/2d也就是范宁公式,是沿程损失的计算公式。
因此,依据公式,测压孔的长度,还有直径,都是影响测压的因素。
再依据伯努利方程
测压孔的位置,大小都会对试验有影响。
5,在测量前为什么要将设备中的空气排净?
怎样能快速地排净?
因为假如设备含有气泡的话,就会影响U型管的读数,读数不精确,便会影响试验结果的精确性。
要快速排净气体,首先要开大流量,使倒置U型管内液体充分流淌,以赶出管路内的气泡;假设认为气泡已赶净,将流量阀关闭。
6,在不同设备〔包括相对粗糙度一样而管径不同〕,不同温度下测定的λ数据能否关联在同一条曲线上?
答,不能,因为,跟住四个特征数,分别是长径比,雷诺数,相对粗糙度,还有欧拉数的平方。
即使相对粗糙度一样的管,管径和温度不同都会影响雷诺数及摩擦系数λ。
他们得到的λ曲线图都不同。
例如,由于温度的变更,会影响液体的粘度变更,还有液体密度的变更。
因此,摩擦系数的公式中,λ=64μ/ρ64因此,温度的变更会影响,摩擦系数和雷诺数的变更。
因此,他们不是在同一条曲线上,但能反映在同一副图中,作出比拟。
7,以水为工作流体所测得的λ关系能否适用于其他种类的牛顿型流体?
为什么?
不能,因为,每一种流体他们的流体密度还有年度都不同,都会影响摩擦系数λ和雷诺数的大小变更,依据公式λ=64μ/ρ64,在一样的粗糙度管中,得出的关系曲线也是不同的。
因此,用水得出的λ关系不能用于其它种类的牛顿型流体。
8,测出的直管摩擦阻力及设备的放置状态有关吗?
为什么?
有影响的,因为,不同的放置状态会影响液体的流速。
而流速的不同,干脆反响在公式λ=64μ/ρ64,因此他们不同的放置位置,也会影响雷诺数和摩擦系数,虽然,单位体积的流体的沿程损失是一样,就是R123,管内流淌总阻力顺势,还是要考虑摩擦系数和流速,因此λ平方/2d,直管阻力还要考虑摩擦因素的影响。
9,假如要增加雷诺数的范围,可实行哪些?
答:
设备肯定时,选用大密度或小粘度的流体;流体肯定时,增大管径,二者均可通过调整流体流速得到较大范围雷诺数的状态
试验二:
离心泵
1,分析为什么离心泵启动前要灌泵?
在启动前为何要关闭调整阀?
答:
离心泵启动前,必需将泵内灌满液体,至泵壳顶部的小排气旋塞开启时有液体冒出为止,以保证泵和吸入管内无空气积存。
停泵前亦应先关闭调整阀,以免压出管路内的液体倒流入泵内使叶轮受冲击而损坏。
2,分析气缚现象及气蚀现象的区分。
答:
因泵入口处变径引起气体积存而形成气囊,大量气体吸入泵内,导致吸不上液体的现象,称为气缚现象。
当降至被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生沸腾,所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流淌中,又因压力快速加大而急剧冷凝,使液体以很大的速度从四周冲向气泡中心,产生频率很,瞬时压力很大的冲击,这种现象称为气蚀。
3,依据什么条件来选择离心泵?
答:
〔1〕先依据所输送的液体及操作条件确定泵的类型
〔2〕再依据所要求的流量及压头确定泵的型号
〔3〕假设被输送液体的粘度和密度及水相差较大时,应核算泵的特性参数:
流量,压头和轴功率。
4,试分析允许汽蚀余量及泵的安装高度的区分。
答:
离心泵的安装位置及被吸入液体液面的垂直高度,称为安装高度。
安装高度的上下干脆影响到离心泵能否正常输送液体。
为防止发生气蚀,就要求泵的安装高度不超过某肯定值,我们采纳气蚀余量来表示泵的吸上性能。
用气蚀余量确定泵的安装高度。
5,当变更流量调整阀开度时,压力表和真空表的读数按什么规律变更?
答:
出口阀门开大时,出口压力减小,压力表读数增大,流量随之增大〔这是离心泵的一种特性〕。
真空表的读数增大,这是因为随着流量增大,吸水管的压力损失增大,管内压强降低,反映在进口真空表的读数增大〔留意真空值增大,压强是减小的〕。
〔XX里的是——真空表负压变大,压力表渐渐减小〕
6,用孔板流量计测流量时,应依据什么选择孔口尺寸和压差计的量程?
孔板流量计时应选择适当的面积比以期兼顾到U形压差计相宜的读数和允许的压力降
7,从你所得的特性曲线中分析,假如要增加该泵的流量范围,你认为可以实行哪些措施?
