化工原理课后思考题参考答案.docx

其次章流体输送机械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溢液体，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，由于截面渐渐扩大，大部分动能转变为静压能。泵入口处于肯定的真空状态（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？k流量5：单位时间内泵所输送到液体体积,m7s,m7min,n）7h.o2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，JN,m3、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P,:Pc=q,pf>H效率：=生P2-4离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形态是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出IJ阀门？答：1、离心泵的H、P、与5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q,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，以爱护电动机。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：/=0+41.*+W+"PR2g3、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变更，因而当被输送液体密度发生变更时，H-Q与nQ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，效率卜降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变更。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，泵出口压力与进口处的液体压力将如何变更？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（IN）流体所做的净功为（=AZ+竺+"+忽视Pg2gJ工02*令/=Z+竺，Pgx+宇+Z瑞=吉卜字+料:T得管路特性方程”=%+初：2-8管路特性方程，=%+人冢中的，。与k的大小，受哪些因素影响？答：/与液面高度差和静压差有关。k与管路长度、管径、摩擦系数与局部阻力系数有关。2-9离心泵的工作点是怎样确定的？流量的调整有哪几种常用的方法？答：1、离心泵在管路中正常运行时，泵所供应的流量和压头应与管路系统所要求的数值一样。安装于管路中的离心泵必需同时满意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，即离心泵的工作点。2、变更口阀开度（变更管路特性曲线）；变更泵的转速（变更泵的特性曲线）：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、当叶片入口旁边的最低压力等于或小于愉送温度卜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，气泡的消逝产生局部真空，四周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与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。这种现象称为汽蚀。2、为了避开气蚀的发生，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=正-2-M-Z/;环境大气压，工作温度下的液体PgPg饱和蒸气压，允许气蚀余量，吸入管路的压头损失。2-12往复泵有没有气蚀现象？答：往豆泵一样有气蚀问题，只是相对较小，但在实际运用中一样须要满意入口压力要求。2-13往复泵的流量由什么确定？与管路状况是否有关？答：=Sn;往复泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程与往复频率所确定，（即单位时间内活塞扫过的体积）。与管路状况（几乎）无关。