化工原理课后思考题参考答案

《化工原理课后思考题参考答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课后思考题参考答案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章第二章 流体输送机械流体输送机械2-1 流体输送机械有何作用？ 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 处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。 此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚） ； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间 的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截 面

2、逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量 qv: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程 H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m 3、功率与效率：轴功率 P：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。有效功率 Pe：gHqveP效率：pPe2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的 H、P、与 qv之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头 H 一般随流量加大而下降 离心

3、泵的轴功率 P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 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。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 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 体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 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、2 间列伯努利方程得：fVMHguu gPPhH22 12 2 03、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，因而当被输

4、送液体密度发 生变化时，H-Q 与 -Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温 水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特 性曲线均发生变化。 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 的液体压力将如何变化？答：泵出口压力变小，进口处真空度增加 2-7 离心泵操作系统的管路特性方程是怎样推导的？它表示什么与什么之间的关系？答：当离心泵安装到特定的管路系统中操作时，若贮槽与受液槽两液面保持恒定，则泵对单位重量(1N)流体所做的净功为，忽略feHgu gPZH2

5、2022 gu令，gPZH022 45228 2vvee fkqqddllggu dllH 得管路特性方程2 0vkqHH2-8 管路特性方程中的与 k 的大小，受哪些因素影响？2 0vkqHH0H答：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。0H2-9 离心泵的工作点是怎样确定的？流量的调节有哪几种常用的方法？ 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，即管路特性方程和泵的特性方2 0vkqHH程 H =f(Q)，联解上述两方程所得到两特性曲线的交点，即离心

6、泵的工作点。 2、改变口阀开度（改变管路特性曲线） ；改变泵的转速（改变泵的特性曲线） ；离心泵并联操作； 离心泵的串联操作。 2-10 何谓离心泵的气蚀现象？如何防止发生气蚀？ 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。含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡在高压作用下急剧 地缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，造成冲 击和振动。金属表面受到压力大，频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表 面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。这

7、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。 2-11 影响离心泵最大允许安装高度的因素有哪些？答：最大允许安装高度；环境大气压，工作温度下的液体饱和蒸气压，允fvHhgp gpH0许气蚀余量，吸入管路的压头损失。 2-12 往复泵有没有气蚀现象？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。 2-13 往复泵的流量由什么决定？与管路情况是否有关？答： ；往复泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往复频率所决定，(即单位时间内活塞扫过的ASnqv理体积)。与管路情况（几乎）无关。 2-14 往复

8、泵的扬程（对液体提供压头）与什么有关？最大允许扬程是由什么决定的？ 答：1、 2、最大允许扬程由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。 2-15 何谓通风机的全风压？其单位是什么？如何计算？ 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 Pa，21122 12 2 12-22ddsssstppppuuppgHP 2,22 2 22 1 1upupdd2-16 通风机的全风压与静风压及动风压有什么关系？答：全风压为静风压和动风压之和。动风压静风压2112-ddsstppppP2-17 为什么通风机的全风压与气体密度有关？在选用通风机之间，需要把操作条件下的全风压用密度换 算

9、成标定条件下的全风压。但为什么离心泵的压头 H 与密度无关？答：因为通风机全压，所以和密度有关gHPt离心泵的理论压力TQbDgctgu guH22222 2 第三章第三章 沉降与分离沉降与分离3-1 固体颗粒与流体相对运动时的阻力系数在层流层区（斯托克斯区）与湍流区（牛顿区）有何不同？答：10-4液体气体 4-4 纯金属与其合计比较，热导率哪个大？ 答：纯金属大于合金 4-5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关？ 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。

10、 4-7 在平壁热传导中，可以计算平壁总面积 A 的导热速率 Q，也可以计算单位面积的导热速率（即热流密度） 。而圆筒壁热传导中，可以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率 Q，也可以计算单位圆周AQq 长度的壁面导热速率 ql，为什么不能计算热流密度？ 答：圆筒壁的传热面积和热流密度不再是常量，但传热速率在稳态时是常量 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， 其保温效果是否改变？若被保温的不是圆管而是平壁，保温材料的先后顺序对保温效果是否有影响？ 答：圆筒壁： 有影响平壁 没有影响 31333222111iiRtAbtAbtAbtQ4-9

11、 对流传热速率方程 中的对流传热系数 与哪些因素有关 答：流动状态（气、液、蒸汽） 、流体的性质（热导率、热容、粘度、密度） 、壁面形状等 流体有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动物性和壁面情况（换热器结构）等都影响对流传热 系数。 4-10 流体在圆管内强制对流时对流换热系数 的计算式中，Pr 的指数 n 由什么决定？流体在管内的流 速及管径对 的影响有多大？管长、弯管的曲率对管内对流传热有何影响？答：被加热 n=0.4;被冷却 n=0.3 8 . 1 d在传热管的长度小于进口段以前，管子愈短，则边界层愈薄，就愈大。曲率越大，就愈大。34323212141ln1ln1ln12rr rr

12、 rrttlQtAQ4-11 水的对流传热系数一般比空气大，为什么？答：按照强制对流公式5 . 04 . 07 . 06 . 04-12 为什么滴状冷凝的对流传热系数比膜状冷凝的大？由于壁面不容易形成滴状冷凝，蒸汽冷凝多为膜 状冷凝。影响膜状冷凝的因素有哪些？ 答：在滴状冷凝过程中，壁面的大部分面积直接暴露在蒸汽中，在这些部位没有液膜阻碍着热流，故滴 状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

13、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，使传热系数增大；若逆向流动，则相反。但这种力若超过液 膜重力，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，使对流传热系数急剧下降。因此在冷凝器的设计和操作中， 都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

14、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 计和安装冷凝器时，应正确安放冷凝壁面。例如，对于管束，冷凝液面从上面各排流到下面各排，使液 膜逐渐增厚，因此下面管子的传热系数比上排的要低。为了减薄下面管排上液膜的厚度，一般需减少垂 直列上的管子数目，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， 4-13 液体沸腾的两个基本条件是什么？ 答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。 4-14 为什么核状沸腾的对流传热系数比膜状沸腾的传热系数大？影响核状沸腾的因素主要有哪些？ 答：核状沸腾，气泡的生成速度、成长速度以及浮升速度都加快。气泡的剧烈运

15、动使液体受到剧烈的搅 拌作用，增大。膜状沸腾传热需要通过气膜，所以其值比核状沸腾小。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、加热面形状 和材料性质以及液体深度等。 4-15 同一液体，为什么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：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。 4-16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时，为什么多采用逆流操作？在什么情况下可以采用并流操作？答：逆流时的平均温度差最大，并流时的平均温度差最小，其它流向的平均温度差介于逆流和并流两者 之间，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。 4-17 换热器在折流或错流操作时的平均温差如何计算？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 ；将纯逆流条件下的对数平均温度差乘以温度差校正系数 ，即得所求的 。4-18 换热器的总传热系数的大小，受哪些