允许气蚀余量=7m,假设选用密度比水轻的苯作介质,允许气蚀余量将如何变更?
为什么?
假设要实现计算机在线测控,应如何选用测试传感器及仪表?
8离心泵启动前为什么要先灌水排气?
本试验装置中的离心泵在安装上有何特点?
离心泵是靠大气压工作.水泵工作时由电动机带动叶轮高速旋转.在泵体内形成一个低气压区.这样大气压就将低处的水压入进水管中.而泵体中的水又由于离心力被甩到出水管.这样水就源源不断的被抽上来了.假如不灌水排气,管内及管外的气压相等就不能将水抽上来.
9启动泵前为什么要先关闭出口阀,待启动后,再渐渐开大?
〔而停泵时,也要先关闭出口阀?
这问上面有〕
离心泵启动时流量最小时,启动电流最小,有利于降低泵启动电流,而旋涡泵属于容积式泵,假设启动时出口阀没有关闭,泵出口的压力会很高,严峻时将打坏旋涡轮泵的叶轮。
〔3〕离心泵的特性曲线是否及连接的管路系统有关?
答:
特性曲线及管路无关,因为测量点在电机两端,管路的大小,长短及流量无关,只是及流速有关。
〔4〕离心泵的流量增大时,压力表及真空表的数值将如何变更为什么?
答:
压力表读数增大,真空表的读数增大。
出口阀门开大时,出口压力减小,压力表读数增大,流量随之增大〔这是离心泵的一种特性〕。
真空表的读数增大,这是因为随着流量增大,吸水管的压力损失增大,管内压强降低,反映在进口真空表的读数增大〔留意真空值增大,压强是减小的〕。
〔5〕离心泵的流量可通过泵的出口阀调整,为什么?
离心泵在固定的转速下扬程是固定的,调整出口阀就调整了导流面积,可以运用这种方法调整流量。
当阀小时,管阻大,电机的有效功率低,流量小;当阀大时,管阻小,电机的有效功率高,流量大。
〔6〕离心泵在其进口管上安装调整阀门是否合理?
为什么?
离心泵的进出口通常都安装有阀门,假如有水封装置,可以不必装进口阀门,但流量要运用出口阀门来调整。
试验三恒压过滤
〔1〕在过滤试验中,当操作压强增加一倍时,其K值是否也会增加一倍?
当要得到同样的过滤量时,其过滤时间是否缩短了一半
答:
在过滤试验中,当操作压强增加一倍时,由2p10c可见,K值还随r0和u〔黏度〕影响,而r0和u〔黏度〕都为试验常数,假设考虑滤饼的可压缩性,应计入r随过滤压力的变更,故或受压力影响而变更,所以不能确定K值是否增加一倍;同理,当要得到同样的过滤量时,见书本P105-3-36可见,时间也不肯定缩短一半。
〔2〕为什么过滤开场时,滤液常有些混浊,经过一段时间后滤液才转清?
因为刚开场时,滤布上没有滤渣阻隔,局部幼细的粉剂通过了过滤层;又或因操作有差,滤布和滤板还没有粘合好,悬浊液没有通过滤布过滤完全,而一会儿之后,留在滤布上的滤饼增厚,同样起到了过滤阻隔作用,把微小的粉状物也隔离在过滤器中。
〔3〕哪些因素影响过滤速度?
和过滤压差,比阻,滤液浓度黏度,滤饼厚度有关,关联式子为书本P105-3-36。
课本上的题目
⑵试验数据中第一点有无偏低或偏高现象?
怎样说明?
如何对待第一点数据?
可见我组试验数据中第一点没有偏高或偏低现象,假设有偏高,应由于滤布和滤板未吻合好,两者间或有空气阻隔,假设偏低那么因滤布上的滤渣较少,甚至在一段时间内出现悬浊液,滤液无阻隔地通过,而使之单位过滤量的时间缩短。
⑶△q取大一点好还是取小一点好?
同一次试验△q不同,所得出的K,会不会不同?
作直线求K刚好,直线为什么要通过矩形顶边的中点?
△q应适当的取,估算试验总用时,也许取7~8个点,可平均取或取不同的△q,得出的k,影响不大;而因为我们算出来的△△q是该过滤量段的平均时间,其值在表示该滤液量中段更显其精确性,所以一般取矩形顶边中点,而一般作图时,可先算出其q的算术平均值,用之作图。
⑷滤浆浓度和过滤压强对K有何影响?