2-14往复泵的扬程（对液体供应压头）与什么有关？最大允许扬程是由什么确定的？答：1、2、最大允许扬程由泵的机械强度、密封性能与电动机的功率等确定。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,p,=PffH=（p,1-",J+（早-母）=（亿2-“）-/+P.n3号驾2-16通风机的全风压与静风压与动风压有什么关系？答：全风压为静风压和动风压之和。P,=（p2-A1.）->rf+Pj2WHfiiMHii2-17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，须要把操作条件下的全风压用密度换算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E=然，所以和密度有关离心泵的理论压力丝监°,gg血第三章沉降与分别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'<<2的区域称为层流区或斯托克斯定律区。岁=葛：湍流区或牛顿（Newton）定律区（500<,e<2x1.-0443-2球形颗粒在流体中从静止起先沉降，经验哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速度？沉降速度受哪些因素影响？答：1、加速阶段和等速阶段2、匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度4称为沉降速度P与阻力系数行3、影响因素由沉降公式=JMg-°）可以确定。&、关。重点驾驭层流区“,=对"6183-3固体颗粒在流体中沉降，其雷诺数越大，流体粘度对沉降速度的影响如何？答：粘度越大沉降速度越小。3-4固体颗粒在流体中沉降，其沉降速度在层流层M（斯托克斯区）和湍流区（牛顿区）与颗粒直径的关系有何不同？答：沉降速度在层流层区（斯托克斯区）,=史为匚与颗粒粒径的平方成18正比；在湍流区（牛顿区）”,=（3叫二瓜与颗粒粒径的平方根成正比。3-5某微小颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在50C水中的沉降速度与在20水中的沉降速度比较，有何不同？答.依据沉降速度在层流层区(斯托克斯区)”,=空迦二0,液体温度上升，18粘度降低，密度降低，所以沉降速度增加。3-6球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪些因素影响？答：重力，浮力，阻力；沉降速度受4、%、0与阻力系数有关37利用重力降尘室分别含尘气体中的颗粒，其分别条件是什么？-3-8何谓临界粒径d,?何谓临界沉降速度心？答：临界粒径：能100%除去的最小粒径：临界沉降速度A=需。3-9用重力降尘室分别含尘气体中的尘粒，当临界粒径/与临界沉降速度”为肯定值时，含尘气体的体枳流量与降尘室的底面积与高度有什么关系？答：成正比3-10当含尘气体的体积流量q“肯定时，临界粒径4.与临界沉降速度乙与降尘室的底面积W1.有什么关系。答：成反比3-11假如已知含尘气体中的临界沉降速度“如何计算多层隔板式降尘室的气体处理量%?答：q=(11+1.)Vft.3-12何谓离心分别因数？提高离心分别因数的途径有哪些？答：离心分别因数：同一颗粒所受到离心力与重力之比储=至：g3-13离心沉降与重力沉降有何不同？答：在肯定的条件下，重力沉降速度是肯定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变更。3-14对于旋风分别器，提高离心分别因数的有效方法是什么？3-15要提高过滤速率，可以实行哪些措施？答：过滤速率方程$=S然一drrp(V+Ve)/A3-16恒压过滤方程式中，操作方式的影响表现在哪里？答：V2+2zV.=KA2T+2qq«=Kt3-17恒压过滤的过滤常数K与哪些因素有关？答：K=纯第四章传热4-1依据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？答：依据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐答：在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液6-3在肯定总压P下，志向溶液的气液两相达到平衡时，液相组成X与平衡温度的关系式如何表示？气相组成y与平衡温度的关系式如何表示？