化工原理操作实验思考题答案

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1、化工原理实验思考题化工原理实验思考题 实验一实验一 雷诺实验雷诺实验 1 影响流动形态的因素有哪些影响流动形态的因素有哪些? 流体的流动形态分为层流和湍流两种，由雷诺常数可知，影响流体流动形态的因素有管径、流速、 流体密度以及流体黏度这 4 点。 2 为什么要研究流体的流动形态为什么要研究流体的流动形态？ 它在工业生产过程中有何实际指导意义它在工业生产过程中有何实际指导意义？ 因为流体要输送,所以要知道流体的流动形态,流量多少?流速多少? 流速又跟压力有关,最大后确定 管径。 3 生产中无法通过观察来判断管内流体的流动状态生产中无法通过观察来判断管内流体的流动状态,可用什么反复来判断可用什么反

2、复来判断？ 通过流量，算出流速，再算出雷诺准数，根据雷诺准数的大小与文献表对比，便可知道。 实验二实验二 流体能量转换流体能量转换（伯努利方程伯努利方程）实验实验 1 为什么随流量增大为什么随流量增大,垂直玻璃管中液面下降垂直玻璃管中液面下降？ 流量增大，动压头增大，增大的是由位压头转变的，所以位压头会减小，导致液面下降。 2.当流量增大时当流量增大时，水流过水流过 45 度弯头的局部阻力系数度弯头的局部阻力系数是否变化是否变化？解释其原因解释其原因。 变化很小，忽略不计。但局部损失是和流速的平方成正比关系，所以就算有所减小，相对因流速增 大带来的影响，可忽略。 3 为什么实验中应保持溢流管中

3、有水流动为什么实验中应保持溢流管中有水流动? 保证溢流管水是满的， 4 启动离心泵前启动离心泵前，为何要先关闭出口阀为何要先关闭出口阀，待启动待启动运转正常后再逐渐开大运转正常后再逐渐开大，而停泵时也要关闭出口阀而停泵时也要关闭出口阀？ 离心泵起动时要关死点起动，即关闭出口阀。这是因为此时流量为零，泵的功率最小，相应起动电 流最小，不会对电网产生冲击。停泵一般没必要关出口阀，有时是为了防止介质回流。 实验实验四四 流体流动阻力损失的测定流体流动阻力损失的测定 1 在对装置做排气工作时在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的流量调节阀是否一定要关闭流程尾部的流量调节阀？为什么为什么？ 可以

4、不关闭，因为流量调节阀的作用是调节流量的平衡的，避免压缩空气出现大的波动 2 为什么要对测试系统进行排气为什么要对测试系统进行排气 如何让检查排气是否完全如何让检查排气是否完全？ 若测压管内存有气体，在测量压强时，水柱因含气泡而虚高，使压强测得不准确。排气后的测压管 一端通静止的小水箱中（此小水箱可用有透明的机玻璃制作，以便看到箱内的水面），装有玻璃管的另 一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面是否与水箱中的水面齐平，齐平则表示排气已干净。 3 以水做介质所测得的以水做介质所测得的 Re 关系能否适用于其它流体关系能否适用于其它流体 ? 如何应用如何应用 ? 可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体

5、的本构关系一致。应该是类似平行的曲线，但雷诺数本身并不 是十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端数据。雷诺数本身只与速度，粘度和管径一次相关，不 同流体的粘度可以查表。（建议读一读流体力学三大相似的那一章，应该能有更深入的理解。） 4 在不同设备上在不同设备上 ( 包括不同管径包括不同管径 ) ，不同水温下测定的不同水温下测定的 Re 数数 据能否关联同一条曲线据能否关联同一条曲线？ 一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。另外，不要奢望可以做 出一个多项式之类的好的曲线，这是不可能的，因为 Re 本身就是分段的。 5 如果测压口如果测压口，孔边缘有毛刺或安装不垂直

6、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响对静压的测量有何影响？ 没有影响.静压是流体内部分子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度 差.只要静压一定.高度差就一定. 如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响. 6.假设两段管路的管长假设两段管路的管长、管径管径、相对粗糙度及管内流速均相同相对粗糙度及管内流速均相同，一根水平放置一根水平放置，另一根倾斜放置另一根倾斜放置。流体流体 流过这两段管路的摩擦阻力损失及管子两段的压差是否相同流过这两段管路的摩擦阻力损失及管子两段的压差是否相同?为什么为什么？ 阻力相同,压差不同。 机械能守恒 水平 Wf =(P1-P2