滤浆浓度越大滤浆的黏度也越大,K值将越小;过滤压强的增大,同时影响比阻和压缩指数,但总体来说K值也会随之增大。
⑸⑹见资料的第⑴⑶题答案。
〔试验四气-汽对流传热试验〕
〔1〕,本试验中空气和蒸气的流向.对传热效果有什么影响
答:
无影响。
因为ɑA△.不管冷流体和蒸汽是顺流还是逆流流淌,由于蒸汽的温度不变,故△不变,而ɑ和A不受冷流体和蒸汽的影响,故传热效果不变。
〔2〕,在汽-气对流试验中,采纳同一换热器,在流体流量及进口温度均不发生变更的时候,两种流体流淌方式由逆流改为并流,总传热系数是否发生变更?
为什么
答:
发生变更,因为在流体流量及进口温度均不发生变更的条件下,逆流时的对数平均温差恒大于并流时的,且逆流总是优于并流,故总传热系数是会发生变更的。
〔3〕,在汽-气对流试验中,测定的壁面温度是接近空气侧的温度,还是接近蒸汽侧的温度?
为什么?
答:
接近蒸汽温度,因为蒸汽冷凝传热膜系数a〔蒸汽〕>>a〔空气〕。
〔4〕,环隙间饱和蒸汽的压强发生变更.对管内空气传热膜系数的测越是否会发生影响
答:
不会发生影响,当汽压强增加时,r和
均增加,其它参数不变,
所以认为对管内空气传热膜系数的测定无影响
书本上的思索题
试验五,填料塔
1.风机为什么要用旁通阀调整流量?
答:
因为假如不用旁通阀,在启动风机后,风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。
所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调整空气流量。
2.依据试验数据分析汲取过程是气膜限制还是液膜限制?
答:
试验数据说明,相平衡常数m很小,液相阻力也很小,导致总阻力1根本上为气相阻力1所确定,或说为1所限制,称为气膜限制。
3.在填料汲取塔塔底为什么必需有液封装置?
液封装置是如何设计的?
答:
塔底的液封主要为了防止塔内气体介质的逸出,稳定塔内操作压力,保持液面高度。
填料汲取塔一波采纳U形管或液封罐型液封装置。
液封装置是采纳液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内肯定压力,从而防止空气进入系统内或介质外泄。
U形管型液封装置是利用U形管内充溢液体,依靠U形管的液封高度阻挡设备系统内物料排放时不带出气体,并维持系统内肯定压力。
4.要提高氨水浓度〔不变更进气浓度〕有什么方法?
又会带来什么问题?
答:
要提高氨水浓度,可以提高流量L,降低温度
汲取液浓度提高,气-液平衡关系不听从亨利定律,只能用公式
进展计算。
5.溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响?
Y2如何变更〔从推动力和阻力两方面分析其缘由〕?
答:
气体量增大,操作线的斜率随之减小,传质推动力亦随之减小,出口气体组成上升,汲取率减小。
试验六精馏塔
〔a〕在精馏操作过程中,回流温度发生波动,对操作会产生什么影响?
答:
馏出物的纯度可能不高,降低塔的别离效率。
〔b〕在板式塔中,气体,液体在塔内流淌中,可能会出现几种操作现象?
答:
4种:
液泛,液沫夹带,漏液
〔c〕如何推断精馏塔内的操作是否正常合理?
如何推断塔内的操作是否处于稳定状态?
答:
1〕看显示的温度是否正常
2〕塔顶温度上升至设定的80摄氏度后,在一个较小的范围内波动,即处于稳定状态
(d)是否精馏塔越高,产量越大?
答:
不是。
因为由R可以知道,馏出液的产量及回流比有关,而及塔高无关
〔e〕精馏塔加高能否得到无水酒精?
答:
不能.因为当乙醇的摩尔质量分数到达89.4%时,将及水在78.15℃形成恒沸混合物,所以将精馏塔加高也不能得到无水酒精。
〔f〕结合本试验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些?
答:
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,设备散热状况等
〔g〕操作中加大回流比应如何进展?
有何利弊?
答:
加大回流比的措施,一是削减馏出液量,二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率.
加大回流比能提高塔顶馏出液组成,但能耗也随之增加。
〔h〕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时,要复原正常的最快最有效的方法是什么?
答:
降低采出率,即削减采出率.降低回流比
(1)什么是全回流?
特点?
在精馏操作中,假设塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内,那么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。
明显全回流操作对实际生产是无意义的。
但是全回流便于限制,因此在精馏塔的开工调试阶段及试验精馏塔中,常采纳全回流操作。
(3)在精馏试验中如何推断塔的操作已到达稳定?
当出现回流现象的时候,就表示塔的操作已稳定。
就可以测样液的折射率了。
(4)什么叫灵敏板?
受哪些因素影响?