答：X=-I/H：V=/RPM褶'6-4何为泡点、露点？对于肯定的压力与组成，二者大小关系如何？答：冷液恒压加热，溶液起先沸腾起泡的温度称为泡点：过热蒸汽恒压冷却，起先冷凝而析出像露珠似的液滴对应的温度称为露点。露点高于泡点。6-5双组分志向溶液的气液两相达到平衡时，若已知平衡温度t与液相组成X,如何计算气相组成y?反之，若己知总压P与气相组成y,如何计算平衡温度t与液相组成X?6-6双组分志向溶液的相对挥发度如何计算？与什么因素有关？的大小对两组分的分别有何影响？答：a=4；与组分种类、系统总压有关；数值越大，两组分就越简洁分别。PB6-7如何应用平均相对挥发度表示平衡条件卜的液相组成X与气相组成y之间的关系？容.T-r-v*1.+(cr-1.)x-(-1.)y6-8在肯定的总压P下，双组分志向溶液的平均相对挥发度是如何计算的？答：取最低温度的“值与最高温度的值之几何平均值。6-9相对挥发度=1.时，用一般精饵I是否能分别混合物？尔比与各组成的差值之比有什么规律？如何记忆？答：等于另外两个物料组成浓度差之比。6-19当进料流量F与组成XF肯定时，若爆出液流量D增多而釜液流量W削减时，饰出液的组成XW与釜液XD的组成将如何变更？答：由=土二且可知，*增加，:削臧。FX1.f-Xw6-20当彘肯定时，若U增大，将如何变更？与与必将如何变更？答：由g=幺二也可知，.%增加，.增加。6-21何谓恒摩尔流量的假设？其成立的条件是什么？在精储塔“货中有何意义？答：（1）恒摩尔汽流恒摩尔汽流是指在精储塔内，从精端段或提馀段每层塔板上升的汽相摩尔流量各自相等，但两段上升的汽相摩尔流量不肯定相等。即精储段外%：VK常政提储段个个个”常政<2）恒摩尔液流恒摩尔液流是指在精饰塔内，从精储段或提储段每层塔板卜降的液相摩尔流量分别相等，但两段卜降的液相摩尔流量不肯定相等。即精储段-FF21"提谣段中6F=Qr=熏敦6-22精储塔的进料状态有几种？他们对精播段与提储段的卜降液体流量与上升蒸汽流量有什么影响？答：有五种：冷液进料；饱和液体（泡点>进料；汽液混合物进料：饱和蒸汽（露点）进料：过热蒸汽进料。6-23何谓进料状态参数？不同的进料热状态的q值有何不同？如何计弊？答：单位进料流量所引起的提储段与精福段下降液体流量之差值。q=三F冷液进料g>饱和液体（泡点）进料q=1.汽液混合物进料o<g<饱和蒸汽（露点）进料Q=O过热蒸汽进料q<06-24若已知q值,如何从精馈段下降液体流量1.计算提馆段下降液体流量1.?又如何从精镯段上升蒸汽流量V计算提镭段下降蒸汽流量V?答：1.=1.+cFiV=V+q-）F6-25操作线是表示哪一层塔板的气相组成与哪一层塔板的液相组成之间的关系？操作线为直线的条件是什么？答：相邻两层塔板之间的上升蒸汽组成居与下降液体组成之间的关系。6-26何谓塔顶液相回流比？何谓塔釜气相回流比？他们的大小有什么联系？用什么关系式相互换算？答：，627精馆段操作线与提锚段操作线的斜率分别是用什么表示的，是大于1还是小于1,为什么？6-28对正在操作的精储塔，增大精窗段的液气比对储出液的组成有何影响？增大提馀段的气液比对釜液的组成有何影响？如何增大精储段的液气比与提储段的气液比？答：增大精溜段的液气比对谣出液的组成增加：增大提窗段的气液比对釜液的组成降低；增大冷凝器和加热器的热负荷。6-29对正在操作的精馀塔，增大塔顶液相回流比对爆出液的组成有何影响？增大塔釜气相回流比对釜液的组成有何影响？怎样操作才能增大塔顶液相回流比与塔釜气相回流比？答：增大塔顶液相回流比，馆出液组成增加；增大塔釜气相回流比对釜液的组成降低：增大冷凝器和加热器的热负荷。6-30何谓q线方程？5种进料热状态下，q线在y-x图上的方位如何表示？yX-答：6-31如何在y-x图上绘制精储段操作线与提储段操作线？须要已知哪些必要的数据？答：将精馀段操作线方程与对角线方程Jr联解，可得出精馀段操作线与对角线的交点w（a，d、尸匕）；再依据已知的R和上，求出精循段操作线在尸轴的截距，。你”），依此值在尸轴上标出点b,直线站即为精镯段操作线。6-32如何用图解法计算理论板数，如何确定进料板位置？答：用图解法求理论板层数时，需先在x-y图上作出精懦段和提储段的操作线。自对角线上的点.%起先，在精馈段操作线与平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯。当阶梯踏过两操作线的交点d时，改在提储段操作线与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过点必为止。