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1、化工原理思考题化工原理思考题 2222第一章 流体流动1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答 1假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答 2前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答 3分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加
2、剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。4. 静压强有什么特性?答 4 静压强的特性： 静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；压强各向传递。7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?答 7由静力学方程可以导出 p=H( 冷- 热)g，所以 H 增加，压差增加，拔风量大。 8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段?答 8前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 9. 伯努利方程的应用条件有哪些?答 9重力场下、不可压缩、理想流体
3、作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。10. 如图所示，水从小管流至大管，当流量 V、管径 D、d 及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数 R 与垂直放置时读数 R的大小关系如何？为什么？答 10R=R ，因为 U 形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。 12. 层流与湍流的本质区别是什么?答 12是否存在流体速度 u、压强 p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 13. 雷诺数的物理意义是什么?答 13惯性力与粘性力之比。14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些?答 14P=32uL/d2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流
4、动时的阻力损失计算。 15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?答 15当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在 Re 很大， 与 Re 无关的区域，称为完全湍流粗糙管。 16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按ude2 /4 计算流量?答 16定义为 4A/。不能按该式计算流量。 17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?答 17因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。20. 是否在任何管路
5、中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什么?答 20不一定，具体要看管路状况是否变化。第二章 流体输送机械1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?答 1流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。2. 离心泵的压头受哪些因素影响?答 2离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点?答 3后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高。这是它的优点。它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。 4. 何谓“气缚“现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止“气缚“?答 4因泵内流体
6、密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。灌泵、排气。 5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?答 5离心泵的特性曲线指 HqV，qV，PqV。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。 6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法?答6离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。 调节出口阀，改变泵的转速。7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头 He, 管路总阻力损失 Hf, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？答 7
7、随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。8. 某输水管路, 用一台 IS50-32-200 的离心泵将低位敞口槽的水送往高出 3m 的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为 3m3/h 左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么?答 8从型谱图上看，管路特性曲线应该通过 H=3m、qV=0点和 H=13m、qV=3m3/h 点，显然，管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。 9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免“汽蚀“?答 9泵的汽蚀是指液体在泵
8、的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。 10. 什么是正位移特性?答 10流量由泵决定，与管路特性无关。11往复泵有无“汽蚀“现象？答 11往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？答 12这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。
9、13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与 无关, 而风机的全风压 PT 与 有关?答 13通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。因单位不同，压头为 m，全风压为 N/m2，按 P=可知与 无关时，P与 成正比。14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图 a、b 所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?答 14风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。第六章 传热1. 传热过程有哪三种基本方式?答 1直接接触式、间壁式、蓄热式。
10、 2. 传热按机理分为哪几种?答 2传导、对流、热辐射。 3. 物体的导热系数与哪些主要因素有关?答 3与物态、温度有关。 4. 流动对传热的贡献主要表现在哪儿?答 4流动流体的载热。5. 自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热?答5加热面在下，制冷面在上。6. 液体沸腾的必要条件有哪两个?答 6过热度、汽化核心。7. 工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作? 为什么?答 7核状沸腾状态。以免设备烧毁。8. 沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手?答 8改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。 9. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?答 9避免其积累，提
11、高 。10. 为什么低温时热辐射往往可以忽略, 而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式?答 10因 Q 与温度四次方成正比，它对温度很敏感。11. 影响辐射传热的主要因素有哪些?答 11温度、黑度、角系数（几何位置） 、面积大小、中间介质。12. 为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？答 12相变热远大于显热；沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。13. 有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么？答 13陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 14. 若串联传热过程中存在某个
12、控制步骤, 其含义是什么?答 14该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。15. 传热基本方程中, 推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些?答 15K、qm1Cp1、qm2Cp2 沿程不变；管、壳程均为单程。 16. 一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用 133的饱和蒸汽可将油从 40加热至 80。若现欲增加 50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于 80，这个方案是否可行？答 16可行。17. 为什么一般情况下, 逆流总是优于并流? 并流适用于哪些情况?答 17逆流推动力 tm 大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温
13、以免过高。 18. 解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个?答 18传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 19. 在换热器设计计算时，为什么要限制 大于 0.8？答 19当0.8 时，温差推动力损失太大，tm 小，所需 A 变大，设备费用增加。第八章 气体吸收1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪?答 1吸收的目的是分离气体混合物。基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性?答2溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。 溶剂对溶质溶解度大，对其他组
14、份溶解度小。3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?答3m=E/P=HCM/P，m、E、H 均随温度上升而增大，E、H 基本上与总压无关，m 反比于总压。4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种? 答 4级式接触和微分接触。5. 扩散流 JA , 净物流 N, 主体流动 NM , 传递速率 NA 相互之间有什么联系和区别?答 5N=NM+JA+JB, NA=JA+NMCA/CM。 JA 、JB浓度梯度引起；NM 微压力差引起；NA 溶质传递，考察所需。6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？答 6P/PBm 表示了主体流动对传质的贡献。 无漂流因子。因为
15、没有主体流动。7. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?答 7D 气T1.81/P，D 液T/。 8. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?答 8Sh=kd/D 表征对流传质速率与扩散传质速率之比。Sc=/D 表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。 9. 传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?答9表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从 kD 推进到 k D0.5。10. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?答 10mkykx 时，液相阻力控制。 11. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式?答 11G、L 为常量，等温过程，传质系数沿塔高不变。12. 吸收塔高度计算中，将 NOG 与