一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰〔如回流比,进料组成发生波动等〕,全塔各板的组成发生变动,全塔的温度分布也将发生相应的变更。
因此,有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变更。
℃。
可见高纯度别离时一般不能用测量塔顶温度的方法来限制馏出液的质量。
细致分析操作条件变动前后温度分别的变更,即可发觉在精馏段或提馏段的某些塔板上,温度变更量最为显著。
或者说,这些塔板的温度对外界干扰因素的反映最灵敏,故将这些塔板称之为灵敏板。
将感温元件安置在灵敏板上可以较早觉察精馏操作所受到的干扰;而且灵敏板比拟靠近进料口,可在塔顶馏出液组成尚未产生变更之前先感受到进料参数的变动并即使实行调整手段,以稳定馏出液的组成。
〔5〕如何确定精馏塔的操作回流比?
在精馏操作中,由精馏塔顶冷凝器返回塔内的液体流量及送出塔外的馏出量之比称为回流比。
操作回流比在全回流和最小回流比间选择,一般取最小回流比的1.1~2.0倍。
增大回流比既加大了精馏段的液气比,也加大了提留段的气液比,两者均有利于精馏过程中的传质。
最相宜回流比的选取:
最小回流比对应于无穷多塔板数,此时的设备费用过大而不经济。
增加回流比起初可显著降低塔板数设备费用明显下降补偿能耗增加,再增加回流比所需理论塔板数下降缓慢,此时塔板费用的削减将缺乏以补偿能耗的增长。
此外,回流比的增加也将增大塔顶冷凝器和再沸器的传热面积,设备费用反随回流比的增加而上升。
一般最相宜回流比的数值范围是最小回流比的1.2~2.0倍。
一般状况下最小回流比为:
=--
〔6〕冷料对精馏塔操作有什么影响
对于固定进料的某个塔来说,进料状态的变更,将会影响产品质量和损失。
例如:
某塔为饱和液进料,当改为冷进料时,料液入塔后在加料板上及提馏段上升的蒸气相遇,即被加热至饱和温度,及此同时,上升蒸汽有一局部被冷凝下来,精馏段塔板数过多,提馏段板数缺乏,结果会造成釜液中损失增加。
这时在操作上,应适当调整再沸器蒸汽,使塔的回流量到达原来量。
进料分为五种,冷液体进料,饱和液体进料,汽液混合物进料,饱和蒸汽进料和过热蒸汽进料。
进料状态不同,q值就不同,干脆影响塔内精馏段和提馏段上升气量和下降液体量之间的关系。
冷液体进料时q大于1。
q值不影响精馏段操作线,但对提馏段操作线有影响。
〔7〕塔板效率受哪些因素影响
受温度,压强和原料的影响
试验七枯燥曲线
1试分析空气流量或温度对恒定枯燥速率,临界含水量的影响?
答:
温度越高,空气流量越小,,恒定枯燥速率越高,临界含水量也越大。
2恒定枯燥条件是指哪些条件要恒定,完本钱实难要测取哪些数据?
答:
指空气的温度,湿度,速度和及物料的接触状况都不变。
本实试验要测一样时间间隔物料的重量变更,枯燥速率,干球温度,湿球温度,枯燥面积,框架重量。
3假如气速温度不同时,枯燥速率曲线有什么变更?
假如气速温度增大,恒定枯燥速率也增高,变大,枯燥将愈早由恒速转入降速阶段,图形总趋势不变,段时间变短,段时间变长。
试验8,9雷诺试验
1,流体的流淌类型及雷诺数的值有什么关系?
答:
依据试验,流体在圆形直管内流淌,≤2000〔有的资料到达2300〕时属于层流;>4000时那么一般为湍流。
在2000~4000之间时,流淌处于一种过渡可能是层流,可能是湍流,或是二者交替出现,主要由外界条件所左右。
2,为什么要探讨流体的流淌类型?
它在化工过程中有什么意义?
答:
探讨流体流淌类型是一个根本学科的重要组成局部,在分类上层流流及湍流两种流体流淌方式所产生的效果是不同的,在这方面还要运用到“流体力学〞方面的学问,比方,层流是流体在流淌时比拟常见的流淌方式,它所产生的效率〔即所作的功〕是比拟稳定,持续的,而湍流是流体一种旋转的流淌,由于,流体旋转流淌时其旋转的中心简单形成“真空〞旋涡,使一些杂质被别离,所以,探讨流体流淌类型对任何加工行业都有很好的作用。
探讨流体流淌的类型在化工过程的意义在于可以解决流体流淌中的能量消耗计算问题,以便设计管路系统和泵,风机等的选择。
在航空工业领域对飞机外形的设计,发动机的研制,进展风洞试验等都有很重要是好用意义。
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