7、 )/ =(Hg-)gR/ 倾斜 Wf =(P1-P2 )/+g(z1-z2)= g(z2-z1+ Hg-)gR/=(Hg-)gR/ 由于直管中 Wf =l/d*u 2 /(2g) 由于管长:管径、粗糙、流速相同,所以, 流动阻力相同。 由于水的流动阻力未发生改变,即 U 型压差计仅仅反映流体流动 阻力的大小,因而读数 R 不变。 水平时,P=p2-p1 =(Hg-)gR;倾斜时, P=p2-p1=(Hg-)gR+g(z2-z1)。 实验实验五五 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 1 离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？ 离心泵有个重要特性：当压力(扬

8、程)很低时，其流量会很大，这从泵的特性曲线上可以看出。而泵 的功率与流量成正比，泵起动时，管道内没有压力，则造成泵的流量很大，则泵的功率很大，加上电机、 泵的转动部分从静止到高速运转，需要很大的加速度，这样势必造成起动电流很大，因此采取关闭出口 阀门的方法，使泵在起动时不输出水量，使泵的功率最小，当泵达到额定转速后，慢慢开启出口阀，逐 渐增加水流量，使电机电流逐渐增加到额定电流。另一方面，泵进口管道上的水开泵之前是静止的，如 突然加速，后面的水“跟不上”，会使进口压力突降，使水汽化，而使离心泵抽空。(因为离心泵是利用泵 叶轮带动水的旋转产生离心力，而汽(气)的质量很轻，根据 F= ma， 则其

9、离心力很小，使泵无法把水送 出)。 2 启动离心泵时为什启动离心泵时为什么要饮水灌泵么要饮水灌泵？ 如果泵依然不能启动如果泵依然不能启动 可能是什么原因可能是什么原因 ？ 离心泵在运转时，如果泵内没有充满液体或者在运转中漏入了空气，由于空气的密度比液体的密度 小得多，产生的离心力小，在吸入口出所形成的真空度较低，不足以将液体吸入泵内，这时，虽然叶轮 转动，却不能输送液体，这种现象叫“气缚”。为了消除“气缚”现象，通常在泵启动前要灌泵，使泵内和 吸入管道内充满液体，这样，才能使泵正常运转 原因 1,空气没排完，2，电源没电，3，进出口阀门没 开，4，叶轮或轴锈死 3 为什么用泵的出口阀门来调节流

10、量为什么用泵的出口阀门来调节流量？ 这种方法有什么优缺点这种方法有什么优缺点？ 是否还有其他调节流量的方法是否还有其他调节流量的方法？ 离心泵在固定的转速下扬程是固定的， 调节出口阀就调节了导流面积， 可以使用这种方法调节流量。 优点是简单易行， 缺点是节流阀消耗能量。 使用变频器调节电机转速也可以调节流量， 优点是节约电能。 4 泵启动时出口阀如果打不开泵启动时出口阀如果打不开， 压力表示数是否会逐渐上升压力表示数是否会逐渐上升？ 为什么为什么？ 上升到一定程度保持稳定。因为达到了平衡点。 5 分析用清水泵输送密度为分析用清水泵输送密度为 1200Kg/m3 的盐水的盐水,在相同流量下泵的压

11、力是否变化在相同流量下泵的压力是否变化?轴功率是否变化轴功率是否变化？ 压力变大（因为液体密度增大了），轴功率不变，轴功率来自于带动泵的机器。 6 根据测定的特性曲线根据测定的特性曲线分析分析如果要增加泵的流量范围可采取哪些措施如果要增加泵的流量范围可采取哪些措施？ 根据离心泵的流量 Q扬程 H 特性曲线，最有效的方法是提高入口压力或降低出口阻力，进出口 压差减小，即泵实际工作点的扬程 H 降低，泵的流量增大。不过，要注意的是，泵的轴功率一般会增 加，效率有可能降低。 实验实验六六 恒压过滤常数的测定恒压过滤常数的测定 1 为什么开始过滤时滤液有点浑浊为什么开始过滤时滤液有点浑浊， 待过滤一段