最优进料位置：塔内汽相或液相组成与进料组成相等或相近的塔板。跨越两操作线交点的梯级，T最少。6-33如何用逐板法计算理论板数，如何确定进料板位置？答：精溜段：力或锻关系会操作关系乃平衡关系ZXf6-34在进料流量F与进料热状态参数q为肯定值条件下，若谣出液流量D肯定，而增大塔顶液相回流比R,塔内汽液两相循环量如何变更？冷凝器热负荷QC与蒸储釜的热负荷Q“将如何变更？与Q”如何计算？答：*、WP、1.、I：都增加；冷凝器热负荷已与蒸馀釜的热负荷0,将增力口；Qc=W，Qh=rcV6-35当爆出液与釜液的流量与组成为肯定值，若塔顶液相回流比R肯定时，进入塔内的热量G与蒸馀釜的热负荷QJJ之和为肯定值。在这种条件下，是进料预热好，还是增大蒸储釜的热负荷好呢？答：进料预热好。6-36当蒸储釜的热负荷0,为肯定值，若进料带入塔内的热量0增多，则塔顶液相回流比R将如何变更？冷凝器热负荷将如何变更答：液相回流比R增加，冷凝器热负荷口增加6-37在“、小、肯定的条件下，进料热状态参数q值肯定时，若塔顶液相回流比R增大，对肯定分别要求所需理论板数将如何变更？对肯定理论板数的精溜塔，若R增大，对溜出液的组成和釜液的组成有何影响？答：AU1.tV,V设备贽J,储出液组成增加，釜液组成削减。6-38在小、%、%肯定的条件下，塔顶液相回流比R值肯定时，若进料热状态参数q增大，操作线的位置如何变更？对肯定分别要求所需理论板数将如何变更？若R值肯定，对于有肯定理论板数的精储塔，若q增大，产品的纯度将如何变更?答:器不变1._V=(R+)D-(-<f)FvVTn操作费T6-39在打、小、肯定的条件下，当塔釜气相回流比R'值肯定时，若进料热状态参数q减小，操作线的位置如何变更？对肯定分别要求所需理论板数将如何变更？对于有肯定理论板数的精储塔，R'值肯定，若q减小，产品的纯度将如何变更？答：""移VtRTnq<t6-40何谓全回流？在什么状况下应用全回流操作？答：若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流：开工、试验探讨、设备异样或调试时，便于限制。6-41何谓最小理论板数？如何计算？有何应用？答：回流比愈大，完成肯定的分别任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，汽液两相间的传质推动力最大，因此所需的理论板层数最少，以“表示。mm.一Ioga6-42什么是最小回流比？如何计算？答：对于某一物系，在肯定的分别任务卜.，所需理论极为无穷多时所对应的回流比。643相宜回流比的选取，应考虑哪些因素？相宜回流比R通常为最小回流比的多少倍？答：对操作费用的影响，对设备费用的影响1.1-2倍644精馅塔的操作计算与设计计算在已知条件和所需计算的项目有何不同？6-45精循塔操作计算中，若已知进料组成u，进料热状态参数q值，塔顶液相回流比R,总理论板数与进料板位置，要求计算出储出液组成与釜液组成时，如何逐板法进行计算？6-46间歇精馆主要有哪两种操作方式？一般在什么状况下用间歇精饱？答：一是用不断加大回流比来保持饵出液组成恒定；：是回流比保持恒定，馄出液组成渐渐减小。精像的原料液是由分批生产得到的，这时分别过程也要分批进行；在试验室或科研室的精值操作一般处理量较少，且原料的品利,、组成与分别程度常常变更，采纳间歇精谭更为敏捷便利；多组分混合液的初步分别，要求获得不同福分（组成范围）的产品，这时也可采纳间歇精储。6-47何谓恒沸精储？何谓萃取精储？通常在什么状况下采纳恒沸精储或萃取精馆？答：若在两组分恒沸液中加入第三组分（称为夹带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用一般精储方法予以分别,这种精馀操作称为恒沸精馀。恒沸精储可分别具有最低恒沸点的溶液、具有最高恒沸点的溶液以与挥发度相近的物系。萃取精镭和恒沸精储相像，也是向原料液中加入第三部分（称为萃取剂或溶剂），以变更原有组分间的相对挥发度而达到分别要求的特别精储方法。但不同的是要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高得多，且不与组分形成恒沸液，简洁回收。6-48筛板塔上的汽液两相接触状态主要有哪两种？他们是在什么条件下形成的？答：喷射和泡沫接触状态6-49双组分溶液中的易挥发组分的表面张力分别为外、外,当人时，是指泡沫状态下操作，塔板效率高还是在喷射状态操作塔板效率高？答：喷射状态卜.塔板效率高。