化工原理简答

1．什么是离心泵的允许安装高度的？如何提高？答：离心泵允许安装高度是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离。尽量减小吸入管的压头损失，增大吸入管直径、缩短吸入管长度，减小拐弯并省去不必要的管件和阀门；将泵安装在贮槽液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内。2．孔板流量计和转子流量计的主要区别是什么？答：（1）孔板流量计的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的压差随流量不同而变化，故可通过压差计读数来反映流量的大小，这类流量计又称为差压流量计；2分（2）转子流量计是使流体流经节流口所产生的压降差保持不变，而节流口的面积随流量而变化，由此变动的截面积来反映流量的大小，即根据转子所处位置的高低来读取流量，故此类流量计又称为截面流量计。3．影响对流传热系数的因素有哪些？（1）流体的种类和相变化情况；流体的物性（导热系数、粘度、比热和密度、体积膨胀系数）；流体的温度；（2）流体的流动状态；流体流动的原因；传热面的形状、位置和大小。2分4．雷诺准数（Re）的物理意义是什么？直管内流体的流动类型如何判断？（1）雷诺数的物理意义是指流体流动中惯性力与粘性力之比；2分（2）流体在直管内流动时，当Re≤2000时，层流；当Re≥4000时，湍流；当Re在2000-4000时，可能是层流，也可能是湍流。2分5．什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？（1）离心分离因数是指在同种介质中粒子所在位置的惯性离心力场强度（离心沉降速度）与重力场强度（重力沉降速度）之比；2分（2）离心分离因数是离心分离设备的重要指标，其值越大，说明离心沉降设备的分离效果远较重力沉降设备好。1．试述对流传热的机理?答：热流体流过固体壁面时，在湍流主体中，流体剧烈拢动，形成漩涡，使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；2分在紧靠管壁的一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层）内，热量传递以导热方式进行，由于流体的导热系数很小，故热阻主要集中层流底层内，温度梯度较大；在缓冲层中，热对流与热传导的作用大体相同，在该层内温度发生较缓慢的变化。2分2．强化传热过程应采取哪些途径?答：(1)增加传热面积，如在管内外壁装上翅片，采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；1分(2)增大传热温差，可采用逆流操作；1分(3)提高总传热系数K，如由单程改为多程，或在壳程中增设档板，对于蛇管式换热器，加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中还可采用导热系数大的流体作载热体。2分3．什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些（至少四种）？答：化工产品生产过程中，具有共同物理变化，遵循共同物理学定律的一些物理操作过程。例如：流体输送、沉降、过滤、加热、冷却、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。4．为什么离心泵开车前和停车前均要关闭出口阀门？答：离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致于超负荷而受到损失；离心泵停车前，应先关闭出口阀门，以免排除管路内液体倒流，使叶轮受冲击而损坏。1．何谓离心泵的气蚀？为避免气蚀可采取什么措施？答：因为叶轮入口及其背面存在低压区，随着吸水高度Z的增加，则吸入口压力pc减小，当其减小到某一值时，低压区的压力pk就会等于或小于送液的饱和蒸汽压ps，此时低压区液体沸腾，产生大量气泡，同时，溶解在液体中的空气，也会因压力降低而逸出，生成的气泡；随液流流入叶轮高压区，气泡就会破碎，体积骤然缩小，大量液体就会冲击过去，冲击点可达上百个大气压，且频率非常高，冲击波及气中微量氧共同作用可使叶轮及原壳出现斑痕，甚至呈海绵状，这种现象称为气蚀。为避免发生气蚀，就应设法使叶片入口附近的压力高于输送温度下液体的饱和蒸汽压，如合理确定泵的安装高度、输送液体温度不宜过高、减少泵吸入管路的局部阻力。2．试比较离心沉降和重力沉降的异同？（1）离心沉降效率远远高于重力沉降，可分离密度差较小、颗粒粒度较细的非均相物系，设备尺寸也缩小很多；3分（2）离心力场强度不是常数，随位置和切向速度而变，其方向沿旋转半径从中心指向外周，而重力场强度基本上是常数，其方向指向地心。3．试说明导热系数、对流传热系数和总传热系数的物理意义、单位和彼此间的区别？（1）导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量，单位为W/(m·℃)，它表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一。2分（2）对流传热系数在数值上等于单位温度差（流体与壁面间）下、单位传热面积的对流传热速率；单位为W/(m2·℃)，它反映了对流传热的快慢，它不是流体的物性，而受诸多因素（有无相变、流动状态、流体物性和壁面情况等）的影响，反映对流传热热阻的大小。2（3）总传热系数在数值上等于单位温度差（两流体间）下的总传热通量，单位与对流传热系数相同，但其对应的温度差所代表的区域不同，K的数值与流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等诸多因素有关。1．在层流区内，温度升高后，同一颗粒在液体和气体中的沉降速度增大还是减小？为什么？答：（1）颗粒在液体中的沉降速度增大，在气体中的沉降速度减小；（2）在层流区内，颗粒沉降速度与粘度成反比，而增大温度升高后，液体粘度减小，气体粘度增大。2．如何增大间壁式换热器的总传热系数？答：（1）欲提高总传热系数，就需减小管壁两侧的对流传热热阻、污垢热阻和管壁热阻对K值影响较大的热阻；2分（2）为减小热阻可采用如下方法：提高流体的流速，增强流体的扰动，在流体中加固体颗粒，采用短管换热器，防止污垢形成并及时清除污垢。3．何谓允许吸上真空度？与哪些因素有关？答：（1）允许吸上真空度是指为避免汽蚀现象，泵入口处压力可允许的最高真空度；（2）其值与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压有关。4．物体的黑度与吸收率有何区别？答：（1）在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上是相同的。但是吸收率和黑度两者的物理意义则完全不同。（2）吸收率表示由其他物体发射来的辐射能可被该物体吸收的分数；后者为发射率，表示物体的辐射能力占黑体辐射能力的分数。由于物体吸收率的测定比较困难，因此工程计算中大都用物体的黑度来代替吸收率。3分5．摩擦系数图（λ-Re，ε/d）上可分几个区域？完全湍流区有何特点？答：（1）层流区，Re≤2000，过渡区，Re=2000-4000，湍流区，Re≥4000及虚线以下区域，图中虚线以上区域为完全湍流区。2分（2）此区域内摩擦系数λ只与相对粗糙度ε/d有关，与Re数无关；若l/d值一定时，流动阻力所引起的能量损失hf与管内速度的平方u2成正比；相对粗糙度ε/d越大的管道，达到阻力平方区的Re值越低。1．管壳式换热器为何采用多管程和多壳程？对其性能有何影响？答：当流体流量较小或传热面积较大而需要管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。2分但程数过多，管程流动阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。2分当温度差校正系数低于0.8时，可采用多壳程。但由于壳程隔板在制造、安装和检修等方面的困难，通常将几个换热器串联使用，以代替多壳程。2分临界粒径：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。2．何谓流态化技术？不同流速时颗粒床层如何变化？答：将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中，并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液体的沸腾，这种状态称为固体流态化。2分随着流速的加大，颗粒床层依次会出现：固定床、临界流化床、散式流化床、聚式流化床和输送床。4分3．什么是往复泵的正位移特性？其流量调节方法有哪两种？答：往复泵的排液能力与活塞位移有关，与管路情况无关，压头则受管路承受能力的限制，这种性质称为正位移特性。3分流量调节方法有：（1）旁路调节；（2）改变活塞冲程和往复次数。