12、时间后才能变澄清待过滤一段时间后才能变澄清 ？ 这是过滤的机理造成的必然结果。过滤刚开始时滤液透过滤网的同时一部分细小颗粒会和滤液一起 透过滤网形成比较浑浊的滤液,而随着过滤过程的进行,滤网上会形成一层垫层从而阻碍细小颗粘的透 过。其结果就是滤液越来越清。但由于垫层会堵塞滤水通道,滤液量会越来越小。 要提高板框式过滤机 的效率需要在进过滤机的过滤介质中加一定量的化学品提高滤水速度。 2 过滤浆液浓度和过滤压强对过滤浆液浓度和过滤压强对 K 值有什么影响值有什么影响？ 滤浆浓度越大，过滤常数 K 越小，滤浆浓度越小，K 越大。过滤压强 p 越大，过滤常数 K 也 越大，反之则越小 3 在恒压过滤

13、中在恒压过滤中， 初级阶段为什么不采取恒压操作初级阶段为什么不采取恒压操作？ 因为刚开始要生成滤饼，等滤饼有一定的厚度之后才能开始等压过滤 4 如果滤液的粘度比较大如果滤液的粘度比较大， 应采取什么方法改善过滤速率应采取什么方法改善过滤速率？ （1） 使用助滤剂，改善滤饼特性；（2）加热滤浆，降低滤液粘度；（3）使用絮凝剂，改变颗粒 聚集状态；（4）限制滤饼厚度，降低过滤阻力（针对难过滤物料）。 5 洗涤速率与最终过滤速率在数值上有什么关系洗涤速率与最终过滤速率在数值上有什么关系？ 为什么为什么？ 由于板框过滤机采用的是横穿洗涤法，洗涤速率约为过滤终了时速率的 1/4。 6 当操作压强增加一倍

14、时当操作压强增加一倍时，其其 K 值是否也相等值是否也相等？要得到同样的滤液量要得到同样的滤液量， 其过滤时间是否缩短了一半其过滤时间是否缩短了一半？ 不是的，dV/d =A2 p/ rv(V+Ve)，dV/d 是代表的过滤速率，它随着过滤的进行，它是一个逐渐 减小的过程， 虽然 p 增加一倍， 表面上是时间减少一倍， 单过滤速率减小， 所以过滤得到相同的滤液， 所需的时间不是原来的一半，比一半要多。 7 恒压过滤时欲增加过滤速率可行的措施有哪些恒压过滤时欲增加过滤速率可行的措施有哪些？ 恒压的话就不能抽滤了。搅拌防止沉淀堵塞。增加滤纸与溶液接触的表面积，或者说换大漏斗、大 滤纸，甚至折成菊花

15、状滤纸或者索性换更高级的滤纸? 实验实验七七 水蒸气水蒸气-空气套管换热实验空气套管换热实验 1 蒸气冷凝过程中若存在不冷凝气体对传热有蒸气冷凝过程中若存在不冷凝气体对传热有什么影响什么影响？ 应采取什么措施应采取什么措施？ 冷凝水不及时排走会产冷凝水不及时排走会产 生什么影响生什么影响？ 如何及时排走冷凝水如何及时排走冷凝水？ 会由于空气中含有水分造成冰堵。 冰堵不单使制冷效率下降。 而且会导致系统停机。 压力不断降低， 还会损坏压缩机。 2、空气混入压缩腔，由于空气中含有不凝性气体，如氮气。这些不凝性气体会减少 制冷剂的循环量，使制冷量降低。 3、并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，

16、致使实际冷凝面 积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升 高，还会减少压缩机的使用寿命 空气中含有水份，水份中有氧气 水份在压缩机里会腐蚀电机、电机线 圈、控制线路. 具体方法是:关闭蒸汽进口阀门,打开装置下面的排冷凝水阀,需要蒸汽压力把管道中的 冷凝水带走。 2 如果采取不同压强的蒸汽进行试验如果采取不同压强的蒸汽进行试验 对对关联式有什么影响关联式有什么影响？ 有影响，如果温度边看不大，影响不会太大。可以忽略。 3 空气和水蒸气的流向对传热效果有什么影响空气和水蒸气的流向对传热效果有什么影响？ 所测定的壁温是接近水蒸气还是接近空气的温度所测定的壁温是接近水蒸气还是接近空气的温度？ 为什么为什么？ 用饱和蒸汽加热空